mp4文件解析(純c解析代碼)

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 
   5 #define PRINTF_DEBUG
   6 
   7 #define BOX_TYPE_FTYPE "ftyp"
   8 #define BOX_TYPE_MOOV "moov"
   9 #define BOX_TYPE_MVHD "mvhd"
  10 #define BOX_TYPE_TRAK "trak"
  11 #define BOX_TYPE_TKHD "tkhd"
  12 #define BOX_TYPE_EDTS "edts"
  13 #define BOX_TYPE_MDIA "mdia"
  14 #define BOX_TYPE_MDHD "mdhd"
  15 #define BOX_TYPE_HDLR "hdlr"
  16 #define BOX_TYPE_MINF "minf"
  17 #define BOX_TYPE_VMHD "vmhd"
  18 #define BOX_TYPE_DINF "dinf"
  19 #define BOX_TYPE_DREF "dref"
  20 #define BOX_TYPE_STBL "stbl"
  21 #define BOX_TYPE_STSD "stsd"
  22 #define BOX_TYPE_STTS "stts"
  23 #define BOX_TYPE_STSS "stss"
  24 #define BOX_TYPE_STSC "stsc"
  25 #define BOX_TYPE_STSZ "stsz"
  26 #define BOX_TYPE_STCO "stco"
  27 #define BOX_TYPE_UDTA "udta"
  28 
  29 #define MAX_BOX_SIZE_LEN 4
  30 #define MAX_BOX_TYPE_LEN 4
  31 #define MAX_HANDLER_TYPE_LEN 4
  32 #define MAX_FTYP_BRABDS_LEN 4
  33 #define MAX_FTYP_BRABDS_NUM 4
  34 #define MAX_STTS_ENTRY_NUM 8
  35 #define MAX_STSS_ENTRY_NUM 8
  36 #define MAX_STSC_ENTRY_NUM 100
  37 #define MAX_STSZ_ENTRY_NUM 100 /* now parse 100 frame */
  38 #define MAX_STCO_ENTRY_NUM 100 
  39 #define MAX_MVHD_RESERVED_LEN 10
  40 #define MAX_PRE_DEFINE_LEN 24
  41 #define MAX_MATRIX_LEN 36
  42 #define MAX_HDLR_NAME_LEN 100
  43 
  44 
  45 typedef struct t_box_header
  46 {
  47     int boxSize;
  48     
  49     unsigned char boxType[MAX_BOX_TYPE_LEN+1];
  50     
  51     long largeBoxSize; /* if boxSize=1 use, if boxSize=0, end of file */
  52 } T_BOX_HEADER;
  53 
  54 /********************************************************************************************
  55 **                            File Type Box (ftyp): file type, 表明文件類型
  56 **
  57 --------------------------------------------------------------------------------------------
  58 **        欄位名稱            　　|    長度(bytes)   |        有關描述
  59 --------------------------------------------------------------------------------------------
  60 **        boxsize               |    4            |        box的長度
  61 **        boxtype               |    4            |        box的類型
  62 **        major_brand           |    4            |
  63 **        minor_version         |    4            |        版本號
  64 **        compatible_brands     |    4 * N        |        本文件遵從的多種協議(ismo, iso2, mp41)
  65 ********************************************************************************************/
  66 typedef struct t_box4ftyp_brand
  67 {
  68     unsigned char brands[MAX_FTYP_BRABDS_LEN+1];
  69 } T_BOX4FTYP_BRAN;
  70 
  71 typedef struct t_box4ftyp
  72 {
  73     unsigned char major_brand[MAX_FTYP_BRABDS_LEN+1];
  74     
  75     int minor_version;
  76     
  77     T_BOX4FTYP_BRAN compatible_brands[MAX_FTYP_BRABDS_NUM];
  78 } T_BOX4FTYP;
  79 
  80 /************************************************************************************************************
  81 **                                            mvhd: movie header, 文件的總體信息: 時長, 創建時間等
  82 **
  83 --------------------------------------------------------------------------------------------
  84 **        欄位名稱            　　|    長度(bytes)   |        有關描述
  85 --------------------------------------------------------------------------------------------
  86 **        boxsize               |    4            |        box的長度
  87 **        boxtype               |    4            |        box的類型
  88 **        version               |    1            |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
  89 **        flags                 |    3            |        
  90 **        creation time         |    4            |        創建時間（相對於UTC時間1904 - 01 - 01零點的秒數）
  91 **        modification time     |    4            |        修改時間
  92 **        time scale            |    4            |        文件媒體在1秒時間內的刻度值，可以理解為1秒長度的時間單元數
  93 **        duration              |    4            |        該track的時間長度，用duration和time scale值可以計算track時長
  94 **        rate                  |    4            |        推薦播放速率，高16位和低16位分別為小數點整數部分和小數部分，即[16.16] 格式.該值為1.0 (0x00010000)
  95 **        volume                |    2            |        與rate類似，[8.8] 格式，1.0（0x0100）表示最大音量
  96 **        reserved              |    10           |        保留位
  97 **        matrix                |    36           |        視頻變換矩陣
