音视频入门基础：MPEG2-TS专题（7）——FFmpeg源码中，读取出一个transport packet数据的实现

一、引言

从《音视频入门基础：MPEG2-TS专题（3）------TS Header简介》可以知道，TS格式有三种：分别为transport packet长度固定为188、192和204字节。而FFmpeg源码中是通过read_packet函数从一段MPEG2-TS传输流/TS文件中读取出一个transport packet的。

二、read_packet函数

（一）read_packet函数的定义

read_packet函数定义在FFmpeg源码（本文演示用的FFmpeg源码版本为7.0.1）的源文件libavformat/mpegts.c中：

cpp 复制代码

/* return AVERROR_something if error or EOF. Return 0 if OK. */
static int read_packet(AVFormatContext *s, uint8_t *buf, int raw_packet_size,
                       const uint8_t **data)
{
    AVIOContext *pb = s->pb;
    int len;

    for (;;) {
        len = ffio_read_indirect(pb, buf, TS_PACKET_SIZE, data);
        if (len != TS_PACKET_SIZE)
            return len < 0 ? len : AVERROR_EOF;
        /* check packet sync byte */
        if ((*data)[0] != 0x47) {
            /* find a new packet start */

            if (mpegts_resync(s, raw_packet_size, *data) < 0)
                return AVERROR(EAGAIN);
            else
                continue;
        } else {
            break;
        }
    }
    return 0;
}

该函数的作用是：从一段MPEG2-TS传输流/TS文件或内存中读取出接下来的一个transport packet的前188个字节。transport packet长度为192和204字节的TS格式实际上是在188字节的Packet后部加上额外的字段，所以read_packet函数只会读取出transport packet的前188字节。对于transport packet长度固定为188字节的TS格式，使用read_packet函数可以读取出一个transport packet的全部数据。

形参s：既是输入型参数也是输出型参数。指向一个AVFormatContext类型变量。

形参buf：输出型参数。仅当"AVIOContext输入缓冲区中还未被读取的数据量不小于计划要读取的字节数（TS_PACKET_SIZE，188个字节）"，并且"该MPEG2-TS传输流/TS文件被打开不是为了写入的"时有意义。保存读上来的数据的缓冲区。

形参data：输出型参数。"*data"指向保存读上来的数据的缓冲区。执行read_packet函数后，"*data"指向缓冲区会存贮被读取到的这个transport packet的前188字节。

返回值：返回0表示成功，返回一个负数表示出错。

（二）read_packet函数的内部实现分析

TS_PACKET_SIZE为宏定义，等价于188，表示一个普通transport packet的长度：

cpp 复制代码

#define TS_PACKET_SIZE 188

read_packet函数中，首先通过ffio_read_indirect函数从内存或TS文件或socket中读取188个字节数据，如果实际读取到的数据小于188字节，表示文件读完了或出错了，read_packet函数直接返回。关于ffio_read_indirect函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：ffio_read_indirect函数分析》：

cpp 复制代码

        len = ffio_read_indirect(pb, buf, TS_PACKET_SIZE, data);
        if (len != TS_PACKET_SIZE)
            return len < 0 ? len : AVERROR_EOF;

如果上述读取到的数据的第一个字节不是同步字节（0x47），执行mpegts_resync函数进行重新同步操作，让AVIOContext文件位置指针（s->pb->buf_ptr）指向MPEG2-TS传输流/TS文件中的值为"0x47"的同步字节。再通过continue关键字在for循环中重新执行ffio_read_indirect函数，重新读取188个字节数据，保证读取到的数据的第一个字节为同步字节，从而保证通过read_packet函数读取的是一个transport packet的前188个字节数据：

cpp 复制代码

        /* check packet sync byte */
        if ((*data)[0] != 0x47) {
            /* find a new packet start */

            if (mpegts_resync(s, raw_packet_size, *data) < 0)
                return AVERROR(EAGAIN);
            else
                continue;
        } else {
            break;
        }

三、mpegts_resync函数

（一）mpegts_resync函数的定义

mpegts_resync函数定义在源文件libavformat/mpegts.c中：

cpp 复制代码

static int mpegts_resync(AVFormatContext *s, int seekback, const uint8_t *current_packet)
{
    MpegTSContext *ts = s->priv_data;
    AVIOContext *pb = s->pb;
    int c, i;
    uint64_t pos = avio_tell(pb);
    int64_t back = FFMIN(seekback, pos);

