9. MediaCodec编码实战：H.264/H.265硬编码、编码参数配置、实时编码

各位同学，今天我们来聊聊MediaCodec编码实战。说实话，编码这块儿在Android音视频开发里，算是比较硬核的部分了。我当年刚接触时也被各种参数搞得头晕，但一旦摸透了，你会发现它其实很有规律。

9.1 硬编码 vs 软编码：你该怎么选？

先问个问题：为什么我们要用硬编码？说白了，硬编码就是让GPU或专门的硬件模块去干活，软编码则是CPU硬扛。我做过一个项目，用软编码在低端机上跑1080p视频，手机直接烫得能煎鸡蛋。换成硬编码后，温度降了十几度，帧率还稳了。

对比项	硬编码	软编码
CPU占用	低（5%-15%）	高（30%-80%）
功耗	低	高
编码质量	中等（取决于芯片）	高（可精细控制）
灵活性	低（参数受限）	高（可自定义算法）
适用场景	实时推流、录制	离线转码、专业制作

我个人习惯是：实时场景一律硬编码，离线场景才考虑软编码。你想想看，用户正在直播，你让CPU满载，画面卡顿不说，电量也撑不住。

9.2 MediaCodec编码器初始化

初始化编码器，其实就三步：创建编码器、配置参数、启动。但每一步都有坑，我一个个说。

9.2.1 创建编码器

Android提供了两种方式创建编码器。我建议用第二种，更灵活。

// 方式一：直接指定MIME类型
MediaCodec encoder = MediaCodec.createEncoderByType("video/avc");

// 方式二：通过MediaCodecList查找（推荐）
MediaCodecList codecList = new MediaCodecList(MediaCodecList.REGULAR_CODECS);
String codecName = codecList.findEncoderForFormat(mediaFormat);
MediaCodec encoder = MediaCodec.createByCodecName(codecName);

为什么要用第二种？因为有些设备上，你指定的编码器可能不支持你想要的参数。通过MediaCodecList查找，能确保找到可用的编码器。我曾经在某个国产平板上踩过这个坑，直接指定"video/avc"结果编码出来的视频全是花屏。

9.2.2 配置编码参数

配置参数是编码的核心。MediaFormat就像一张配置表，你往里面填参数，编码器按这个干活。

MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat("video/avc", 1920, 1080);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 4_000_000);      // 4Mbps
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 30);           // 30fps
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);      // 关键帧间隔1秒
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, 
    MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);   // 输入格式
format.setInteger(MediaFormat.KEY_PROFILE, 
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AVCProfileHigh);        // H.264 High Profile
format.setInteger(MediaFormat.KEY_LEVEL, 
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AVCLevel41);            // Level 4.1

9.2.3 启动编码器

encoder.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
encoder.start();

嗯，这里要注意：configure的第三个参数是MediaCrypto，编码时传null就行。第四个参数必须传CONFIGURE_FLAG_ENCODE，否则编码器不会启动。

9.3 H.264 vs H.265：选哪个？

这个问题我经常被问到。直接说结论：

• H.264：兼容性最好，几乎所有设备都支持。码率控制成熟，画质稳定。
• H.265：压缩率更高，同等画质下码率能省30%-50%。但编码更耗电，老设备可能不支持。

我个人的经验是：如果是做直播或短视频，优先用H.264。因为用户设备千奇百怪，H.264最保险。如果是做本地录制或点播，可以考虑H.265，能省不少存储空间。

// H.265编码器创建
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat("video/hevc", 1920, 1080);
// 其他参数配置与H.264类似
format.setInteger(MediaFormat.KEY_PROFILE, 
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain);

9.4 实时编码流程

实时编码的核心是循环：不断从输入队列取数据，编码后放入输出队列。我画了一张流程图，帮你理解这个过程。

看到这个循环了吗？这就是编码器的核心工作模式。我写个完整的代码示例：

// 实时编码循环
while (!isStopRequested) {
    // 1. 获取输入缓冲区
    int inputIndex = encoder.dequeueInputBuffer(10000); // 10秒超时
    if (inputIndex >= 0) {
        ByteBuffer inputBuffer = encoder.getInputBuffer(inputIndex);
        // 填充YUV数据到inputBuffer
        // ...
        encoder.queueInputBuffer(inputIndex, 0, dataSize, presentationTimeUs, 0);
    }
    
