ffmpeg中MPEG2 TS 流解码的流程分析

一、FFMPEG 中MPEG2 TS 流解码的流程分析

    说道具体的音频或者视频格式，一上来就是理论，那是国内混资历的所谓教授的做为，
对于我们，不合适，还是用自己的方式理解这些晦涩不已的理论吧。
    其实MPEG2 是一族协议，至少已经成为ISO 标准的就有以下几部分:
    ISO/IEC－13818－1：系统部分；
    ISO/IEC－13818－2：视频编码格式；
    ISO/IEC－13818－3：音频编码格式；
    ISO/IEC－13818－4：一致性测试；
    ISO/IEC－13818－5：软件部分；
    ISO/IEC－13818－6：数字存储媒体命令与控制；
    ISO/IEC－13818－7：高级音频编码；
    ISO/IEC－13818－8：系统解码实时接口；
    我不是很想说实际的音视频编码格式，毕竟协议已经很清楚了，我主要想说说这些部分
怎么组合起来在实际应用中工作的。
    第一部分(系统部分)很重要，是构成以MPEG2  为基础的应用的基础.  很绕口，是吧，
我简单解释一下:比如DVD  实际上是以系统部分定义 的PS  流为基础，加上版权管理等其
他技术构成的。而我们的故事主角，则是另外 种流格式，TS  流，它在现阶段最大的应用
是在数字电视节目 的传输 存储上，因此，你可以理解TS  实际上是 种传输协议， 实
际传输的负载关系不大，只是在TS 中传输了音频，视频或者其他数据。先说一下为什么会
有这两种格式的出现，PS 适用于没有损耗的环境下面存储，而TS 则适用于可能出现损耗或
者错误的各种物理网络环境，比如你在公交上看 的电视，很有可能就是基于TS 的DVB-T
的应用:)
    我们再来看MPEG2 协议中的一些概念，为理解代码做好功课:
    l ES(Elementary Stream):
    wiki 上说An elementary stream (ES) is defined by MPEG communication protocol is
usually the output of an audio or video encoder”
    恩，很简单吧，就是编码器编出的 组数据，可能是音频的，视频的，或者其他数据。
说到着，其实可以对编码器的流程思考一下，无非是执行：采样，量化，编码这3个步骤中
的编码而已(有些设备可能会包含前面的采样和量化) 。关于视频编码的基本理论，还是请
参考其它的资料。
    l PES(Packetized Elementary Stream):
    wiki 上说allows an Elementary stream to be divided into packets”
    其实可以理解成，把 个源源不断的数据(音频，视频或者其他)流，打断成 段 段，
以便处理.
    l TS(Transport Stream):
    l PS(Program Stream):
    这两个上面已经有所提及，后面会详细分析TS,我对PS 格式兴趣不大.
    步入正题
    才进入正题，恩，看来闲话太多了:(,直接看Code.
    前面说过，TS  是 种传输协议，因此，对应 FFmpeg,可以认为他是 种封装格式。

因此，对应的代码应该先去libavformat 里面找，很容易找 ，就是mpegts.c:)。还是逐步看
过来:

[libavformat/utils.c]

int av_open_input_file(AVFormatContext **ic_ptr, const char *filename, 
                    AVInputFormat *fmt, 
                    int buf_size, 
                    AVFormatParameters *ap) 
{
    int err, probe_size; 
    AVProbeData probe_data, *pd = &probe_data; 
    ByteIOContext *pb = NULL; 
    pd->filename = ""; 
    if (filename) 
        pd->filename = filename; 
    pd->buf = NULL; 
    pd->buf_size = 0; 
    ################################################################################
    【1】这段代码其实是为了针对不需要Open文件的容器Format 的探测,其实就是使用 
     AVFMT_NOFILE标记的容器格式单独处理，现在只有使用了该标记的Demuxer很少， 
     只有image2_demuxer，rtsp_demuxer，因此我们分析TS时候可以不考虑这部分 
    ################################################################################ 
    if (!fmt) { 
       /* guess format if no file can be opened */ 
        fmt = av_probe_input_format(pd, 0); 
    } 
    /* Do not open file if the format does not need it. XXX: specific 
        hack needed to handle RTSP/TCP */ 
    if (!fmt || !(fmt->flags & AVFMT_NOFILE)) { 
        /* if no file needed do not try to open one */ 
        ######################################################################### 
        【2】这个函数似乎很好理解，无非是带缓冲的IO的封装，不过我们既然此了，       
        不妨跟踪下去，看看别人对带缓冲的IO 操作封装的实现:) 
        ######################################################################### 
        if ((err=url_fopen(&pb, filename, URL_RDONLY)) < 0) { 
            goto fail; 
        } 
        if (buf_size > 0) { 
            url_setbufsize(pb, buf_size); 
        } 
        for(probe_size= PROBE_BUF_MIN; probe_size<=PROBE_BUF_MAX && !fmt; probe_size<<=1){
            int score= probe_size < PROBE_BUF_MAX ? AVPROBE_SCORE_MAX/4 : 0; 
            /* read probe data */ 
            pd->buf= av_realloc(pd->buf, probe_size + AVPROBE_PADDING_SIZE); 
            ####################################################################### 
            【3】真正将文件读入 pd 的buffer的地方，实际上最终调用FILE protocol 
             的file_read(),将内容读入 pd 的buf，具体代码如果有兴趣可以自己跟踪 
            ####################################################################### 
            pd->buf_size = get_buffer(pb, pd->buf, probe_size); 
            memset(pd->buf+pd->buf_size, 0, AVPROBE_PADDING_SIZE); 
            if (url_fseek(pb, 0, SEEK_SET) < 0) { 
                url_fclose(pb); 
                if (url_fopen(&pb, filename, URL_RDONLY) < 0) { 
                    pb = NULL; 
                    err = AVERROR(EIO); 
                    goto fail; 
                } 
            } 
            ##################################################################### 
            【4】此时的pd已经有了需要分析的原始文件，只需要查找相应容器format 
             的Tag 比较，以判断读入的究竟为什么容器格式，这里 
            ##################################################################### 
            /* guess file format */ 
            fmt = av_probe_input_format2(pd, 1, &score); 
        } 
        av_freep(&pd->buf); 
    } 
    /* if still no format found, error */ 
    if (!fmt) { 
        err = AVERROR_NOFMT; 
        goto fail; 
    } 
    /* check filename in case an image number is expected */ 
    if (fmt->flags & AVFMT_NEEDNUMBER) { 
        if (!av_filename_number_test(filename)) { 
            err = AVERROR_NUMEXPECTED; 
            goto fail; 
        } 
    } 
    err = av_open_input_stream(ic_ptr, pb, filename, fmt, ap); 
    if (err) 
        goto fail; 
    return 0; 
fail: 
    av_freep(&pd->buf); 
    if (pb) 
        url_fclose(pb); 
    *ic_ptr = NULL; 
    return err; 
}

