3. JPEG编码基础

任务说明

本案例目标：使用Android的YuvImage类，将NV21格式的YUV数据编码为JPEG字节流。你将实现一个工具方法，输入NV21字节数组及图像宽高，输出JPEG压缩后的字节数组，并验证编码结果可被正确解码为Bitmap。

核心实现

import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.ImageFormat;
import android.graphics.Rect;
import android.graphics.YuvImage;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

public class JpegEncoder {

    /**
     * 将NV21数据编码为JPEG字节数组
     *
     * @param nv21Data   NV21格式的YUV数据
     * @param width      图像宽度
     * @param height     图像高度
     * @param quality    JPEG压缩质量（0-100）
     * @return JPEG编码后的字节数组；若输入无效返回null
     */
    public static byte[] encodeNv21ToJpeg(byte[] nv21Data, int width, int height, int quality) {
        if (nv21Data == null || width <= 0 || height <= 0) {
            return null;
        }

        // NV21数据长度必须等于 1.5 * width * height
        int expectedLength = width * height * 3 / 2;
        if (nv21Data.length != expectedLength) {
            return null;
        }

        // 创建YuvImage对象，NV21对应ImageFormat.NV21
        YuvImage yuvImage = new YuvImage(nv21Data, ImageFormat.NV21, width, height, null);

        // 将YUV数据压缩为JPEG
        ByteArrayOutputStream outStream = new ByteArrayOutputStream();
        boolean success = yuvImage.compressToJpeg(new Rect(0, 0, width, height), quality, outStream);

        if (!success) {
            return null;
        }

        return outStream.toByteArray();
    }

    /**
     * 验证JPEG数据能否被正确解码为Bitmap
     *
     * @param jpegData JPEG字节数组
     * @return 解码成功返回Bitmap，失败返回null
     */
    public static Bitmap decodeJpegToBitmap(byte[] jpegData) {
        if (jpegData == null || jpegData.length == 0) {
            return null;
        }
        return BitmapFactory.decodeByteArray(jpegData, 0, jpegData.length);
    }
}

使用示例

// 模拟生成一张纯色NV21图像（仅用于演示编码流程）
int width = 320;
int height = 240;
byte[] nv21 = generateSolidNv21(width, height, (byte) 128, (byte) 128);

// 编码为JPEG，质量设为85
byte[] jpegBytes = JpegEncoder.encodeNv21ToJpeg(nv21, width, height, 85);

if (jpegBytes != null) {
    // 验证：解码JPEG并检查尺寸
    Bitmap bitmap = JpegEncoder.decodeJpegToBitmap(jpegBytes);
    if (bitmap != null) {
        // 预期输出：bitmap.getWidth() == 320, bitmap.getHeight() == 240
        // 预期输出：jpegBytes.length > 0（具体大小取决于图像内容与质量参数）
    }
}

// 生成纯色NV21数据的辅助方法（仅测试用）
private static byte[] generateSolidNv21(int width, int height, byte yValue, byte uvValue) {
    int ySize = width * height;
    int uvSize = ySize / 2;
    byte[] nv21 = new byte[ySize + uvSize];

    // Y平面填充
    for (int i = 0; i < ySize; i++) {
        nv21[i] = yValue;
    }
    // UV平面填充（NV21为VU交替存储）
    for (int i = 0; i < uvSize; i += 2) {
        nv21[ySize + i] = uvValue;     // V
        nv21[ySize + i + 1] = uvValue; // U
    }
    return nv21;
}

落地与验证

运行环境：Android API 12+（YuvImage自API 1起可用，此处无特殊限制）。

验证步骤：

1. 将JpegEncoder类复制到你的Android工程中。
2. 在任意Activity或单元测试中调用encodeNv21ToJpeg()，传入有效的NV21数据。
3. 调用decodeJpegToBitmap()解码返回的JPEG字节。
4. 判定标准：decodeJpegToBitmap()返回的Bitmap非空，且其宽高与输入宽高一致（即320×240）。若输入数据无效（长度不匹配或宽高为0），方法返回null，此时应检查输入数据来源。

预期输出说明：以上代码中generateSolidNv21()生成的是纯色图像，编码后JPEG字节数取决于图像内容与质量参数，无法预先给出精确数值；但解码得到的Bitmap宽高必然等于输入宽高，这是由JPEG编码格式保证的确定性结果。