音视频入门基础：MPEG2-TS专题（17）——FFmpeg源码中，解析TS program map section的实现

cuijiecheng20182024-12-16 9:05

一、引言

由《音视频入门基础：MPEG2-TS专题（16）------PMT简介》可以知道，PMT表（Program map table）由一个或多个段（Transport stream program map section，简称TS program map section，即组成PMT表的段）组成。当某个PMT表非常大时，只要接收到一个TS program map section的完整数据就可以进行解析，而不需要接收到完整的表时才开始解析工作，解析完各个TS program map section后再把这些信息汇总起来。FFmpeg源码中，通过pmt_cb函数解析TS program map section。

二、pmt_cb函数定义

pmt_cb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 
static void pmt_cb(MpegTSFilter *filter, const uint8_t *section, int section_len)
{
    MpegTSContext *ts = filter->u.section_filter.opaque;
    MpegTSSectionFilter *tssf = &filter->u.section_filter;
    struct Program old_program;
    SectionHeader h1, *h = &h1;
    PESContext *pes;
    AVStream *st;
    const uint8_t *p, *p_end, *desc_list_end;
    int program_info_length, pcr_pid, pid, stream_type;
    int desc_list_len;
    uint32_t prog_reg_desc = 0; /* registration descriptor */
    int stream_identifier = -1;
    struct Program *prg;

    int mp4_descr_count = 0;
    Mp4Descr mp4_descr[MAX_MP4_DESCR_COUNT] = { { 0 } };
    int i;

    av_log(ts->stream, AV_LOG_TRACE, "PMT: len %i\n", section_len);
    hex_dump_debug(ts->stream, section, section_len);

    p_end = section + section_len - 4;
    p = section;
    if (parse_section_header(h, &p, p_end) < 0)
        return;
    if (h->tid != PMT_TID)
        return;
    if (!h->current_next)
        return;
    if (skip_identical(h, tssf))
        return;

    av_log(ts->stream, AV_LOG_TRACE, "sid=0x%x sec_num=%d/%d version=%d tid=%d\n",
            h->id, h->sec_num, h->last_sec_num, h->version, h->tid);

    if (!ts->scan_all_pmts && ts->skip_changes)
        return;

    prg = get_program(ts, h->id);
    if (prg)
        old_program = *prg;
    else
        clear_program(&old_program);

    if (ts->skip_unknown_pmt && !prg)
        return;
    if (prg && prg->nb_pids && prg->pids[0] != ts->current_pid)
        return;
    if (!ts->skip_clear)
        clear_avprogram(ts, h->id);
    clear_program(prg);
    add_pid_to_program(prg, ts->current_pid);

    pcr_pid = get16(&p, p_end);
    if (pcr_pid < 0)
        return;
    pcr_pid &= 0x1fff;
    add_pid_to_program(prg, pcr_pid);
    update_av_program_info(ts->stream, h->id, pcr_pid, h->version);

    av_log(ts->stream, AV_LOG_TRACE, "pcr_pid=0x%x\n", pcr_pid);

    program_info_length = get16(&p, p_end);
    if (program_info_length < 0)
        return;
    program_info_length &= 0xfff;
    while (program_info_length >= 2) {
        uint8_t tag, len;
        tag = get8(&p, p_end);
        len = get8(&p, p_end);

        av_log(ts->stream, AV_LOG_TRACE, "program tag: 0x%02x len=%d\n", tag, len);

        program_info_length -= 2;
        if (len > program_info_length)
            // something else is broken, exit the program_descriptors_loop
            break;
        program_info_length -= len;
        if (tag == IOD_DESCRIPTOR) {
            get8(&p, p_end); // scope
            get8(&p, p_end); // label
            len -= 2;
            mp4_read_iods(ts->stream, p, len, mp4_descr + mp4_descr_count,
                          &mp4_descr_count, MAX_MP4_DESCR_COUNT);
        } else if (tag == REGISTRATION_DESCRIPTOR && len >= 4) {
            prog_reg_desc = bytestream_get_le32(&p);
            len -= 4;
        }
        p += len;
    }
    p += program_info_length;
    if (p >= p_end)
        goto out;

