JAVA做音视频解析（MP4）
一点一刻 2009-12-18
java用来做音视频解析的还是挺少的，刚巧领导给分派了这个工作，就硬着头皮干了4个月。基本上算能解决mp4的音视频解析了。share一下，希望能对有这方面需求的人提供帮助，也希望能有更好的建议和解决方案。
此文不涉及RTP,RTCP协议,H264解码，因为本人的专业知识实在有限，不过我还是特别希望有此方面开发经验的兄弟指点一二（c/c++方向的也可以）
Lib:这里用到了jave(一个日本的framework封装了ffmpeg)，spring2.5.6，依赖于jdk1.6和ffmpegSDK3.2。
MP4利用ffmpeg分割为aac和h264文件分别解析，可将如下代码封装到java.lang.ProcessBuilder，多线程调用进行MP4分离。
ffmpeg.exe -i **.mp4 **.h264 -vstats_file **.log ffmpeg.exe -i **.mp4 **.aac
特别说明下，分离**.h264文件后面跟了一个-vstats_file**.log,这是视频分隔输出流日志,后面解析h264文件时要用到的,目前这个日志只试用于win主机,*nix经测试打印日志不全,暂时没找到好的解决方法.
一aac格式文件的解析:
aac文件格式很简单,header(7个字节)-content-header-content...,其中header分为fixed和variable两种,这里采用标准音频(援引标准文档):
adts_fixed_header()
{
syncword; 12 bslbf
ID; 1 bslbf
layer; 2 uimsbf
protection_absent; 1 bslbf
profile; 2 uimsbf
sampling_frequency_index; 4 uimsbf
private_bit; 1 bslbf
channel_configuration; 3 uimsbf
original/copy; 1 bslbf
home; 1 bslbf
}
adts_variable_header()
{
copyright_identification_bit; 1 bslbf
copyright_identification_start; 1 bslbf
frame_length; 13 bslbf
adts_buffer_fullness; 11 bslbf
number_of_raw_data_blocks_in_frame; 2 uimsfb
}可以看到,两部分各28比特位,共56比特位,7字节.
首两个字节一般都是1111111111110001,如果音频数据包含crc校验信息,最后一位就是0(看文档是这样的,但没有实作).
对应关系如下:
syncword111111111111
ID0
layer00
protection_absent1
然后接下来的一个半字节,
如下:
profile两位，见下表
sampling_frequency_index四位，见下表
private_bit0
channel_configuration三位，见下表，立体声为2,即010
original_copy0
home0
这部分标志位需要解释一下,援引标准文档
profile
Table31–Profiles
0Mainprofile
1LowComplexityprofile(LC)
2ScalableSamplingRateprofile(SSR)
3(reserved)
再看Variable部分
前两位,一般都是00
copyright_identification_bit0
copyright_identification_start0
数值,等于数据包大小加上7--header的大小.其实就是第二个adtschunck的起始地址.
frame_length0000011000000
全是1,即0x7FF
adts_buffer_fullness11111111111
一般为00
number_of_raw_data_blocks_in_frame00
比特位映像:
1111 1111 1111 0 00 1 xx xx- xx 0 x- x x 0 0 0 0 xx- xxxx xxxx xxx 1- 1111 1111- 11 00
这里附一些我解析aac文件的代码：
private long parse(long offset) throws CannotParseException {
int fl = 0;
try {
is.skip(offset);
byte[] syncword = new byte[2];
int i = is.read(syncword);
if (i != -1) {
if (syncword[0] == -1 && (syncword[1] & -15) == -15) {
is.skip(1);
byte[] framelength = new byte[3];
int k = is.read(framelength);
if (k != -1) {
byte front = (byte) (framelength[0] & 3);
byte middle = framelength[1];
byte end = (byte) (((framelength[2] & -32) >> 5) & 7);
fl |= front;
fl <<= 8;
fl |= middle;
fl <<= 3;
fl |= end;
AudioBean bean = new AudioBean();
bean.setFramenum(++blocks);
bean.setOffset(fl);
bean.setPosition(position);
list.add(bean);
position += fl;
} else {
return -1;
}
} else {
return -1;
}
} else {
logger.info("aac file that length's : " + position + " parse done!");
return 0;
}
} catch (IOException ex) {
logger.error("during parse aac file occur unexpected exception", ex);
throw new CannotParseException(ex);
}
return fl - 7 + 1;
}递归上面这个方法，记录一些关键的字段，保存到list里，这里我定义了一个对象AudioBean，他继承于MediaBean，没有子类字段。因为标准aac文件时线性的，所以记录了以下字段，以便分析。
public class MediaBean implements Serializable {
/**
* 起始位置
*/
private long position;
/**
* 每帧偏移量
*/
private int offset;
/**
* 帧位置
*/
private int framenum;
/**
* 起始时间
*/
private float time;
//setter getter 方法
}由于是标准线性aac，那么总时间与总帧数的比大概就是每帧的时间（必须注明下，没有decodeaac文件的内部数据，需要精确数据的请不要采取此方法）。经过处理的list<MeadiaBean>是一个完成的aac信息，我们可以用他来处理aac文件的截取和传输。
二H264文件的解析
刚才的命令行产生的**.log文件现在用到了。贴一小段log信息
frame= 1 q= 31.0 f_size= 6927 s_size= 7kB time= 0.083 br= 665.0kbits/s avg_br= 665.0kbits/s type= I frame= 2 q= 31.0 f_size= 17 s_size= 7kB time= 0.167 br= 1.6kbits/s avg_br= 333.3kbits/s type= P frame= 3 q= 31.0 f_size= 11 s_size= 7kB time= 0.250 br= 1.1kbits/s avg_br= 222.6kbits/s type= P frame= 4 q= 31.0 f_size= 11 s_size= 7kB time= 0.333 br= 1.1kbits/s avg_br= 167.2kbits/s type= P frame= 5 q= 31.0 f_size= 11 s_size= 7kB time= 0.417 br= 1.1kbits/s avg_br= 134.0kbits/s type= P
其中frame为帧数，f_size为此帧大小，s_size是一个不是特别精确的累积帧大小，time为结束时间。
这些字段已经足够分析h264文件了。
项目还包括缓存，池，等概念，是一个完成的视频发送服务器，涉及到公司内部的视频协议就不公开了。希望能结识有视频研发经验的朋友，交流经验，其实我想把他再完善一下做成一个开源的视频分析框架，无奈专业知识有限，尤其是aac和h264方面的。
