VLC视频播放器原理详细分析含TS流格式分析

vlc是一个功能强大的玩意，能做很多有意思的事情。
最简单的，从界面打开一个文件播放，也可以在命令行下使用，如
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe test.ts
获取内置的帮助，会写到vlc-help.txt
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe -h
获取更详细的帮助，有大量的选项介绍
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe -H
在线使用帮助
http://www.videolan.org/doc/play-howto/en/play-howto-en.html
http://www.videolan.org/doc/streaming-howto/en/streaming-howto-en.html
搜索并显示可用的模块列表
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe -l
Windows下，默认情况，VLC的配置文件在 %APPDATA%\vlc\vlcrc
%APPDATA%在XP下通常是 C:\Documents and Settings\用户名\Application Data
Linux下，在用户home目录的/.vlc/中
vlc的选项完全可以通过修改vlcrc来设置，界面只是略微方便一点
重置所有选项到默认状态
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe –reset-config
VLC从vlcrc中指定的plugin-path，以及当前目录的modules和plugins目录来递归查找plugin
VLC的大部分功能都是通过plugin来实现的。VLC默认有大量的动态插件，例如官方VLC 0.8.6e有210个插件。为了加快启动速度，vlc会在%APPDATA%\vlc\cache中缓存plugin的列表，选项plugins- cache=0可以禁止缓存plugin
打开一个UDP组播流，组播组 239.255.1.1，端口 4567，默认端口1234
对于rtp协议，VLC会自动识别，写udp还是rtp都没问题
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe udp://@239.255.1.1:4567
在本地UDP端口 888 接收流, “@”表示绑定一个地址，而不是连接该地址
C:\Program Files\VideoLAN\VLC>vlc.exe udp://@888
串流输出，就是在播放的时候，以某种方式向外传送视频，在打开界面
的串流/保存 中设置会比较方便
例如，循环播放test.ts， 以rtp方式传送到224.1.1.1端口1234, 同时显示视频
vlc.exe test.ts –loop :sout=#duplicate{dst=std{access=rtp,mux=ts,dst=224.1.1.1:1234},dst=display}
例如，接收UDP端口888，数据全部保存到C:\dump.ts
vlc.exe udp://@888 :demux=dump :demuxdump-file=”C:\dump.ts”
关于Windows下视频输出模块
Direct3D ：效果比DirectX差一点，但是方便截图，也可以在图像上实现alpha
DirectX：效果最好，利用DirectX的显示加速
OpenGL：在不同的硬件上表现不太一样
WinGDI：最慢的一种，不需要显卡加速
caca：用彩色的Assic字符来显示，很有意思
临时启用某个视频输出，可以这样
C:\Program Files\VideoLAN\VLC-0.8.6e>vlc test.ts –vout=caca
ActiveX控件
官方发布的VLC自带ActiveX控件 axvlc.dll，注册之后可以方便的在应用程序和网页
中使用VLC，注册的办法是
C:\Program Files\VideoLAN\VLC-0.8.6e>regsvr32 axvlc.dll
ActiveX VLC的使用方法可以参考源代码中ActiveX目录的README.TXT和test.html
ActiveX控件的接口有第一版和第二版，第一版简单，功能少，已经不再维护
建议用第二版本，功能多一点
Mozilla Plugin
你还可以在Windows和Linux的Firefox中使用VLC。Windows下可以在安装VLC的时候选上
Mozilla plugin，事实上它做的就是在HKLM_Software_MozillaPlugin键下添加一个VLC的子键。
Linux下就不太清楚了，但是你可以把libvlcplugin.so（或者叫npvlc.so）和插件目录
放到Firefox的plugins目录，来使之生效。
同样这适用于基于Xulrunner的应用程序，事实上像 Miro、SongBird等xul应用都是用的
这个插件。
与ActiveX类似的，VLC的Mozilla Plugin也有两套接口，建议用新的第二版。
注册表
在Windows下VLC只使用很少量的注册表的信息，最重要的一条是HKLM_Software_VLC键
下的InstallDir项，VLC的Mozilla Plugin和ActiveX控件通过这一项来定位其插件的目录
Telnet、Http控制
对VLC来说，控制界面都是Interface类的模块，你可以使用各种控制模块。Windows下
默认使用的是wxwidgets图形界面，你还可以使用http、telnet等界面，来远程控制VLC，
够酷吧？如果你用VLC在服务器上专门作视频流转发一类的事情，这种远程界面
可以帮上大忙。
视频过滤器
