iOS系统中H264硬解及显示说明
苹果在iOS 8.0系统之前，没有开放系统的硬件编码解码功能，不过Mac OS系统一直有，被称为Video ToolBox的框架来处理硬件的编码和解码，终于在iOS 8.0后，苹果将该框架引入iOS系统。
一、VideoToolbox基本数据结构：
1、CVPixelBuffer：编码前和解码后的图像数据结构；
2、CMTime、CMClock和CMTimebase：时间戳相关。时间以64-bit/32-bit的形式出现；
3、CMBlockBuffer：编码后，结果图像的数据结构；
4、CMVideoFormatDescription：图像存储方式，编解码器等格式描述；
5、CMSampleBuffer：存放编解码前后的视频图像的容器数据结构。
下图为H264解码前后数据结构示意图：
这里写图片描述
二、硬解使用方法：
H264的码流由NALU单元组成，NALU单元包含视频图像数据和H264的参数信息。其中视频图像数据就是CMBlockBuffer，而H264的参数信息则可以组合成FormatDesc。具体来说参数信息包含SPS（Sequence Parameter Set）和PPS（Picture Parameter Set）。下图显示一个H264码流的结构:
这里写图片描述
解码方式一：（通过系统提供的AVSampleBufferDisplayLayer来解码并显示）
1、初始化H264硬解param:
- 提取sps和pps生成format description;
//sps_spsSize = format.getCsd_0_size()-4;_sps = (uint8_t *)malloc(_spsSize);memcpy(_sps, format.getCsd_0()+4, _spsSize);//pps_ppsSize = format.getCsd_1_size()-4;_pps = (uint8_t *)malloc(_ppsSize);memcpy(_pps, format.getCsd_1()+4, _ppsSize);
- 使用CMVideoFormatDescriptionCreateFromH264ParameterSets函数来构建CMVideoFormatDescriptionRef。
CMVideoFormatDescriptionCreateFromH264ParameterSets(kCFAllocatorDefault, 2, //param count parameterSetPointers, parameterSetSizes, 4, //nal start code size &_decoderFormatDescription);
2、将H264码流转换成解码前的CMSampleBuffer:
1） 使用CMBlockBufferCreateWithMemoryBlock接口构造CMBlockBufferRef;
CMBlockBufferRef blockBuffer = NULL;CMBlockBufferCreateWithMemoryBlock(kCFAllocatorDefault, (void*)frame.bytes, frame.length, kCFAllocatorNull, NULL, 0, frame.length, 0, &blockBuffer);
2）根据上述得到CMVideoFormatDescriptionRef、CMBlockBufferRef和可选的时间信息，使用CMSampleBufferCreate接口得到CMSampleBuffer数据这个待解码的原始的数据。
CMSampleBufferRef sampleBuffer = NULL;
CMSampleBufferCreateReady(kCFAllocatorDefault, blockBuffer, _decoderFormatDescription, 1, 0, NULL, 1, sampleSizeArray, &sampleBuffer);
3、硬解图像显示：
通过系统提供的AVSampleBufferDisplayLayer来解码并显示。
AVSampleBufferDisplayLayer是苹果提供的一个专门显示编码后的H264数据的显示层，它是CALayer的子类，因此使用方式和其它CALayer类似。该层内置了硬件解码功能，将原始的CMSampleBuffer解码后的图像直接显示在屏幕上面，非常的简单方便。
CFArrayRef attachments = CMSampleBufferGetSampleAttachmentsArray(sampleBuffer, YES);CFMutableDictionaryRef dict = (CFMutableDictionaryRef)CFArrayGetValueAtIndex(attachments, 0);CFDictionarySetValue(dict, kCMSampleAttachmentKey_DisplayImmediately, kCFBooleanTrue);if (status == kCMBlockBufferNoErr) { if ([_avslayer isReadyForMoreMediaData]) { dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(),^{ [_avslayer enqueueSampleBuffer:sampleBuffer]; }); } CFRelease(sampleBuffer);}
解码方式二：（通过VTDecompression接口，将CMSampleBuffer解码成图像，将图像通过UIImageView或者OpenGL来显示）
1、初始化H264硬解param:
在方式一的基础上,使用VTDecompressionSessionCreate接口构造VTDecompressionSessionRef;（初始化VTDecompressionSession，设置解码器的相关信息）
VTDecompressionSessionRef _deocderSession;VTDecompressionSessionCreate(kCFAllocatorDefault, _decoderFormatDescription, NULL, attrs, &callBackRecord, &_deocderSession);
2、将H264码流转换成解码前的CMSampleBuffer:
同方式一
3、将CMSampleBuffer数据使用VTDecompressionSessionDecodeFrame接口解码成CVPixelBufferRef数据:
CVPixelBufferRef outputPixelBuffer = NULL;VTDecompressionSessionDecodeFrame(_deocderSession, sampleBuffer, flags, &outputPixelBuffer, &flagOut);
4、将CVPixelBufferRef数据转换成UIImage并显示:
CIImage *ciImage = [CIImage imageWithCVPixelBuffer:outputPixelBuffer];UIImage *uiImage = [UIImage imageWithCIImage:ciImage];
三、程序流程框图:
这里写图片描述解码方式一 这里写图片描述解码方式二
四、两种解码方式比较：
解码方式一:
优点: 该方式通过系统提供的AVSampleBufferDisplayLayer显示层来解码并显示。该层内置了硬件解码功能，将原始的CMSampleBuffer解码后的图像直接显示在屏幕上，非常的简单方便,且执行效率高，占用内存相对较少。
缺点: 从解码的数据中不能直接获取图像数据并对其做相应处理，解码后的数据不能直接进行其他方面的应用（一般要做较复杂的转换）。
解码方式二:
优点: 该方式通过VTDecompressionSessionDecodeFrame接口，得到CVPixelBufferRef数据，我们可以直接从CVPixelBufferRef数据中获取图像数据并对其做相应处理，方便于其他应用。
缺点: 解码中执行效率相对降低，占用的内存也会相对较大。