匯總Android視頻錄制中常見問題

本文分享自己在視頻錄制播放過程中遇到的一些問題，主要包括：

• 視頻錄制流程
• 視頻預覽及SurfaceHolder
• 視頻清晰度及文件大小
• 視頻文件旋轉
  

一、視頻錄制流程
    以微信為例，其錄制觸發為按下（住）錄制按鈕，結束錄制的觸發條件為松開錄制按鈕或錄制時間結束，其流程大概可以用下圖來描述。

1.1、開始錄制
   根據上述流程及項目的編程慣例，可在onCreate()定義如下函數來完成功能：

    

初始化過程主要包括View，Data以及Listener三部分。在初始化View時，添加攝像頭預覽，添加倒計時文本組件，設置初始狀態UI組件的可見；初始化Data時，從Intent中獲取初始數據；初始化Listener時，分別對錄制觸發按鈕，保存/取消視頻錄制按鈕以及視頻預覽界面添加監聽。
    當系統初始化成功後，等待用戶按下錄制按鈕，因此在錄制按鈕的監聽中，需要完成以下功能：錄制，計時，更新界面組件。

if(isRecording) {
  mMediaRecorder.stop();
  releaseMediaRecorder();
  mCamera.lock();
  isRecording = false;
}
if(startRecordVideo()) {
  startTimeVideoRecord();
  isRecording = true;
}

    首先判斷當前錄制狀態，如果正在錄制，則先停止錄制，釋放MediaRecorder資源，鎖定攝像頭，置位錄制狀態；然後開始視頻錄制startRecordVideo，其boolean型返回值表征是否啟動成功，啟動成功後，開始視頻錄制計時，並且置位錄制狀態。startRecordVideo涉及MediaRecorder的配置，准備以及啟動。

翻譯成代碼如下：

private boolean startRecordVideo() {
  configureMediaRecorder();
  if(!prepareConfiguredMediaRecorder()) {
    return false;
  }
  mMediaRecorder.start();
  return true;
}

1.2、結束錄制
根據上述流程圖可知，結束錄制的觸發條件為松開錄制按鈕或計時時間到。在結束錄制方法中，需要釋放MediaRecorder，開始循環播放已錄制視頻，設置界面更新等。

    翻譯成代碼如下：

private void stopRecordVideo() {

    releaseMediaRecorder();
    // 錄制視頻文件處理
    if(currentRecordProgress < MIN_RECORD_TIME) {
      Toast.makeText(VideoInputActivity.this, "錄制時間太短", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    } else {
      startVideoPlay();
      isPlaying = true;
      setUiDisplayAfterVideoRecordFinish();
    }
    currentRecordProgress = 0;
    updateProgressBar(currentRecordProgress);
    releaseTimer();
    // 狀態設置
    isRecording = false;
  }

 二、視頻預覽及SurfaceHolder
      視頻預覽采用SurfaceView，相比於普通的View，SurfaceView在一個新起的單獨線程中繪制畫面，該實現的優點是更新畫面不會阻塞UI主線程，缺點是會帶來事件同步的問題。當然，這涉及到UI事件的傳遞以及線程同步。

      在實現中，通過繼承SurfaceView組件來實現自定義預覽控件。首先，SurfaceView的getHolder()方法會返回SurfaceHolder，需要為SurfaceHolder添加SurfaceHolder.Callback回調；其次，重寫surfaceCreated、surfaceChanged和surfaceDestroyed實現。

2.1、構造器
      構造器包含了初始化域以及添加上述回調的過程。

public CameraPreview(Context context, Camera camera) {
    super(context);

    mCamera = camera;
    mSupportedPreviewSizes = mCamera.getParameters().getSupportedPreviewSizes();
    mHolder = getHolder();
    mHolder.addCallback(this);
    mHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);
  }

