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FFMPEG Tips (2) 如何提取碼流的基本資訊

阿新 • • 發佈：2020-09-06

1. 碼流中的哪些資訊值得關注 ？

[ ] 是否包含：音訊、視訊

[ ] 碼流的封裝格式

[ ] 視訊的編碼格式

[ ] 音訊的編碼格式

[ ] 視訊的解析度、幀率、位元速率

[ ] 音訊的取樣率、位寬、通道數

[ ] 碼流的總時長

[ ] 其他 Metadata 資訊，如作者、日期等

2. 為什麼需要拿到這些資訊 ？

[ ] 碼流的封裝格式 -> 解封裝

[ ] 音訊、視訊的編碼格式 -> 初始化×××

[ ] 視訊的解析度、幀率、位元速率 -> 視訊的渲染

[ ] 音訊的取樣率、位寬、通道數 -> 初始化音訊播放器

[ ] 碼流的總時長 -> 展示、拖動

[ ] 其他 Metadata 資訊 -> 展示

3. 這些關鍵資訊都藏在哪 ？

這些關鍵的媒體資訊，被稱作 “metadata”，常常記錄在整個碼流的開頭或者結尾處，例如：wav 格式主要由 wav header 頭來記錄音訊的取樣率、通道數、位寬等關鍵資訊；mp4 格式，則存放在 moov box 結構中；而 FLV 格式則記錄在 onMetaData 中等等。

我們可以看看 FLV 格式的 onMetaData 記錄的資訊包含有哪些內容：

當然，並不是所有的碼流都能簡單地通過 "metadata" 解析出這些媒體資訊，有些碼流還需要通過試讀、解碼等一系列複雜的操作判斷之後，才能準確地判斷真實的媒體資訊，在 ffmpeg 中，函式 avformat_find_stream_info 就是幹這事的。

4. 如何從 ffmpeg 取出這些資訊 ？

（1）首先開啟碼流，並解析“metadata”

播放器要完成的第一件事，就是 “開啟碼流”，然後再“ 解析碼流資訊”，在 ffmpeg 中，這兩步任務主要通過 `avformat_open_input` 和 `avformat_find_stream_info` 函式來完成，前者負責伺服器的連線和碼流頭部資訊的拉取，後者則主要負責媒體資訊的探測和分析工作，這兩步的示例程式碼如下：

AVFormatContext *ic = avformat_alloc_context();

if (avformat_open_input(&ic, url, NULL, NULL) < 0) {
    LOGE("could not open source %s", url);
    return -1;
}

if (avformat_find_stream_info(ic, NULL) < 0) {
    LOGE("could not find stream information");
    return -1;
}

當這兩步執行成功後，媒體資訊就已經成功儲存在了 ffmpeg 相關的結構體成員變數中了，下一步我們看看如何拿到這些資訊，為我所用。

（2）利用 ffmpeg 系統函式 dump 碼流資訊

ffmpeg 提供了一個函式直接幫助你打印出解析到的媒體資訊，用法如下：

av_dump_format(ic, 0, ic->filename, 0);

例如，列印 “rtmp://live.hkstv.hk.lxdns.com/live/hks” 的結果如下：

不過，這樣列印的資訊還不夠，我們希望能通過程式碼取到每一個關鍵的媒體資訊。因此，下面我們看看如何直接從 AVFormatContext 上下文結構體中提取這些資訊。

（3）手動從 ffmpeg 的上下文結構體中提取

首先，我們看看 AVFormatContext 變數有哪些跟媒體資訊有關的成員變數：

- struct AVInputFormat *iformat; // 記錄了封裝格式資訊
- unsigned int nb_streams;  // 記錄了該 URL 中包含有幾路流
- AVStream **streams;   // 一個結構體陣列，每個物件記錄了一路流的詳細資訊
- int64_t start_time;  // 第一幀的時間戳
- int64_t duration;    // 碼流的總時長
- int bit_rate;            // 碼流的總位元速率，bps
- AVDictionary *metadata;  // 一些檔案資訊頭，key/value 字串

由此可見，封裝格式、總時長和總位元速率可以拿到了。另外，由於 AVStream **streams 還詳細記錄了每一路流的媒體資訊，可以進一步挖一挖，看看它有哪些成員變數。

