在鸿蒙(HarmonyOS)中,使用Surface模式开发视频解码功能,主要涉及利用OHNativeWindow传递解码后的数据,实现高效送显。该模式适用于需要将解码画面直接渲染到屏幕的场景,例如视频播放、实时预览等。以下是基于Native API(C/C++)实现Surface模式视频解码的关键步骤和核心代码示例。
1. 添加头文件
#include <multimedia/player_framework/native_avcodec_videodecoder.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avcapability.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avcodec_base.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avformat.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avbuffer.h>
#include <condition_variable>
#include <memory>
#include <mutex>
#include <queue>
#include <shared_mutex>
#include <fstream>
2. 定义基础结构
解码器回调buffer的信息
struct CodecBufferInfo {
CodecBufferInfo(uint32_t index, OH_AVBuffer *buffer): index(index), buffer(buffer), isValid(true) {}
// 回调buffer
OH_AVBuffer *buffer = nullptr;
// 回调buffer对应的index
uint32_t index = 0;
// 判断当前buffer信息是否有效
bool isValid = true;
};
解码输入输出队列
class CodecBufferQueue {
public:
// 将回调buffer的信息传入队列
void Enqueue(const std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo)
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
bufferQueue_.push(bufferInfo);
cond_.notify_all();
}
// 获取回调buffer的信息
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> Dequeue(int32_t timeoutMs = 1000)
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
(void)cond_.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(timeoutMs), [this]() { return !bufferQueue_.empty(); });
if (bufferQueue_.empty()) {
return nullptr;
}
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo = bufferQueue_.front();
bufferQueue_.pop();
return bufferInfo;
}
// 清空队列,之前的回调buffer设置为不可用
void Flush()
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
while (!bufferQueue_.empty()) {
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo = bufferQueue_.front();
// Flush、Stop、Reset、Destroy操作之后,之前回调的buffer信息设置为无效
bufferInfo->isValid = false;
bufferQueue_.pop();
}
}
private:
std::mutex mutex_;
std::condition_variable cond_;
std::queue<std::shared_ptr<CodecBufferInfo>> bufferQueue_;
};
全局变量
// 视频帧宽度
int32_t width = 320;
// 视频帧高度
int32_t height = 240;
// 视频像素格式
OH_AVPixelFormat pixelFormat = AV_PIXEL_FORMAT_NV12;
// 视频宽跨距
int32_t widthStride = 0;
// 视频高跨距
int32_t heightStride = 0;
// 解码器实例指针
OH_AVCodec *videoDec = nullptr;
// 解码器同步锁
std::shared_mutex codecMutex;
// 解码器输入队列
CodecBufferQueue inQueue;
// 解码器输出队列
CodecBufferQueue outQueue;
3. 创建解码器实例对象
调用者可以通过名称或媒体类型创建解码器。示例中的变量说明如下:
- videoDec:视频解码器实例的指针;
- capability:解码器能力查询实例的指针;
- OH_AVCODEC_MIMETYPE_VIDEO_AVC:AVC格式视频编解码器。
// 通过codecname创建解码器,应用有特殊需求,比如选择支持某种分辨率规格的解码器,可先查询capability,再根据codec name创建解码器。
OH_AVCapability *capability = OH_AVCodec_GetCapability(OH_AVCODEC_MIMETYPE_VIDEO_AVC, false);
// 创建硬件解码器实例
OH_AVCapability *capability= OH_AVCodec_GetCapabilityByCategory(OH_AVCODEC_MIMETYPE_VIDEO_AVC, false, HARDWARE);
const char *name = OH_AVCapability_GetName(capability);
OH_AVCodec *videoDec = OH_VideoDecoder_CreateByName(name);
// 通过MIME TYPE创建解码器,只能创建系统推荐的特定编解码器
// 涉及创建多路编解码器时,优先创建硬件解码器实例,硬件资源不够时再创建软件解码器实例