  98 **        pre-defined           |    24           |        
  99 **        next track id         |    4            |        下一個track使用的id號
 100 ** 
 101 if (version==1) 
 102 {
 103     unsigned int(64) creation_time;
 104     unsigned int(64) modification_time;
 105     unsigned int(32) timescale;
 106     unsigned int(64) duration;
 107 } 
 108 else 
 109 {
 110     unsigned int(32) creation_time;
 111     unsigned int(32) modification_time;
 112     unsigned int(32) timescale;
 113     unsigned int(32) duration;
 114 }
 115 ************************************************************************************************************/
 116 typedef struct t_box4mvhd
 117 {
 118     int creation_time;
 119     int modification_time;
 120     int timescale;
 121     int duration;
 122     float rate;
 123     float volume;
 124     int next_track_id;
 125 } T_BOX4MVHD;
 126 
 127 /************************************************************************************************************
 128 **                                        tkhd: track header, track的總體信息, 如時長, 寬高等
 129 **
 130 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 131 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)   |        有關描述
 132 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 133 **        boxsize                |    4            |        box的長度
 134 **        boxtype                |    4            |        box的類型
 135 **        version                |    1            |        box版本，0或1，一般為0。（以下位元組數均按version = 0）
 136 **        flags                  |    3            |        按位或操作結果值，預定義如下;
 137                                                     　　　　 0x000001 track_enabled，否則該track不被播放；
 138                                                     　　　　 0x000002 track_in_movie，表示該track在播放中被引用；
 139                                                     　　　　 0x000004 track_in_preview，表示該track在預覽時被引用。
 140                                                     　　　　 一般該值為7，如果一個媒體所有track均未設置track_in_movie和track_in_preview,將被理解為所有track均設置了這兩項;
 141                                                     　　　　 對於hint track，該值為0;
 142 **        creation_time          |    4            |        創建時間（相對於UTC時間1904 - 01 - 01零點的秒數）
 143 **        modification_time      |    4            |        修改時間
 144 **        track_id               |    4            |        id號 不能重覆且不能為0
 145 **        reserved               |    4            |        保留位
 146 **        duration               |    4            |        track的時間長度
 147 **        reserved               |    8            |        保留位
 148 **        layer                  |    2            |        視頻層，預設為0，值小的在上層
 149 **        alternate_group        |    2            |        track分組信息，預設為0表示該track未與其他track有群組關係
 150 **        volume                 |    2            |        [8.8] 格式，如果為音頻track，1.0（0x0100）表示最大音量；否則為0
 151 **        reserved               |    2            |        保留位
 152 **        matrix                 |    36           |        視頻變換矩陣
 153 **        width                  |    4            |        寬
 154 **        height                 |    4            |        高，均為[16.16] 格式值 與sample描述中的實際畫面大小比值，用於播放時的展示寬高
 155 if (version==1) 
 156 {
 157     unsigned int(64) creation_time;
 158     unsigned int(64) modification_time;
 159     unsigned int(32) track_ID;
 160     const unsigned int(32) reserved = 0;
 161     unsigned int(64) duration;
 162 } 
 163 else 
 164 {
 165     unsigned int(32) creation_time;
 166     unsigned int(32) modification_time;
 167     unsigned int(32) track_ID;
 168     const unsigned int(32) reserved = 0;
 169     unsigned int(32) duration;
 170 }
 171 ************************************************************************************************************/
 172 typedef struct t_box4tkhd
 173 {
 174     int flags;
 175     int creation_time;
 176     int modification_time;
 177     int track_id;
 178     int duration;
 179     int layer;
 180     int alternate_group;
 181     float volume;
 182     float width;
 183     float height;
 184 } T_BOX4TKHD;
 185 
 186 /************************************************************************************************************
 187 **                                        mdhd: 包含了了該track的總體信息, mdhd和tkhd 內容大致都是一樣的.