【2】带缓冲IO的封装的实现 [liavformat/aviobuf.c]

int url_fopen(ByteIOContext **s, const char *filename, int flags) 
{ 
    URLContext *h; 
    int err; 
    err = url_open(&h, filename, flags); 
    if (err < 0) 
        return err; 
    err = url_fdopen(s, h); 
    if (err < 0) { 
        url_close(h); 
        return err; 
    } 
    return 0; 
}

    可以看 ，下面的这个函数，先查找是否是FFmpeg支持的protocol的格式，如果文件
名不符合，则默认是FILE protocol 格式，很显然，这里protocol判断是以URL的方式判读
的，因此基本上所有的IO接口函数都是url_xxx的形式。
    在这也可以看 ，FFmpeg 支持的protocol 有：
        /* protocols */
        REGISTER_PROTOCOL (FILE, file);
        REGISTER_PROTOCOL (HTTP, http);
        REGISTER_PROTOCOL (PIPE, pipe);
        REGISTER_PROTOCOL (RTP, rtp);
        REGISTER_PROTOCOL (TCP, tcp);
        REGISTER_PROTOCOL (UDP, udp);
    而大部分情况下，如果你不指明类似file://xxx,http://xxx  格 式，它都以FILE  protocol
来处理。

[liavformat/avio.c]

int url_open(URLContext **puc, const char *filename, int flags) 
{
    URLProtocol *up; 
    const char *p; 
    char proto_str[128], *q; 
    p = filename; 
    q = proto_str; 
    while (*p  != '\0' && *p  != ':') { 
        /* protocols can only contain alphabetic chars */ 
        if (!isalpha(*p)) 
            goto file_proto; 
        if ((q - proto_str) < sizeof(proto_str) - 1) 
            *q++ = *p; 
        p++; 
    } 
    /* if the protocol has length 1, we consider it is a dos drive */ 
    if (*p == '\0' || (q - proto_str) <= 1) { 
    file_proto: 
        strcpy(proto_str, "file"); 
    } else { 
        *q = '\0'; 
    } 
    up = first_protocol; 
    while (up  != NULL) { 
        if (!strcmp(proto_str, up->name)) 
            ################################################################# 
            很显然，此时已经知道up，filename，flags 
            ################################################################# 
            return url_open_protocol (puc, up, filename, flags); 
        up = up->next; 
    } 
    *puc = NULL; 
    return AVERROR(ENOENT); 
}

[libavformat/avio.c]

int url_open_protocol (URLContext **puc, struct URLProtocol *up, 
                     const char *filename, int flags) 
{ 
    URLContext *uc; 
    int err; 

    ########################################################################## 
     【a】? 为什么这样分配空间 
    ########################################################################## 
    uc = av_malloc(sizeof(URLContext) + strlen(filename) + 1); 
    if (!uc) { 
        err = AVERROR(ENOMEM); 
        goto fail; 
    } 
#if LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR >= 53 
    uc->av_class = &urlcontext_class; 
#endif 
    ########################################################################## 
     【b】? 这样的用意又是为什么 
    ########################################################################## 
    uc->filename = (char *) &uc[1]; 
    strcpy(uc->filename, filename); 
    uc->prot = up; 
    uc->flags = flags; 
    uc->is_streamed = 0; /* default = not streamed */ 
    uc->max_packet_size = 0; /* default: stream file */ 
    err = up->url_open(uc, filename, flags); 
    if (err < 0) { 
        av_free(uc); 
        *puc = NULL; 
        return err; 
    } 
    //We must be carefull here as url_seek() could be slow, for example for 
    //http 
    if((flags & (URL_WRONLY | URL_RDWR)) || !strcmp(up->name, "file")) 
        if(!uc->is_streamed && url_seek(uc, 0, SEEK_SET) < 0) 
            uc->is_streamed= 1; 
        *puc = uc; 
    return 0; 
 fail: 
    *puc = NULL; 
    return err; 
}

