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音视频入门基础：H.264专题系列文章：
音视频入门基础：H.264专题（1）------H.264官方文档下载
音视频入门基础：H.264专题（2）------使用FFmpeg命令生成H.264裸流文件
音视频入门基础：H.264专题（3）------EBSP, RBSP和SODB
音视频入门基础：H.264专题（4）------NALU Header：forbidden_zero_bit、nal_ref_idc、nal_unit_type简介
音视频入门基础：H.264专题（5）------FFmpeg源码中 解析NALU Header的函数分析
音视频入门基础：H.264专题（6）------FFmpeg源码：从H.264码流中提取NALU Header、EBSP、RBSP和SODB
音视频入门基础：H.264专题（7）------FFmpeg源码中 指数哥伦布编码的解码实现
音视频入门基础：H.264专题（8）------H.264官方文档的描述符
音视频入门基础：H.264专题（10）------FFmpeg源码中，存放SPS属性的结构体和解码SPS的函数分析
音视频入门基础：H.264专题（11）------计算视频分辨率的公式
音视频入门基础：H.264专题（12）------FFmpeg源码中通过SPS属性计算视频分辨率的实现
音视频入门基础：H.264专题（13）------FFmpeg源码中通过SPS属性获取视频色彩格式的实现
音视频入门基础：H.264专题（14）------计算视频帧率的公式
音视频入门基础：H.264专题（15）------FFmpeg源码中通过SPS属性获取视频帧率的实现
音视频入门基础：H.264专题（16）------FFmpeg源码中，判断某文件是否为H.264裸流文件的实现
音视频入门基础：H.264专题（17）------FFmpeg源码获取H.264裸流文件信息（视频压缩编码格式、色彩格式、视频分辨率、帧率）的总流程
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一、引言
通过FFmpeg命令可以判断出某个文件是否为AnnexB格式的H.264裸流：
所以FFmpeg是怎样判断出某个文件是否为AnnexB格式的H.264裸流呢？它内部其实是通过h264_probe函数来判断的。从文章《FFmpeg源码：av_probe_input_format3函数分析》中我们可以知道：
FFmpeg中实现容器格式检测的函数是av_probe_input_format3函数，其内部通过循环while ((fmt1 = av_demuxer_iterate(&i))) 拿到所有容器格式对应的AVInputFormat结构，然后通过score = fmt1->read_probe(&lpd)语句执行不同容器格式对应的解析函数，根据是否能被解析，以及匹配程度，来判断出这是哪种容器格式。而AnnexB格式的H.264裸流对应的解析函数就是h264_probe函数。
二、h264_probe函数的定义
h264_probe函数定义在FFmpeg源码（本文演示用的FFmpeg源码版本为5.0.3）的源文件libavformat/h264dec.c中：
cpp
#define MAX_SPS_COUNT 32
#define MAX_PPS_COUNT 256
static int h264_probe(const AVProbeData *p)
{
uint32_t code = -1;
int sps = 0, pps = 0, idr = 0, res = 0, sli = 0;
int i, ret;
int pps_ids[MAX_PPS_COUNT+1] = {0};
int sps_ids[MAX_SPS_COUNT+1] = {0};
unsigned pps_id, sps_id;
GetBitContext gb;
for (i = 0; i + 2 < p->buf_size; i++) {
code = (code << 8) + p->buf[i];
if ((code & 0xffffff00) == 0x100) {
int ref_idc = (code >> 5) & 3;
int type = code & 0x1F;
static const int8_t ref_zero[] = {
2, 0, 0, 0, 0, -1, 1, -1,
-1, 1, 1, 1, 1, -1, 2, 2,
2, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2
};
if (code & 0x80) // forbidden_bit
return 0;
if (ref_zero[type] == 1 && ref_idc)
return 0;
if (ref_zero[type] == -1 && !ref_idc)
return 0;
if (ref_zero[type] == 2) {
if (!(code == 0x100 && !p->buf[i + 1] && !p->buf[i + 2]))
res++;
}
ret = init_get_bits8(&gb, p->buf + i + 1, p->buf_size - i - 1);
if (ret < 0)
return 0;
switch (type) {
case 1:
case 5:
get_ue_golomb_long(&gb);
if (get_ue_golomb_long(&gb) > 9U)
return 0;
pps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (pps_id > MAX_PPS_COUNT)
return 0;
if (!pps_ids[pps_id])
break;
if (type == 1)
sli++;
else
idr++;
break;
case 7:
skip_bits(&gb, 14);
if (get_bits(&gb, 2))
return 0;
