音视频合成功能

场景描述

类似音视频配音功能，适用于给视频配音，配乐。

场景1：输入一个视频文件和一个音频文件，将他们合成1个视频文件，要求音频文件合成到视频制定的时间范围。

场景2：输入一个视频文件和多个音频文件，将他们合成1个视频文件，要求将多个音频文件合成到视频制定的时间范围。2.1 多个音频文件串行合成。2.2 多个音频文件并行合成。备注：多个音频文件编码类型要一致，还要确保封装格式是支持的。

方案描述

TS侧通过XComponentController组件控制器来调用NDK侧的合成和播放方法，支持动态配置音频播放的时间点。
NDK侧收到合成请求后，读取resources/rawfile目录中的音视频输入文件保存到配置中，同时创建封装后的输出文件。
NDK侧开始合成：创建音频解封装器和视频解封装器，音频和视频放在两个子线程中分开处理。流程：原始音频(多个) --\>解封装 --\>封装(输出文件)。原始视频 --\>解封装 --\>封装(输出文件)。通过修改pts的值可以实现音频文件合成到视频制定的时间范围。
NDK侧收到播放请求后，从配置文件中读取合成后的输出文件进行播放。流程：解封装--\>音频+视频。音频--\>解码--\>OH\_AudioRenderer播放。视频--\>解码--\>Surface模式给到XComponent送显。

场景实现

场景一：输入一个视频文件和一个音频文件，将他们合成1个视频文件，要求音频文件合成到视频制定的时间范围。

核心代码

TS侧通过XComponentController组件控制器来调用NDK侧的合成和播放方法，支持动态配置音频播放的时间点。

build() {
  Column() {
    Column() {
      XComponent({
        id: 'xcomponentId',
        type: XComponentType.SURFACE,
        libraryname: 'entry',
        controller: this.mXComponentController
      })
        .onLoad((xComponentContext) => {
          this.xComponentContext = xComponentContext as XComponentContext;
          this.mXComponentController.setXComponentSurfaceRect({
            surfaceWidth: Constants.PREVIEW_HEIGHT, 
            surfaceHeight: Constants.PREVIEW_WIDTH})
        })
        .onDestroy(() => {
          console.log('onDestroy');
        })
        .id('xcomponent')
        .margin(5)
        .layoutWeight(1)
    }
    .layoutWeight(1)
    .width('90%')

    Blank(10)
    Row() {
      Column() {
      }.width('95')
      Button(this.buttonCombination)
        .onClick(() => {
          if (this.buttonCombination == this.START_COMBINATION) {
            this.buttonCombination = this.STOP_COMBINATION
            if (this.xComponentContext) {
              this.textFocusAble = false;
              this.xComponentContext.StartCombination(getContext(this).resourceManager, this.audioDelay);
              this.startCheck();
            }
          } else {
            this.buttonCombination = this.START_COMBINATION
            if (this.xComponentContext) {
              this.stopCheck();
              this.xComponentContext.StopCombination();
              this.textFocusAble = true;
            }
          }
        })
      TextInput({placeholder:'音频延时'})
        .type(InputType.Normal)
        .maxLength(3)
        .width('25%')
        .onChange((value: string) => {
          this.audioDelay = Number(value);
        })
        .focusable(this.textFocusAble)
    }

    Blank(10)
    Button(this.buttonPlayer)
      .onClick(() => {
        if (this.buttonPlayer == this.START_PLAYER) {
          this.buttonPlayer = this.STOP_PLAYER
          if (this.xComponentContext) {
            this.xComponentContext.StartPlayer();
          }
        } else {
          this.buttonPlayer = this.START_PLAYER
          if (this.xComponentContext) {
            this.xComponentContext.StopPlayer();
          }
        }
      })
  }
  .width('100%')
  .height('100%')
}

NDK侧收到合成请求后，读取resources/rawfile目录中的音视频输入文件保存到配置文件中，同时创建封装后的输出文件。

void PluginRender::ReadFileData(napi_env env, NativeResourceManager *ResMmgr, RES_TYPE type)
{
  int32_t fileCount = 1;
  if (type == RES_TYPE::RES_TYPE_AUDIO_IN) {
  fileCount = AUDIO_FILES_COUNT;
}
  for (int32_t i = 0; i < fileCount; ++i) {
  napi_value name_napi;
  const std::string name = AppConfig::GetInstance().GetResDir(type, i);
  napi_create_string_utf8(env, name.c_str(), name.length(), &name_napi);