    上面这个函数不难理解，但有些地方颇值得玩味，比如上面给出问号的地方，你明白
为什么这样Coding么？很显然，此时up->url_open()实际上调用的是 file_open()
[libavformat/file.c]，看完这个函数，对上面的内存分配，是否恍然大悟:)
    上面只是分析了url_open()，还没有分析url_fdopen(s, h);这部分代码，也留给有好
奇心的你了:)恩，为了追踪这个流程，走得有些远，但不是全然无用:)
    于来了【4】，我们来看MPEG TS格式的侦测过程，这其实才是我们今天的主角
   
4. MPEG TS格式的探测过程

[liavformat/mpegts.c]

static int mpegts_probe(AVProbeData *p) 
{ 
#if 1 
    const int size= p->buf_size; 
    int score, fec_score, dvhs_score; 
#define CHECK_COUNT 10 
    if (size < (TS_FEC_PACKET_SIZE * CHECK_COUNT)) 
        return -1; 
    score = analyze(p->buf, TS_PACKET_SIZE * CHECK_COUNT, TS_PACKET_SIZE, NULL);
    dvhs_score = analyze(p->buf, TS_DVHS_PACKET_SIZE *CHECK_COUNT, TS_DVHS_PACKET_SIZE, NULL);
    fec_score= analyze(p->buf, TS_FEC_PACKET_SIZE*CHECK_COUNT, TS_FEC_PACKET_SIZE, NULL);
//  av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "score: %d, dvhs_score: %d, fec_score: %d \n", score, dvhs_score, fec_score);
//  we need a clear definition for the returned score otherwise things will become messy sooner or later
    if(score > fec_score && score > dvhs_score && score > 6)
        return AVPROBE_SCORE_MAX + score - CHECK_COUNT;
    else if(dvhs_score > score && dvhs_score > fec_score && dvhs_score > 6)
        return AVPROBE_SCORE_MAX + dvhs_score - CHECK_COUNT; 
    else if(fec_score > 6)
        return AVPROBE_SCORE_MAX + fec_score - CHECK_COUNT;
    else
        return -1; 
#else 
   /* only use the extension for safer guess */ 
    if (match_ext(p->filename, "ts")) 
        return AVPROBE_SCORE_MAX; 
    else 
        return 0; 
#endif 
}

    之所以会出现3种格式，主要原因是：TS标准是188Bytes,而小日本自己又弄了个
192Bytes的DVH-S格式，第三种的204Bytes则是在188Bytes的基础上，加上16Bytes的
FEC(前向纠错).

static int analyze(const uint8_t *buf, int size, int packet_size, int *index) 
{ 
    int stat[packet_size]; 
    int i; 
    int x=0; 
    int best_score=0; 
    memset(stat, 0, packet_size*sizeof(int)); 

    ########################################################################## 
    由于查找的特定格式至少3 个Bytes，因此，至少最后3 个Bytes 不用查找 
    ########################################################################## 
    for(x=i=0; i<size-3; i++){ 
        ###################################################################### 
        参看后面的协议说明 
        ###################################################################### 
        if(buf[i] == 0x47 && !(buf[i+1] & 0x80) && (buf[i+3] & 0x30)){ 
            stat[x]++; 
            if(stat[x] > best_score){ 
                best_score= stat[x]; 
                if(index)
                    *index= x; 
            } 
        }
        x++; 
        if(x == packet_size)
            x= 0; 
    } 
    return best_score; 
} 

    这个函数简单说来，是在size大小的buf中，寻找满足特定格式，长度为packet_size
的packet的个数，显然，返回的值越大越可能是相应的格式(188/192/204)，其中的这个特
定格式，其实就是协议的规定格式：

    Syntax                            No. of bits                 Mnemonic
transport_packet(){ 
    sync_byte                              8                     bslbf
    transport_error_indicator              1                     bslbf
    payload_unit_start_indicator           1                     bslbf
    transport_priority                     1                     bslbf
    PID                                    13                    uimsbf
    transport_scrambling_control           2                     bslbf
    adaptation_field_control               2                     bslbf
    continuity_counter                     4                     uimsbf
    if(adaptation_field_control=='10' || adaptation_field_control=='11'){
        adaptation_field() 
    } 
    if(adaptation_field_control=='01' || adaptation_field_control=='11') {
        for (i=0;i<N;i++){ 
            data_byte                      8                     bslbf
        } 
    }
｝    

    其中的sync_byte 固定为0x47,即上面的:    buf[i] == 0x47
    由于transport_error_indicator 为1 的TS Packet 实际有错误，表示携带的数据无意义,
这样的Packet 显然没什么意义，因此:        !(buf[i+1] & 0x80)
    对于adaptation_field_control，如果为取值为0x00,则表示为未来保留，现在不用，因此：
buf[i+3] & 0x30
    这就是MPEG TS的侦测过程，很简单吧:)
    后面我们分析如何从mpegts文件中获取stream 的过程。
     