      這裡需要說明mSupportedPreviewSizes，由於攝像頭支持的預覽尺寸由Camera本身的參數決定，因此需要首先獲取其所支持的預覽尺寸。

2.2、預覽尺寸的設置
      從Google官方的Camera示例程序中可以看出，選擇預覽尺寸的標准是（1）攝像頭支持的預覽尺寸的寬高比與SurfaceView的寬高比的絕對差值小於0.1；（2）在（1）獲得的尺寸中，選取與SurfaceView的高的差值最小的。通過代碼對這兩個標准進行了實現，這裡貼一下官方的代碼：

public Camera.Size getOptimalPreviewSize(List<Camera.Size> sizes, int w, int h) {
    final double ASPECT_TOLERANCE = 0.1;
    double targetRatio = (double) w / h;
    if (sizes == null) {
      return null;
    }
    Camera.Size optimalSize = null;
    double minDiff = Double.MAX_VALUE;
    int targetHeight = h;
    for (Camera.Size size : sizes) {
      double ratio = (double) size.width / size.height;
      if (Math.abs(ratio - targetRatio) > ASPECT_TOLERANCE)
        continue;
      if (Math.abs(size.height - targetHeight) < minDiff) {
        optimalSize = size;
        minDiff = Math.abs(size.height - targetHeight);
      }
    }
    if (optimalSize == null) {
      minDiff = Double.MAX_VALUE;
      for (Camera.Size size : sizes) {
        if (Math.abs(size.height - targetHeight) < minDiff) {
          optimalSize = size;
          minDiff = Math.abs(size.height - targetHeight);
        }
      }
    }
    return optimalSize;
  }

      在加載預覽畫面時，需要考慮Camera支持的尺寸（getSupportedPreviewSizes）和加載預覽畫面的SurfaceView的尺寸（layout_width/layout_height），在預覽階段，兩者之間的關系直接影響清晰度及圖像拉伸。對於Camera的尺寸，由於設備的硬件差異，不同設備支持的尺寸存在差異，但在默認情況（orientation=landscape）下，其width>height。以HTC609d為例，Camera支持的分辨率為1280*720（16：9）……640*480（4：3）……480*320（3：2）等十多種，而其屏幕的分辨率為960*540（16：9）。因此，很容易得到以下結論：（1）當Camera預覽尺寸小於SurfaceView尺寸較多時，預覽畫面就不清晰；（2）Camera預覽尺寸寬高比與SurfaceView寬高比相差較大時，預覽畫面就會拉伸。

      上述代碼在手機設置為橫屏時並沒有問題，在設置為豎屏時，為獲得最優的預覽尺寸，需要在調用此方法前比較SurfaceView的寬高。

if (mSupportedPreviewSizes != null) {
  mPreviewSize = getOptimalPreviewSize(mSupportedPreviewSizes, 
            Math.max(width, height), Math.min(width, height));
}

      獲得與當前SurfaceView匹配的預覽尺寸後，即可通過Camera.Parameters進行設置。

Camera.Parameters mParams = mCamera.getParameters();
mParams.setPreviewSize(mPreviewSize.width, mPreviewSize.height);
mCamera.setDisplayOrientation(90);

List<String> focusModes = mParams.getSupportedFocusModes();
if(focusModes.contains("continuous-video")){
  mParams.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_VIDEO);
}
mCamera.setParameters(mParams);

 三、視頻清晰度及文件大小
      在第一節中講到startRecordVideo，包括配置MediaRecorder，准備MediaRecorder以及啟動，其中配置MediaRecorder是視頻錄制的重點，需要了解每項配置參數的作用，根據業務場景靈活配置。這裡參考Google官方的示例給出一個可行的配置方案，然後再對其進行解釋。

private void configureMediaRecorder() {
    // BEGIN_INCLUDE (configure_media_recorder)
    mMediaRecorder = new MediaRecorder();

    // Step 1: Unlock and set camera to MediaRecorder
    mCamera.unlock();
    mMediaRecorder.setCamera(mCamera);
    mMediaRecorder.setOrientationHint(90);

    // Step 2: Set sources
    mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.VOICE_RECOGNITION);
    mMediaRecorder.setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.CAMERA);