  size_t strSize;
  char strBuf[256];
  napi_get_value_string_utf8(env, name_napi, strBuf, sizeof(strBuf), &strSize);
  std::string filename(strBuf, strSize);
  // 获取rawfile指针对象
  RawFile *rawFile = OH_ResourceManager_OpenRawFile(ResMmgr, filename.c_str());
  if (rawFile == nullptr) {
    OH_LOG_Print(LOG_APP, LOG_ERROR, LOG_PRINT_DOMAIN, "PluginRender", "OH_ResourceManager_OpenRawFile failed");
  }
  // 获取rawfile的描述符RawFileDescriptor {fd, offset, length}
  RawFileDescriptor descriptor;
  OH_ResourceManager_GetRawFileDescriptor(rawFile, descriptor);
  // 关闭打开的指针对象
  OH_ResourceManager_CloseRawFile(rawFile);
  // 保存文件配置
  FdInfo info;
  info.inputFd = descriptor.fd;
  info.inputFileOffset = descriptor.start;
  info.inputFileSize = descriptor.length;
  AppConfig::GetInstance().SetFileData(type, info, i);
}
}

napi_value PluginRender::StartCombination(napi_env env, napi_callback_info info)
{
  PluginRender *render = GetPluginRender(env, info);
  if (render == nullptr) {
    return nullptr;
  }
  size_t argc = 2;
  napi_value args[2] = { nullptr };
  napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);
  napi_valuetype valueType;
  napi_typeof(env, args[0], &valueType);
  // 获取native的resourceManager对象
  NativeResourceManager *mNativeResMgr = OH_ResourceManager_InitNativeResourceManager(env, args[0]);
  if(mNativeResMgr != nullptr){
    // 读取音视频输入文件
    ReadFileData(env, mNativeResMgr, RES_TYPE::RES_TYPE_AUDIO_IN);
    ReadFileData(env, mNativeResMgr, RES_TYPE::RES_TYPE_VIDEO_IN);
    // 释放resourceManager对象
    OH_ResourceManager_ReleaseNativeResourceManager(mNativeResMgr);

    // 音频延迟时长，单位秒
    int32_t value1;
    napi_get_value_int32(env, args[1], &value1);
    AppConfig::GetInstance().SetAudioDelay(value1);

    // 开始合成
    render->StartCombination();
  }

  return nullptr;
}

NDK侧开始合成：创建音频解封装器和视频解封装器，音频和视频放在两个子线程中分开处理。

void PluginRender::StartCombination(void)
{
  SampleInfo sampleInfo;
  // 合成后输出文件
  int32_t outputFd =
  open(AppConfig::GetInstance().GetResDir(RES_TYPE::RES_TYPE_VIDEO_OUT).c_str(), O_RDWR | O_CREAT, 0777);
  sampleInfo.outputFd = outputFd;

  // 视频输入文件
  AppConfig::GetInstance().GetFileData(RES_TYPE::RES_TYPE_VIDEO_IN, sampleInfo.videoFd);
  // 音频输入文件
  for (int i = 0; i < AUDIO_FILES_COUNT; ++i) {
  AppConfig::GetInstance().GetFileData(RES_TYPE::RES_TYPE_AUDIO_IN, sampleInfo.audioFd[i], i);
}

  // 开始合成
  int32_t ret = Recorder::GetInstance().Start(sampleInfo);
  if (ret != AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK) {
    return;
  }
}
int32_t Recorder::Start(SampleInfo &sampleInfo)
{
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);

  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(!isStarted_, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR, "Already started.");
  for (int32_t i = 0; i < AUDIO_FILES_COUNT; ++i) {
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(demuxer_audio[i] == nullptr, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR,
    "Already started audio demuxer.");
}
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(demuxer_video == nullptr, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR, "Already started video demuxer.");
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(muxer_ == nullptr, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR, "Already started muxer_.");

  sampleInfo_ = sampleInfo;

  // 音频和视频解封转，从解封器中读取数据
  demuxer_video = std::make_unique<Demuxer>();
  int32_t ret = demuxer_video->Create(VIDEO_TYPE, sampleInfo_);
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Create demuxer_video failed");
  for (int32_t i = 0; i < AUDIO_FILES_COUNT; ++i) {
  demuxer_audio[i] = std::make_unique<Demuxer>();
  ret = demuxer_audio[i]->Create(AUDIO_TYPE, sampleInfo_, i);
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Create demuxer_audio failed");
}