5.渐入佳境
    恩，前面的基础因该已近够了，有点像手剥洋葱头的感 ，我们来看看针对MPEG TS
的相应解析过程。我们后面的代码，主要集中在[libavformat/mpegts.c]里面，毛爷爷说：集
中优势兵力打围歼，恩，开始吧，蚂蚁啃骨头。

static int mpegts_read_header(AVFormatContext *s, 
                            AVFormatParameters *ap) 
{ 
    MpegTSContext *ts = s->priv_data; 
    ByteIOContext *pb = s->pb; 
    uint8_t buf[1024]; 
    int len; 
    int64_t pos; 
    ...... 
    /* read the first  1024 bytes to get packet size */ 
    ##################################################################### 
    【1】有了前面分析缓冲IO 的经历，下面的代码就不是什么问题了:) 
    ##################################################################### 
    pos = url_ftell(pb); 
    len = get_buffer(pb, buf, sizeof(buf)); 
    if (len != sizeof(buf)) 
        goto fail; 
    ##################################################################### 
    【2】前面侦测文件格式时候其实已经知道TS 包的大小了，这里又侦测 次，其实 
     有些多余，估计是因为解码框架的原因，已近侦测的包大小没能从前面被带过来， 
     可见框架虽好，却也会带来或多或少的 些不利影响 
    ##################################################################### 
    ts->raw_packet_size = get_packet_size(buf, sizeof(buf)); 
    if (ts->raw_packet_size <= 0) 
        goto fail; 
    ts->stream = s; 
    ts->auto_guess = 0; 

    if (s->iformat == &mpegts_demuxer)  { 
        /* normal demux */ 
        /* first do a scaning to get all the services */ 
        url_fseek(pb, pos, SEEK_SET); 
        #########
        【3】 
        #########
        mpegts_scan_sdt(ts); 
        #########
        【4 】 
        #########
        mpegts_set_service(ts); 
        #########
        【5】 
        #########
        handle_packets(ts, s->probesize); 
        /* if could not find service, enable auto_guess */ 
        ts->auto_guess = 1; 
#ifdef DEBUG_SI 
        av_log(ts->stream, AV_LOG_DEBUG, "tuning done\n"); 
#endif 
        s->ctx_flags |= AVFMTCTX_NOHEADER; 
    } else { 
      ...... 
    } 
    url_fseek(pb, pos, SEEK_SET); 
    return 0; 
fail: 
    return -1; 
}

    这里简单说一下MpegTSContext *ts，从上面可以看 ，其实这是为了解码不同容器格式所使用的私有数据，
只有在相应的诸如mpegts.c文件才可以使用的，这样，增加了这个库的模块化，而模块化的最大好处，
则在于把问题集中了个很小的有限区域里面，如果你自己构造程序时候，不妨多参考其基本思想--这样的化，
你之后的代码，还有你之后的生活，都将轻松许多。
    【3】【4】其实调用的是同个函数：mpegts_open_section_filter() 我们来看看意欲何为。

static MpegTSFilter *mpegts_open_section_filter(MpegTSContext *ts, unsigned int pid, 
                                           SectionCallback *section_cb, 
                                           void *opaque, 
                                           int check_crc) 
{ 
    MpegTSFilter *filter; 
    MpegTSSectionFilter *sec; 
#ifdef DEBUG_SI 
    av_log(ts->stream, AV_LOG_DEBUG, "Filter: pid=0x%x\n", pid); 
#endif 
    if (pid >= NB_PID_MAX || ts->pids[pid]) 
        return NULL; 
    filter = av_mallocz(sizeof(MpegTSFilter)); 
    if (!filter) 
        return NULL; 
    ts->pids[pid] = filter; 
    filter->type = MPEGTS_SECTION; 
    filter->pid = pid; 
    filter->last_cc = -1; 
    sec = &filter->u.section_filter; 
    sec->section_cb = section_cb; 
    sec->opaque = opaque; 
    sec->section_buf = av_malloc(MAX_SECTION_SIZE); 
    sec->check_crc = check_crc; 
    if (!sec->section_buf) { 
        av_free(filter); 
        return NULL; 
    } 
    return filter; 
} 

    要完全明白这部分代码，其实需要分析作者对数据结构的定义：
    依次为：
            struct MpegTSContext;
                     |
                     V
            struct MpegTSFilter;
                     |
                     V
       +---------------+---------------+
       |                                    |
       V                                   V
       MpegTSPESFilter              MpegTSSectionFilter

    其实很简单，就是struct MpegTSContext；中有NB_PID_MAX(8192)个TS 的Filter，而
每个struct MpegTSFilter 可能是PES 的Filter 或者Section 的Filter。
    我们先说为什么是8192,在前面的分析中：
    给出过TS 的语法结构： 
   

Syntax                       No. of bits       Mnemonic 
    transport_packet(){ 
        sync_byte                     8            bslbf 
        transport_error_indicator     1            bslbf 
        payload_unit_start_indicator  1            bslbf 
        transport_priority            1            bslbf 
        PID                           13           uimsbf 
        transport_scrambling_control  2            bslbf 
        adaptation_field_control      2            bslbf 
        continuity_counter            4            uimsbf 
        if(adaptation_field_control=='10' || adaptation_field_control=='11'){
            adaptation_field() 
        } 
        if(adaptation_field_control=='01' || adaptation_field_control=='11') { 
            for (i=0;i<N;i++){ 
                data_byte             8            bslbf 
            } 
        } 
    } 

