c++ MP4文件解析

最近写了个解析MP4的类来解析MP4文件,现在来聊一聊，有不对的地方，请大家指正，谢谢。

说点要注意的地方：

1.首先MP4的数据是网络字节序，也就是按照大端进行存储（高位在低地址），所以我们在解析box的时候，需要做个转换。

类似这样：

uint32_t n_to_uInt(const uint32_t val)
{return (val >> 24) + ((val & 0xFF0000) >> 8) + ((val & 0xFF00) << 8) + ((val & 0xFF) << 24);
}uint64_t n_to_uInt64(const uint64_t val)
{return (val >> 56) + ((val & 0xFF000000000000) >> 40) + ((val & 0xFF0000000000) >> 24) + ((val & 0xFF00000000) >> 8)+ ((val & 0xFF000000) << 8) + ((val & 0xFF0000) << 24) + ((val & 0xFF00) << 40) + ((val & 0xFF) << 56);
}

2：对于文件比较大的情况，可能需要_fseeki64。

进入正题：

MP4是由一系列的box组成，有的box是相对独立的，比如ftyp box。有的box 中还包含其他的Box，比如moov Box等。

box由header和body组成，其中header指明box的size和type。size是整个box的大小（包括header+body）。

这个size为1，则表示box长度需要64位来表示，在后面会有一个64bits位的largesize用来描述box的长度。

如果size为0，表示该box为文件的最后一个box，文件结尾。

box分为两种，Box和Fullbox。FullBox 是 Box 的扩展，字段中增加了version 和 flags字段，主要是在 trak box 中使用。

聊聊音频和视频：

视频：我们关注宽、高、帧率。帧率就是一秒钟多少张图片，一般来说，超过25帧，人眼就感觉不出画面中图片的切换。还有就是时间戳，h264编码的视频时间戳是90000，也就是把一秒切成90000份，每秒25帧。也就是每帧的时间戳是90000/25=3600.

看解码视频的时间戳就是以3600递增的，例如：0,3600,7200.。。。

音频：我们关注采样率、通道数。

这个MP4封装格式，有一些sample和chunk。我的理解，对于视频，一个sample就是一帧。chunk是包含一个或者多个sample。

为啥要这样？我看后面的box知道，其实有很多 sample的时间戳是一样的，封装在一个chunk，至少可以省点空间吧。当然每帧的数据长度是不一样的。

至于box的总图，网上到处都是，我就不贴图了。

先说说一些常见的box的结构，后面聊聊怎么用，比如我怎么找到MP4的30s的位置。

先解析前面的8个字节：得到size和type，根据type解析不同的box。

typedef struct
{uint32_t size;char type[4];
}Header;

（1）Ftyp Box：

//参考vlc 数据格式的定义
typedef struct MP4_Box_data_ftyp_s
{char major_brand[4];int  minor_version;//char compatible_brands[16]; 长度待定
}MP4_Box_data_ftyp_t;

Header header;
memset(&header, 0, sizeof(Header));int read_len = fread(&header, 1, sizeof(Header), fp);
if (read_len != sizeof(Header)) return ;uint32_t  box_total_size = n_to_uInt(header.size);if (strncmp("ftyp", header.type, 4) == 0)
{MP4_Box_data_ftyp_s ftyp_box;fread(&ftyp_box, 1, sizeof(MP4_Box_data_ftyp_t), fp);uint32_t remain = box_total_size  - sizeof(Header)-sizeof(MP4_Box_data_ftyp_t);char temp[100] = { 0 };fread(temp, 1, remain, fp);printf("ftyp box,%s\n",temp);
}

类似这样解析。

（2）mdat box 如果文件很大，这个size可能等于1，需要借助64位来解析。

（3）mvhd box 是moov的一个子box。

typedef struct MP4_Box_data_mvhd_s
{char version;//版本char flags[3];//标志 0 int creation_time;uint32_t modification_time;uint32_t timescale;uint32_t duration;uint32_t rate;//播放速度uint16_t volume;//音量char reserved[10];char matrix[36];//36字节视频变换矩阵int preview_time;int preview_duration;int poster_time;int selection_time;int selection_duration;int current_time;int next_track_id;
}MP4_Box_data_mvhd_t;从mvhd 可以获取视频的时长。
uint32_t rate = mvhd.rate;
uint32_t volume = mvhd.volume;uint32_t duration = n_to_uInt(mvhd.duration) / n_to_uInt(mvhd.timescale);
uint32_t hour = duration / 3600;
uint32_t minute = (duration - 3600 * hour)/60;
uint32_t second = (duration - 3600 * hour) % 60;
printf("  mvhd Box,播放时长=%02u:%02u:%02u,播放速度=%u:%u,播放音量=%u:%u\n", hour, minute, second ,(rate & 0xFFFF0000 >> 16), (rate & 0xFFFF),(volume & 0xFF00 >> 8), (rate & 0xFF));

(4)trak box ，分为视频或者音频trak。每种trak 一般包括 tkhd box，edts box ，mdia box。

(5)tkhd box,从此box中可以获取视频的宽高。

typedef struct MP4_Box_data_tkhd_s
{char version;//版本char flags[3];//标志 0 //uint32_t creation_time;//3bytechar creation_time[3];//3byteuint32_t modification_time;uint32_t track_id;char reserved[4];uint32_t duration;char reserved1[8];short layer;//default:0short alternate_group;uint16_t volume;char reserved2[2];char matrix[36];uint8_t width[3];uint8_t width_Q;uint8_t height[3];uint8_t height_Q; char padding;}MP4_Box_data_tkhd_t;MP4_Box_data_tkhd_t tkhd;uint32_t width  = ((tkhd.width[0]   & 0xFF)<<16) + ((tkhd.width[1]  & 0xFF) << 8) + (tkhd.width[2]  & 0xFF);uint32_t height = ((tkhd.height[0] & 0xFF)<<16) + ((tkhd.height[1] & 0xFF) << 8) + (tkhd.height[2] & 0xFF);

(6) mdia box，此box包含 mdhd box，hdlr box，minf box，从hdlr中可以解析数据类型。()

(7)minf box ，此box包含vmhd box，dinf box，stbl box ，stbl 比较复杂。下面重点分析：

(6)stsd box，从此box 可以获取视频的数据类型和解码用到的sps pps。

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