 188 **
 189 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 190 **        欄位名稱            　　|　　    長度(bytes)　　　|        有關描述
 191 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 192 **        boxsize               |    4            　　  |        box的長度
 193 **        boxtype               |    4            　　  |        box的類型
 194 **        version               |    1　　　　　　　　　|        box版本0或1 一般為0 (以下位元組數均按version=0)
 195 **        flags                 |    3            　　  |        
 196 **        creation_time         |    4            　　  |        創建時間（相對於UTC時間1904 - 01 - 01零點的秒數）
 197 **        modification_time     |    4            　　  |        修改時間
 198 **        time_scale            |    4            　　  |        
 199 **        duration              |    4            　　　|        track的時間長度
 200 **        language              |    2            　　　|        媒體語言碼,最高位為0 後面15位為3個字元[見ISO 639-2/T標準中定義]
 201 **        pre-defined           |    2            　　  |        保留位
 202 
 203 ** tkhd通常是對指定的track設定相關屬性和內容, 而mdhd是針對於獨立的media來設置的, 一般情況下二者相同.
 204 ************************************************************************************************************/
 205 typedef struct t_box4mdhd
 206 {
 207     int creation_time;
 208     int modification_time;
 209     int timescale;
 210     int duration;
 211     short language;
 212 } T_BOX4MDHD;
 213 
 214 /************************************************************************************************************
 215 **                                        hdlr: Handler Reference Box, 媒體的播放過程信息, 該box也可以被包含在meta box(meta)中
 216 **
 217 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 218 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 219 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 220 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 221 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 222 **        version                |    1             |        box版本0或1 一般為0 (以下位元組數均按version=0)
 223 **        flags                  |    3             |
 224 **        pre-defined            |    4             |
 225 **        handler type           |    4             |        在media box中，該值為4個字元
 226                                                     　　　　　　"vide"— video track
 227                                                     　　　　　　"soun"— audio track
 228                                                     　　　　　　"hint"— hint track
 229 **        reserved               |    12            |
 230 **        name                   |    不定           |        track type name，以‘\0’結尾的字元串
 231 ************************************************************************************************************/
 232 typedef struct t_box4hdlr
 233 {
 234     unsigned char handler_type[MAX_HANDLER_TYPE_LEN+1];
 235     unsigned char name[MAX_HDLR_NAME_LEN+1];
 236 } T_BOX4HDLR;
 237 
 238 /************************************************************************************************************
 239 **                                        vmhd: Video Media Header Box
 240 **
 241 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 242 **        欄位名稱            |    長度(bytes)    |        有關描述
 243 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 244 **        boxsize                |    4            |        box的長度
 245 **        boxtype                |    4            |        box的類型
 246 **        version                |    1            |        box版本0或1 一般為0 (以下位元組數均按version=0)
 247 **        flags                     |    3            |
 248 **        graphics_mode          |    4            |        視頻合成模式，為0時拷貝原始圖像，否則與opcolor進行合成
 249 **        opcolor                |    2 ×3         |        ｛red，green，blue｝
 250 
 251 "vide"—vmhd 視頻
 252 "soun"— smhd 音頻
 253 "hint"—hmhd 忽略
 254 ************************************************************************************************************/
 255 typedef struct t_box4vmhd
 256 {
 257     int graphics_mode;
 258 } T_BOX4VMHD;
 259 
 260 /************************************************************************************************************
 261 **                                        dref: data reference box
 262 **
 263 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 264 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 265 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 266 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 267 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 268 **        version                |    1             |        box版本0或1 一般為0 (以下位元組數均按version=0)
 269 **        flags                  |    3             |
 270 **        entry count            |    4             |         "url"或"urn"表的元素個數
 271 **        "url"或"urn"列表       |    不定          |
 272 
 273 ** "dref"下會包含若幹個"url"或"urn", 這些box組成一個表, 用來定位track數據. 簡單的說, track可以被分成若幹段,
 274    每一段都可以根據"url"或"urn"指向的地址來獲取數據, sample描述中會用這些片段的序號將這些片段組成一個完整的track.