我們通過 av_find_best_stream 函式來取出指向特定指定路數的 AVStream 物件，比如視訊流的 AVStream 和 音訊流的 AVStream 物件分別通過如下方法來取到：

int video_stream_idx = av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
AVStream video_stream = ic->streams[video_stream_idx];

int audio_stream_idx = av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
AVStream audio_stream = ic->streams[audio_stream_idx];

拿到了 video_stream 和 audio_stream ，我們就可以把 AVStream 結構體中的資訊提取出來了，其關鍵的成員變數如下：

- AVCodecContext *codec;   // 記錄了該碼流的編碼資訊
- int64_t start_time;   // 第一幀的時間戳
- int64_t duration;      // 該碼流的時長
- int64_t nb_frames;  // 該碼流的總幀數
- AVDictionary *metadata;  // 一些檔案資訊頭，key/value 字串
- AVRational avg_frame_rate;  // 平均幀率

到這裡，我們拿到了平均的幀率，其中，AVCodecContext 詳細記錄了每一路流的具體的編碼資訊，我們再進一步挖一挖，看看 AVCodecContext 有哪些成員變數。

- const struct AVCodec  *codec; // 編碼的詳細資訊
- enum AVCodecID  codec_id;     // 編碼型別
- int bit_rate;  // 平均位元速率

/* video only */
- int width, height;           // 影象的寬高尺寸，碼流中不一定存在該資訊，會由解碼後覆蓋
- enum AVPixelFormat pix_fmt;  // 原始影象的格式，碼流中不一定存在該資訊，會由解碼後覆蓋

/* audio only */
- int sample_rate;       // 音訊的取樣率
- int channels;          // 音訊的通道數
- enum AVSampleFormat sample_fmt;   // 音訊的格式，位寬
- int frame_size;        // 每個音訊幀的 sample 個數

原來我們最關心的編碼型別、圖片的寬高、音訊的引數藏在這裡了！經過層層解析後，我們想要的媒體資訊，基本上在這些結構體變數中都找到了。

5. 程式碼示例

我們可以嘗試手動把我們找到的媒體資訊都打印出來看看，程式碼示例如下（你也可以到我的 Github 檢視原始碼: https://github.com/Jhuster/clib）：

