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音视频入门基础#xff1a;H.264专题#xff08;1#xff09;——H.264官方文档下载
音视频入门基础#xff1a;H.264专题#xff08;2#xff09;——使用FFmpeg命令生成H.264裸流文件
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音视频入门基础H.264专题系列文章
音视频入门基础H.264专题1——H.264官方文档下载
音视频入门基础H.264专题2——使用FFmpeg命令生成H.264裸流文件
音视频入门基础H.264专题3——EBSP, RBSP和SODB
音视频入门基础H.264专题4——NALU Headerforbidden_zero_bit、nal_ref_idc、nal_unit_type简介
音视频入门基础H.264专题5——FFmpeg源码中 解析NALU Header的函数分析
音视频入门基础H.264专题6——FFmpeg源码从H.264码流中提取NALU Header、EBSP、RBSP和SODB
音视频入门基础H.264专题7——FFmpeg源码中 指数哥伦布编码的解码实现
音视频入门基础H.264专题8——H.264官方文档的描述符 一、引言
FFmpeg源码中 通过ff_h2645_packet_split这个函数将一个个NALU的NALU Header、EBSP、RBSP和SODB从H.264/H.265码流中提取出来本文以H.264为例对该函数进行讲解。 二、ff_h2645_packet_split函数的声明
ff_h2645_packet_split函数声明在FFmpeg源码本文演示用的FFmpeg源码版本为5.0.3的头文件libavcodec/h2645_parse.h中
/*** Split an input packet into NAL units.** If data raw_data holds true for a NAL unit of the returned pkt, then* said NAL unit does not contain any emulation_prevention_three_byte and* the data is contained in the input buffer pointed to by buf.* Otherwise, the unescaped data is part of the rbsp_buffer described by the* packets H2645RBSP.** If the packets rbsp_buffer_ref is not NULL, the underlying AVBuffer must* own rbsp_buffer. If not and rbsp_buffer is not NULL, use_ref must be 0.* If use_ref is set, rbsp_buffer will be reference-counted and owned by* the underlying AVBuffer of rbsp_buffer_ref.*/
int ff_h2645_packet_split(H2645Packet *pkt, const uint8_t *buf, int length,void *logctx, int is_nalff, int nal_length_size,enum AVCodecID codec_id, int small_padding, int use_ref);
该函数的作用是将形参buf指向的H.264码流中的一个个NALU提取出来解析NALU Header分别将每个NALU的NALU Header中的属性EBSP、RBSP和SODB存贮到形参pkt指向的内存中。 形参pkt输出型参数。为H2645Packet *类型。
H2645Packet结构体声明在libavcodec/h2645_parse.h中
/* an input packet split into unescaped NAL units */
typedef struct H2645Packet {H2645NAL *nals;H2645RBSP rbsp;int nb_nals;int nals_allocated;unsigned nal_buffer_size;
} H2645Packet; 执行ff_h2645_packet_split函数后指针pkt-nals会指向一个H2645NAL类型的数组。该数组的每个元素都会存放从H.264码流中提取出来的NALU信息。比如pkt-nals[0]存放从H.264码流中提取出来的第一个NALU的信息pkt-nals[1]存放提取出来的第二个NALU的信息以此类推。 H2645NAL结构体声明在libavcodec/h2645_parse.h
typedef struct H2645NAL {const uint8_t *data;int size;/*** Size, in bits, of just the data, excluding the stop bit and any trailing* padding. I.e. what HEVC calls SODB.*/int size_bits;int raw_size;const uint8_t *raw_data;GetBitContext gb;/*** NAL unit type*/int type;/*** H.264 only, nal_ref_idc*/int ref_idc;/*** HEVC only, nuh_temporal_id_plus_1 - 1*/int temporal_id;/** HEVC only, identifier of layer to which nal unit belongs*/int nuh_layer_id;int skipped_bytes;int skipped_bytes_pos_size;int *skipped_bytes_pos;
} H2645NAL; 我们记pkt-nals指向的数组的某个元素的下标为“subscript”数组的下标都是从0开始所以pkt-nals[subscript]表示它是第“subscript1”个元素则执行函数ff_h2645_packet_split后
pkt-nals[subscript]-data变为指向某个缓冲区的指针。该缓冲区存放 从H.264码流中提取出来的第“subscript1”个NALU的“NALU Header RBSP”。
pkt-nals[subscript]-size变为pkt-nals[subscript]-data指向的缓冲区的大小单位为字节。