    // Step 3: Set a Camera Parameters
    mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.MPEG_4);
    /* Fixed video Size: 640 * 480*/
    mMediaRecorder.setVideoSize(640, 480);
    /* Encoding bit rate: 1 * 1024 * 1024*/
    mMediaRecorder.setVideoEncodingBitRate(1 * 1024 * 1024);
    mMediaRecorder.setVideoEncoder(MediaRecorder.VideoEncoder.H264);
    mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AAC);

    // Step 4: Set output file
    mMediaRecorder.setMaxFileSize(maxFileSizeInBytes);
    mMediaRecorder.setOutputFile(videoFilePath);
    // END_INCLUDE (configure_media_recorder)

    // Set MediaRecorder ErrorListener
    mMediaRecorder.setOnErrorListener(this);
  }

Step 1：
1.setCamera參數能夠使得在預覽和錄制中快速切換，避免Camera對象的重新加載。在某些Android手機自帶的照相機程序中，切換預覽與錄制中的短暫卡頓，讀者可自行體會。
2.mMediaRecorder.setOrientationHint(90)在錄制方向為豎直（portrait）時使用，它能使視頻文件的沿順時針方向旋轉90度，如果不設置此項，播放視頻時，畫面會發生90度的旋轉。不過這裡更重要的是，即使設置了此項，在某些播放器上，畫面依然會有90度的旋轉（比如將在手機上正常播放的視頻導入到PC中進行播放，或者嵌入H5的video標簽中），這可是為什麼呢？注意setOrientationHint的說明：Note that some video players may choose to ignore the compostion matrix in a video during playback. 那麼如何做到在所有播放器上都能以正常方向播放呢？稍等，後續專門對其進行說明。
Step 2：
1.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.VOICE_RECOGNITION)，VOICE_RECOGNITION相比於MIC會根據語音識別的需要做一些調諧，當然，這需要在系統支持的情況下。
2.setVideoSource自然是VideoSource.CAMERA，只是在此兩項設置必須在設置編碼器之前設置，這無需說明。
Step 3：
1.setOutputFormat需要在Step 2之後，並且在prepare()之前。這裡采用OutputFormat.MPEG_4格式。
2.setVideoSize需要權衡的因素較多，主要包括三方面：MediaRecorder支持的錄制尺寸、視頻文件的大小以及兼容不同Android機型。這裡采用640 * 480（微信小視頻的尺寸是320*240），文件大小在500-1000kb之間，並且市面上99%以上機型支持此錄制尺寸。
3.setVideoEncodingBitRate與視頻的清晰度有關，設置此參數需要權衡清晰度與文件大小的關系。太高，文件大不易傳輸；太低，文件清晰度低，識別率低。需要根據實際業務場景靈活調整。
4.setVideoEncoder采用H264編碼，MPEG4、H263、H264等不同編碼的差別比較，實際使用中，H264的壓縮率較高，推薦使用。
5.setAudioEncoder采用AudioEncoder.AAC，該設置主要是考慮其通用性、兼容性。
Step 4：
setMaxFileSize指定錄制文件的大小限制，當然還可以限制其最大錄制時間。
setOutputFile指定輸出視頻的路徑。
setOnErrorListener指定錯誤監聽器。
   在完成上述配置之後，即可准備MediaRecorder，並在返回成功後開始視頻錄制。

private boolean prepareConfiguredMediaRecorder() {
    // Step 5: Prepare configured MediaRecorder
    try {
      mMediaRecorder.prepare();
    } catch (Exception e) {
      releaseMediaRecorder();
      return false;
    }
    return true;
  }

 四、視頻文件旋轉
      第三節中Step 1提到對視頻文件的旋轉，因為某些播放器會忽略錄制視頻時的配置參數，因此可嘗試通過第三方庫對視頻文件進行旋轉，例如：OpenCV，fastCV等，在Camera對象的Camera.PreviewCallback中截取每幀數據byte[] data，然後對其進行處理，然後輸出。該方法需要考慮處理方法的高效性，在編程時一般采用NDK，在C++中完成關鍵的處理，這裡貼出fastCV中該處理方法的邏輯。

public void onPreviewFrame( byte[] data, Camera c ) {
     // Increment FPS counter for camera.
     util.cameraFrameTick();

