Android-NDK-010-ffmpeg-编译

凤邪摩羯
320 阅读6分钟

1 FFmpeg 简介

FFmpeg 是一个开源的多媒体框架，能够处理音频、视频以及其他多媒体文件和流。它包括了各种工具和库来进行音视频处理、编码解码、转码、视频剪辑、音视频合成等工作。FFmpeg 的核心库包括：

  • libavcodec：编解码库，处理音视频编码和解码。
  • libavformat：格式库，负责读取、写入多种格式的容器文件。
  • libavfilter：过滤器库，支持各种音视频过滤。
  • libswscale：缩放库，支持图片和视频的像素格式转换和缩放。
  • libswresample：音频重采样库，用于音频格式的转换。
  • libpostproc：后处理库，进行视频后处理。

FFmpeg 主要的命令行工具包括：

  • ffmpeg：用于转换音视频格式。
  • ffplay：用于播放音视频。
  • ffprobe：用于查看音视频的元数据。

在 Android 开发中，FFmpeg 常用于处理音视频文件，或者进行实时音视频流处理。

2 如何在 Android 项目中集成 FFmpeg

在 Android 中集成 FFmpeg 通常有两种方式：

  1. 使用现成的 FFmpeg Android 库，例如 FFmpeg Android Java 或 MobileFFmpeg。
  2. 使用 NDK 通过源码集成 FFmpeg，编译并在 Android 项目中调用。

下面介绍这两种方式的使用方法。

方法 1：使用 FFmpeg Android 库（例如 MobileFFmpeg）

MobileFFmpeg 是一个为 Android 提供 FFmpeg 功能的库，它封装了 FFmpeg 的操作，并提供了易于使用的 Java/Kotlin 接口。

1.1 添加 MobileFFmpeg 依赖

  1. 打开 build.gradle 文件，添加 MobileFFmpeg 的依赖项。
kotlin
复制代码
dependencies {
    implementation 'com.arthenica:ffmpeg-kit-full:5.1.1'
}

2. 同步项目以下载依赖。

1.2 使用 MobileFFmpeg 执行视频转码

例如，下面的代码使用 MobileFFmpeg 将一个视频文件转换为另一个格式。

kotlin
复制代码
import com.arthenica.mobileffmpeg.FFmpeg
import com.arthenica.mobileffmpeg.Config

fun convertVideo(inputPath: String, outputPath: String) {
    val command = "-i $inputPath -c:v libx264 -preset fast -c:a aac -b:a 192k -y $outputPath"
    
    // 执行 FFmpeg 命令
    val result = FFmpeg.execute(command)
    
    if (result == Config.RETURN_CODE_SUCCESS) {
        println("Video conversion successful!")
    } else {
        println("Video conversion failed!")
    }
}

1.3 使用 MobileFFmpeg 播放视频

除了转换，MobileFFmpeg 还可以用来播放视频或提取视频的某些信息。例如，使用 ffprobe 获取视频的信息：

kotlin
复制代码
val command = "-v quiet -print_format json -show_format -show_streams $videoFilePath"
val result = FFmpeg.execute(command)

if (result == Config.RETURN_CODE_SUCCESS) {
    println("Video info extracted successfully!")
} else {
    println("Failed to extract video info")
}

1.4 注意事项

  • 性能：FFmpeg 是一个高效的多媒体框架，但是它的性能取决于硬件设备，尤其在进行高质量视频转码时会消耗较多 CPU 和内存。
  • 权限：在操作文件时，确保你申请了合适的权限，尤其是对于访问存储的权限。
  • 兼容性：MobileFFmpeg 已经针对 Android 进行了优化，可以在多种 Android 设备上工作，但在一些低性能设备上可能会出现问题。