pkt-nals[subscript]-size_bits变为该NALU “NALU Header SODB的位数”单位为bit1个字节等于8位。
pkt-nals[subscript]-raw_data变为指向某个缓冲区的指针。该缓冲区存放提取出来的第“subscript1”个NALU的“NALU Header EBSP”。 pkt-nals[subscript]-raw_size变为pkt-nals[subscript]-raw_data指向的缓冲区的大小单位为字节。
pkt-nals[subscript]-type变为该NALU“NALU Header中的nal_unit_type”。
pkt-nals[subscript]-ref_idc变为该NALU“NALU Header中的nal_ref_idc”。
pkt-nals[subscript]-gb.buffer的值等于pkt-nals[subscript]-data。
pkt-nals[subscript]-gb.buffer_end变为指向该NALU的RBSP的最后一个字节。
pkt-nals[subscript]-gb.index变为8。表示读取完了该NALU的第一个字节NALU Header8位
pkt-nals[subscript]-gb.size_in_bit的值等于pkt-nals[subscript]-size_bits。
pkt-nals[subscript]-gb.size_in_bits_plus8的值等于pkt-nals[subscript]-gb.size_in_bit 8。 pkt-nb_nals为这段H.264码流中NALU的个数。 形参buf输入型参数。指向缓冲区的指针该缓冲区存放“包含startcode的H.264码流”。
形参length输入型参数。形参buf指向的缓冲区的长度单位为字节。
形参logctx输入型参数。用来输出日志可忽略。
形参is_nalff输入型参数。值一般为0可忽略。
形参nal_length_size输入型参数。值一般为0可忽略。
codec_id输入型参数。解码器的id。对于H.264码流其值就是“AV_CODEC_ID_H264”。
small_padding输入型参数。值一般为0或1可忽略。
use_ref输入型参数。值一般为0可忽略。 返回值提取NALU Header、EBSP、RBSP和SODB成功返回0。返回非0值表示失败。 三、ff_h2645_packet_split函数的定义
ff_h2645_packet_split函数定义在libavcodec/h2645_parse.c中
int ff_h2645_packet_split(H2645Packet *pkt, const uint8_t *buf, int length,void *logctx, int is_nalff, int nal_length_size,enum AVCodecID codec_id, int small_padding, int use_ref)
{GetByteContext bc;int consumed, ret 0;int next_avc is_nalff ? 0 : length;int64_t padding small_padding ? 0 : MAX_MBPAIR_SIZE;bytestream2_init(bc, buf, length);alloc_rbsp_buffer(pkt-rbsp, length padding, use_ref);if (!pkt-rbsp.rbsp_buffer)return AVERROR(ENOMEM);pkt-rbsp.rbsp_buffer_size 0;pkt-nb_nals 0;while (bytestream2_get_bytes_left(bc) 4) {H2645NAL *nal;int extract_length 0;int skip_trailing_zeros 1;if (bytestream2_tell(bc) next_avc) {int i 0;extract_length get_nalsize(nal_length_size,bc.buffer, bytestream2_get_bytes_left(bc), i, logctx);if (extract_length 0)return extract_length;bytestream2_skip(bc, nal_length_size);next_avc bytestream2_tell(bc) extract_length;} else {int buf_index;if (bytestream2_tell(bc) next_avc)av_log(logctx, AV_LOG_WARNING, Exceeded next NALFF position, re-syncing.\n);/* search start code */buf_index find_next_start_code(bc.buffer, buf next_avc);bytestream2_skip(bc, buf_index);if (!bytestream2_get_bytes_left(bc)) {if (pkt-nb_nals 0) {// No more start codes: we discarded some irrelevant// bytes at the end of the packet.return 0;} else {av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, No start code is found.\n);return AVERROR_INVALIDDATA;}}extract_length FFMIN(bytestream2_get_bytes_left(bc), next_avc - bytestream2_tell(bc));if (bytestream2_tell(bc) next_avc) {/* skip to the start of the next NAL */bytestream2_skip(bc, next_avc - bytestream2_tell(bc));continue;}}if (pkt-nals_allocated pkt-nb_nals 1) {int new_size pkt-nals_allocated 1;void *tmp;if (new_size INT_MAX / sizeof(*pkt-nals))return AVERROR(ENOMEM);tmp av_fast_realloc(pkt-nals, pkt-nal_buffer_size, new_size * sizeof(*pkt-nals));if (!tmp)return AVERROR(ENOMEM);pkt-nals tmp;memset(pkt-nals pkt-nals_allocated, 