    //Special case for files like 01c56b0dc1.ts
    if (current_packet[0] == 0x80 && current_packet[12] == 0x47 && pos >= TS_PACKET_SIZE) {
        avio_seek(pb, 12 - TS_PACKET_SIZE, SEEK_CUR);
        return 0;
    }

    avio_seek(pb, -back, SEEK_CUR);

    for (i = 0; i < ts->resync_size; i++) {
        c = avio_r8(pb);
        if (avio_feof(pb))
            return AVERROR_EOF;
        if (c == 0x47) {
            int new_packet_size, ret;
            avio_seek(pb, -1, SEEK_CUR);
            pos = avio_tell(pb);
            ret = ffio_ensure_seekback(pb, PROBE_PACKET_MAX_BUF);
            if (ret < 0)
                return ret;
            new_packet_size = get_packet_size(s);
            if (new_packet_size > 0 && new_packet_size != ts->raw_packet_size) {
                av_log(ts->stream, AV_LOG_WARNING, "changing packet size to %d\n", new_packet_size);
                ts->raw_packet_size = new_packet_size;
            }
            avio_seek(pb, pos, SEEK_SET);
            return 0;
        }
    }
    av_log(s, AV_LOG_ERROR,
           "max resync size reached, could not find sync byte\n");
    /* no sync found */
    return AVERROR_INVALIDDATA;
}

该函数的作用是：进行重新同步操作，让AVIOContext文件位置指针（s->pb->buf_ptr）指向MPEG2-TS传输流/TS文件中的值为"0x47"的同步字节。

形参s：既是输入型参数也是输出型参数。指向一个AVFormatContext类型变量。

形参seekback：输入型参数。需要回退的大小，值一般为该MPEG2-TS传输流/TS文件中的一个transport packet的长度，以字节为单位。

形参current_packet：输入型参数，保存一个transport packet的数据。

返回值：返回0表示成功，返回一个负数表示出错。

（二）mpegts_resync函数的内部实现分析

mpegts_resync函数中，首先通过avio_tell函数，得到文件位置指针当前位置（s->buf_ptr）相对于TS文件的文件首（s->buffer）的偏移字节数。关于avio_tell函数用法可以参考：《FFmpeg源码：avio_tell函数分析》：

cpp 复制代码

    uint64_t pos = avio_tell(pb);

得到需要回退的最小值：

cpp 复制代码

    int64_t back = FFMIN(seekback, pos);

判断该媒体文件/流是不是属于TS文件的特殊例子（非标的TS文件），如果是，把AVIOContext的文件位置指针回退到离当前位置（12 - TS_PACKET_SIZE）字节处。关于avio_seek函数的有用法可以参考：《FFmpeg源码：avio_seek函数分析》：

cpp 复制代码

    //Special case for files like 01c56b0dc1.ts
    if (current_packet[0] == 0x80 && current_packet[12] == 0x47 && pos >= TS_PACKET_SIZE) {
        avio_seek(pb, 12 - TS_PACKET_SIZE, SEEK_CUR);
        return 0;
    }

不断通过avio_r8函数读取一个字节数据（关于avio_r8函数的有用法可以参考：FFmpeg源码：avio_r8、avio_rl16、avio_rl24、avio_rl32、avio_rl64函数分析），如果读取到TS文件的末尾了（avio_feof(pb)为真），返回AVERROR_EOF（关于avio_feof函数的有用法可以参考：FFmpeg源码：avio_feof函数分析）。如果还没读取到末尾，并且读取到的数据是"0x47"，表示是同步字节，执行if (c == 0x47)为真时大括号里的操作：

cpp 复制代码

    for (i = 0; i < ts->resync_size; i++) {
        c = avio_r8(pb);
        if (avio_feof(pb))
            return AVERROR_EOF;
        if (c == 0x47) {
        //...
            return 0;
        }
    }

c == 0x47为真时，首先通过avio_seek函数让AVIOContext的文件位置指针回退一个字节，这样pb->buf_ptr就会指向值为"0x47"的同步字节：

cpp 复制代码

            int new_packet_size, ret;
            avio_seek(pb, -1, SEEK_CUR);

重新得到此时文件位置指针当前位置（s->buf_ptr）相对于TS文件的文件首（s->buffer）的偏移字节数：

cpp 复制代码

            pos = avio_tell(pb);

确保请求的seekback缓冲区大小可用：

cpp 复制代码

            ret = ffio_ensure_seekback(pb, PROBE_PACKET_MAX_BUF);
            if (ret < 0)
                return ret;

得到这段MPEG2-TS传输流/TS文件中每个transport packet的长度，赋值给变量new_packet_size。关于get_packet_size函数的用法可以参考：《音视频入门基础：MPEG2-TS专题（6）------FFmpeg源码中，获取MPEG2-TS传输流每个transport packet长度的实现》：

cpp 复制代码

            new_packet_size = get_packet_size(s);

如果上述获取到的transport packet的长度跟原来内存中保存的transport packet长度不一致，打印日志："changing packet size to XXX"，调整内存中保存的transport packet长度（ts->raw_packet_size）为新的长度：

cpp 复制代码

            if (new_packet_size > 0 && new_packet_size != ts->raw_packet_size) {
                av_log(ts->stream, AV_LOG_WARNING, "changing packet size to %d\n", new_packet_size);
                ts->raw_packet_size = new_packet_size;
            }

由于执行上述get_packet_size函数后，AVIOContext的文件位置指针（pb->buf_ptr）会改变，所以重新执行一次avio_seek函数，确保pb->buf_ptr指向值为"0x47"的同步字节：

cpp 复制代码

            avio_seek(pb, pos, SEEK_SET);
            return 0;