关于VideoToolBox 解码 H264 ，这次我们通过 ffmpeg 提取一个视频流的 的视频流，也就是 h264 编码格式的视频流（没有音频）；
命令如下：
ffmpeg -i /Users/pengchao/Downloads/download.mp4 -codec copy -f h264 output.h264
1. 获取 NALU 单元
demo中，我们首先把h264 文件读到内存中，通过创建定时器，来读取 一个NALU单元；该步骤重点是如何在文件流中找到 NALU 单元，众所周知 ，每个 NALU单元前面都有起始码 0x00 0x00 0x00 0x01 或 0x00 0x00 0x01来分割 NALU 单元； 这里 我们画图来解释 如何通过指针移动来找到 一个NALU 单元，并拿到NALU 单元的长度，从而获取到 一个完整NALU；
image.png
源码逻辑可参考如下代码：
- (void)tick {
dispatch_sync(_decodeQueue, ^{
//1.获取packetBuffer和packetSize
packetSize = 0;
if (packetBuffer) {
free(packetBuffer);
packetBuffer = NULL;
}
if (_inputSize < _inputMaxSize && _inputStream.hasBytesAvailable) { //一般情况下只会执行一次,使得inputMaxSize等于inputSize
_inputSize += [_inputStream read:_inputBuffer + _inputSize maxLength:_inputMaxSize - _inputSize];
}
if ((memcmp(_inputBuffer, startCode, 4) == 0) && (_inputSize > 4)) {
uint8_t *pStart = _inputBuffer + 4; //pStart 表示 NALU 的起始指针
uint8_t *pEnd = _inputBuffer + _inputSize; //pEnd 表示 NALU 的末尾指针
while (pStart != pEnd) { //这里使用一种简略的方式来获取这一帧的长度：通过查找下一个0x00000001来确定。
if(memcmp(pStart - 3, startCode, 4) == 0 ) {
packetSize = pStart - _inputBuffer - 3;
if (packetBuffer) {
free(packetBuffer);
packetBuffer = NULL;
}
packetBuffer = malloc(packetSize);
memcpy(packetBuffer, _inputBuffer, packetSize); //复制packet内容到新的缓冲区
memmove(_inputBuffer, _inputBuffer + packetSize, _inputSize - packetSize); //把缓冲区前移
_inputSize -= packetSize;
break;
}
else {
++pStart;
}
}
}
if (packetBuffer == NULL || packetSize == 0) {
[self endDecode];
return;
}
/// 拿到NALU 的首地址和 长度后，解析该NALU
}
2. 获取SPS 和PPS
在上一篇文章中，我们首先保存的是SPS和PPS 数据，所以在文件流的读取中，我们应该晓得第一个和第二个NALU分别是SPS和PPS，这正是我们创建VideoToolBox所需要的参数；
在解析NALU的时候，还是要再讲一下 H264 码流的结构。H264码流是由一个个的NAL单元组成，其中SPS、PPS、IDR和SLICE是NAL单元某一类型的数据。
如下图所示：
image.png
所以在找到 start code后，第一个字节为NALU Header ，通过NALU Header判断这是一个什么类型的NALU；
关于 NALU Header 的结构：
- 第 0位 F
- 第1-2 位 NRI
- 第3-7位:TYPE
image.png
关于NALU 类型的定义我们可以参考下图：
image.png
解析NALU 的代码如所示：
//2.将packet的前4个字节换成大端的长度
//大端：高字节保存在低地址
//小端：高字节保存在高地址
//大小端的转换实际上及时将字节顺序换一下即可
uint32_t nalSize = (uint32_t)(packetSize - 4);
uint8_t *pNalSize = (uint8_t*)(&nalSize);
packetBuffer[0] = pNalSize[3];
packetBuffer[1] = pNalSize[2];
packetBuffer[2] = pNalSize[1];
packetBuffer[3] = pNalSize[0];
//3.判断帧类型（根据码流结构可知，startcode后面紧跟着就是码流的类型）
int nalType = packetBuffer[4] & 0x1f;
switch (nalType) {
case 0x05:
//IDR frame
[self initDecodeSession];
[self decodePacket];
break;
case 0x07:
//sps
if (_sps) { _sps = nil;}
size_t spsSize = (size_t) packetSize - 4;
uint8_t *sps = malloc(spsSize);
memcpy(sps, packetBuffer+4, spsSize);
_sps = [NSData dataWithBytes:sps length:spsSize];
break;
case 0x08:
//pps
if (_pps) { _pps = nil; }
size_t ppsSize = (size_t) packetSize - 4;
uint8_t *pps = malloc(ppsSize);
memcpy(pps, packetBuffer+4, ppsSize);
_pps = [NSData dataWithBytes:pps length:ppsSize];
break;
default:
// B/P frame
[self decodePacket];
break;
}
});
3. 创建 VideoToolBox
在拿到 sps 和pps后，创建videoTooBox；
如果没有sps和pps我们 需要 xxx 来创建 videoToolBox；
-(void)initVideoToolBox {
if (_decodeSession) {
return;
}
CMFormatDescriptionRef formatDescriptionOut;
const uint8_t * const param[2] = {_sps.bytes,_pps.bytes};
const size_t paramSize[2] = {_sps.length,_pps.length};
OSStatus formateStatus =
CMVideoFormatDescriptionCreateFromH264ParameterSets(NULL,
2,
param,
paramSize,
4,
&formatDescriptionOut);