skip_bits(&gb, 8);
sps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (sps_id > MAX_SPS_COUNT)
return 0;
sps_ids[sps_id] = 1;
sps++;
break;
case 8:
pps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (pps_id > MAX_PPS_COUNT)
return 0;
sps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (sps_id > MAX_SPS_COUNT)
return 0;
if (!sps_ids[sps_id])
break;
pps_ids[pps_id] = 1;
pps++;
break;
}
}
}
ff_tlog(NULL, "sps:%d pps:%d idr:%d sli:%d res:%d\n", sps, pps, idr, sli, res);
if (sps && pps && (idr || sli > 3) && res < (sps + pps + idr))
return AVPROBE_SCORE_EXTENSION + 1; // 1 more than .mpg
return 0;
}其作用就是检测某个文件是否为AnnexB格式的H.264裸流文件。
形参pd：输入型参数，为AVProbeData类型的指针。
AVProbeData结构体声明在libavformat/avformat.h中：
cpp
/**
* This structure contains the data a format has to probe a file.
*/
typedef struct AVProbeData {
const char *filename;
unsigned char *buf; /**< Buffer must have AVPROBE_PADDING_SIZE of extra allocated bytes filled with zero. */
int buf_size; /**< Size of buf except extra allocated bytes */
const char *mime_type; /**< mime_type, when known. */
} AVProbeData;p->filename为：需要被推测格式的文件的路径。
p->buf：指向"存放从路径为p->filename的文件中读取出来的二进制数据"的缓冲区。
p->buf_size：缓冲区p->buf的大小，单位为字节。注：FFmpeg判断某个文件是否为H.264裸流时不会读取完整个H.264裸流文件，只会读取它前面的一部分，比如最开始的2048个字节。只要根据前面的这些字节就足够判断出它的格式了，所以p->buf_size的值一般就是2048。
p->mime_type：一般为NULL，可忽略。
返回值：返回一个类型为整形的分值。返回0表示该文件完全不符合AnnexB格式的H.264裸流文件的格式。返回AVPROBE_SCORE_EXTENSION + 1（也就是51）表示该文件比较符合AnnexB格式的H.264裸流文件的格式，但还需要在av_probe_input_format3函数中执行其它容器格式对应的解析函数来进行对比，最终通过最高分来确定到底是哪种容器格式。
三、h264_probe函数的内部实现原理
h264_probe函数中，首先通过下面语句，让变量code被赋值为十进制的4294967295，也就是十六进制的0xFFFFFFFF。（具体可以参考：《为什么有符号数0XFFFF FFFF代表-1？》）：
cpp
uint32_t code = -1;然后通过下面语句初始化局部变量。其中变量sps表示该路H.264码流中sps（Sequence parameter set）的数量；pps表示该路H.264码流中pps（Picture parameter set）的数量；变量idr表示该路H.264码流中IDR SLICE（Coded slice of an IDR picture）的数量；变量sli表示该路H.264码流中非IDR SLICE（Coded slice of a non-IDR picture）的数量：
cpp
int sps = 0, pps = 0, idr = 0, res = 0, sli = 0;检测到0x000001或0x00000001的起始码时，意味读取到了某个NALU的开头，将其NALU Header中的nal_ref_idc和nal_unit_type读取出来，分别存贮到变量ref_idc和变量type中：
cpp
for (i = 0; i + 2 < p->buf_size; i++) {
code = (code << 8) + p->buf[i];
if ((code & 0xffffff00) == 0x100) {
int ref_idc = (code >> 5) & 3;
int type = code & 0x1F;
//...从文章《音视频入门基础：H.264专题（4）------NALU Header：forbidden_zero_bit、nal_ref_idc、nal_unit_type简介》中，可以知道，NALU Header中的forbidden_zero_bit 的值应为0。所以如果检测到forbidden_zero_bit 的值为1，h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式：
cpp
if (code & 0x80) // forbidden_bit
return 0;我们再来看看下面语句是什么意思：
cpp
static const int8_t ref_zero[] = {
2, 0, 0, 0, 0, -1, 1, -1,
-1, 1, 1, 1, 1, -1, 2, 2,
2, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2
};
//...
