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ffmpeg中MPEG2 TS 流解码的流程分析

2012-12-27 15:52 411 查看
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]

[cpp] view
plaincopyprint?

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]

[cpp] view
plaincopyprint?

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]

[cpp] view
plaincopyprint?

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]

[cpp] view
plaincopyprint?

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]

[cpp] view
plaincopyprint?

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).

[cpp] view
plaincopyprint?

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:

[cpp] view
plaincopyprint?

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。

[cpp] view
plaincopyprint?

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。

[cpp] view
plaincopyprint?

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:

[cpp] view
plaincopyprint?

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:

[cpp] view
plaincopyprint?

/* 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

[cpp] view
plaincopyprint?

AVInputFormat mpegts_demuxer = {au

"mpegts", //demux 的名称

NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),// 如果定义了

ONFIG_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。

[cpp] view
plaincopyprint?

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。

[cpp] view
plaincopyprint?

<pre class="cpp" name="code">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;

}

</pre>

<pre></pre>

<p> </p>

<p> 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。 </p>

<pre class="cpp" name="code">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;

}

</pre>

<p><br>

6 handle_packets 函数分析 <br>

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

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

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 <br>

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 <br>

是表示处理的包的个数为0。 </p>

<pre class="cpp" name="code">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;

}

</pre>

<p><br>

</p>

<p>7 handle_packet 函数分析 <br>

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

这个函数准备的。 <br>

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

然后传给该函数,packet参数就是TS包。</p>

<pre class="cpp" name="code">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;

}

</pre>

<p><br>

8 write_section_data 函数分析 <br>

PSI 业务信息表在TS流中是以段为单传输的。 </p>

<pre class="cpp" name="code">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);

}

}

</pre>

<p><br>

</p>

<pre></pre>

<pre></pre>
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