MPEG4码流格式分析

参考：

MPEG4码流简单分析：http://blog.youkuaiyun.com/axdc_qa_team/article/details/4042762

关于MPEG4 码流（mpeg4 raw data)的格式分析：http://blog.youkuaiyun.com/vblittleboy/article/details/6695973

mpeg4 码流格式：http://blog.youkuaiyun.com/wuzhong325/article/details/7195171

=====================================================================

MPEG4码流视频关键帧头部16个字节，非关键帧8个字节（均包含四字节ID），说明如下：

关键帧：

字节	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
值	0	0	1	FB	XX	R	W&H		Date time				Length
含义	ID						图像大小		时间戳				帧长度

非关键帧

字节	0	1	2	3	4	5	6	7
值	0	0	1	FA	Length
含义	ID				帧长度

• XX：保留。

• RATE:帧率，低5位表示帧率，目前取值从1到30，高三位表示解交错，可选0，1，2其中0做解交错，2不做解交错。

• WIDTH和HEIGHT表示视频数据高度和宽度，一个字节最大256，所以存储的信息为真实高度和宽度的1/8。

• TIMESTAMP：帧时间戳：

struct DateTime

{

DWORDsecond :6; // 秒 1-60

DWORDminute :6; // 分 1-60

DWORDhour :5; // 时 1-24

DWORDday :5; // 日 1-31

DWORDmonth :4; // 月 1-12

DWORDyear :6; // 年 2000-2063

};

非关键帧的时间戳是根据帧率和对关键帧的偏移计数计算出来的。

• LENGTH：帧长度，低字节优先，不包括帧头长度（16字节或者8字节，这个需要注意）

• H.264码流跟MPEG4的最大不同在于ID，关键帧ID为000001FD，非关键帧ID为000001FC。

给一个例子：



===============================================================================

测试解码器测试了很久，由于需要将H264和MPEG4的码流进行分析和判断，并逐帧输入解码器进行测试，如何正确的分析码流，并将Video送给我们的解码器做Decode的呢？耐着性子找了很多资料，主要也因为我本身对MPEG4和H264的码流的格式并不懂，自己在视频编码方面的积累也实在是太少了，所以也确实挺头疼的。后来就直接在网上找是否有对码流的各个部分意义的解释，开始搜索码流中的的StartCode。高兴的是，最终找到了一些有用的讯息，得以继续进行测试代码的撰写。

今天就把MPEG4码流的分析和它的I，P，B Frame的判定方法在这里简要记录一下吧，供日后的翻看和大家的参考。！

MPEG4码流分析：

0x00, 0x00, 0x01, 0xB0作为一个VOS的开始；

0x00, 0x00, 0x01, 0xB6作为一个VOP的开始，紧跟着VOP开始的，有一个2bit 的标志，用来表示这个Frame到底是一个 I Frame，P Frame，B Frame抑或是S Frame（GMS-VOP）

标志如下：

00: I Frame

01: P Frame

10: B Frame

11: S Frame

但是，有关这 2bit 是在0xB6的后面字节的高位还是低位，却没有很明确的描述。

于是又回头开始针对某个MPEG4编码好的文件开始分析，结果终于发现，判定方法如下：

1.可以写一个判定VOP,或者VOS开头的函数：

[cpp]  view plain copy

1. static unsigned char *Find_VOP_Start(unsigned char *addrp, unsigned int FindSizes)  
2. {  
3.        while(pos < FindSizes)  
4.        {  
5.               if(addrp[pos] == 0x00)  
6.                      if(addrp[pos + 1] == 0x00)    
7.                             if(addrp[pos + 2] == 0x01)    
8.                                    if(addrp[pos + 3] == 0xB0)  
9.                                           break;        //判断是否是VOS头；  
10.                                     
11.                                    if(addrp[pos] == 0x00)  
12.                                           if(addrp[pos + 1] == 0x00)    
13.                                                  if(addrp[pos + 2] == 0x01)    
14.                                                         if(addrp[pos + 3] == 0xB6)  
15.                                                                break;        //判断是否是VOP头  
16.                
17. pos++;  
18.        }  
19.    
20.        if(pos< FindSizes - 4)  
21.        {      
22.               return addrp+pos+4;  
23.        }  
24.        else    
25.               return NULL;  
26. }  

