ffmpeg笔记——快速获得H.264视频分辨率的方法

ffmpeg笔记——快速获得H.264视频分辨率的方法


作者：Usher 发布于：2012-12-14 15:02 Friday 分类：技术杂记
    在使用ffmpeg解码播放TS流的时候（例如之前写过的UDP组播流），在连接时往往需要耗费大量时间。经过debug发现是av_find_stream_info（已抛弃，现在使用的是avformat_find_stream_info）这个方法十分耗时，而且是阻塞的。av_find_stream_info方法主要是获得相应的流信息，其中对我的应用最有用的就是视频的分辨率。在av_find_stream_info中是要不断的读取数据包，解码获得相应的信息，而其中除了分辨率信息以外的东西对我的应用中是无用的。所以，考虑自己手动从H.264码流中解析出视频的分辨率信息。
    以下内容主要参考了这篇文章：
       H.264码流的流信息都存储在了特殊的结构中，叫做SPS(Sequence Parameter Set)。要解析SPS就需要知道一些H.264码流的格式信息。
    在H.264码流中，都是以0x00 0x00 0x01 或者 0x00 0x00 0x00 0x01为开始码的（在我的应用中为后者），之后通过检测开始码后第一个字节的后五位是否为7（00111）来判断其是否为SPS。得到SPS之后，就可以解析出视频的分辨率。SPS中有两个成员，pic_width_in_mbs_minus1和pic_height_in_map_units_minus_1，分别表示图像的宽和高，但是要注意的是它们都是以16为单位（在面积上就是以16*16的块为单位）再减1，所以实际的宽是(pic_width_in_mbs_minus1 + 1)*16，高为(pic_height_in_map_units_minus_1+1)*16。
 
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    以下是解析宽高的代码：

bool UDPReceiver::getResolution(int channel, int &Width, int& Height)
{
    BYTE *buf = new BYTE[1024];
    int nLen;
    AVPacket packet;
    BOOL bSpsComplete = FALSE;
    // Find SPS
    while(!bSpsComplete)
    {
        int ret = av_read_frame(m_pFormatContext[channel], &packet);
        if(packet.flags & AV_PKT_FLAG_KEY)
        {
            BYTE* p = packet.data;
            BYTE last_nal_type = 0;
            int last_nal_pos = 0;
            for(int i=0; i<packet.size-5; i++)
            {
                p = packet.data + i;
                if(p[0]==0x00&&p[1]==0x00&&p[2]==0x00&&p[3]==0x01)
                {
                    if(last_nal_type == 0x67)
                    {
                        nLen = i-last_nal_pos;
                        memcpy(buf, packet.data+last_nal_pos, nLen);
                        bSpsComplete = TRUE;
                    }
                    last_nal_type = p[4];
                    last_nal_pos = i;
                    if(bSpsComplete)
                    {
                        break;
                    }
                }
            }
            if (last_nal_type == 0x67 && bSpsComplete == FALSE)
            {
                nLen = packet.size - last_nal_pos;
                memcpy(buf, packet.data+last_nal_pos, nLen);
                bSpsComplete = TRUE;
            }
        }
    }
    // Analyze SPS to find width and height
    UINT StartBit=0;
        buf = buf + 4;
    int forbidden_zero_bit=u(1,buf,StartBit);
    int nal_ref_idc=u(2,buf,StartBit);
    int nal_unit_type=u(5,buf,StartBit);
    if(nal_unit_type==7)
    {
        int profile_idc=u(8,buf,StartBit);
        int constraint_set0_flag=u(1,buf,StartBit);//(buf[1] & 0x80)>>7;
        int constraint_set1_flag=u(1,buf,StartBit);//(buf[1] & 0x40)>>6;
        int constraint_set2_flag=u(1,buf,StartBit);//(buf[1] & 0x20)>>5;
        int constraint_set3_flag=u(1,buf,StartBit);//(buf[1] & 0x10)>>4;
        int reserved_zero_4bits=u(4,buf,StartBit);
        int level_idc=u(8,buf,StartBit);

        int seq_parameter_set_id=Ue(buf,nLen,StartBit);