 275    一般情況下, 當數據被完全包含在文件中時, "url"或"urn"中的定位字元串是空的.
 276 ************************************************************************************************************/
 277 typedef struct t_box4dref
 278 {
 279     int entry_count;
 280 } T_BOX4DREF;
 281 
 282 /************************************************************************************************************
 283 **                                        stsd: Sample Description Box
 284 **
 285 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 286 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 287 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 288 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 289 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 290 **        version                |    1             |        box版本0或1 一般為0 (以下位元組數均按version=0)
 291 **        entry count            |    4             |         "url"或"urn"表的元素個數
 292 
 293 ** box header和version欄位後會有一個entry count欄位, 根據entry的個數, 每個entry會有type信息, 如"vide", "sund"等,
 294    根據type不同sample description會提供不同的信息, 例如對於video track, 會有"VisualSampleEntry"類型信息, 
 295    對於audio track會有"AudioSampleEntry"類型信息. 視頻的編碼類型, 寬高, 長度, 音頻的聲道, 採樣等信息都會出現在這個box中
 296 ************************************************************************************************************/
 297 typedef struct t_box4stsd
 298 {
 299     int entry_count;
 300     
 301     //TODO
 302 } T_BOX4STSD;
 303 
 304 /************************************************************************************************************
 305 **                                        stts: Time To Sample Box
 306 **
 307 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 308 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 309 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 310 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 311 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 312 **        version                |    1             |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
 313 **        flags                  |    3             | 
 314 **        entry count            |    4             |         sample_count和sample_delta的個數
 315 **        sample_count           |    4             |         
 316 **        sample_delta           |    4             |         
 317 
 318 ** "stts”"存儲了sample的duration, 描述了sample時序的映射方法, 我們通過它可以找到任何時間的sample. "stts"可以
 319    包含一個壓縮的表來映射時間和sample序號, 用其他的表來提供每個sample的長度和指針. 表中每個條目提供了在同一個
 320    時間偏移量裡面連續的sample序號, 以及samples的偏移量. 遞增這些偏移量, 就可以建立一個完整的time to sample表.
 321    
 322    例: 說明該視頻包含87幀數據(sample_count), 每幀包含512個採樣(sample_delta). 總共512*87=44544個採樣,
 323        和我們前面mdhd box的Duration完全一致。
 324        Duration/TimeScale = 44544/12288 = 3.625s, 正是我們的視頻播放長度.
 325        12288/512 = 24 p/s (幀率)
 326 ************************************************************************************************************/
 327 typedef struct t_box4stts_entry
 328 {
 329     int sample_count;
 330     int sample_delta;
 331 } T_BOX4STTS_ENTRY;
 332 
 333 typedef struct t_box4stts
 334 {
 335     int entry_count;
 336     
 337     T_BOX4STTS_ENTRY entrys[MAX_STTS_ENTRY_NUM];
 338 } T_BOX4STTS;
 339 
 340 /************************************************************************************************************
 341 **                                        stss: Sync Sample Box
 342 **
 343 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 344 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 345 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 346 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 347 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 348 **        version                |    1             |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
 349 **        flags                  |    3             | 
 350 **        entry count            |    4             |         sample_num的個數
 351 **        sample_num                |    4             |         
 352 
 353 ** "stss"確定media中的關鍵幀. 對於壓縮媒體數據, 關鍵幀是一系列壓縮序列的開始幀, 其解壓縮時不依賴以前的幀, 
 354    而後續幀的解壓縮將依賴於這個關鍵幀. "stss"可以非常緊湊的標記媒體內的隨機存取點, 它包含一個sample序號表, 
 355    表內的每一項嚴格按照sample的序號排列, 說明瞭媒體中的哪一個sample是關鍵幀. 如果此表不存在, 說明每一個sample
 356    都是一個關鍵幀, 是一個隨機存取點.