     // Perform processing on the camera preview data.
     update( data, mDesiredWidth, mDesiredHeight );

     // Simple IIR filter on time.
     mProcessTime = util.getFastCVProcessTime();

     if( c != null )
     {
      // with buffer requires addbuffer each callback frame.
      c.addCallbackBuffer( mPreviewBuffer );
      c.setPreviewCallbackWithBuffer( this );
     }

     // Mark dirty for render.
     requestRender();
   }
  };

      其中，update為native方法，其實現由jni中對應的文件完成，其中調用了libfastcv.a中相應的API。這裡涉及NDK編程的基本方法步驟：（1）開發環境；（2）編寫Java代碼、C/C++代碼；（3）編譯C/C++文件生成.so庫；（4）重新編譯工程，生成apk。由於本章不重點講述NDK，這裡不再展開。

      除上述方法以外，筆者采用了另外一種思路進行了探索，上述方法處理的數據為每幀圖像數據，可以理解為在線處理，而如果在錄制完成之後再處理，可以理解為離線處理。這裡采用了第三方庫mp4parser，mp4parser是一款支持在Android中進行視頻分割的庫，這裡通過其進行視頻旋轉。至於具體效果如何，讀者有興趣可自行嘗試，這裡留個懸念。

private boolean rotateVideoFileWithClockwiseDegree(String sourceFilePath, int degree) {
    if(!isFileAndDegreeValid(sourceFilePath, degree)) {
      return false;
    }
    rotateVideoFile(sourceFilePath, degree);
    return true;
  }

對輸入參數進行合法性檢測之後，根據檢測結果判斷是否進行旋轉。

private boolean isFileAndDegreeValid(String sourceFilePath, int degree) {
    if(sourceFilePath == null || (!sourceFilePath.endsWith(".mp4")) 
                 || (!new File(sourceFilePath).exists())) {
      return false;
    }
    if (degree == 0 || (degree % 90 != 0)) {
      return false;
    }
    return true;
  }

private void rotateVideoFile(String sourceFilePath, int degree) {
    List<TrackBox> trackBoxes = getTrackBoxesOfVideoFileByPath(sourceFilePath);
    Movie rotatedMovie = getRotatedMovieOfTrackBox(trackBoxes);
    writeMovieToModifiedFile(rotatedMovie);
  }

通過mp4parser旋轉視頻主要分為三步：

（1）獲取視頻文件對應的TrackBoxes；

（2）根據TrackBoxes獲取旋轉後的Movie對象；

（3）將Movie對象寫入文件。

private List<TrackBox> getTrackBoxesOfVideoFileByPath(String sourceFilePath) {
    IsoFile isoFile = null;
    List<TrackBox> trackBoxes = null;
    try {
      isoFile = new IsoFile(sourceFilePath);
      trackBoxes = isoFile.getMovieBox().getBoxes(TrackBox.class);
      isoFile.close();
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return trackBoxes;
  }

private Movie getRotatedMovieOfTrackBox(List<TrackBox> trackBoxes) {
    Movie rotatedMovie = new Movie();
    // 旋轉
    for (TrackBox trackBox : trackBoxes) {
      trackBox.getTrackHeaderBox().setMatrix(Matrix.ROTATE_90);
      rotatedMovie.addTrack(new Mp4TrackImpl(trackBox));
    }
    return rotatedMovie;
  }

private void writeMovieToModifiedFile(Movie movie) {
    Container container = new DefaultMp4Builder().build(movie);
    File modifiedVideoFile = new File(videoFilePath.replace(".mp4", "_MOD.mp4"));
    FileOutputStream fos;
    try {
      fos = new FileOutputStream(modifiedVideoFile);
      WritableByteChannel bb = Channels.newChannel(fos);
      container.writeContainer(bb);
      // 關閉文件流
      fos.close();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } 
  }

本文對Android視頻錄制中常見的問題進行了說明，希望對大家的學習有所幫助。