    // stop parsing after pmt, we found header
    if (!ts->pkt)
        ts->stop_parse = 2;

    if (prg)
        prg->pmt_found = 1;

    for (i = 0; i < MAX_STREAMS_PER_PROGRAM; i++) {
        st = 0;
        pes = NULL;
        stream_type = get8(&p, p_end);
        if (stream_type < 0)
            break;
        pid = get16(&p, p_end);
        if (pid < 0)
            goto out;
        pid &= 0x1fff;
        if (pid == ts->current_pid)
            goto out;

        stream_identifier = parse_stream_identifier_desc(p, p_end) + 1;

        /* now create stream */
        if (ts->pids[pid] && ts->pids[pid]->type == MPEGTS_PES) {
            pes = ts->pids[pid]->u.pes_filter.opaque;
            if (ts->merge_pmt_versions && !pes->st) {
                st = find_matching_stream(ts, pid, h->id, stream_identifier, i, &old_program);
                if (st) {
                    pes->st = st;
                    pes->stream_type = stream_type;
                    pes->merged_st = 1;
                }
            }
            if (!pes->st) {
                pes->st = avformat_new_stream(pes->stream, NULL);
                if (!pes->st)
                    goto out;
                pes->st->id = pes->pid;
            }
            st = pes->st;
        } else if (is_pes_stream(stream_type, prog_reg_desc)) {
            if (ts->pids[pid])
                mpegts_close_filter(ts, ts->pids[pid]); // wrongly added sdt filter probably
            pes = add_pes_stream(ts, pid, pcr_pid);
            if (ts->merge_pmt_versions && pes && !pes->st) {
                st = find_matching_stream(ts, pid, h->id, stream_identifier, i, &old_program);
                if (st) {
                    pes->st = st;
                    pes->stream_type = stream_type;
                    pes->merged_st = 1;
                }
            }
            if (pes && !pes->st) {
                st = avformat_new_stream(pes->stream, NULL);
                if (!st)
                    goto out;
                st->id = pes->pid;
            }
        } else {
            int idx = ff_find_stream_index(ts->stream, pid);
            if (idx >= 0) {
                st = ts->stream->streams[idx];
            }
            if (ts->merge_pmt_versions && !st) {
                st = find_matching_stream(ts, pid, h->id, stream_identifier, i, &old_program);
            }
            if (!st) {
                st = avformat_new_stream(ts->stream, NULL);
                if (!st)
                    goto out;
                st->id = pid;
                st->codecpar->codec_type = AVMEDIA_TYPE_DATA;
                if (stream_type == 0x86 && prog_reg_desc == AV_RL32("CUEI")) {
                    mpegts_find_stream_type(st, stream_type, SCTE_types);
                    mpegts_open_section_filter(ts, pid, scte_data_cb, ts, 1);
                }
            }
        }

        if (!st)
            goto out;

        if (pes && !pes->stream_type)
            mpegts_set_stream_info(st, pes, stream_type, prog_reg_desc);

        add_pid_to_program(prg, pid);
        if (prg) {
            prg->streams[i].idx = st->index;
            prg->streams[i].stream_identifier = stream_identifier;
            prg->nb_streams++;
        }

        av_program_add_stream_index(ts->stream, h->id, st->index);

        desc_list_len = get16(&p, p_end);
        if (desc_list_len < 0)
            goto out;
        desc_list_len &= 0xfff;
        desc_list_end  = p + desc_list_len;
        if (desc_list_end > p_end)
            goto out;
        for (;;) {
            if (ff_parse_mpeg2_descriptor(ts->stream, st, stream_type, &p,
                                          desc_list_end, mp4_descr,
                                          mp4_descr_count, pid, ts) < 0)
                break;

            if (pes && prog_reg_desc == AV_RL32("HDMV") &&
                stream_type == 0x83 && pes->sub_st) {
                av_program_add_stream_index(ts->stream, h->id,
                                            pes->sub_st->index);
                pes->sub_st->codecpar->codec_tag = st->codecpar->codec_tag;
            }
        }
        p = desc_list_end;
    }

    if (!ts->pids[pcr_pid])
        mpegts_open_pcr_filter(ts, pcr_pid);

out:
    for (i = 0; i < mp4_descr_count; i++)
        av_free(mp4_descr[i].dec_config_descr);
}