2. 读一个MPEG4码流文件,然后利用刚才写的函数搜索StartCode：

[cpp]  view plain copy

1.  size_t nRead = fread(lpSrc, 1, lSize, fp);  
2.        fseek(fp, 0, SEEK_SET);  
3.        while (!feof(fp))  
4.        {  
5.               unsigned char *p=Find_VOP_Start(lpSrc,lSize);  
6.               if (pos)    //pos为文件当前指针  
7.               {  
8.                      length=pos-poslast+header;   //每帧长度为两个StartCode之间的字节数；  
9.                      if (length<MAX_HEADERLEN)    
10. {  
11. //长度小于一定值，则不够一帧大小，表示在I frame前面的VOS,VO,VOL头  
12.                             header=length;  
13.                      }  
14.                      else  
15.                      {  
16.                             header=0;  
17.                             if (0==(nInput=fread(buffer,1,length,fp))) break; //读取一帧大小数据，  
18.                             //调用解码器接口，进行解码测试操作；……  
19.                      }  
20.               }  
21.               if (p==NULL) break;  
22.               //判定VOS是哪种profile  
23.               if (*(p-1)==0xB0)  
24.               {  
25.                      if (*p==0xF5)  printf("VOS Header start,Advanced Simple Profile level 5!/n");  
26.                      else if (*p==0x1) printf("VOS Header start,Simple Profile level 1!/n");  
27.                      else if (*p==0x2)  printf("VOS Header start,Simple Profile level 2/n!");  
28.             ……  
29.                      else  printf("VOS Header Start,Other profile@level/n!");  
30.               }  
31.               if (*(p-1)==0xB6)  
32.               {  
33.                      //判定是I，P，B ,S  Frame  
34.                      if ((*p & 0xC0)==0x00)       printf("VOP-I frame # %d, ", frames++);  
35.                      else if ((*p & 0xC0)==0x40) printf("VOP-P frame # %d, ", frames++);  
36.                      else if ((*p & 0xC0)==0x80) printf("VOP-B frame # %d, ", frames++);  
37.                      else if ((*p & 0xC0)==0xC0) printf("VOP-S frame # %d, ", frames++);  
38.                      else   printf("VOP-unknown type frame # %d, ",frames++);  
39.               }  
40.               //继续查找下一个VOS/VOP的StartCode  
41.               poslast=pos;  
42.               pos=pos+4;     
43.        }  

可以简单拿个图说明一下，下图中，第一个VOS的开头，第二个是一个I Frame：

 by lydia

=====================================================================

MPEG4码流开头往往如下：

      

    00 00 01 B0 F5 00 00 01 B5 09 00 00 01 00 00 00
    01 20 08 86 84 00 3F 18 58 21 20 A3 1F 00 00 01
    B2 58 76 69 44 30 30 36 32 00 00 01 B6

 

其格式为：

 

     MP4V type b0 size 5     //vosh
     MP4V type b5 size 5     //vo
     MP4V type 0 size 4    
     MP4V type 20 size 16    //vol
         ParseVol: timeBits 15 timeTicks 24000 frameDuration 1001
     MP4V type b6 size 5606   //vop

其宏定义为：

  #define MP4AV_MPEG4_VOL_START 0x20
  #define MP4AV_MPEG4_VOSH_START 0xB0
  #define MP4AV_MPEG4_VO_START 0xB5
  #define MP4AV_MPEG4_VOP_START 0xB6
  #define MP4AV_MPEG4_USER_DATA_START 0xB2

 

    使用格式工厂，看到如下

    根据标准，定义如下（http://bbs.lmtw.com/dispbbs.asp?boardID=20&ID=124481&star=2&page=15）

    00 00 01 B0是视频对象序列开始标志(VISOBJSEQ_START_CODE)，其后的数据只有一位F4，表示此视频对象编码序列编码的Profile与Level类型是XVID_PROFILE_AS_L4， Profile类型数值定义于xvid.h。

 

 

    00 00 01 B5是视频对象开始标志(VISOBJ_START_CODE)，其后只有一位16进制数据09，从这一位数据可以获得视频对象版本号、视频类型和视频信号类型信息，详细介绍见图5-11。

 

 

    00 00 01 00是视频对象开始标志 (VIDOBJ_START_CODE)，00 00 01 20是视频对象层开始标志(VIDOBJLAY_START_CODE)，其后的11位16进制数据比较重要，解码所需要的VOP纵横比、视频对象形状和图像分辨率等数据都是从这11位数据获得的，详细介绍见图5-11，图中未标记用途的数据表示未使用。

 

 

    00 00 01 B2是用户数据开始标志(USERDATA_START_CODE),十六进制用户数据共有8位。

 

 

    00 00 01 B6是VOP开始标志(VOP_START_CODE)，每个VOP编码数据都以VOP标识头开始，VOP标识头比较简单，如果用16进制数据表示其数值为00 00 01 B6。解码的时候，以00 00 01 B6来判定是不是一个VOP的开始，并从VOP标识头后的数据读取编码类型，量化值等参数后完成一帧VOP的解码。

    然后利用ffmpeg转码为mp4文件。

 

附：

    xvid yuv->m4v

    xvid_encraw.exe -i foreman_cif.yuv -w 352 -h 288
 -framerate 15 -csp i420 -o foreman_cif.m4v

    ffmpeg m4v->mp4

    ffmpeg -s cif -vcodec mpeg4 -i foreman_cif.m4v foreman_cif.mp4