spydroid-ipcamera源码分析(四):VideoStream类和摄像头的基本操作

VideoStream类

VideoStream类是视频流的基类,同样继承了MediaStream类,并封装了对视频流的基本操作。与AudioStream类相比,对视频流的操作远比音频流的操作繁琐而复杂,涉及的知识面也更宽,所以我们准备以更大的篇幅来介绍视频流的基本操作。

我们先来看一下对摄像头的基本操作的几个方法。

    /**
     * Opens the camera in a new Looper thread so that the preview callback is not called from the main thread
     * If an exception is thrown in this Looper thread, we bring it back into the main thread.
     * @throws RuntimeException Might happen if another app is already using the camera.
     */
    private void openCamera() throws RuntimeException {
        final Semaphore lock = new Semaphore(0);
        final RuntimeException[] exception = new RuntimeException[1];
        mCameraThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Looper.prepare();
                mCameraLooper = Looper.myLooper();
                try {
                    mCamera = Camera.open(mCameraId);
                } catch (RuntimeException e) {
                    exception[0] = e;
                } finally {
                    lock.release();
                    Looper.loop();
                }
            }
        });
        mCameraThread.start();
        lock.acquireUninterruptibly();
        if (exception[0] != null) throw new CameraInUseException(exception[0].getMessage());
    }

openCamera()方法就是打开摄像头的操作,Camera.open(mCameraId)本身就是一个耗时的方法,所以启动一个新的线程来执行(虽然Session的start()就是在子线程中);Semaphore对象和Looper对象其实是防止该线程的同时启用多次(不确定? 这里欢迎指正)。

    if (mCamera == null) {
            openCamera();
            
            ...
            
        try {
            if (mMode == MODE_MEDIACODEC_API_2) {
                mSurfaceView.startGLThread();
                mCamera.setPreviewTexture(mSurfaceView.getSurfaceTexture());
            } else {
                mCamera.setPreviewDisplay(mSurfaceView.getHolder());
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new InvalidSurfaceException("Invalid surface !");
        }   
        
        
            ...
    }

上面代码是截取createCamera()方法中的部分代码,createCamera()方法一开始调用了openCamera(),而且对摄像头预览控件进行了配置,mMode == MODE_MEDIACODEC_API_2的情况我们稍后再说。

   protected synchronized void updateCamera() throws RuntimeException {
        if (mPreviewStarted) {
            mPreviewStarted = false;
            mCamera.stopPreview();
        }

        Parameters parameters = mCamera.getParameters();
        mQuality = VideoQuality.determineClosestSupportedResolution(parameters, mQuality);
        int[] max = VideoQuality.determineMaximumSupportedFramerate(parameters);
        parameters.setPreviewFormat(mCameraImageFormat);
        parameters.setPreviewSize(mQuality.resX, mQuality.resY);
        parameters.setPreviewFpsRange(max[0], max[1]);

        try {
            mCamera.setParameters(parameters);
            mCamera.setDisplayOrientation(mOrientation);
            mCamera.startPreview();
            mPreviewStarted = true;
        } catch (RuntimeException e) {
            destroyCamera();
            throw e;
        }
    }

updateCamera()其实是对摄像头的参数进行配置,这里依次配置了原始数据格式、分辨率(所支持的)、帧率(所支持的)、旋转角度。

    protected synchronized void destroyCamera() {
        if (mCamera != null) {
            if (mStreaming) super.stop();
            lockCamera();
            mCamera.stopPreview();
            try {
                mCamera.release();
            } catch (Exception e) {
                Log.e(TAG,e.getMessage()!=null?e.getMessage():"unknown error");
            }
            mCamera = null;
            mCameraLooper.quit();
            mUnlocked = false;
            mPreviewStarted = false;
        }   
    }

destroyCamera()就是停止和释放摄像头,其中mCameraLooper.quit();表示释放了openCamera();中的线程Looper,所以又可以启用该线程了。

    /**
     * Video encoding is done by a MediaRecorder.
     */
    protected void encodeWithMediaRecorder() throws IOException {

        Log.d(TAG,"Video encoded using the MediaRecorder API");

        // We need a local socket to forward data output by the camera to the packetizer
        createSockets();

        // Reopens the camera if needed
        destroyCamera();
        createCamera();