_formatDescriptionOut = formatDescriptionOut;
if (formateStatus!=noErr) {
NSLog(@"FormatDescriptionCreate fail");
return;
}
//2. 创建VTDecompressionSessionRef
//确定编码格式
const void *keys[] = {kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey};
uint32_t t = kCVPixelFormatType_420YpCbCr8BiPlanarFullRange;
const void *values[] = {CFNumberCreate(NULL, kCFNumberSInt32Type, &t)};
CFDictionaryRef att = CFDictionaryCreate(NULL, keys, values, 1, NULL, NULL);
VTDecompressionOutputCallbackRecord VTDecompressionOutputCallbackRecord;
VTDecompressionOutputCallbackRecord.decompressionOutputCallback = decodeCompressionOutputCallback;
VTDecompressionOutputCallbackRecord.decompressionOutputRefCon = (__bridge void * _Nullable)(self);
OSStatus sessionStatus = VTDecompressionSessionCreate(NULL,
formatDescriptionOut,
NULL,
att,
&VTDecompressionOutputCallbackRecord,
&_decodeSession);
CFRelease(att);
if (sessionStatus != noErr) {
NSLog(@"SessionCreate fail");
[self endDecode];
}
}
4.解码NALU 单元
再拿到 关键关键帧后，我们 通过NSData 构造videoToolBox 需要的sampleBuffe ；并送入编码器；
关于解码的源码如下：
- (void)encoderWithData:(NSData *)data{
if (!_decodeSession) {
return;
}
//1.创建CMBlockBufferRef
CMBlockBufferRef blockBuffer = NULL;
OSStatus blockBufferStatus =
CMBlockBufferCreateWithMemoryBlock(kCFAllocatorDefault,
data.bytes,
data.length,
NULL,
NULL,
0,
data.length,
0,
&blockBuffer);
if (blockBufferStatus!=noErr) {
NSLog(@"BolkBufferCreate fail");
return;
}
//2.创建CMSampleBufferRef
CMSampleBufferRef sampleBuffer = NULL;
const size_t sampleSizeArray[] = {data.length};
OSStatus sampleBufferStatus =
CMSampleBufferCreateReady(kCFAllocatorDefault,
blockBuffer,
_formatDescriptionOut,
1, //sample 的数量
0, //sampleTimingArray 的长度
NULL, //sampleTimingArray 对每一个设置一些属性，这些我们并不需要
1, //sampleSizeArray 的长度
sampleSizeArray,
&sampleBuffer);
if (blockBuffer && sampleBufferStatus == kCMBlockBufferNoErr) {
//3.编码生成
VTDecodeFrameFlags flags = 0;
VTDecodeInfoFlags flagOut = 0;
OSStatus decodeStatus = VTDecompressionSessionDecodeFrame(_decodeSession,
sampleBuffer,flags,
NULL,
&flagOut); //receive information about the decode operation
if (decodeStatus!= noErr) {
NSLog(@"DecodeFrame fail %d",(int)decodeStatus);
return;
}
}
if (sampleBufferStatus != noErr) {
NSLog(@"SampleBufferCreate fail");
return;
}
}
5.获取解码后的pixelBuffer图像信息
解码成功后的回调
static void decodeCompressionOutputCallback(void * CM_NULLABLE decompressionOutputRefCon,
void * CM_NULLABLE sourceFrameRefCon,
OSStatus status,
VTDecodeInfoFlags infoFlags,
CM_NULLABLE CVImageBufferRef imageBuffer,
CMTime presentationTimeStamp,
CMTime presentationDuration ){
VideoDecoder *self = (__bridge VideoDecoder *)(decompressionOutputRefCon);
dispatch_queue_t callbackQuque = self ->_decodeCallbackQueue;
CIImage *ciimage = [CIImage imageWithCVPixelBuffer:imageBuffer];
UIImage *image = [UIImage imageWithCIImage:ciimage];
if (imageBuffer && [self.delegate respondsToSelector:@selector(videoDecoderCallbackPixelBuffer:)]) {
CIImage *ciimage = [CIImage imageWithCVPixelBuffer:imageBuffer];
UIImage *image = [UIImage imageWithCIImage:ciimage];
dispatch_async(callbackQuque, ^{
[self.delegate videoDecoderCallbackPixelBuffer:image];
});
}
}
6. 总结
源码地址： https://github.com/hunter858/OpenGL_Study/AVFoundation/VideoToolBox-decoder
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