方法 2：通过 NDK 集成 FFmpeg 源码

如果你需要更大的灵活性，并且想直接通过 NDK 使用 FFmpeg，可以通过以下步骤集成 FFmpeg 源码到 Android 项目中。

2.1 下载 FFmpeg 源码

首先，你需要从 FFmpeg 的官网或 GitHub 仓库下载源码，并为 Android 编译它。你可以从 FFmpeg 官方网站 获取源码，或者使用 Git 克隆 FFmpeg 仓库：

bash
复制代码
git clone https://git.ffmpeg.org/ffmpeg.git

2.2 编译 FFmpeg 为 Android

使用 Android NDK 工具链编译 FFmpeg 源码。以下是简化的步骤：

2.3 JNI 调用 FFmpeg 函数

编译完成后，你可以通过 JNI 调用 FFmpeg 函数。例如，调用 FFmpeg 的解码函数来解码音视频数据：

cpp
复制代码
extern "C" JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_myapplication_MainActivity_decodeVideo(JNIEnv* env, jobject /* this */) {
    // 使用 FFmpeg 函数解码视频或音频
    av_register_all();
    avformat_network_init();
    
    // 解码操作代码（示例）
}

2.4 调用本地方法

在 MainActivity.kt 中声明本地方法，并使用 JNI 调用：

kotlin
复制代码
class MainActivity : AppCompatActivity() {

    // 声明本地方法
    external fun decodeVideo()

    companion object {
        init {
            System.loadLibrary("ffmpeg")  // 加载本地库
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        // 调用本地方法
        decodeVideo()
    }
}

3 编译 FFmpeg 为 Android 详细步骤

  1. 下载 FFmpeg 源代码
  2. 安装 Android NDK 和 CMake
  3. 设置编译环境
  4. 编译 FFmpeg 为 Android
  5. 在 Android 项目中使用 FFmpeg

1. 下载 FFmpeg 源代码

你可以从 FFmpeg 官方 GitHub 仓库或官网下载源代码。

使用 Git 克隆 FFmpeg 仓库

bash
复制代码
git clone https://git.ffmpeg.org/ffmpeg.git ffmpeg
cd ffmpeg

你可以选择下载稳定版本的 FFmpeg，或者直接使用最新的开发版本。

或者从 FFmpeg 官方网站下载

你也可以直接访问 FFmpeg 下载页面 获取源码。

2. 安装 Android NDK 和 CMake

你需要 Android NDK 和 CMake 来编译 FFmpeg 为 Android 的 .so 库。

  1. 打开 Android Studio，进入 SDK Manager（点击 Tools > SDK Manager）。
  2. 在 SDK Tools 标签页中，确保勾选了 NDK (Side by side) 和 CMake。
  3. 安装或更新到适合的版本。

确认你已安装了 NDK 和 CMake 后，可以使用这些工具来编译 FFmpeg。

3. 设置编译环境

在准备编译 FFmpeg 前，我们需要设置编译环境，包括配置 Android NDK 工具链，指定目标架构等。

3.1 设置 Android NDK 环境变量

环境变量的设置通常包括以下两部分：

  • ANDROID_NDK_HOME：指向 NDK 根目录，告诉开发工具链在哪里找到 NDK。
  • ANDROID_SDK_HOME（可选）：指向 Android SDK 根目录。
3.1.1 在 Linux/macOS 上设置 NDK 环境变量

如果你在 Linux 或 macOS 上开发，可以在你的 Shell 配置文件（例如 .bashrc 或 .zshrc）中设置 NDK 环境变量：

  1. 打开终端。

  2. 编辑配置文件，使用适合的文本编辑器（例如 nano、vi 或 vim）打开配置文件：

    nano ~/.bashrc  # 如果你使用 bash

    或者，如果你使用 zsh：

    nano ~/.zshrc

  3. 在文件中添加以下内容（根据你的 NDK 安装路径修改）：

export NDK_PATH=/Users/fengxiemojie/Library/Android/sdk/ndk/22.1.7171670
export TOOLCHAIN_PATH=$NDK_PATH/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64
export CC=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android30-clang
export CXX=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android30-clang++
export AR=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android-ar
export AS=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android-as
export LD=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android-ld
export RANLIB=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android-ranlib
export STRIP=$TOOLCHAIN_PATH/bin/aarch64-linux-android-strip