// 软/硬解: 创建H264解码器
OH_AVCodec *videoDec = OH_VideoDecoder_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_VIDEO_AVC);
// 软/硬解: 创建H265解码器
OH_AVCodec *videoDec = OH_VideoDecoder_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_VIDEO_HEVC);
4. 调用OH_VideoDecoder_RegisterCallback()设置回调函数
注册回调函数指针集合OH_AVCodecCallback,包括:
- OH_AVCodecOnError 解码器运行错误
- OH_AVCodecOnStreamChanged 码流信息变化,如码流宽、高变化;
- OH_AVCodecOnNeedInputBuffer 运行过程中需要新的输入数据,即解码器已准备好,可以输入数据;
- OH_AVCodecOnNewOutputBuffer 运行过程中产生了新的输出数据,即解码完成(注:Surface模式buffer参数为空)。
调用者可以通过处理该回调报告的信息,确保解码器正常运转。
// 解码异常回调OH_AVCodecOnError实现
static void OnError(OH_AVCodec *codec, int32_t errorCode, void *userData)
{
// 回调的错误码由调用者判断处理
(void)codec;
(void)errorCode;
(void)userData;
}
// 解码数据流变化回调OH_AVCodecOnStreamChanged实现
static void OnStreamChanged(OH_AVCodec *codec, OH_AVFormat *format, void *userData)
{
// 可通过format获取到变化后的视频宽、高等
(void)codec;
(void)userData;
OH_AVFormat_GetIntValue(format, OH_MD_KEY_VIDEO_PIC_WIDTH, &width);
OH_AVFormat_GetIntValue(format, OH_MD_KEY_VIDEO_PIC_HEIGHT, &height);
}
// 解码输入回调OH_AVCodecOnNeedInputBuffer实现
static void OnNeedInputBuffer(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *buffer, void *userData)
{
// 输入帧的数据buffer和对应的index送入inQueue队列
(void)codec;
(void)userData;
inQueue.Enqueue(std::make_shared<CodecBufferInfo>(index, buffer));
}
// 解码输出回调OH_AVCodecOnNewOutputBuffer实现
static void OnNewOutputBuffer(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *buffer, void *userData)
{
// 完成帧的数据buffer和对应的index送入outQueue队列
(void)codec;
(void)userData;
outQueue.Enqueue(std::make_shared<CodecBufferInfo>(index, buffer));
}
// 配置异步回调,调用 OH_VideoDecoder_RegisterCallback 接口
OH_AVCodecCallback cb = {&OnError, &OnStreamChanged, &OnNeedInputBuffer, &OnNewOutputBuffer};
// 配置异步回调
int32_t ret = OH_VideoDecoder_RegisterCallback(videoDec, cb, nullptr); // nullptr:用户特定数据userData为空
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
说明:
- 在回调函数中,对数据队列进行操作时,需要注意多线程同步的问题。
- 播放视频时,若视频码流的SPS中包含颜色信息,解码器会把这些信息(RangeFlag、ColorPrimary、MatrixCoefficient、TransferCharacteristic)通过
OH_AVCodecOnStreamChanged接口中的OH_AVFormat返回。
- 视频解码的Surface模式下,内部数据默认是走HEBC(High Efficiency Bandwidth Compression,高效带宽压缩),无法获取到widthStride和heightStride的值。
5. 调用OH_VideoDecoder_Configure()配置解码器
创建解码器后,必须配置视频帧宽度、高度、像素格式等基本参数。这些参数通过OH_AVFormat设置。
OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create();
// 写入format
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_WIDTH, width); // 必须配置
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_HEIGHT, height); // 必须配置
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_PIXEL_FORMAT, pixelFormat);
// 可选,配置低时延解码
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_VIDEO_ENABLE_LOW_LATENCY, 1);
// 配置解码器
int32_t ret = OH_VideoDecoder_Configure(videoDec, format);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
OH_AVFormat_Destroy(format);
6. 设置surface
本例中的nativeWindow,有两种方式获取:
- 如果解码后直接显示,则从XComponent组件获取;
- 如果解码后接OpenGL后处理,则从NativeImage获取。
