ffmpeg 从mp4上提取H264的nalu

ffmpeg 从mp4上提取H264的nalu

分类： ffmpeg 2012-01-07 14:18  2679人阅读  评论(1)  收藏  举报

1.获取数据
ffmpeg读取mp4中的H264数据，并不能直接得到NALU，文件中也没有储存0x00000001的分隔符。下面这张图为packet.data中的数据


从图中可以发现，packet中的数据起始处没有分隔符(0x00000001), 也不是0x65、0x67、0x68、0x41等字节，所以可以肯定这不是标准的nalu。

其实，前4个字0x000032ce表示的是nalu的长度，从第5个字节开始才是nalu的数据。所以直接将前4个字节替换为0x00000001即可得到标准的nalu数据。


2.获取pps及sps

pps及sps不能从packet获得，而是保存在AVCodecContext的extradata数据域中。如下：




如何从extradata中解析出sps及pps呢？ffmpeg中提供了一个流过滤器"h264_mp4toannexb"完成这项工作，关键代码如下

 //h264_mp4toannexb_bsf.c
 static int h264_mp4toannexb_filter(AVBitStreamFilterContext *bsfc,
                                    AVCodecContext *avctx, const char *args,
                                    uint8_t  **poutbuf, int *poutbuf_size,
                                    const uint8_t *buf, int      buf_size,
                                    int keyframe) {
     H264BSFContext *ctx = bsfc->priv_data;
     uint8_t unit_type;
     int32_t nal_size;
     uint32_t cumul_size = 0;
     const uint8_t *buf_end = buf + buf_size;


     /* nothing to filter */
     if (!avctx->extradata || avctx->extradata_size < 6) {
         *poutbuf = (uint8_t*) buf;
         *poutbuf_size = buf_size;
         return 0;
     }

     //
     //从extradata中分析出SPS、PPS
     //
     /* retrieve sps and pps NAL units from extradata */
     if (!ctx->extradata_parsed) {
         uint16_t unit_size;
         uint64_t total_size = 0;
         uint8_t *out = NULL, unit_nb, sps_done = 0, sps_seen = 0, pps_seen = 0;
         const uint8_t *extradata = avctx->extradata+4;  //跳过前4个字节
         static const uint8_t nalu_header[4] = {0, 0, 0, 1};


         /* retrieve length coded size */
         ctx->length_size = (*extradata++ & 0x3) + 1;    //用于指示表示编码数据长度所需字节数
         if (ctx->length_size == 3)
             return AVERROR(EINVAL);


         /* retrieve sps and pps unit(s) */
         unit_nb = *extradata++ & 0x1f; /* number of sps unit(s) */
         if (!unit_nb) {
             goto pps;
         } else {
             sps_seen = 1;
         }


         while (unit_nb--) {
             void *tmp;


             unit_size = AV_RB16(extradata);
             total_size += unit_size+4;
             if (total_size > INT_MAX - FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE ||
                 extradata+2+unit_size > avctx->extradata+avctx->extradata_size) {
                 av_free(out);
                 return AVERROR(EINVAL);
             }
             tmp = av_realloc(out, total_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
             if (!tmp) {
                 av_free(out);
                 return AVERROR(ENOMEM);
             }
             out = tmp;
             memcpy(out+total_size-unit_size-4, nalu_header, 4);
             memcpy(out+total_size-unit_size,   extradata+2, unit_size);
             extradata += 2+unit_size;
 pps:
             if (!unit_nb && !sps_done++) {
                 unit_nb = *extradata++; /* number of pps unit(s) */
                 if (unit_nb)
                     pps_seen = 1;
             }
         }


         if(out)
             memset(out + total_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);


         if (!sps_seen)
             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Warning: SPS NALU missing or invalid. The resulting stream may not play.\n");
         if (!pps_seen)
             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Warning: PPS NALU missing or invalid. The resulting stream may not play.\n");


         av_free(avctx->extradata);
         avctx->extradata      = out;
         avctx->extradata_size = total_size;
         ctx->first_idr        = 1;
         ctx->extradata_parsed = 1;
     }


     *poutbuf_size = 0;
     *poutbuf = NULL;
     do {
         if (buf + ctx->length_size > buf_end)
             goto fail;  //buf为NULL时，以下代码将不再执行


         //
         //用于保存数据长度的字节数，是在分析原extradata计算出来的
         //
         if (ctx->length_size == 1) {
             nal_size = buf[0];
         } else if (ctx->length_size == 2) {
             nal_size = AV_RB16(buf);
         } else
             nal_size = AV_RB32(buf);


         buf += ctx->length_size;
         unit_type = *buf & 0x1f;


         if (buf + nal_size > buf_end || nal_size < 0)
             goto fail;


         /* prepend only to the first type 5 NAL unit of an IDR picture */
         if (ctx->first_idr && unit_type == 5) {
             //
             //copy IDR 帧时，需要将sps及pps一同拷贝
             //
             if (alloc_and_copy(poutbuf, poutbuf_size,
                                avctx->extradata, avctx->extradata_size,
                                buf, nal_size) < 0)
                 goto fail;
             ctx->first_idr = 0;
         } else {
             //
             //非IDR帧，没有sps及pps
             if (alloc_and_copy(poutbuf, poutbuf_size,
                                NULL, 0,
                                buf, nal_size) < 0)
                 goto fail;
             if (!ctx->first_idr && unit_type == 1)
                 ctx->first_idr = 1;
         }


         buf += nal_size;
         cumul_size += nal_size + ctx->length_size;
     } while (cumul_size < buf_size);


     return 1;


 fail:
     av_freep(poutbuf);
     *poutbuf_size = 0;
     return AVERROR(EINVAL);
 }

一般情况下，extradata中包含一个sps、一个pps 的nalu, 从上面的代码中容易看出extradata的数据格式。分析后的sps及pps依然储存在extradata域中，并添加了起始符。从代码中还可以看出，上面的函数会将sps、pps及packet中的数据，都copy到poutbuf指示的内存中，如果不需要copy到指定内存，直接给buf参数传入空值即可。




3.使用ffmpeg的流过滤器获取sps及pps
流过滤器"h264_mp4toannexb", 在av_register_all()函数中会被注册。用法示例如下：

 int ParseH264ExtraDataInMp4(int stream_id)
 {
     uint8_t *dummy = NULL;
     int dummy_size;
     AVBitStreamFilterContext* bsfc =  av_bitstream_filter_init("h264_mp4toannexb");


     if(bsfc == NULL)
     {
         return -1;
     }


     av_bitstream_filter_filter(
             bsfc, format_ctx_->streams[stream_id]->codec, NULL, &dummy, &dummy_size, NULL, 0, 0);

     av_bitstream_filter_close(bsfc);


     return 0;
 }