        if( profile_idc == 100 || profile_idc == 110 ||
            profile_idc == 122 || profile_idc == 144 )
        {
            int chroma_format_idc=Ue(buf,nLen,StartBit);
            if( chroma_format_idc == 3 )
                int residual_colour_transform_flag=u(1,buf,StartBit);
            int bit_depth_luma_minus8=Ue(buf,nLen,StartBit);
            int bit_depth_chroma_minus8=Ue(buf,nLen,StartBit);
            int qpprime_y_zero_transform_bypass_flag=u(1,buf,StartBit);
            int seq_scaling_matrix_present_flag=u(1,buf,StartBit);

            int seq_scaling_list_present_flag[8];
            if( seq_scaling_matrix_present_flag )
            {
                for( int i = 0; i < 8; i++ ) {
                    seq_scaling_list_present_flag[i]=u(1,buf,StartBit);
                }
            }
        }
        int log2_max_frame_num_minus4=Ue(buf,nLen,StartBit);
        int pic_order_cnt_type=Ue(buf,nLen,StartBit);
        if( pic_order_cnt_type == 0 )
            int log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4=Ue(buf,nLen,StartBit);
        else if( pic_order_cnt_type == 1 )
        {
            int delta_pic_order_always_zero_flag=u(1,buf,StartBit);
            int offset_for_non_ref_pic=Se(buf,nLen,StartBit);
            int offset_for_top_to_bottom_field=Se(buf,nLen,StartBit);
            int num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=Ue(buf,nLen,StartBit);

            int *offset_for_ref_frame=new int[num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle];
            for( int i = 0; i < num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle; i++ )
                offset_for_ref_frame[i]=Se(buf,nLen,StartBit);
            delete [] offset_for_ref_frame;
        }
        int num_ref_frames=Ue(buf,nLen,StartBit);
        int gaps_in_frame_num_value_allowed_flag=u(1,buf,StartBit);
        int pic_width_in_mbs_minus1=Ue(buf,nLen,StartBit);
        int pic_height_in_map_units_minus1=Ue(buf,nLen,StartBit);

        Width=(pic_width_in_mbs_minus1+1)*16;
        Height=(pic_height_in_map_units_minus1+1)*16;

        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

// Ue find the num of zeros and get (num+1) bits from the first 1, and
// change it to decimal
// e.g. 00110 -> return 6(110)
UINT UDPReceiver::Ue(BYTE *pBuff, UINT nLen, UINT &nStartBit)
{
    //计算0bit的个数
    UINT nZeroNum = 0;
    while (nStartBit < nLen * 8)
    {
        if (pBuff[nStartBit / 8] & (0x80 >> (nStartBit % 8))) //&:按位与，%取余
        {
            break;
        }
        nZeroNum++;
        nStartBit++;
    }
    nStartBit ++;


    //计算结果
    DWORD dwRet = 0;
    for (UINT i=0; i<nZeroNum; i++)
    {
        dwRet <<= 1;
        if (pBuff[nStartBit / 8] & (0x80 >> (nStartBit % 8)))
        {
            dwRet += 1;
        }
        nStartBit++;
    }
    return (1 << nZeroNum) - 1 + dwRet;
}

int UDPReceiver::Se(BYTE *pBuff, UINT nLen, UINT &nStartBit)
{
    int UeVal=Ue(pBuff,nLen,nStartBit);
    double k=UeVal;
    int nValue=std::ceil(k/2);//ceil函数：ceil函数的作用是求不小于给定实数的最小整数。ceil(2)=ceil(1.2)=cei(1.5)=2.00
    if (UeVal % 2==0)
        nValue=-nValue;
    return nValue;
}

// u Just returns the BitCount bits of buf and change it to decimal.
// e.g. BitCount = 4, buf = 01011100, then return 5(0101)
DWORD UDPReceiver::u(UINT BitCount,BYTE * buf,UINT &nStartBit)
{
    DWORD dwRet = 0;
    for (UINT i=0; i<BitCount; i++)
    {
        dwRet <<= 1;
        if (buf[nStartBit / 8] & (0x80 >> (nStartBit % 8)))
        {
            dwRet += 1;
        }
        nStartBit++;
    }
    return dwRet;
}