Surface模式,调用者可以在解码过程中执行该步骤,即动态切换surface。
// 配置送显窗口参数
int32_t ret = OH_VideoDecoder_SetSurface(videoDec, window); // 从XComponent获取window
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
7. (可选)OH_VideoDecoder_SetParameter()动态配置解码器surface参数
OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create();
// 配置显示旋转角度
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_ROTATION, 90);
// 配置视频与显示屏匹配模式(缩放与显示窗口适配,裁剪与显示窗口适配)
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_SCALING_MODE, SCALING_MODE_SCALE_CROP);
int32_t ret = OH_VideoDecoder_SetParameter(videoDec, format);
OH_AVFormat_Destroy(format);
8. 调用OH_VideoDecoder_Prepare()解码器就绪
该接口将在解码器运行前进行一些数据的准备工作。
ret = OH_VideoDecoder_Prepare(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
9. 调用OH_VideoDecoder_Start()启动解码器
// 启动解码器,开始解码
int32_t ret = OH_VideoDecoder_Start(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
10. 调用OH_VideoDecoder_PushInputBuffer()写入解码码流
送入输入队列进行解码,以下示例中:
- buffer:回调函数OnNeedInputBuffer传入的参数,可以通过OH_AVBuffer_GetAddr接口获取输入码流虚拟地址;
- index:回调函数OnNeedInputBuffer传入的参数,与buffer唯一对应的标识;
- size, offset, pts, frameData:输入尺寸、偏移量、时间戳、帧数据等字段信息;
- flags:缓冲区标记的类别,请参考OH_AVCodecBufferFlags。
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo = inQueue.Dequeue();
std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
if (bufferInfo == nullptr || !bufferInfo->isValid) {
// 异常处理
}
// 写入码流数据
uint8_t *addr = OH_AVBuffer_GetAddr(bufferInfo->buffer);
int32_t capcacity = OH_AVBuffer_GetCapacity(bufferInfo->buffer);
if (size > capcacity) {
// 异常处理
}
memcpy(addr, frameData, size);
// 配置帧数据的输入尺寸、偏移量、时间戳等字段信息
OH_AVCodecBufferAttr info;
info.size = size;
info.offset = offset;
info.pts = pts;
info.flags = flags;
// info信息写入buffer
int32_t ret = OH_AVBuffer_SetBufferAttr(bufferInfo->buffer, &info);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
// 送入解码输入队列进行解码,index为对应buffer队列的下标
ret = OH_VideoDecoder_PushInputBuffer(videoDec, bufferInfo->index);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
11. 调用OH_VideoDecoder_RenderOutputBuffer()/OH_VideoDecoder_RenderOutputBufferAtTime()显示并释放解码帧,或调用OH_VideoDecoder_FreeOutputBuffer()释放解码帧
以下示例中:
- index:回调函数OnNewOutputBuffer传入的参数,与buffer唯一对应的标识;
- buffer:回调函数OnNewOutputBuffer传入的参数,Surface模式调用者无法通过OH_AVBuffer_GetAddr。
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo = outQueue.Dequeue();
std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
if (bufferInfo == nullptr || !bufferInfo->isValid) {
// 异常处理
}
// 获取解码后信息
OH_AVCodecBufferAttr info;
int32_t ret = OH_AVBuffer_GetBufferAttr(bufferInfo->buffer, &info);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
// 值由调用者决定
bool isRender;
bool isNeedRenderAtTime;
if (isRender) {
// 显示并释放已完成处理的信息,index为对应buffer队列的下标
if (isNeedRenderAtTime){
// 获取系统绝对时间,renderTimestamp由调用者结合业务指定显示时间
int64_t renderTimestamp =
std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch()).count();
ret = OH_VideoDecoder_RenderOutputBufferAtTime(videoDec, bufferInfo->index, renderTimestamp);
} else {