0, sizeof(*pkt-nals));nal pkt-nals[pkt-nb_nals];nal-skipped_bytes_pos_size FFMIN(1024, extract_length/31); // initial buffer sizenal-skipped_bytes_pos av_malloc_array(nal-skipped_bytes_pos_size, sizeof(*nal-skipped_bytes_pos));if (!nal-skipped_bytes_pos)return AVERROR(ENOMEM);pkt-nals_allocated new_size;}nal pkt-nals[pkt-nb_nals];consumed ff_h2645_extract_rbsp(bc.buffer, extract_length, pkt-rbsp, nal, small_padding);if (consumed 0)return consumed;if (is_nalff (extract_length ! consumed) extract_length)av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG,NALFF: Consumed only %d bytes instead of %d\n,consumed, extract_length);bytestream2_skip(bc, consumed);/* see commit 3566042a0 */if (bytestream2_get_bytes_left(bc) 4 bytestream2_peek_be32(bc) 0x000001E0)skip_trailing_zeros 0;nal-size_bits get_bit_length(nal, skip_trailing_zeros);if (nal-size 0 || nal-size_bits 0)continue;ret init_get_bits(nal-gb, nal-data, nal-size_bits);if (ret 0)return ret;/* Reset type in case it contains a stale value from a previously parsed NAL */nal-type 0;if (codec_id AV_CODEC_ID_HEVC)ret hevc_parse_nal_header(nal, logctx);elseret h264_parse_nal_header(nal, logctx);if (ret 0) {av_log(logctx, AV_LOG_WARNING, Invalid NAL unit %d, skipping.\n,nal-type);continue;}pkt-nb_nals;}return 0;
} 四、ff_h2645_packet_split函数的内部实现原理
ff_h2645_packet_split函数中首先通过
bytestream2_init(bc, buf, length);
初始化GetByteContext结构体变量bc让bc.buffer指向“包含起始码的H.264码流”的开头首地址。关于bytestream2_init函数和相关函数的用法可以参考《FFmpeg字节操作相关的源码GetByteContext结构体bytestream2_init、bytestream2_get_bytes_left、bytestream2_tell函数分析》 然后通过
while (bytestream2_get_bytes_left(bc) 4){
//...
}
判断如果距离读取完H.264码流还剩超过4个字节则执行大括号循环体中的内容 如果没读取完这段H.264码流执行else{//...}里面的内容
if (bytestream2_tell(bc) next_avc) {
//...
}else{
//...
}然后通过
/* search start code */
buf_index find_next_start_code(bc.buffer, buf next_avc);
bytestream2_skip(bc, buf_index);
找到这段H.264码流中值为0x000001或0x00000001的起始码的位置让bc.buffer指向“这段H.264码流去掉第一个起始码后的位置”。 如果此时已经到了这段H.264码流的末尾并且这段H.264码流中存在其它起始码返回0。如果到了这段H.264码流的末尾时也没发现它里面包含任何起始码说明这段H.264码流是无效的返回AVERROR_INVALIDDATA
if (!bytestream2_get_bytes_left(bc)) {if (pkt-nb_nals 0) {// No more start codes: we discarded some irrelevant// bytes at the end of the packet.return 0;} else {av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, No start code is found.\n);return AVERROR_INVALIDDATA;}
} 继续往下执行通过
consumed ff_h2645_extract_rbsp(bc.buffer, extract_length, pkt-rbsp, nal, small_padding);
拿到这段H.264码流中的第一个NALU的“NALU Header RBSP”和“NALU Header EBSP”。关于ff_h2645_extract_rbsp函数可以参考《FFmpeg源码ff_h2645_extract_rbsp函数分析》 通过
bytestream2_skip(bc, consumed);
让bc.buffer指向 下一个NALU的开始位置。 通过
nal-size_bits get_bit_length(nal, skip_trailing_zeros);
拿到NALU Header SODB的位数单位为比特。关于get_bit_length可以参考《FFmpeg源码get_bit_length函数分析》 通过
ret h264_parse_nal_header(nal, logctx);
将NALU Header解析出来。关于h264_parse_nal_header函数的用法可以参考《音视频入门基础H.264专题5——FFmpeg源码中 解析NALU Header的函数分析》 该H.264码流中的NALU统计数量加1
pkt-nb_nals; 然后继续通过while循环来读取下一个NALU直到读取完该H.264码流为止
while (bytestream2_get_bytes_left(bc) 4) {
//...
}