www.imdb.com/list/ls083027078/
www.imdb.com/list/ls083027078/?ref_=otl_e
m.imdb.com/list/ls083027078/
www.imdb.com/list/ls083027078/?ref_=otl_EA
www.imdb.com/list/ls083027078/?ref_=otl_4
www.imdb.com/list/ls083027078/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027078/?ecmiu=EA
www.imdb.com/list/ls083027078/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027031/
www.imdb.com/list/ls083027031/?ref_=otl_o
m.imdb.com/list/ls083027031/
www.imdb.com/list/ls083027031/?ref_=otl_4o
www.imdb.com/list/ls083027031/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027031/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027031/?ewowo=4o
www.imdb.com/list/ls083027031/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027032/
www.imdb.com/list/ls083027032/?ref_=otl_n
m.imdb.com/list/ls083027032/
www.imdb.com/list/ls083027032/?ref_=otl_bV
www.imdb.com/list/ls083027032/?ref_=otl_7
www.imdb.com/list/ls083027032/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027032/?bxtxf=bV
www.imdb.com/list/ls083027032/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027025/
www.imdb.com/list/ls083027025/?ref_=otl_Y
m.imdb.com/list/ls083027025/
www.imdb.com/list/ls083027025/?ref_=otl_Ea
www.imdb.com/list/ls083027025/?ref_=otl_4
www.imdb.com/list/ls083027025/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027025/?ouqky=Ea
www.imdb.com/list/ls083027025/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027024/
www.imdb.com/list/ls083027024/?ref_=otl_W
m.imdb.com/list/ls083027024/
www.imdb.com/list/ls083027024/?ref_=otl_m6
www.imdb.com/list/ls083027024/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027024/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027024/?kmkug=m6
www.imdb.com/list/ls083027024/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027090/
www.imdb.com/list/ls083027090/?ref_=otl_n
m.imdb.com/list/ls083027090/
www.imdb.com/list/ls083027090/?ref_=otl_4I
www.imdb.com/list/ls083027090/?ref_=otl_0
www.imdb.com/list/ls083027090/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027090/?njddj=4I
www.imdb.com/list/ls083027090/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027095/
www.imdb.com/list/ls083027095/?ref_=otl_C
m.imdb.com/list/ls083027095/
www.imdb.com/list/ls083027095/?ref_=otl_V7
www.imdb.com/list/ls083027095/?ref_=otl_6
www.imdb.com/list/ls083027095/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027095/?skssk=V7
www.imdb.com/list/ls083027095/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027083/
www.imdb.com/list/ls083027083/?ref_=otl_n
m.imdb.com/list/ls083027083/
www.imdb.com/list/ls083027083/?ref_=otl_5X
www.imdb.com/list/ls083027083/?ref_=otl_7
www.imdb.com/list/ls083027083/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027083/?xpfpx=5X
www.imdb.com/list/ls083027083/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027084/
www.imdb.com/list/ls083027084/?ref_=otl_k
m.imdb.com/list/ls083027084/
www.imdb.com/list/ls083027084/?ref_=otl_KC
www.imdb.com/list/ls083027084/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027084/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027084/?uomim=KC
www.imdb.com/list/ls083027084/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027506/
www.imdb.com/list/ls083027506/?ref_=otl_a
m.imdb.com/list/ls083027506/
www.imdb.com/list/ls083027506/?ref_=otl_IS
www.imdb.com/list/ls083027506/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027506/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027506/?eumim=IS
www.imdb.com/list/ls083027506/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027550/
www.imdb.com/list/ls083027550/?ref_=otl_b
m.imdb.com/list/ls083027550/
www.imdb.com/list/ls083027550/?ref_=otl_NP
www.imdb.com/list/ls083027550/?ref_=otl_5
www.imdb.com/list/ls083027550/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027550/?frrnl=NP
www.imdb.com/list/ls083027550/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027572/
www.imdb.com/list/ls083027572/?ref_=otl_e
m.imdb.com/list/ls083027572/
www.imdb.com/list/ls083027572/?ref_=otl_pL
www.imdb.com/list/ls083027572/?ref_=otl_3
www.imdb.com/list/ls083027572/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027572/?rfvnv=pL
www.imdb.com/list/ls083027572/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027517/
www.imdb.com/list/ls083027517/?ref_=otl_U
m.imdb.com/list/ls083027517/
www.imdb.com/list/ls083027517/?ref_=otl_yA
www.imdb.com/list/ls083027517/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027517/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027517/?saqam=yA
www.imdb.com/list/ls083027517/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027539/
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m.imdb.com/list/ls083027539/
www.imdb.com/list/ls083027539/?ref_=otl_w4
www.imdb.com/list/ls083027539/?ref_=otl_0
www.imdb.com/list/ls083027539/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
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www.imdb.com/list/ls083027538/
www.imdb.com/list/ls083027538/?ref_=otl_Y
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www.imdb.com/list/ls083027538/?igkkc=0m
www.imdb.com/list/ls083027538/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027527/
www.imdb.com/list/ls083027527/?ref_=otl_z
m.imdb.com/list/ls083027527/
www.imdb.com/list/ls083027527/?ref_=otl_XP
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www.imdb.com/list/ls083027526/?ref_=otl_my
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www.imdb.com/list/ls083027548/?ref_=otl_FV
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www.imdb.com/list/ls083027597/?ref_=otl_7
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www.imdb.com/list/ls083027705/?ref_=otl_Ag
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www.imdb.com/list/ls083027705/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
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www.imdb.com/list/ls083027705/?mode=desktop
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www.imdb.com/list/ls083027778/?mode=desktop
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www.imdb.com/list/ls083027731/?ref_=otl_7
www.imdb.com/list/ls083027731/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027731/?bdbrd=7d
www.imdb.com/list/ls083027731/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027732/
www.imdb.com/list/ls083027732/?ref_=otl_P
m.imdb.com/list/ls083027732/
www.imdb.com/list/ls083027732/?ref_=otl_9X
www.imdb.com/list/ls083027732/?ref_=otl_9
www.imdb.com/list/ls083027732/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027732/?nxjtp=9X
www.imdb.com/list/ls083027732/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027769/
www.imdb.com/list/ls083027769/?ref_=otl_o
m.imdb.com/list/ls083027769/
www.imdb.com/list/ls083027769/?ref_=otl_48
www.imdb.com/list/ls083027769/?ref_=otl_8
www.imdb.com/list/ls083027769/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027769/?gciiy=48
www.imdb.com/list/ls083027769/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027727/
www.imdb.com/list/ls083027727/?ref_=otl_N
m.imdb.com/list/ls083027727/
www.imdb.com/list/ls083027727/?ref_=otl_9F
www.imdb.com/list/ls083027727/?ref_=otl_7
www.imdb.com/list/ls083027727/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027727/?rjddd=9F
www.imdb.com/list/ls083027727/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027743/
www.imdb.com/list/ls083027743/?ref_=otl_8
m.imdb.com/list/ls083027743/
www.imdb.com/list/ls083027743/?ref_=otl_q8
www.imdb.com/list/ls083027743/?ref_=otl_2
www.imdb.com/list/ls083027743/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027743/?giwak=q8
www.imdb.com/list/ls083027743/?mode=desktop
www.imdb.com/list/ls083027742/
www.imdb.com/list/ls083027742/?ref_=otl_l
m.imdb.com/list/ls083027742/
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www.imdb.com/list/ls083027160/?ref_=otl_0
www.imdb.com/list/ls083027160/?mode=desktop&ref_=m_ft_dsk
www.imdb.com/list/ls083027160/?kooag=i2
www.imdb.com/list/ls083027160/?mode=desktop