其中 `/path/to/your/ndk` 是你本地 Android NDK 的安装路径。通常，如果你使用 Android Studio 安装 NDK，路径会类似于：

```
/Users/your-user-name/Library/Android/sdk/ndk/21.3.6528147
```

  1. 保存文件并关闭编辑器（如果使用 nano，按 Ctrl + X，然后按 Y 保存更改）。

  2. 重新加载配置文件，使更改生效：

    source ~/.bashrc   # 如果你使用 bash

    或者：

    source ~/.zshrc    # 如果你使用 zsh
3.1..2 在 Windows 上设置 NDK 环境变量

在 Windows 上，你可以通过 环境变量 来设置 Android NDK：

  1. 右键点击桌面上的“计算机”图标，选择 属性。

  2. 在左侧选择 高级系统设置，然后点击 环境变量。

  3. 在 系统变量 部分，点击 新建。

  4. 在变量名框中输入 ANDROID_NDK_HOME，在变量值框中输入你的 NDK 安装路径。例如：

    C:\Users\your-user-name\AppData\Local\Android\Sdk\ndk\21.3.6528147

  5. 点击 确定 完成设置。

  6. 重新启动命令提示符或 IDE（如 Android Studio）以使环境变量生效。

3.1.3 验证 NDK 环境变量设置

你可以通过命令行验证 NDK 环境变量是否设置成功。

在终端中输入以下命令：

echo $ANDROID_NDK_HOME   # 在 Linux/macOS 上

或在 Windows 命令提示符中输入：

echo %ANDROID_NDK_HOME%  # 在 Windows 上

如果一切正常，你应该看到 NDK 的安装路径。

3.2. 其他常用的 NDK 环境变量

  • NDK_TOOLCHAIN_VERSION: 指定使用的 NDK 工具链版本。例如：4.9、clang 等。
  • NDK_PROJECT_PATH: 指定 NDK 项目路径，通常用于 ndk-build 构建系统中。
  • ANDROID_NDK_HOME: 已经设置了，指向 NDK 安装路径。
  • ANDROID_SDK_HOME: 用于指定 Android SDK 的路径，通常不需要手动设置，除非你有多个 SDK 安装目录。

3.3 配置 FFmpeg 编译选项

使用 NDK 构建 FFmpeg 时，我们需要指定 Android 工具链和目标平台。可以通过创建一个 Android 配置文件（例如 android-arm64.sh）来进行配置。

在 ffmpeg 目录下创建一个 android 文件夹，然后在该文件夹中创建如下的脚本文件（例如 android-arm64.sh）来配置编译选项：

注意：这里面的 API 级别为所支持的最小设备版本，即仅可运行在该API 及以上平台


#!/bin/bash

# =============================
# 配置路径和环境变量
# =============================
# 设置 Android NDK 路径
NDK=/Users/fengxiemojie/Library/Android/sdk/ndk/22.1.7171670
if [ ! -d "$NDK" ]; then
    echo "NDK 路径无效，请检查: $NDK"
    exit 1
fi

# 设置工具链路径
TOOLCHAIN=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64

# 架构、API 级别和目标平台
ARCH=arm64
API=30
CPU=armv8-a
PREFIX=$(pwd)/android/dynamics/$ARCH

# 检查工具链是否存在
if [ ! -d "$TOOLCHAIN" ]; then
    echo "工具链路径无效: $TOOLCHAIN"
    exit 1
fi

# =============================
# 清理之前的构建
# =============================
make distclean

# =============================
# 配置 FFmpeg
# =============================
./configure \
    --prefix=$PREFIX \
    --target-os=android \
    --arch=$ARCH \
    --cpu=$CPU \
    --enable-shared \
    --disable-static \
    --enable-neon \
    --enable-jni \
    --enable-mediacodec \
    --disable-debug \
    --disable-doc \
    --disable-programs \
    --enable-hwaccel=h264 \
    --cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android- \
    --cc=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang \
    --cxx=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang++ \
    --sysroot=$TOOLCHAIN/sysroot \
    --extra-cflags="-fPIC -I$TOOLCHAIN/sysroot/usr/include" \
    --extra-ldflags="-L$TOOLCHAIN/sysroot/usr/lib"