    而8192,则是2^13=8192(PID)的最大数目，而为什么会有PES 和Section 的区分，请参
考ISO/IEC-13818-1,我实在不太喜欢重复已有的东西.
    可见【3】【4】,就是挂载了两个Section 类型的过滤器,其实在TS 的两种负载中，section
是PES 的元数据，只有先解析了section,才能进 步解析PES 数据，因此先挂上section 的
过滤器。
    挂载上了两种 section 过滤器，如下：
    ==================================================================
    PID                     Section Name                        Callback
    ==================================================================
    SDT_PID(0x0011)       ServiceDescriptionTable                  sdt_cb
    PAT_PID(0x0000)       ProgramAssociationTable                  pat_cb

    既然自是挂上Callback，自然是在后面的地方使用，因此，我们还是继续
    【5】处的代码看看是最重要的地方了，简单看来：
    handle_packets()
        |
        +->read_packet()
        |
        +->handle_packet()
            |
            +->write_section_data()
    read_packet()很简单，就是去找sync_byte(0x47),而看来handle_packet()才会是我们真正
因该关注的地方了:)
    这个函数很重要，我们贴出代码，以备分析：

/* handle one TS packet */ 
static void handle_packet(MpegTSContext *ts, const uint8_t *packet) 
{ 
    AVFormatContext *s = ts->stream; 
    MpegTSFilter *tss; 
    int len, pid, cc, cc_ok, afc, is_start; 
    const uint8_t *p, *p_end; 

    ########################################################## 
    获取该包的PID 
    ########################################################## 
    pid = AV_RB16(packet + 1) & 0x1fff; 
    if(pid && discard_pid(ts, pid)) 
        return; 
    ########################################################## 
    是否是PES 或者Section 的开头(payload_unit_start_indicator) 
    ########################################################## 

    is_start = packet[1] & 0x40; 
    tss = ts->pids[pid]; 

    ########################################################## 
    ts->auto_guess 此时为0，因此不考虑下面的代码 
     ########################################################## 
    if (ts->auto_guess && tss == NULL && is_start) { 
       add_pes_stream(ts, pid, -1, 0); 
       tss = ts->pids[pid]; 
    } 
    if (!tss) 
       return; 

    ########################################################## 
    代码说的很清楚，虽然检查，但不利用检查的结果 
    ########################################################## 
    /* continuity check (currently not used) */ 
    cc = (packet[3] & 0xf); 
    cc_ok = (tss->last_cc < 0) || ((((tss->last_cc + 1) & 0x0f) == cc)); 
    tss->last_cc = cc; 

    ########################################################## 
    跳 adaptation_field_control 
    ########################################################## 
    /* skip adaptation field */ 
    afc = (packet[3] >> 4) & 3; 
    p = packet + 4; 
    if (afc == 0) /* reserved value */ 
       return; 
    if (afc == 2) /* adaptation field only */ 
       return; 
    if (afc == 3) { 
       /* skip adapation field */ 
       p += p[0] + 1; 
    } 

    ########################################################## 
    p已近 达TS 包中的有效负载的地方 
    ########################################################## 
    /* if past the end of packet, ignore */ 
    p_end = packet + TS_PACKET_SIZE; 
    if (p >= p_end) 
       return; 

    ts->pos47= url_ftell(ts->stream->pb) % ts->raw_packet_size; 

    if (tss->type == MPEGTS_SECTION)  { 
        if (is_start) { 
        ############################################################### 
        针对Section，符合部分第 个字节为pointer field，该字段如果为0, 
        则表示后面紧跟着的是Section的开头，否则是某Section的End部分和 
         另 Section 的开头，因此，这里的流程实际上由两个值is_start 
        (payload_unit_start_indicator)和len(pointer field)起来决定 
         ############################################################### 
        /* pointer field present */ 
        len = *p++; 
        if (p + len > p_end) 
            return; 
        if (len && cc_ok) { 
            ######################################################## 
            1).is_start == 1 
            len > 0 
            负载部分由A Section 的End 部分和B Section 的Start 组成，把A 的 
              End 部分写入 
              ######################################################## 
            /* write remaining section bytes */ 
            write_section_data(s, tss, p, len, 0); 
            /* check whether filter has been closed */ 
            if (!ts->pids[pid]) 
                return; 
        } 
        p += len; 
        if (p < p_end) { 
            ######################################################## 
            2).is_start == 1 
            len > 0 
            负载部分由A Section 的End 部分和B Section 的Start 组成，把B  的 
              Start 部分写入 
              或者： 
              3). 
            is_start == 1 
            len == 0 
            负载部分仅是 个Section 的Start 部分，将其写入 
              ######################################################## 
            write_section_data(s, tss, p, p_end - p, 1); 
        } 
    } else if (cc_ok) { 
        ######################################################## 
        4).is_start == 0 
        负载部分仅是 个Section 的中间部分部分，将其写入
         ######################################################## 
        write_section_data(s, tss, p, p_end - p, 0); 
    } else { 
        ########################################################## 
        如果是PES 类型，直接调用其Callback，但显然，只有Section 部分 
         解析完成后才可能解析PES 
        ########################################################## 
        tss->u.pes_filter.pes_cb(tss, p, p_end - p, is_start); 
    } 
}

    write_section_data()函数则反复收集buffer中的数据，指导完成相关Section的重组过
程，然后调用之前注册的两个section_cb:
    后面我们将分析之前挂在的两个section_cb