        // The camera must be unlocked before the MediaRecorder can use it
        unlockCamera();

        try {
            mMediaRecorder = new MediaRecorder();
            mMediaRecorder.setCamera(mCamera);
            mMediaRecorder.setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.CAMERA);
            mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.THREE_GPP);
            mMediaRecorder.setVideoEncoder(mVideoEncoder);
            mMediaRecorder.setPreviewDisplay(mSurfaceView.getHolder().getSurface());
            mMediaRecorder.setVideoSize(mRequestedQuality.resX,mRequestedQuality.resY);
            mMediaRecorder.setVideoFrameRate(mRequestedQuality.framerate);

            // The bandwidth actually consumed is often above what was requested 
            mMediaRecorder.setVideoEncodingBitRate((int)(mRequestedQuality.bitrate*0.8));

            // We write the ouput of the camera in a local socket instead of a file !           
            // This one little trick makes streaming feasible quiet simply: data from the camera
            // can then be manipulated at the other end of the socket
            mMediaRecorder.setOutputFile(mSender.getFileDescriptor());

            mMediaRecorder.prepare();
            mMediaRecorder.start();

        } catch (Exception e) {
            throw new ConfNotSupportedException(e.getMessage());
        }

        // This will skip the MPEG4 header if this step fails we can't stream anything :(
        InputStream is = mReceiver.getInputStream();
        try {
            byte buffer[] = new byte[4];
            // Skip all atoms preceding mdat atom
            while (!Thread.interrupted()) {
                while (is.read() != 'm');
                is.read(buffer,0,3);
                if (buffer[0] == 'd' && buffer[1] == 'a' && buffer[2] == 't') break;
            }
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG,"Couldn't skip mp4 header :/");
            stop();
            throw e;
        }

        // The packetizer encapsulates the bit stream in an RTP stream and send it over the network
        mPacketizer.setDestination(mDestination, mRtpPort, mRtcpPort);
        mPacketizer.setInputStream(mReceiver.getInputStream());
        mPacketizer.start();

        mStreaming = true;

    }

VideoStream重写的encodeWithMediaRecorder()方法其实和AudioStream的大同小异,整个流程简单来说:创建本地Sockets,重启摄像头(需要的话),摄像头释放锁,MediaRecorder设置参数(视频来源、输出格式、编码格式、预览Surface、分辨率、帧率、比特率、输出路径),启动MediaRecorder执行录制视频,启动一个循环遍历视频流来过滤MPEG4格式的头(mdat),最后使用打包器打包和输出已过滤的视频流。

    /**
     * Video encoding is done by a MediaCodec.
     */
    protected void encodeWithMediaCodec() throws RuntimeException, IOException {
        if (mMode == MODE_MEDIACODEC_API_2) {
            // Uses the method MediaCodec.createInputSurface to feed the encoder
            encodeWithMediaCodecMethod2();
        } else {
            // Uses dequeueInputBuffer to feed the encoder
            encodeWithMediaCodecMethod1();
        }
    }

VideoStream的encodeWithMediaCodec()方法分为两种方式,第一种与AudioStream的encodeWithMediaCodec()差不多,就是拿到原始数据然后往MediaCodec添加进行处理,而第二种就是用createInputSurface()方法设置Surface作为数据源。两者其实差不多,但是第一种可以做到数据的添加和取回是可控的,可以处理完一段数据再处理下一段数据,而第二种方法无法直接控制数据,所以无法做到可控。

    /**
     * Video encoding is done by a MediaCodec.
     */
    @SuppressLint("NewApi")
    protected void encodeWithMediaCodecMethod1() throws RuntimeException, IOException {

        Log.d(TAG,"Video encoded using the MediaCodec API with a buffer");

        // Updates the parameters of the camera if needed
        createCamera();
        updateCamera();

        // Estimates the framerate of the camera
        measureFramerate();

        // Starts the preview if needed
        if (!mPreviewStarted) {
            try {
                mCamera.startPreview();
                mPreviewStarted = true;
            } catch (RuntimeException e) {
                destroyCamera();
                throw e;
            }
        }

        //这个类就是检测和绕过一些视频编码上错误,帮助我们正确的完成配置参数
        EncoderDebugger debugger = EncoderDebugger.debug(mSettings, mQuality.resX, mQuality.resY);
        final NV21Convertor convertor = debugger.getNV21Convertor();

