4. 录制架构设计：音频源、视频源、编码器绑定、Muxer输出流程
4.1 边界与核心问题
录制架构是多媒体系统的“写端”——将音视频实时输入封装为持久化文件。核心边界是从 传感器驱动层到 文件抽象层，需解决以下矛盾：
- 实时性：编码与写入不能阻塞采集循环
- 同步性：音频/视频时间戳需保持统一时间基
- 容错性：源断开、编码器过载、磁盘满时须优雅降级
- 格式兼容：Muxer需支持 MP4、WebM、TS 等多容器
4.2 分层与组件职责
整个录制管道划分为 4 个边界清晰的层级：
| 层级 | 组件 | 职责 |
|---|---|---|
| 源层 | CameraSource / AudioSource | 驱动摄像头与麦克风，输出原始帧（NV12/YUV + PCM） |
| 编码层 | VideoEncoder / AudioEncoder | 接收原始帧，输出编码后 ES（H.264/H.265/AAC） |
| 绑定层 | TrackBinder / CodecProxy | 管理编码器生命周期，处理 MediaCodec 回调，输出复用时间戳 |
| 输出层 | MediaMuxer / FsWriter | 接收编码轨道数据，封装为容器文件 |
关键设计约束：编码层与源层之间不允许直接共享 Buffer 指针（跨进程边界），必须通过 Surface/ 共享内存传递，避免 ANR 与内存抖动。
4.3 数据流与控制流
主数据流（顺时针）：
- CameraSource 通过
Surface投递 YUV 帧 → VideoEncoder - AudioSource 通过
ByteBuffer投递 PCM → AudioEncoder - 编码器输出
BufferInfo（含 PTS/标志）→ TrackBinder - TrackBinder 按 PTS 排序 → MediaMuxer 的
writeSampleData() - MediaMuxer 写入文件（MP4 moov box 需在 stop 时更新）
控制流（逆时针）：
- App 层调用
startRecording()→ 启动所有源与编码器 - TrackBinder 监听编码器
onOutputBufferAvailable，背压控制：当 Muxer 写入慢时暂停给编码器注入帧 - 所有源完成 EOS 后 → 触发
stopRecording()→ 编码器 drain → Muxer stop → 文件 finalize
4.4 信任链路与同步策略
录制系统的正确性依赖跨组件的时间基对齐：
- 时钟源：统一使用
System.nanoTime()生成 PTS，避免各组件使用不同单调钟 - 音频驱动 PTS：AudioSource 以
AudioRecord.getTimestamp()为准，回传纳秒 - 视频驱动 PTS：CameraSource 以帧回调时间戳 + 帧间隔推算，输入 Surface 时由编码器自动分配
- Muxer 信任：MediaMuxer 要求所有轨道的 PTS 从 0 开始连续递增；TrackBinder 负责偏移校准
常见的信任断链：当使用第三方编码器（如 HW encoder 复用）时，编码器可能自行修改 PTS 或丢帧，导致 Muxer 输出的视频加速/慢放。必须在测试阶段记录编码器输出 PTS 序列，检查单调递增性。
4.5 选型权衡：软编码 vs 硬编码 vs 混合
| 维度 | 硬编码（MediaCodec） | 软编码（FFmpeg / x264） | 混合方案 |
|---|---|---|---|
| 功耗 | 低（专用 DSP） | 高（CPU 满载） | 中（视频硬编 + 音频软编） |
| 兼容性 | 不同厂商 bitstream 差异 | 完全可预测 | 需处理两者同步 |
| 编码质量 | 中（部分厂商弱） | 高（可调参数多） | 折中 |
| 延迟 | 低（管线优化） | 高（CPU 排队） | 可控 |
推荐策略：Android 10+ 优先使用
MediaCodec 硬编码 + MediaMuxer 原生 API；仅在需要定制编码参数（如 CBR vs VBR 精确码率）或 RTMP 直播场景时引入 FFmpeg 软编码。
4.6 风险点与缓解措施
- 编解码器重启延迟：横竖屏切换导致 Camera 重启，编码器需
stop()+release()后重建 → 预创建备用编码器池 - Muxer 写入瓶颈：SD 卡写入慢导致背压 → 使用双缓冲队列 + 超时降级（丢帧而不是丢文件）
- 时间戳溢出：长时间录制 PTS 超过
Long.MAX_VALUE→ 定期归一化 PTS 基线 - 跨进程 CameraSource 死锁：Camera HAL 报错导致回调不触发 → 设置 watchdog 超时自动 stop
4.7 落地步骤（架构实施路线）
- Step 1: 实现
AudioSource与CameraSource适配器，分别输出Frame对象（含 buf + pts + 标志位） - Step 2: 创建
EncoderManager，封装 MediaCodec 的 configure/start/stop/release，支持动态切换编码器类型 - Step 3: 实现
TrackBinder线程，维护音频/视频两条ConcurrentLinkedQueue，按 PTS 归并后喂给 Muxer - Step 4: 集成
MediaMuxer，添加文件命名策略与临时文件原子重命名 - Step 5: 添加背压监控指标（队列积压大小），在
onStateChanged回调中触发降级逻辑
4.8 验收标准
- 录制 60 秒 1080p30 + 立体声 AAC，输出 MP4 文件音画同步误差 < 40ms
- 连续录制 1 小时无崩溃、无漏帧（对比原始帧计数）
- 切换摄像头（前后）可连续录制，新片段 PTS 从 0 开始
- 磁盘满时回调
onError(ERROR_FILE_LIMIT)，不生成损坏文件 - 横竖屏旋转 50 次后录制依然正常启动