二、mpegts.c文件分析

1 综述
    ffmpeg 框架对应MPEG-2 TS 流的解析的代码在mpegts.c 文件中，该文件有两个解复
用的实例：mpegts_demuxer 和mpegtsraw_demuxer，mpegts_demuxer 对应的真实的TS 流格
式，也就是机顶盒直接处理的 TS 流，本文主要分析和该种格式相关 的代码；
mpegtsraw_demuxer 这个格式我没有遇见过，本文中不做分析。本文针对的ffmpeg 的版本是
0.5 版本。
2 mpegts_demuxer 结构分析 
   

 AVInputFormat mpegts_demuxer = {au 
        "mpegts", //demux 的名称 
        NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),// 如果定义了 
CONFIG_SMALL 宏，该域返回NULL，也就是取消long_name 域的定义。
        sizeof(MpegTSContext),//每个demuxer 的结构的私有域的大小 
        mpegts_probe,//检测是否是TS 流格式 
        mpegts_read_header,//下文介绍 
        mpegts_read_packet,//下文介绍 
        mpegts_read_close,//关闭demuxer 
        read_seek,//下文介绍 
        mpegts_get_pcr,//下文介绍 
        .flags = AVFMT_SHOW_IDS|AVFMT_TS_DISCONT,//下文介绍 
    }; 

    
    该结构通过av_register_all 函数注册 ffmpeg 的主框架中，通过mpegts_probe 函数来
检测是否是TS 流格式，然后通过mpegts_read_header 函数找路音频流和路视频流（注
意：在该函数中没有找全所有的音频流和视频流），最后调用mpegts_read_packet函数将找
的音频流和视频流数据提取出来，通过主框架推入解码器。

3 mpegts_probe 函数分析
    mpegts_probe被av_probe_input_format2调用，根据返回的score来判断那种格式的可
能性最大。mpegts_probe调用了analyze函数，我们先分析一下analyze函数。

static int analyze(const uint8_t *buf, int size, int packet_size, int *index)
{    
    int stat[TS_MAX_PACKET_SIZE];//积分统计结果 
    int i; 
    int x=0; 
    int best_score=0; 
    memset(stat, 0, packet_size*sizeof(int)); 
    for(x=i=0; i<size-3; i++){ 
        if(buf[i] == 0x47 && !(buf[i+1] & 0x80) && (buf[i+3] & 0x30)){ 
            stat[x]++; 
            if(stat[x] > best_score){ 
                best_score= stat[x]; 
                if(index)
                    *index= x; 
            } 
        } 
        x++; 
        if(x == packet_size)
            x= 0; 
    } 
    return best_score; 
}

    analyze 函数的思路：
    buf[i] == 0x47 && !(buf[i+1] & 0x80) && (buf[i+3] & 0x30)是TS 流同步开始的模式，
0x47 是TS 流同步的标志，(buf[i+1] & 0x80 是传输错误标志，buf[i+3] & 0x30 为0 时表示为
ISO/IEC 未来使用保留，目前不存在这样的值。记该模式为TS 流同步模式”
    stat 数组变量存储的是TS 流同步模式”在某个位置出现的次数。
    analyze 函数扫描检测数据，如果发现该模式，则stat[i%packet_size]++(函数中的x 变
量就是用来取模运算的，因为当x==packet_size时，x就被归零)，扫描完后，自然是同步
位置的累加值最大。
    mpegts_probe函数通过调用analyze函数来得 相应的分数，ffmpeg框架会根据该分
数判断是否是对应的格式，返回对应的AVInputFormat 实例。
 
4 mpegts_read_header函数分析
    下文中省略号代表的是和mpegtsraw_demuxer相关的代码，暂不涉及。 
     

static int mpegts_read_header(AVFormatContext *s, 
                           AVFormatParameters *ap) 
{ 
    MpegTSContext *ts = s->priv_data; 
    ByteIOContext *pb = s->pb; 
    uint8_t buf[5*1024]; 
    int len; 
    int64_t pos; 
    ...... 
    //保存流的当前位置，便于检测操作完成后恢复 原来的位置, 
    //这样在播放的时候就不会浪费 段流。 
    pos = url_ftell(pb); 
    //读取 段流来检测TS 包的大小 
    len = get_buffer(pb, buf, sizeof(buf)); 
    if (len != sizeof(buf)) 
        goto fail; 
    //得 TS 流包的大小，通常是188bytes,我目前见过的都是188 个字节的。 
    //TS 包的大小有三种： 
    //1) 通常情况下的188 字节 
    //2) 日本弄了个192Bytes 的DVH-S 格式 
    //3)在188Bytes 的基础上，加上16Bytes 的FEC(前向纠错),也就是204bytes 
    ts->raw_packet_size = get_packet_size(buf, sizeof(buf)); 
    if (ts->raw_packet_size <= 0) 
        goto fail; 
    ts->stream = s; 