# =============================
# 构建和安装
# =============================
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "配置失败，请检查日志文件 config.log"
    exit 1
fi

make -j$(nproc)
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "编译失败，请检查输出日志"
    exit 1
fi

make install
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "安装失败，请检查输出日志"
    exit 1
fi

echo "FFmpeg 编译完成！输出路径: $PREFIX"

关键配置选项解释

  • --enable-shared：启用生成 .so 文件（共享库）。
  • --disable-static：禁用静态库生成，确保只生成动态库（.so）。
  • --prefix=$PREFIX：指定安装路径，编译后的 .so 文件将安装在此路径。
  • --cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android-：设置交叉编译前缀，确保工具链用于交叉编译。
  • --cc=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang：设置 C 编译器。
  • --cxx=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang++：设置 C++ 编译器。
  • --sysroot=$TOOLCHAIN/sysroot：指定工具链的 sysroot。
  • --extra-cflags="-fPIC -I$TOOLCHAIN/sysroot/usr/include"：指定额外的编译选项，确保生成位置无关代码（PIC），并包含工具链头文件。
  • --extra-ldflags="-L$TOOLCHAIN/sysroot/usr/lib"：指定链接时的库路径。

3.4 配置 FFmpeg 以支持 RTMP

在编译 FFmpeg 时，您需要启用 --enable-librtmp，并指定 librtmp 的路径。以下是更新后的 FFmpeg 配置步骤：


# =============================
# 配置路径和环境变量
# =============================
export NDK=/Users/fengxiemojie/Library/Android/sdk/ndk/22.1.7171670
export TOOLCHAIN=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64

# 设置目标架构和 API 版本
export TARGET=aarch64-linux-android
export API=21
export PREFIX=$(pwd)/$TARGET$API

# 设置 librtmp 的路径
export RTMP_LIB_PATH=$(pwd)/rtmpdump/$TARGET$API

# =============================
# 清理旧的构建
# =============================
make clean

# =============================
# 配置 FFmpeg 构建选项
# =============================
./configure \
    --prefix=$PREFIX \
    --target-os=android \
    --arch=$TARGET \
    --cpu=armv8-a \
    --enable-shared \  # 启用动态库
    --disable-static \ # 禁用静态库
    --enable-neon \    # 启用 NEON 优化
    --enable-jni \     # 启用 JNI
    --enable-mediacodec \ # 启用 MediaCodec
    --disable-debug \  # 禁用调试信息
    --disable-doc \    # 禁用文档生成
    --disable-programs \ # 禁用生成可执行文件
    --enable-librtmp \ # 启用 RTMP 支持
    --cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android- \
    --cc=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang \
    --cxx=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android$API-clang++ \
    --sysroot=$TOOLCHAIN/sysroot \
    --extra-cflags="-fPIC -I$TOOLCHAIN/sysroot/usr/include -I$RTMP_LIB_PATH/include" \
    --extra-ldflags="-L$TOOLCHAIN/sysroot/usr/lib -L$RTMP_LIB_PATH/lib" \
    --extra-libs="-lrtmp"

if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "配置失败，请检查日志文件 config.log"
    exit 1
fi

# =============================
# 构建 FFmpeg 生成动态库（.so）
# =============================
make -j$(nproc)
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "编译失败，请检查输出日志"
    exit 1
fi

# =============================
# 安装生成的动态库到目标路径
# =============================
make install
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "安装失败，请检查输出日志"
    exit 1
fi

echo "FFmpeg 编译完成！输出路径: $PREFIX"

关键配置选项解释：

  • --enable-librtmp：启用 RTMP 协议支持。
  • --extra-cflags="-I$RTMP_LIB_PATH/include"：指定 librtmp 的头文件路径。
  • --extra-ldflags="-L$RTMP_LIB_PATH/lib"：指定 librtmp 的库文件路径。
  • --extra-libs="-lrtmp"：在链接时链接 librtmp 库。