 357 ************************************************************************************************************/
 358 typedef struct t_box4stss_entry
 359 {
 360     int sample_num;
 361 } T_BOX4STSS_ENTRY;
 362 
 363 typedef struct t_box4stss
 364 {
 365     int entry_count;
 366     
 367     T_BOX4STSS_ENTRY entrys[MAX_STSS_ENTRY_NUM];
 368 } T_BOX4STSS;
 369 
 370 /************************************************************************************************************
 371 **                                        stsc: Sample To Chunk Box
 372 **
 373 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 374 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 375 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 376 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 377 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 378 **        version                |    1             |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
 379 **        flags                  |    3             | 
 380 **        entry count            |    4             |         entry的個數
 381 **        first_chunk            |    4             |        
 382 **        samples_per_chunk      |    4             |
 383 **        sample_des_index       |    4             |
 384 
 385 ** 用chunk組織sample可以方便優化數據獲取, 一個thunk包含一個或多個sample. "stsc"中用一個表描述了sample與chunk的映射關係,
 386    查看這張表就可以找到包含指定sample的thunk, 從而找到這個sample. 
 387 ************************************************************************************************************/
 388 typedef struct t_box4stsc_entry
 389 {
 390     int first_chunk;
 391     int samples_per_chunk;
 392     int sample_description_index;
 393 } T_BOX4STSC_ENTRY;
 394 
 395 typedef struct t_box4stsc
 396 {
 397     int entry_count;
 398     
 399     T_BOX4STSC_ENTRY entrys[MAX_STSC_ENTRY_NUM];
 400 } T_BOX4STSC;
 401 
 402 /************************************************************************************************************
 403 **                                        stsz: Sample To Chunk Box
 404 **
 405 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 406 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 407 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 408 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 409 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 410 **        version                |    1             |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
 411 **        flags                  |    3             | 
 412 **        sample_size            |    4             |
 413 **        sample_count           |    4             |         entry的個數
 414 **        entry_size             |    4             |
 415 
 416 **  "stsz"定義了每個sample的大小, 包含了媒體中全部sample的數目和一張給出每個sample大小的表. 這個box相對來說體積是比較大的.
 417 ************************************************************************************************************/
 418 typedef struct t_box4stsz_entry
 419 {
 420     int entry_size;
 421 } T_BOX4STSZ_ENTRY;
 422 
 423 typedef struct t_box4stsz
 424 {
 425     int sample_size;
 426     int sample_count;
 427     
 428     T_BOX4STSZ_ENTRY entrys[MAX_STSZ_ENTRY_NUM];
 429 } T_BOX4STSZ;
 430 
 431 /************************************************************************************************************
 432 **                                        stco: Chunk Offset Box
 433 **
 434 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 435 **        欄位名稱            　　 |    長度(bytes)    |        有關描述
 436 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 437 **        boxsize                |    4             |        box的長度
 438 **        boxtype                |    4             |        box的類型
 439 **        version                |    1             |        box版本，0或1，一般為0（以下位元組數均按version = 0）
 440 **        flags                  |    3             | 
 441 **        entry_count            |    4             |
 442 **        chunk_offset           |    4             |         
 443 
 444 **  "stco"定義了每個thunk在媒體流中的位置, sample的偏移可以根據其他box推算出來. 位置有兩種可能, 32位的和64位的,
 445     後者對非常大的電影很有用. 在一個表中只會有一種可能, 這個位置是在整個文件中的, 而不是在任何box中的. 
 446     這樣做就可以直接在文件中找到媒體數據, 而不用解釋box. 需要註意的是一旦前面的box有了任何改變, 這張表都要重新建立, 因為位置信息已經改變了.
 447 ************************************************************************************************************/
 448 typedef struct t_box4stco_entry
 449 {
 450     int chunk_offset;
 451 } T_BOX4STCO_ENTRY;
 452 
 453 typedef struct t_box4stco
 454 {
 455     int entry_count;
 456     
 457     T_BOX4STCO_ENTRY entrys[MAX_STCO_ENTRY_NUM];
 458 } T_BOX4STCO;
 459 
 460 typedef struct t_box
 461 {
 462     T_BOX_HEADER boxHeader;
 463     
 464     unsigned char *boxData;
 465 } T_BOX;
 466 
 467