        //配置参数依次:分辨率、比特率、帧率、颜色格式、帧间隔
        mMediaCodec = MediaCodec.createByCodecName(debugger.getEncoderName());
        MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat("video/avc", mQuality.resX, mQuality.resY);
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, mQuality.bitrate);
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, mQuality.framerate); 
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,debugger.getEncoderColorFormat());
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);
        mMediaCodec.configure(mediaFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
        mMediaCodec.start();
        //摄像头获取的每一帧数据的回调    
        Camera.PreviewCallback callback = new Camera.PreviewCallback() {
            long now = System.nanoTime()/1000, oldnow = now, i=0;
            ByteBuffer[] inputBuffers = mMediaCodec.getInputBuffers();
            @Override
            public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
                //data就是视频流每一帧的原始数据
                oldnow = now;
                now = System.nanoTime()/1000;
                if (i++>3) {
                    i = 0;
                    //Log.d(TAG,"Measured: "+1000000L/(now-oldnow)+" fps.");
                }
                try {
                    //从输入流队列中取数据进行编码操作(出队列)。
                    int bufferIndex = mMediaCodec.dequeueInputBuffer(500000);
                    if (bufferIndex>=0) {
                        inputBuffers[bufferIndex].clear();
                        //对原始数据进行转码
                        convertor.convert(data, inputBuffers[bufferIndex]);
                        //输入流入队列(往编码器中添加数据做编码处理)
                        mMediaCodec.queueInputBuffer(bufferIndex, 0, inputBuffers[bufferIndex].position(), now, 0);
                    } else {
                        Log.e(TAG,"No buffer available !");
                    }
                } finally {
                    //这里就是通知这一帧数据已经处理完了,可以回调下一帧数据了,也就是前面所说的可控性
                    mCamera.addCallbackBuffer(data);
                }               
            }
        };
        //通知回调数据
        for (int i=0;i<10;i++) mCamera.addCallbackBuffer(new byte[convertor.getBufferSize()]);
        //给摄像头添加回调
        mCamera.setPreviewCallbackWithBuffer(callback);
        
        //打包器打包数据并传输
        // The packetizer encapsulates the bit stream in an RTP stream and send it over the network
        mPacketizer.setDestination(mDestination, mRtpPort, mRtcpPort);
        mPacketizer.setInputStream(new MediaCodecInputStream(mMediaCodec));
        mPacketizer.start();

        mStreaming = true;

    }

encodeWithMediaCodecMethod1()的基本流程:打开摄像头(需要的话),调试帧率,打开预览(需要的话),检测视频格式bug(EncoderDebugger类里面涉及到的关于视频格式和编码的问题过于深入,水平有限,这里就不展开了),实例化MediaCodec对象并配置参数(分辨率、比特率、帧率、颜色格式、帧间隔),给摄像头添加每一帧数据的回调,在回调方法中拿到每一帧的原始数据,添加到MediaCodec进行转码,然后打包器打包数据并传输。

    /**
     * Video encoding is done by a MediaCodec.
     * But here we will use the buffer-to-surface methode
     */
    @SuppressLint({ "InlinedApi", "NewApi" })   
    protected void encodeWithMediaCodecMethod2() throws RuntimeException, IOException {

        Log.d(TAG,"Video encoded using the MediaCodec API with a surface");

        // Updates the parameters of the camera if needed
        createCamera();
        updateCamera();

        // Estimates the framerate of the camera
        measureFramerate();

        EncoderDebugger debugger = EncoderDebugger.debug(mSettings, mQuality.resX, mQuality.resY);

        mMediaCodec = MediaCodec.createByCodecName(debugger.getEncoderName());
        MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat("video/avc", mQuality.resX, mQuality.resY);
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, mQuality.bitrate);
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, mQuality.framerate); 
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);
        mMediaCodec.configure(mediaFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
        //这里就是将mSurfaceView中的surface作为数据源,来替代输入缓冲区
        Surface surface = mMediaCodec.createInputSurface();
        ((SurfaceView)mSurfaceView).addMediaCodecSurface(surface);
        mMediaCodec.start();

        // The packetizer encapsulates the bit stream in an RTP stream and send it over the network
        mPacketizer.setDestination(mDestination, mRtpPort, mRtcpPort);
        mPacketizer.setInputStream(new MediaCodecInputStream(mMediaCodec));
        mPacketizer.start();

        mStreaming = true;

    }

encodeWithMediaCodecMethod2()的流程其实差不多,只是将一个surface对象作为数据源,而不用处理每一帧的原始数据,相对简单但不可控。

这一篇到这里已经基本分析了VideoStream类的内部实现和摄像头的基本操作,也大概了解了视频流从采集到编码的整个流程,下一篇我们将具体讲到VideoStream类的子类和视频流的具体编码格式。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,402评论 6 499
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,377评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,483评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,165评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,176评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,146评论 1 297
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,032评论 3 417
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,896评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,311评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,536评论 2 332
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,696评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,413评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,008评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,659评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,815评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,698评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,592评论 2 353

推荐阅读更多精彩内容