    //auto_guess = 1,  则在handle_packet 的函数中只要发现 个PES 的pid 就 
    //建立该PES 的stream 
    //auto_guess = 0,  则忽略。 
    //auto_guess 主要作用是用来在TS 流中没有业务信息时，如果被设置成了1 的话， 
    //那么就会将任何 个PID 的流当做媒体流建立对应的PES 数据结构。 
    //在mpegts_read_header 函数的过程中发现了PES 的pid，但 
    //是不建立对应的流,只是分析PSI 信息。 
    //相关的代码见handle_packet 函数的下面的代码： 
     //tss = ts->pids[pid]; 
    //if (ts->auto_guess && tss == NULL && is_start) { 
    //   add_pes_stream(ts, pid, -1, 0); 
    //   tss = ts->pids[pid]; 
    //} 
    ts->auto_guess = 0; 
    if (s->iformat == &mpegts_demuxer)  { 
        /* normal demux */ 
        /* first do a scaning to get all the services */ 
        url_fseek(pb, pos, SEEK_SET); 
        //挂载解析SDT 表的回调函数 ts->pids 变量上，     //这样在handle_packet 函数中根据对应的pid 找 对应处理回调函数。 
         mpegts_open_section_filter(ts, SDT_PID, sdt_cb, ts, 1); 
        //同上，只是挂上PAT 表解析的回调函数 
         mpegts_open_section_filter(ts, PAT_PID, pat_cb, ts, 1); 
        //探测 段流，便于检测出SDT，PAT，PMT 表 
         handle_packets(ts, s->probesize); 
        /* if could not find service, enable auto_guess */ 

        //打开add pes stream 的标志，这样在handle_packet 函数中发现了pes 的 
         //pid，就会自动建立该pes 的stream。 
         ts->auto_guess = 1; 
        dprintf(ts->stream, "tuning done\n"); 
        s->ctx_flags |= AVFMTCTX_NOHEADER; 
    } else { 
       ...... 
    }  
    //恢复检测前的位置。
     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
    return 0; 
fail: 
    return -1; 
}


 
    下面介绍被 mpegts_read_header直接或者间接调用的几个函数： mpegts_open_section_filter，     handle_packets，handle_packet     5 mpegts_open_section_filter 函数分析     这个函数可以解释mpegts.c 代码结构的精妙之处，PSI 业务信 息表的处理 都是通过该函数挂载 MpegTSContext 结构的pids 字段上的。这样如果你 想增加别的业务信息的表处理函数只要通过这个函数来挂载即可，体现了
 软件设计的著名的开闭”原则。下面分析一下他的代码。        
static MpegTSFilter *mpegts_open_section_filter(MpegTSContext *ts, unsigned int pid,
                                           SectionCallback *section_cb, void *opaque, 
                                           int check_crc) 
{ 
    MpegTSFilter *filter; 
    MpegTSSectionFilter *sec; 
    dprintf(ts->stream, "Filter: pid=0x%x\n", pid); 
    if (pid >= NB_PID_MAX || ts->pids[pid]) 
        return NULL; 
    //给filter 分配空间，挂载 MpegTSContext  的pids 上 
    //就是该实例 
    filter = av_mallocz(sizeof(MpegTSFilter)); 
    if (!filter) 
        return NULL; 
    //挂载filter 实例 
    ts->pids[pid] = filter; 
    //设置filter 相关的参数，因为业务信息表的分析的单 是段， 
    //所以该filter 的类型是MPEGTS_SECTION 
    filter->type = MPEGTS_SECTION; 

    //设置pid 
    filter->pid = pid; 
    filter->last_cc = -1; 
    //设置filter 回调处理函数 
    sec = &filter->u.section_filter; 
    sec->section_cb = section_cb; 
    sec->opaque = opaque; 
    //分配段数据处理的缓冲区，调用handle_packet 函数后会调用 
    //write_section_data 将ts 包中的业务信息表的数据存储在这儿， 
    //直  个段收集完成才交付上面注册的回调函数处理。 
    sec->section_buf = av_malloc(MAX_SECTION_SIZE); 
    sec->check_crc = check_crc; 
    if (!sec->section_buf) { 
        av_free(filter); 
        return NULL; 
    } 
    return filter; 
}




6 handle_packets 函数分析 

    handle_packets 函数在两个地方被调用， 个是mpegts_read_header 函数中， 

另外 个是mpegts_read_packet 函数中，被mpegts_read_header 函数调用是用 

来搜索PSI 业务信息，nb_packets  参数为探测的ts 包的个数；在mpegts_read_packet 

函数中被调用用来搜索补充PSI 业务信息和demux PES 流，nb_packets 为0，0 不 

是表示处理的包的个数为0。 
static int handle_packets(MpegTSContext *ts, int nb_packets) 
{ 
    AVFormatContext *s = ts->stream; 
    ByteIOContext *pb = s->pb; 
    uint8_t packet[TS_PACKET_SIZE]; 
    int packet_num, ret; 
    //该变量指示 次handle_packets 处理的结束。 
    //在mpegts_read_packet 被调用的时候，如果发现完 个PES 的包，则 
    // ts->stop_parse = 1 ，则当前分析结束。 
    ts->stop_parse = 0; 
    packet_num = 0; 
    for(;;) { 
        if (ts->stop_parse>0) 
            break; 
        packet_num++; 
        if (nb_packets != 0 && packet_num >= nb_packets) 
            break; 
        //读取 个ts 包，通常是188bytes 
        ret = read_packet(pb, packet, ts->raw_packet_size); 
        if (ret != 0) 
            return ret; 
        handle_packet(ts, packet); 
    } 
    return 0; 
} 