#include <libavutil/log.h>

#define LOGD(format, ...) av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, format, ##__VA_ARGS__);

int ff_dump_stream_info(char * url)
{
    AVFormatContext *ic = avformat_alloc_context();

    if (avformat_open_input(&ic, url, NULL, NULL) < 0) {
        LOGD("could not open source %s", url);
        return -1;
    }

    if (avformat_find_stream_info(ic, NULL) < 0) {
        LOGD("could not find stream information");
        return -1;
    }

    LOGD("---------- dumping stream info ----------");

    LOGD("input format: %s", ic->iformat->name);
    LOGD("nb_streams: %d", ic->nb_streams);

    int64_t start_time = ic->start_time / AV_TIME_BASE;
    LOGD("start_time: %lld", start_time);

    int64_t duration = ic->duration / AV_TIME_BASE;
    LOGD("duration: %lld s", duration);

    int video_stream_idx = av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
    if (video_stream_idx >= 0) {
        AVStream *video_stream = ic->streams[video_stream_idx];
        LOGD("video nb_frames: %lld", video_stream->nb_frames);
        LOGD("video codec_id: %d", video_stream->codec->codec_id);
        LOGD("video codec_name: %s", avcodec_get_name(video_stream->codec->codec_id));
        LOGD("video width x height: %d x %d", video_stream->codec->width, video_stream->codec->height);
        LOGD("video pix_fmt: %d", video_stream->codec->pix_fmt);
        LOGD("video bitrate %lld kb/s", (int64_t) video_stream->codec->bit_rate / 1000);
        LOGD("video avg_frame_rate: %d fps", video_stream->avg_frame_rate.num/video_stream->avg_frame_rate.den);
    }

    int audio_stream_idx = av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
    if (audio_stream_idx >= 0) {
        AVStream *audio_stream = ic->streams[audio_stream_idx];
        LOGD("audio codec_id: %d", audio_stream->codec->codec_id);
        LOGD("audio codec_name: %s", avcodec_get_name(audio_stream->codec->codec_id));
        LOGD("audio sample_rate: %d", audio_stream->codec->sample_rate);
        LOGD("audio channels: %d", audio_stream->codec->channels);
        LOGD("audio sample_fmt: %d", audio_stream->codec->sample_fmt);
        LOGD("audio frame_size: %d", audio_stream->codec->frame_size);
        LOGD("audio nb_frames: %lld", audio_stream->nb_frames);
        LOGD("audio bitrate %lld kb/s", (int64_t) audio_stream->codec->bit_rate / 1000);
    }

    LOGD("---------- dumping stream info ----------");

    avformat_close_input(&ic);
}

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