0.8系列中有多达13种视频过滤器，为视频添加各种效果和特殊处理。用的比
较多的是反交错deinterlace过滤器，在观看MPEG2视频时很有用。
Skin2界面
一个漂亮一点的，可以换肤的界面，觉得它不太稳定很少用。
其他的
播放DVD、VCD光盘，打开DirectShow设备，播放当前屏幕…很多好玩的功能可以去摸索一下
一些问题
目前的VLC无法播放Real视频，如rm、rmvb。其实从0.9版本的VLC开始可以依赖其他解码
器播放。但就目前测试的情况来看，顺序播放没问题，但是拖动则效果很差
RTSP的播放，拖动有问题，在获取播放位置时有缺陷。例如和达尔文服务器的配合。
视频播放的基本原理
当初看VLC代码花了不少时间，其中很大的原因是不太了解视频播放的基本原理。现在看来，几乎所有的视频播放器，如VLC、MPlayer、Xine，包 括DirectShow，在播放视频的原理和架构上都是非常相似的，理解这个对理解VLC的源码会有事半功倍的效果。
大致的来说，播放一个视频分为4个步骤：
1. acess 访问，或者理解为接收、获取、得到
2. demux 解复用，就是把通常合在一起的音频和视频分离(还有可能的字幕)
3. decode 解码，包括音频和视频的解码
4. output 输出，也分为音频和视频的输出（aout和vout）
拿播放一个UDP组播的MPEG TS流来说吧，access部分负责从网络接收组播流，放到VLC的内存缓冲区中，access模块关注IP协议，如是否IPv6、组播地址、组播协议、 端口等信息；如果检测出来是RTP协议（RTP协议在UDP头部简单得加上了固定12个字节的信息），还要分析RTP头部信息。这部分可以参看VLC源码 /modules/access/udp.c 。在同目录下还可以看到大量的access模块，如file、http、dvd、ftp、smb、tcp、dshow、mms、v4l…等等
而demux部分首先要解析TS流的信息。TS格式是MPEG2协议的一部分，概括地说，TS通常是固定188字节的一个packet，一个TS流可以包 含多个program（节目），一个program又可以包含多个视频、音频、和文字信息的ES流；每个ES流会有不同的PID标示。而又为了可以分析这 些ES流，TS有一些固定的PID用来间隔发送program和es流信息的表格：PAT和PMT表。关于TS格式的详细信息可以去google一下。
VLC专门做了一个独立的库libdvbpsi来解析和编码TS流，而调用它的代码可以参见VLC源码 /modules/demux/ts.c。
其实之所以需要demux，是因为音视频在制作的时候实际上都是独立编码的，得到的是分开的数据，为了传输方便必须要用某种方式合起来，这就有了各种封装格式也就有了demux。
demux分解出来的音频和视频流分别送往音频解码器和视频解码器。因为原始的音视频都是占用大量空间，而且冗余度较高的数据，通常在制作的时候就会进行 某种压缩。这就是我们熟知的音视频编码格式，包括MPEG1（VCD）、MPEG2（DVD）、MPEG4、H.264、rmvb等等。音视频解码器的作 用就是把这些压缩了的数据还原成原始的音视频数据。VLC解码MPEG2使用了一个独立的库libmpeg2，调用它的源文件是 /modules/codec/libmpeg2.c。VLC关于编解码的模块都放在/modules/codec目录下，其中包括著名的庞大的 ffmpeg。
解码器，例如视频解码器输出的是一张一张的类似位图格式的图像，但是要让人从屏幕看得到，还需要一个视频输出的模块。当然可以像一个Win32窗口程序那 样直接把图像画到窗口DC上——VLC的一个输出模块WinGDI就是这么干的，但是通常这太慢了，而且消耗大量的CPU。在Windows下比较好的办 法是用DirectX的接口，会自动调用显卡的加速功能。
这样的功能分解使得模块化更容易一点，每个模块住需要专注于自己的事；从整体来说功能强大而且灵活。
但是事情总是不会那么简单。就拿access来说，媒体的访问是分层的，如RTSP就涉及到IPv4、TCP、UDP、RTCP、RTSP等多个层次的协 议。有些视频格式包括了传输、封装格式和编辑码格式如MPEG系列，有些封装格式是独立的容器，但是很多人会误解它是编解码格式，如mkv、avi这些。
音频和视频在demux之后就是独立的，但是需要有一套机制把它们同步起来。同时我们需要有一套机制来控制速度、暂停、停止、跳进，获取各种媒体信息，这些都是很复杂而又很重要的事情。
另外也许需要在某个地方插入一些修改，来实现某种效果。如音频的EQ，视频的亮度调整之类的，VLC专门设计了access_filter、audio_filter和video_filter类型的模块来做这一类事情。
VLC比较独特的地方是集成了原来的VLS的功能，这依赖于VLC中stream_output类型的模块，它们可以把正在播放的视频以某种方式重新转码和发送出去，如http、UDP、文件等等。
MPlayer的结构与此是类似的，如/stream目录对应的是access的功能，/mpdemux对应的demux功能，/libmpcodecs是解码器，/libvo和/libao2分别是视频和音频的输出。
DirectShow也是类似的，不过分类更多一些更复杂一点。DirectShow里面的模块叫做“filter”，filter之间通过”pin”来 连接。access的模块对应于DirectShow中的Source FIlter，这一类Filter只有输出pin没有输入pin。demux模块对应于splitter filter，这种filter有一个输入pin，多个输出pin。解码模块是一类transform filter，有一个输入pin、一个输出pin，输出模块对应于readering filter，有一个输入pin，没有输出pin。当然transform filter不一定是解码器，也可能是某种其他的处理