该函数的作用是：解析TS流中的TS program map section，提取出里面的属性。

形参filter：输出型参数，指向一个MpegTSFilter类型变量。执行pmt_cb函数后，(PESContext *)(((MpegTSContext *)(filter->u.section_filter.opaque))->pids[pid]->u.pes_filter.opaque)会得到从TS program map section中解析出来的属性。pid为该节目音频或视频流的PID。

形参section：输入型参数。存放一个TS program map section的数据，即"将一个或多个包含PMT表信息的transport packet（TS包）去掉它们TS Header和pointer_field后的有效数据组合起来后"的数据。

section_len：输入型参数。该TS program map section的长度，单位为字节。

返回值：无

三、pmt_cb函数的内部实现分析

pmt_cb函数中首先通过下面语句让指针p_end指向该TS program map section中有效数据的末尾，即CRC_32属性的开头；让指针p指向该TS program map section的开头：

cpp 复制代码 
     const uint8_t *p, *p_end;   
//...    
     p_end = section + section_len - 4;
     p     = section;

通过parse_section_header函数解析Section Header，这样指针h就会得到从Section Header中解析出来的属性。关于parse_section_header函数的用法可以参考：《音视频入门基础：MPEG2-TS专题（13）------FFmpeg源码中，解析Section Header的实现》：

cpp 复制代码 
    if (parse_section_header(h, &p, p_end) < 0)
        return;

宏PMT_TID定义如下：

cpp 复制代码 
#define PMT_TID         0x02 /* Program Map section */

判断SectionHeader中的table_id属性是否为PMT_TID（0x02），PMT表的table_id固定为0x02，如果不是，表示这不是PMT表，pmt_cb函数直接返回：

cpp 复制代码 
    if (h->tid != PMT_TID)
        return;

判断SectionHeader中的current_next_indicator属性的值，如果值为1，表示发送的TS program map section为当前有效的，pmt_cb函数继续往下执行；值为0表示发送的该Section尚未有效并且下一个Section将生效，pmt_cb函数直接返回：

cpp 复制代码 
    if (!h->current_next)
        return;

h->id是该TS program map section的program_number属性。从《音视频入门基础：MPEG2-TS专题（15）------FFmpeg源码中，解析Program association section的实现》可以知道，FFmpeg源码解析完PAT表的Section后，ts->stream->programs会得到从PAT表的Section中解析出来的属性。所以在pmt_cb函数中通过语句：prg = get_program(ts, h->id)，让变量prg拿到之前保存在ts->stream->programs中的该节目对应的program_number属性和program_map_PID属性的信息：

cpp 复制代码 
prg = get_program(ts, h->id);
    if (prg)
        old_program = *prg;
    else
        clear_program(&old_program);

    if (ts->skip_unknown_pmt && !prg)
        return;
    if (prg && prg->nb_pids && prg->pids[0] != ts->current_pid)
        return;
    if (!ts->skip_clear)
        clear_avprogram(ts, h->id);
    clear_program(prg);
    add_pid_to_program(prg, ts->current_pid);

读取TS program map section中的PCR_PID属性（PCR所在transport packet的PID），赋值给变量pcr_pid：

cpp 复制代码 
    pcr_pid = get16(&p, p_end);
    if (pcr_pid < 0)
        return;
    pcr_pid &= 0x1fff;