  // 封转音视频
  muxer_ = std::make_unique<Muxer>();
  ret = muxer_->Create(sampleInfo_.outputFd);
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Create muxer with fd(%{public}d) failed",
    sampleInfo_.outputFd);
  ret = muxer_->Config(sampleInfo_);
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Recorder muxer config failed");
  ret = muxer_->Start();
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Muxer start failed");

  isStarted_ = true;
  videoDemuxerThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Recorder::VideoProcessThread, this);
  audioDemuxerThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Recorder::AudioProcessThread, this);
  if (videoDemuxerThread_ == nullptr || audioDemuxerThread_ == nullptr) {
    AVCODEC_SAMPLE_LOGE("Create thread failed");
    StartRelease();
    return AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR;
  }

  releaseThread_ = nullptr;
  AVCODEC_SAMPLE_LOGI("Succeed");
  return AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK;
}

void Recorder::VideoProcessThread()
{
  OH_AVBuffer *buffer = OH_AVBuffer_Create(sampleInfo_.videoWidth * sampleInfo_.videoHeight * 3 >> 1);
  OH_AVCodecBufferAttr attr;
  while (true) {
    CHECK_AND_BREAK_LOG(isStarted_, "Work done, VideoDemuxerThread out");
    demuxer_video->ReadSample(demuxer_video->GetVideoTrackId(), reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
    // 从封装器中读取结束
    if (attr.flags == OH_AVCodecBufferFlags::AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) {
      videoEnd = true;
      break;
    }
    // 封装视频
    muxer_->WriteSampleVideo(reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
  }

  OH_AVBuffer_Destroy(buffer);
}

void Recorder::AudioProcessThread()
{
  OH_AVBuffer *buffer = OH_AVBuffer_Create(sampleInfo_.videoWidth * sampleInfo_.videoHeight * 3 >> 1);
  OH_AVCodecBufferAttr attr;
  int32_t lastPts = AppConfig::GetInstance().GetAudioDelay() * 1000 * 1000;
  int32_t nextPts = 0;
  // 封装音频
  int32_t fileIndex = 0; // 代表第几个音频文件
  while(fileIndex < AUDIO_FILES_COUNT){
    demuxer_audio[fileIndex]->ReadSample(demuxer_audio[fileIndex]->GetAudioTrackId(),
      reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
    if (attr.flags == OH_AVCodecBufferFlags::AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) {
      audioEnd[fileIndex++] = true;
      lastPts = nextPts;
    } else {
      attr.pts += lastPts;
      nextPts = attr.pts;
      muxer_->WriteSampleAudio(reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
    }
    CHECK_AND_BREAK_LOG(isStarted_, "Work done, AudioDemuxerThread out");
  }
  OH_AVBuffer_Destroy(buffer);
}

NDK侧收到播放请求后，从配置文件中读取合成后的输出文件进行播放。

void PluginRender::StartPlayer(void)
{
  const std::string playerRoot = AppConfig::GetInstance().GetResDir(RES_TYPE::RES_TYPE_VIDEO_OUT);
  int32_t inputFd = open(playerRoot.c_str(), O_RDONLY, 0777);

  int64_t fileSize = 0;
  struct stat fileStatus {};
if (stat(playerRoot.c_str(), &fileStatus) == 0) {
  fileSize = static_cast<int64_t>(fileStatus.st_size);
} else {
  OH_LOG_Print(LOG_APP, LOG_ERROR, LOG_PRINT_DOMAIN, "PluginRender", "StartPlayer: get stat failed");
  return;
}

SampleInfo sampleInfo;
sampleInfo.videoFd.inputFd = inputFd;
sampleInfo.videoFd.inputFileOffset = 0;
sampleInfo.videoFd.inputFileSize = fileSize;
sampleInfo.window = nativeWindow_;  // 这里直接用XComponent对应的NativeWindow

int32_t ret = Player::GetInstance().Init(sampleInfo);
if (ret != AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK) {
  return;
}

Player::GetInstance().Start();
}

int32_t Player::Start()
{
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(!isStarted_, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR, "Already started.");
  CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(demuxer_video != nullptr && videoDecoder_ != nullptr, AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR,
    "Already started.");
  int32_t ret;
  if (videoDecContext_) {
    ret = videoDecoder_->Start();
    CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Decoder start failed");
    isStarted_ = true;
    videoDecInputThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Player::VideoDecInputThread, this);
    videoDecOutputThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Player::VideoDecOutputThread, this);
    if (videoDecInputThread_ == nullptr || videoDecOutputThread_ == nullptr) {
      AVCODEC_SAMPLE_LOGE("Create thread failed");
      StartRelease();
      return AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR;
    }
  }

