JMF 音視頻捕獲實戰（一）：從設備發現到文件存儲完整流程

JMF 捕獲功能讓 Java 應用能直接存取攝像頭、麥克風等硬體設備。本文通過完整代碼範例，演示音頻捕獲的標準流程：設備查詢 → DataSource 創建 → Processor 配置 → 編碼存檔，並提供生產級狀態管理輔助類。

捕獲核心流程五步驟

1. 查詢設備：CaptureDeviceManager.getDeviceList(format) 依格式篩選可用設備
2. 獲取定位器：CaptureDeviceInfo.getLocator() 獲得 MediaLocator
3. 創建 Processor：Manager.createProcessor(locator) 比 Player 更適合捕獲 (支援編碼控制)
4. 配置與實現：configure → setContentDescriptor → realize → prefetch
5. 啟動捕獲：連接 DataSink 寫入文件，processor.start() 開始錄製

關鍵類別職責

完整音頻捕獲代碼：CaptureAudio.java

public class CaptureAudio {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 查詢線性 PCM 立體聲 44.1kHz 16bit 設備
        Vector deviceList = CaptureDeviceManager.getDeviceList(
            new AudioFormat(AudioFormat.LINEAR, 44100, 16, 2));
        if (deviceList.isEmpty()) System.exit(-1);
        
        CaptureDeviceInfo di = (CaptureDeviceInfo) deviceList.firstElement();
        
        try {
            // 2. 創建 Processor
            Processor p = Manager.createProcessor(di.getLocator());
            StateHelper sh = new StateHelper(p);
            
            // 3. 配置階段：設置輸出格式為 WAVE
            if (!sh.configure(10000)) return;
            p.setContentDescriptor(new FileTypeDescriptor(FileTypeDescriptor.WAVE));
            
            // 4. 實現與預取
            if (!sh.realize(10000)) return;
            if (!sh.prefetch(10000)) return;
            
            // 5. 獲取輸出 DataSource 並創建文件 DataSink
            DataSource source = p.getDataOutput();
            MediaLocator dest = new MediaLocator("file:///D:/capture/foo.wav");
            DataSink fileWriter = Manager.createDataSink(source, dest);
            fileWriter.open();
            
            // 6. 可選：限制文件大小 (5MB)
            StreamWriterControl swc = (StreamWriterControl) 
                p.getControl("javax.media.control.StreamWriterControl");
            if (swc != null) swc.setStreamSizeLimit(5000000);
            
            // 7. 啟動錄製 5 秒
            fileWriter.start();
            sh.playToEndOfMedia(5000);  // 阻塞 5 秒或直到結束
            sh.close();
            fileWriter.close();
            
        } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
    }
}

生產級狀態管理：StateHelper.java

JMF 狀態轉換為異步事件驅動，StateHelper 封裝同步等待邏輯：

public class StateHelper implements ControllerListener {
    private Player player;
    private boolean configured, realized, prefetched, eom, failed, closed;
    
    public StateHelper(Player p) { player = p; p.addControllerListener(this); }
    
    // 同步等待配置完成
    public boolean configure(int timeoutMs) {
        synchronized(this) {
            if (player instanceof Processor) ((Processor)player).configure();
            waitFor(() -> configured || failed, timeoutMs);
            return configured;
        }
    }
    
    // 同步等待實現完成
    public boolean realize(int timeoutMs) { /* 類似實現 */ }
    
    // 同步等待預取完成
    public boolean prefetch(int timeoutMs) { /* 類似實現 */ }
    
    // 播放指定時長或直到結束
    public boolean playToEndOfMedia(int timeoutMs) {
        synchronized(this) {
            eom = false; player.start();
            waitFor(() -> eom || failed, timeoutMs);
            return eom && !failed;
        }
    }
    
    // 統一事件處理
    public synchronized void controllerUpdate(ControllerEvent ce) {
        if (ce instanceof ConfigureCompleteEvent) configured = true;
        else if (ce instanceof RealizeCompleteEvent) realized = true;
        else if (ce instanceof PrefetchCompleteEvent) prefetched = true;
        else if (ce instanceof EndOfMediaEvent) eom = true;
        else if (ce instanceof ControllerErrorEvent) failed = true;
        else if (ce instanceof ControllerClosedEvent) closed = true;
        notifyAll();
    }
    
    private void waitFor(BooleanSupplier condition, int timeoutMs) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while (!condition.getAsBoolean() && !failed) {
            wait(Math.min(timeoutMs, timeoutMs - (System.currentTimeMillis() - start)));
        }
    }
}

關鍵技術細節

• 格式協商：getDeviceList(format) 以期望格式篩選，避免運行時格式不匹配
• 輸出格式控制：setContentDescriptor(FileTypeDescriptor.WAVE) 指定容器格式
• 軌道控制：TrackControl 可在 Configured 狀態調整編碼參數 (比特率、幀率等)
• 文件大小限制：StreamWriterControl 防止磁盤寫滿
• 資源釋放順序：stop → close DataSink → close Processor → removeListener

視頻捕獲擴展

視頻捕獲僅需變更格式查詢條件：

new VideoFormat(VideoFormat.YUV, 320, 240, Format.NOT_SPECIFIED, 15, 24)

並將輸出容器改為 FileTypeDescriptor.QUICKTIME 或 AVI，其餘流程完全一致。

常見問題排查

掌握 JMF 捕獲流程與 StateHelper 模式，可快速構建穩健的音視頻錄製應用。下篇將探討即時串流傳輸與自定義 Codec 整合。