将上述得到的PCR_PID属性赋值给ts->stream->programs[i]->pcr_pid，将version_number属性赋值给ts->stream->programs[i]->pmt_version，i为该节目是TS流中的第几个节目：

cpp 复制代码 
    add_pid_to_program(prg, pcr_pid);
    update_av_program_info(ts->stream, h->id, pcr_pid, h->version);

读取TS program map section中的program_info_length属性，赋值给变量program_info_length：

cpp 复制代码 
    program_info_length = get16(&p, p_end);
    if (program_info_length < 0)
        return;
    program_info_length &= 0xfff;

program_info_length属性不小于2，表示program_info_length属性之后存在节目描述信息，读取节目描述信息：

cpp 复制代码 
    while (program_info_length >= 2) {
        uint8_t tag, len;
        tag = get8(&p, p_end);
        len = get8(&p, p_end);

        av_log(ts->stream, AV_LOG_TRACE, "program tag: 0x%02x len=%d\n", tag, len);

        program_info_length -= 2;
        if (len > program_info_length)
            // something else is broken, exit the program_descriptors_loop
            break;
        program_info_length -= len;
        if (tag == IOD_DESCRIPTOR) {
            get8(&p, p_end); // scope
            get8(&p, p_end); // label
            len -= 2;
            mp4_read_iods(ts->stream, p, len, mp4_descr + mp4_descr_count,
                          &mp4_descr_count, MAX_MP4_DESCR_COUNT);
        } else if (tag == REGISTRATION_DESCRIPTOR && len >= 4) {
            prog_reg_desc = bytestream_get_le32(&p);
            len -= 4;
        }
        p += len;
    }

循环读取TS program map section中的stream_type属性（媒体流的类型），赋值给变量stream_type：

cpp 复制代码 
    for (i = 0; i < MAX_STREAMS_PER_PROGRAM; i++) {
        st = 0;
        pes = NULL;
        stream_type = get8(&p, p_end);
        if (stream_type < 0)
            break;
    //...
}

循环读取TS program map section中的elementary_PID属性（节目的音频或视频PID），赋值给变量pid：

cpp 复制代码 
        pid = get16(&p, p_end);
        if (pid < 0)
            goto out;
        pid &= 0x1fff;

将上述得到的elementary_PID属性和PCR_PID属性保存到指针pes指向的PESContext结构中：

cpp 复制代码 
else if (is_pes_stream(stream_type, prog_reg_desc)) {
            if (ts->pids[pid])
                mpegts_close_filter(ts, ts->pids[pid]); // wrongly added sdt filter probably
            pes = add_pes_stream(ts, pid, pcr_pid);
            if (ts->merge_pmt_versions && pes && !pes->st) {
                st = find_matching_stream(ts, pid, h->id, stream_identifier, i, &old_program);
                if (st) {
                    pes->st = st;
                    pes->stream_type = stream_type;
                    pes->merged_st = 1;
                }
            }
            if (pes && !pes->st) {
                st = avformat_new_stream(pes->stream, NULL);
                if (!st)
                    goto out;
                st->id = pes->pid;
            }
        }

将上述得到的stream_type属性保存到指针pes指向的PESContext结构中：

cpp 复制代码 
        if (pes && !pes->stream_type)
            mpegts_set_stream_info(st, pes, stream_type, prog_reg_desc);

将上述得到的elementary_PID属性保存到指针prg指向的内存中。由于prg等于((MpegTSContext *)(filter->u.section_filter.opaque))->prg，而上述代码中又存在：MpegTSContext *ts = filter->u.section_filter.opaque 以及 pes = ts->pids[pid]->u.pes_filter.opaque。所以执行pmt_cb函数后，(PESContext *)(((MpegTSContext *)(filter->u.section_filter.opaque))->pids[pid]->u.pes_filter.opaque)会得到从TS program map section中解析出来的属性，pid为该节目音频或视频流的PID：

cpp 复制代码 
        add_pid_to_program(prg, pid);
        if (prg) {
            prg->streams[i].idx = st->index;
            prg->streams[i].stream_identifier = stream_identifier;
            prg->nb_streams++;
        }
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