if (ref_zero[type] == 1 && ref_idc)
return 0;
if (ref_zero[type] == -1 && !ref_idc)
return 0;
if (ref_zero[type] == 2) {
if (!(code == 0x100 && !p->buf[i + 1] && !p->buf[i + 2]))
res++;
}语句：
cpp
if (ref_zero[type] == 1 && ref_idc)
return 0;的意思是：根据H.264官方文档《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第65页中的表格，下面表格中的红框里面的NALU重要性低，它们的nal_ref_idc值应为0。如果它们的值大于0，则h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式：
语句：
cpp
if (ref_zero[type] == -1 && !ref_idc)
return 0;的意思是：下面红框里面的NALU重要性高，它们的nal_ref_idc值应为1到3。如果它们的值为0，则h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式：
初始化GetBitContext结构体，使得接下来可以按位读取这路H.264码流中的数据。如果初始化失败，h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式（关于init_get_bits8函数可以参考：《FFmpeg中位操作相关的源码：GetBitContext结构体，init_get_bits函数、get_bits1函数和get_bits函数分析》）：
cpp
ret = init_get_bits8(&gb, p->buf + i + 1, p->buf_size - i - 1);
if (ret < 0)
return 0;然后如果上述读取到的NALU的NALU Header中的nal_unit_type为7，表示该NALU为sps，会执行下面语句：
cpp
switch (type) {
//...
case 7:
skip_bits(&gb, 14);
if (get_bits(&gb, 2))
return 0;
skip_bits(&gb, 8);
sps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (sps_id > MAX_SPS_COUNT)
return 0;
sps_ids[sps_id] = 1;
sps++;
break;
//...
}上面代码块中，语句：
cpp
if (get_bits(&gb, 2))
return 0;的意思是：读取sps中的reserved_zero_2bits属性。根据H.264官方文档第44页，reserved_zero_2bits的值应为0，如果它不为0，h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式：
上面代码块中，语句：
cpp
sps_id = get_ue_golomb_long(&gb);
if (sps_id > MAX_SPS_COUNT)
return 0;的意思是：读取sps中的seq_parameter_set_id属性。根据H.264官方文档第74页，seq_parameter_set_id属性的取值范围为0 ~ 31(包括0 ~ 31)，所以如果读取出来的seq_parameter_set_id大于MAX_SPS_COUNT，也就是大于32，h264_probe函数返回0，表示该文件完全不符合H.264裸流文件的格式：（注：个人认为这部分的FFmpeg源码写得有bug，应该是 if(sps_id >= MAX_SPS_COUNT)才对吧？因为根据官方文档seq_parameter_set_id不能为32！！！）：
h264_probe函数中nal_unit_type为其它值时的处理跟sps的大同小异，这里就不说了。
最后通过下面语句判断：该路H.264码流中，如果存在sps，存在pps，并且存在IDR SLICE或者非IDR SLICE的数量大于3个，则返回AVPROBE_SCORE_EXTENSION + 1（也就是返回51），意味着该文件比较符合AnnexB格式的H.264裸流文件格式：
cpp
if (sps && pps && (idr || sli > 3) && res < (sps + pps + idr))
return AVPROBE_SCORE_EXTENSION + 1; // 1 more than .mpg
return 0;