3.5 给予执行权限

如果你创建了配置脚本，记得给它执行权限：

chmod +x android-arm64.sh
chmod +x android-armeabi-v7a.sh

4. 编译 FFmpeg 为 Android

验证主机依赖： 在 macOS 上，确保安装了以下依赖：

# 安装 Homebrew（如果还没有安装）
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

# 安装编译所需的工具和库
brew install yasm pkg-config libx264

#在 macOS 上，确保安装了以下依赖
brew install automake autoconf libtool pkg-config
  • yasm：一个汇编程序，FFmpeg 编译时需要使用。
  • pkg-config：一个帮助 C 编译器查找库文件的工具。
  • libx264：一个用于 H.264 视频编码的库。如果你不需要 H.264 编码，可以跳过安装 libx264。

4.1 运行编译脚本

在 ffmpeg 源码目录下，运行以下命令来编译 FFmpeg：

//动态库
./android/dynamics/android-arm64.sh
./android/dynamics/android-armeabi-v7a.sh

//静态库
./android/static/android-arm64.sh
./android/static/android-armeabi-v7a.sh

这个命令会开始下载必要的依赖（如果没有下载过的话），并开始编译 FFmpeg。

image.png

4.2 多架构编译

如果你需要支持多个架构（如 armeabi-v7a, arm64-v8a, x86_64 等），你可以为每个架构创建不同的配置脚本并分别编译。例如，创建 android-arm.sh 和 android-x86_64.sh，然后分别执行：

./android/android-arm.sh
./android/android-x86_64.sh

4.3 检查编译结果

编译完成后，FFmpeg 的库文件（.so）将被安装到你指定的 PREFIX 目录下。检查该目录，应该会有类似以下文件结构：

makefile
复制代码
android/
    arm64/
        lib/
            libavcodec.so
            libavformat.so
            libavfilter.so
            libswscale.so
            ...
        include/
            libavcodec/
            libavformat/
            ...

这些 .so 文件就是你需要将其包含到 Android 项目中的本地库。

5. 在 Android 项目中使用 FFmpeg

完成 FFmpeg 编译后，你需要将这些 .so 库文件集成到 Android 项目中。

5.1 创建 Android 项目

在 Android 项目的 app/src/main 目录下创建一个 jniLibs 文件夹，并将编译好的 .so 文件放入适当的架构文件夹中。例如：

css
复制代码
app/
    src/
        main/
            jniLibs/
                arm64-v8a/
                    libavcodec.so
                    libavformat.so
                    libavfilter.so
                    libswscale.so
                    ...
                armeabi-v7a/
                    ...
                x86_64/
                    ...

5.2 在 build.gradle 中配置 NDK

在 build.gradle 文件中配置支持的 NDK 架构：

kotlin
复制代码
android {
    compileSdkVersion 34

    defaultConfig {
        minSdkVersion 21
        targetSdkVersion 34
        ndk {
            abiFilters "armeabi-v7a", "arm64-v8a", "x86_64"
        }
    }

    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt"
        }
    }

    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
}

5.3 调用 FFmpeg 本地方法

在 Kotlin 或 Java 中通过 JNI 调用 FFmpeg 的本地方法。首先，在 C++ 中编写 JNI 函数，然后在 Kotlin/Java 中声明这些本地方法。

cpp
复制代码
#include <jni.h>
#include <string>
#include <ffmpeg/avformat.h>

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject /* this */) {
    av_register_all();
    return env->NewStringUTF("FFmpeg Initialized!");
}

然后在 Kotlin 中声明并调用这个本地方法：

kotlin
复制代码
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    external fun stringFromJNI(): String

    companion object {
        init {
            System.loadLibrary("ffmpeg")  // 加载本地库
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        val textView: TextView = findViewById(R.id.sample_text)
        textView.text = stringFromJNI()
    }
}
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