ret = OH_VideoDecoder_RenderOutputBuffer(videoDec, bufferInfo->index);
}
} else {
// 释放已完成处理的信息
ret = OH_VideoDecoder_FreeOutputBuffer(videoDec, bufferInfo->index);
}
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
注意:
如果要获取buffer的属性,如pixel_format、stride等可通过调用OH_NativeWindow_NativeWindowHandleOpt接口获取。
12.(可选)调用OH_VideoDecoder_Flush()刷新解码器
调用OH_VideoDecoder_Flush接口后,解码器仍处于运行态,但会清除解码器中缓存的输入和输出数据及参数集如H264格式的PPS/SPS。
此时需要调用OH_VideoDecoder_Start接口重新开始解码。
以下示例中:
- xpsData, xpsSize:PPS/SPS信息。
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
// 刷新解码器videoDec
int32_t ret = OH_VideoDecoder_Flush(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
inQueue.Flush();
outQueue.Flush();
// 重新开始解码
ret = OH_VideoDecoder_Start(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
std::shared_ptr<CodecBufferInfo> bufferInfo = outQueue.Dequeue();
if (bufferInfo == nullptr || !bufferInfo->isValid) {
// 异常处理
}
// 重传PPS/SPS
// 配置帧数据PPS/SPS信息
uint8_t *addr = OH_AVBuffer_GetAddr(bufferInfo->buffer);
int32_t capcacity = OH_AVBuffer_GetCapacity(bufferInfo->buffer);
if (xpsSize > capcacity) {
// 异常处理
}
memcpy(addr, xpsData, xpsSize);
OH_AVCodecBufferAttr info;
info.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAG_CODEC_DATA;
// info信息写入buffer
ret = OH_AVBuffer_SetBufferAttr(bufferInfo->buffer, &info);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
// 将帧数据推送到解码器中,index为对应buffer队列的下标
ret = OH_VideoDecoder_PushInputBuffer(videoDec, bufferInfo->index);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
13. (可选)调用OH_VideoDecoder_Reset()重置解码器
调用OH_VideoDecoder_Reset接口后,解码器回到初始化的状态,需要调用OH_VideoDecoder_Configure接口、OH_VideoDecoder_SetSurface接口和OH_VideoDecoder_Prepare接口重新配置。
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
// 重置解码器videoDec
int32_t ret = OH_VideoDecoder_Reset(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
inQueue.Flush();
outQueue.Flush();
// 重新配置解码器参数
ret = OH_VideoDecoder_Configure(videoDec, format);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
// Surface模式重新配置surface,而Buffer模式不需要配置surface
ret = OH_VideoDecoder_SetSurface(videoDec, window);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
// 解码器重新就绪
ret = OH_VideoDecoder_Prepare(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
14. (可选)调用OH_VideoDecoder_Stop()停止解码器
调用OH_VideoDecoder_Stop()后,解码器保留了解码实例,释放输入输出buffer。调用者可以直接调用OH_VideoDecoder_Start接口继续解码,输入的第一个buffer需要携带参数集,从IDR帧开始送入。
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
// 终止解码器videoDec
int32_t ret = OH_VideoDecoder_Stop(videoDec);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
inQueue.Flush();
outQueue.Flush();
15. 调用OH_VideoDecoder_Destroy()销毁解码器实例,释放资源
说明:
- 不能在回调函数中调用;
- 执行该步骤之后,需要调用者将videoDec指向nullptr,防止野指针导致程序错误。
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(codecMutex);
// 调用OH_VideoDecoder_Destroy,注销解码器
int32_t ret = AV_ERR_OK;
if (videoDec != nullptr) {
ret = OH_VideoDecoder_Destroy(videoDec);
videoDec = nullptr;
}
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}
inQueue.Flush();
outQueue.Flush();