    // 2. 获取输出缓冲区
    MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
    int outputIndex = encoder.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 10000);
    
    if (outputIndex == MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER) {
        // 没有数据，稍后重试
        continue;
    } else if (outputIndex == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
        // 输出格式变化，通常在编码开始时触发
        MediaFormat newFormat = encoder.getOutputFormat();
        // 处理格式变化（如初始化muxer）
    } else if (outputIndex >= 0) {
        ByteBuffer outputBuffer = encoder.getOutputBuffer(outputIndex);
        // 处理编码后的数据（写入文件或发送网络）
        // ...
        encoder.releaseOutputBuffer(outputIndex, false);
    }
}

9.5 编码参数调优实战

参数配置不是一成不变的，得根据场景调。我分享几个实战经验：

9.5.1 码率控制模式

MediaCodec支持三种码率控制模式：

// CBR：恒定码率，适合直播
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, 
    MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_CBR);

// VBR：可变码率，适合本地录制
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, 
    MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_VBR);

// CQ：恒定质量，适合专业场景
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, 
    MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_CQ);

我个人习惯：直播用CBR，保证码率稳定不卡顿；本地录制用VBR，画质更好；CQ模式慎用，有些设备不支持。

9.5.2 编码质量与性能平衡

有些设备上，你设了高码率但编码器跑不动，就会丢帧。我建议先做一次性能探测：

// 获取编码器能力
MediaCodecInfo codecInfo = new MediaCodecList(MediaCodecList.REGULAR_CODECS)
    .findCodecByName(codecName);
MediaCodecInfo.CodecCapabilities capabilities = 
    codecInfo.getCapabilitiesForType("video/avc");

// 检查支持的码率范围
int maxBitrate = capabilities.getVideoCapabilities().getBitrateRange().getUpper();
int maxFrameRate = capabilities.getVideoCapabilities().getSupportedFrameRates().getUpper();

// 根据能力设置参数
int targetBitrate = Math.min(4_000_000, maxBitrate); // 不超过设备上限

9.6 常见问题与避坑指南

做编码开发，总会遇到各种问题。我整理了几个高频问题：

• 编码出来的视频花屏：通常是输入数据格式不对。检查YUV数据排列方式，Android上默认是NV12或NV21。
• 编码延迟越来越高：可能是输出缓冲区没及时释放。记得每次dequeueOutputBuffer后都要releaseOutputBuffer。
• 关键帧不生效：有些设备上I_FRAME_INTERVAL设了1但实际不生效。可以手动请求关键帧：encoder.setParameters(new Bundle().putInt("request-sync", 0))。
• 编码器崩溃：多半是参数超出设备能力。用MediaCodecList查一下支持的Profile和Level。

我曾经遇到过一个奇葩问题：某款手机上编码出来的视频时间戳全乱套。排查了半天，发现是presentationTimeUs传的是系统时间，而不是相对时间。记住，时间戳要从0开始递增，单位是微秒。

9.7 性能优化建议

最后，分享几个性能优化的经验：

1. 使用Surface输入：比ByteBuffer输入效率高很多，尤其是Camera预览直接编码的场景。
2. 控制编码帧率：不要超过Camera的实际帧率，否则编码器会积压。
3. 合理设置缓冲区数量：默认的缓冲区数量可能不够，可以尝试增加：format.setInteger("max-input-size", width * height * 3 / 2)。
4. 异步模式：Android 5.0+支持异步编码，用Callback代替循环，代码更简洁，性能也更好。

// 异步编码示例
encoder.setCallback(new MediaCodec.Callback() {
    @Override
    public void onInputBufferAvailable(MediaCodec codec, int index) {
        // 填充数据
    }
    
    @Override
    public void onOutputBufferAvailable(MediaCodec codec, int index, BufferInfo info) {
        // 处理编码数据
    }
    
    @Override
    public void onError(MediaCodec codec, MediaCodec.CodecException e) {
        // 错误处理
    }
    
    @Override
    public void onOutputFormatChanged(MediaCodec codec, MediaFormat format) {
        // 格式变化
    }
});

嗯，编码这块儿内容不少，但核心就是理解编码器的工作流程，然后根据场景调参数。多动手写代码，遇到问题别慌，先查设备能力，再查数据格式，基本能解决90%的问题。