第2章 测试环境搭建：设备选型、系统版本、接口版本与素材准备

编码参数调优必须在稳定、可控的测试环境中进行。本章定义 Android 测试设备的选型标准、系统版本要求、MediaCodec 接口版本选择以及标准测试视频素材的制备方法，确保后续章节的测量数据具有可比性与可复现性。

2.1 Android 设备选型

编码器的硬件支持、性能上限及兼容性问题高度依赖设备芯片组。为覆盖常见场景，建议按以下三层模型选择测试设备：

2.2 系统版本与 MediaCodec 接口版本

MediaCodec API 自 Android 4.1 (API 16) 引入，但关键特性随版本演进。测试环境必须明确 API Level 以锁定接口行为。

接口版本选择策略：针对性调优时，目标 API Level 应不低于 21（获得异步模式），建议以 API 29 或 31 为基线进行核心参数测试，同时向下兼容至 API 21 做回归验证。

2.3 测试视频素材准备

标准测试素材应覆盖不同复杂度与编码挑战，避免使用单一素材造成过拟合。按以下规格制作或选用：

• 分辨率： 480p (720×480)、720p (1280×720)、1080p (1920×1080)、4K (3840×2160)
• 帧率： 24、30、60 fps（各一份）
• 色彩空间与量化： 8-bit YUV 4:2:0 (BT.709) 为主，10-bit HDR10 (BT.2020) 用于 HDR 测试
• 内容类型： 静态背景 + 人物（低复杂度）、快速运动（足球/赛车）、高频纹理（草地/橱窗）、渐变色条（量化验证）
• 时长： 每段 10~30 秒，保证足够的 GOP 周期与场景切换
• 封装/容器： 原始 YUV 文件（未压缩）或 MP4 无压缩/轻微压缩母版（保持无损）

ffmpeg -f lavfi -i testsrc2=size=1920x1080:rate=30:duration=10 \
       -pix_fmt yuv420p -f rawvideo test_1080p.yuv

ffmpeg -i source.mp4 -ss 00:05:00 -t 10 \
       -c:v libx264 -preset ultrafast -crf 0 -pix_fmt yuv420p \
       test_clip.mp4

2.4 MediaCodec 基础配置示例

以下代码片段演示在实际测试中如何统一配置 MediaCodec 编码器，保证所有调优实验在相同基础参数上运行：

// 选取 H.264 编码器（首选择硬件加速）
MediaCodec codec = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIME_TYPE_AVC);
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(
    MediaFormat.MIME_TYPE_AVC, width, height);

// 固定基础参数（调优时仅改动目标变量）
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
    MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitrate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, frameRate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, gopSize);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE,
    MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_VBR);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COMPLEXITY,
    MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.COMPLEXITY_HIGH);

codec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
// 后续通过 surface 输入，异步模式回调输出
codec.setCallback(new MediaCodec.Callback() { ... });
codec.start();

MediaCodecInfo info = codec.getCodecInfo();
Log.i("TestEnv", "Codec: " + info.getName() +
      " | Hw: " + info.isHardwareAccelerated() +
      " | Version: " + info.getSupportedVersions());

2.5 测量步骤与环境验证

1. 设备准备：恢复出厂设置，开启开发者模式，关闭后台省电优化，固定亮度/音量，连接恒温电源（避免降频）。
2. 系统校验：在测试 app 中调用 Build.VERSION.SDK_INT 与 Build.MODEL 并写入日志。
3. 编码器能力扫描：使用 MediaCodecList 扫描所有编码器，记录支持的 mime 类型、颜色格式、复杂度和比特率范围。
4. 素材注入：将标准 YUV 文件转换为 Surface 输入或 ByteBuffer 输入，确保每次测试使用同一份素材文件（校验 MD5）。
5. 基线编码：使用固定参数（如默认 profile/level、VBR 模式）编码一次，记录每一帧的输出大小、延迟、PSNR/SSIM（如可用）。
6. 重复性验证：对同一参数组合重复运行 3 次，计算平均值和标准差以评估环境稳定性。

2.6 验收阈值与误差控制

环境搭建完成后必须通过以下验收标准，否则该测试环境视为无效：