 
7 handle_packet 函数分析 

    可以说handle_packet 是mpegts.c 代码的核心，所有的其他代码都是为 

这个函数准备的。 

    在调用该函数之前先调用read_packet 函数获得个ts包（通常是188bytes）， 

然后传给该函数，packet参数就是TS包。
static int handle_packet(MpegTSContext *ts, const uint8_t *packet) 
{ 
    AVFormatContext *s = ts->stream; 
    MpegTSFilter *tss; 
    int len, pid, cc, cc_ok, afc, is_start; 
    const uint8_t *p, *p_end; 
    int64_t pos; 
    //从TS 包获得包的PID。 
    pid = AV_RB16(packet + 1) & 0x1fff; 
    if(pid && discard_pid(ts, pid)) 
        return 0; 
    is_start = packet[1] & 0x40; 
    tss = ts->pids[pid]; 
    //ts->auto_guess 在mpegts_read_header 函数中被设置为0， 
    //也就是说在ts 检测过程中是不建立pes stream 的。 
    if (ts->auto_guess && tss == NULL && is_start) { 
        add_pes_stream(ts, pid, -1, 0); 
        tss = ts->pids[pid]; 
    } 
    //mpegts_read_header 函数调用handle_packet 函数只是处理TS 流的 
    //业务信息，因为并没有为对应的PES 建立tss，所以tss 为空，直接返回。 
    if (!tss) 
        return 0; 
    /* continuity check (currently not used) */ 
    cc = (packet[3] & 0xf); 
    cc_ok = (tss->last_cc < 0) || ((((tss->last_cc + 1) & 0x0f) == cc)); 
    tss->last_cc = cc; 
    /* skip adaptation field */ 
    afc = (packet[3] >> 4) & 3; 
    p = packet + 4; 
    if (afc == 0) /* reserved value */ 
        return 0; 
    if (afc == 2) /* adaptation field only */ 
        return 0; 
    if (afc == 3) { 
        /* skip adapation field */ 
        p += p[0] + 1; 
    } 
    /* if past the end of packet, ignore */ 
    p_end = packet + TS_PACKET_SIZE; 
    if (p >= p_end) 
        return 0; 
    pos = url_ftell(ts->stream->pb); 
    ts->pos47= pos % ts->raw_packet_size; 
    if (tss->type == MPEGTS_SECTION)  { 
        //表示当前的TS 包包含 个新的业务信息段 
        if (is_start) {
            //获取pointer field 字段, 
            //新的段从pointer field 字段指示的位置开始 
              len = *p++; 
            if (p + len > p_end) 
                return 0; 
            if (len && cc_ok) { 
                //这个时候TS 的负载有两个部分构成： 
                   //1)从TS 负载开始 pointer field 字段指示的位置; 
                //2)从pointer field 字段指示的位置 TS 包结束 

                //1)位置代表的是上 个段的末尾部分。 
                //2)位置代表的新的段开始的部分。 
                //下面的代码是保存上 个段末尾部分数据，也就是 
                //1)位置的数据。 
                write_section_data(s, tss, p, len, 0); 
                /* check whether filter has been closed */ 
                if (!ts->pids[pid]) 
                    return 0; 
            } 
            p += len; 
            //保留新的段数据，也就是2)位置的数据。 
              if (p < p_end) { 
                write_section_data(s, tss, p, p_end - p, 1); 
            } 
        } else { 
           //保存段中间的数据。 
            if (cc_ok) { 
                write_section_data(s, tss, p, p_end - p, 0); 
            } 
        } 
    } else { 
        int ret; 
        //正常的PES 数据的处理 
        // Note: The position here points actually behind the current packet. 
        if ((ret = tss->u.pes_filter.pes_cb(tss, p, p_end - p, is_start, 
                             pos - ts->raw_packet_size)) < 0) 
            return ret; 
    } 
    return 0; 
}




8 write_section_data 函数分析 

    PSI 业务信息表在TS流中是以段为单传输的。 
static void write_section_data(AVFormatContext *s, MpegTSFilter *tss1, 
                     const uint8_t *buf, int buf_size, int is_start) 
{ 
    MpegTSSectionFilter *tss = &tss1->u.section_filter; 
    int len; 
    //buf 中是 个段的开始部分。 
    if (is_start) { 
        //将内容复制 tss->section_buf 中保存 
        memcpy(tss->section_buf, buf, buf_size); 
        //tss->section_index 段索引。 
        tss->section_index = buf_size; 
        //段的长度，现在还不知道，设置为-1 
        tss->section_h_size = -1; 
        //是否 达段的结尾。 
        tss->end_of_section_reached = 0; 
    } else { 
        //buf 中是段中间的数据。 
        if (tss->end_of_section_reached) 
            return; 
        len = 4096 - tss->section_index; 
        if (buf_size < len) 
            len = buf_size;
        memcpy(tss->section_buf + tss->section_index, buf, len); 
        tss->section_index += len; 
    } 
    //如果条件满足，计算段的长度 
    if (tss->section_h_size == -1 && tss->section_index >= 3) { 
        len = (AV_RB16(tss->section_buf + 1) & 0xfff) + 3; 
        if (len > 4096) 
            return; 
        tss->section_h_size = len; 
    } 
    //判断段数据是否收集完毕，如果收集完毕，调用相应的回调函数处理该段。 
    if (tss->section_h_size  != -1 && tss->section_index >= tss->section_h_size) { 
        tss->end_of_section_reached = 1; 
        if (!tss->check_crc || 
            av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, 
                  tss->section_buf, tss->section_h_size) == 0) 
            tss->section_cb(tss1, tss->section_buf, tss->section_h_size); 
    } 
}