  if (audioDecContext_) {
    ret = audioDecoder_->Start();
    CHECK_AND_RETURN_RET_LOG(ret == AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK, ret, "Audio Decoder start failed");
    isStarted_ = true;
    audioDecInputThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Player::AudioDecInputThread, this);
    audioDecOutputThread_ = std::make_unique<std::thread>(&Player::AudioDecOutputThread, this);
    if (audioDecInputThread_ == nullptr || audioDecOutputThread_ == nullptr) {
      AVCODEC_SAMPLE_LOGE("Create thread failed");
      StartRelease();
      return AVCODEC_SAMPLE_ERR_ERROR;
    }

    // 清空播放缓存
    if (audioDecContext_) {
      audioDecContext_->CodecUserCache_.ClearCache();
    }
    // 开启音频播放
    audioRenderer_->AudioRendererStart();
  }

  AVCODEC_SAMPLE_LOGI("Succeed");
  doneCond_.notify_all();
  return AVCODEC_SAMPLE_ERR_OK;
}

场景二：输入一个视频文件和多个音频文件，将他们合成1个视频文件，要求将多个音频文件合成到视频制定的时间范围。

2.1 多个音频文件串行合成。

可以实现，在如下配置文件中可设置音频文件数和音频源文件，多个音频文件可串行合入。

#ifndef APP_CONFIG_H
#define APP_CONFIG_H

#include <cstdint>
#include <string>

  const int32_t AUDIO_FILES_COUNT = 3;

enum class RES_TYPE { RES_TYPE_AUDIO_IN, RES_TYPE_VIDEO_IN, RES_TYPE_VIDEO_OUT };

struct FdInfo {
  int32_t inputFd = -1;
  int64_t inputFileOffset = 0;
  int64_t inputFileSize = 0;
};

class AppConfig {
  public:
    static AppConfig &GetInstance()
{
  static AppConfig config_;
  return config_;
}

  int32_t GetAudioDelay();
  void SetAudioDelay(int32_t value);

  const std::string &GetResDir(RES_TYPE type, int32_t index = 0);

  void SetFileData(RES_TYPE type, FdInfo& data, int32_t index = 0);
  void GetFileData(RES_TYPE type, FdInfo& data, int32_t index = 0);

  private:
    AppConfig() {}
~AppConfig() {}

private:
  int32_t audioDelay_ = 0;  //合成后的视频播放几秒后再播放音频

// 音视频输入文件在rawfile目录
std::string videoInName = "video.mp4";
FdInfo videoInData;
std::string audioInName[AUDIO_FILES_COUNT] = {
  "boisterous.wav",
  "boisterous.wav",
  "boisterous.wav"
};
FdInfo audioInData[AUDIO_FILES_COUNT];

// 合成后输出文件在应用沙箱目录
std::string videoOut = "/data/storage/el2/base/haps/entry/files/recorder01.mp4";
};

#endif  // APP_CONFIG_H

音频多文件合成核心逻辑。

void Recorder::AudioProcessThread()
{
  OH_AVBuffer *buffer = OH_AVBuffer_Create(sampleInfo_.videoWidth * sampleInfo_.videoHeight * 3 >> 1);
  OH_AVCodecBufferAttr attr;
  int32_t lastPts = AppConfig::GetInstance().GetAudioDelay() * 1000 * 1000;
  int32_t nextPts = 0;
  // 封装音频
  int32_t fileIndex = 0; // 代表第几个音频文件
  while(fileIndex < AUDIO_FILES_COUNT){
    demuxer_audio[fileIndex]->ReadSample(demuxer_audio[fileIndex]->GetAudioTrackId(),
      reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
    if (attr.flags == OH_AVCodecBufferFlags::AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) {
      audioEnd[fileIndex++] = true;
      lastPts = nextPts;
    } else {
      attr.pts += lastPts;
      nextPts = attr.pts;
      muxer_->WriteSampleAudio(reinterpret_cast<OH_AVBuffer *>(buffer), attr);
    }
    CHECK_AND_BREAK_LOG(isStarted_, "Work done, AudioDemuxerThread out");
  }
  OH_AVBuffer_Destroy(buffer);
}

2.2 多个音频文件并行合成。

封装器虽然可以创建多个音频轨，但是播放时播放器默认只会选择一个音频轨播放。所以，要想实现并行合成后播放，只能混音，即多个音频文件先混音成一个文件。但是框架目前没有提供实现该能力的系统API，只能通过FFmpeg等三方库来实现。

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