Android音视频入门及架构介绍

一、多媒体基础

音视频格式

一个视频文件的格式由 封装格式 + 音频码流格式 + 视频码流格式 + 字幕流 组成。

如下为一个视频文件的信息，是asf封装的wmav2音频+mpeg4视频。

常用的视频格式

• MPEG系列，由ISO开发，有MPEG－1，MPEG－2，MPEG－4, 有视频也有音频。
• H26x系列， 由ITU开发，侧重网络传输只有视频编码，H265（资源消耗是H264的1/2）需要license
• rmvb/rm ，由RealNetwork开发，需要license
• WMV系列，由微软开发，有WMV7/8/9，需要license

常见的音频格式

• MP3，MPEG Audio Layer 3, 有损压缩，压缩高频部分，压缩率约为90%
• AAC，杜比，索尼等共同开发，基于MPEG技术，有损压缩，比MP3音质好, 多声道支持。比较常用，例如苹果设备，sony蓝牙耳机采用该格式。
• AC3，杜比环绕音格式，支持5.1通道，信息损失很少，全频段的细节丰富
• WMA，Windows Media Audio，微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。
• APE，开源的无损音频格式，压缩率约为55%，比FLAC高。
• FLAC，免费的无损音频格式，比较常用。

软/硬编解码

软编解码，又称软件解码，由CPU实现编解码运算。

硬编解码，由专门的硬件实现编解码运算，例如高通平台的aDSP，VPU。

码率（bps）

不进行编码压缩的原始视频，播放时每秒需要的bit数。

例如一个视频：1280 width * 720 high，YUV 420（每个像素平均 12bit），帧率25fps

其每秒原始的数据量为：1280 x 720 (总像素) x 12bit(每个像素占用) x 25(fps) = 331776000 bits（约40M）

一般也会用bps能力来衡量系统的编解码性能。

二、Android音视频架构

Android 10之后引入专用的C2架构（用来代理OMX IL架构），C2相比OMX更加灵活，支持更多功能。

整体架构由3大部分组成， NuPlayer 播放器， MediaExtractor 媒体解析器， MediaCodec 编解码器。

采用该架构很方便基于C2 API（或OMX API）进行编解码库的开发与集成。

三、解码数据流向

音频解码数据流向

1. 音乐APP调用MediaPlayer接口播放音乐，并将原始音乐文件的fd传给MediaPlayService
2. MediaPlayService调用NuPlayer，NuPlayer使用MediaExtractor对该文件进行解析，识别音轨，歌曲信息，播放时长等。
3. NuPlayer使用MediaExtractor提取数据，将数据送给MediaCodec的Input Buffer。
4. MediaCodec使用软解码SW decoder，最终解码后是PCM数据，放到Output Buffer。
5. NuPlayer从Output Buffer取数据，再通过AudioTrack将音频数据送给AudioFlinger。
6. AudioFlinger再通过ALSA驱动写到DSP，DSP处理后转成模拟信号播放出来。

视频解码流向

1. 视频APP调用MediaPlayer接口播放视频，并将原始视频文件的fd传给MediaPlayService。
2. MediaPlayService调用NuPlayer，NuPlayer使用MediaExtractor对该文件进行解析，识别音轨，歌曲信息，播放时长等。
3. NuPlayer使用MediaExtractor提取数据，将数据送给MediaCodec的Input Buffer。
4. MediaCodec使用软解码SW decoder或硬解码VPU解码，最终解码后是YUV数据，放到Output Buffer。
5. NuPlayer从Output Buffer取数据，再通过Surface将音频数据送给SurfaceFlinger。
6. SurfaceFlinger再通过HW Composer将数据推送到DPU进行渲染，之后再推到屏幕显示。