FFmpeg 视频旋转信息处理：3.4 vs 7.0.2

1. 概述

FFmpeg 在处理视频旋转信息方面经历了重要的架构变化。本文档详细对比了 FFmpeg 3.4 和 7.0.2 在封装（muxing）和解封装（demuxing）视频旋转信息时的差异，并提供兼容性解决方案。文档内容由Claude Sonnet 4辅助撰写，如有疏漏还请斧正。

FFmpeg 3.4：支持 metadata 和 side data 双重机制
FFmpeg 7.0.2：主要依赖 side data 机制，弱化 metadata 支持

2. 旋转信息存储机制

存储方式	FFmpeg 3.4	FFmpeg 7.0.2	说明
Stream Metadata	✅ 读写支持	❌ 仅读取（兼容性）	`stream->metadata["rotate"]`
Side Data	✅ 读写支持	✅ 主要方式	`AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX`
容器原生格式	✅ 支持	✅ 支持	MP4 tkhd atom 等

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// Metadata 格式（字符串）
stream->metadata["rotate"] = "90"  // 90度旋转

// Side Data 格式（3x3 变换矩阵）
int32_t displaymatrix[9] = {
    cos(θ), -sin(θ), 0,
    sin(θ),  cos(θ), 0,
    0,       0,      1
};

3. 解封装（Demuxing）对比

3.1 FFmpeg 3.4 解封装行为

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// FFmpeg 3.4 读取流程
void ffmpeg34_demux_rotation() {
    // 1. 从容器读取 displaymatrix
    uint8_t *displaymatrix = read_container_displaymatrix();
    
    // 2. 设置 side data
    av_stream_add_side_data(stream, AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, displaymatrix, size);
    
    // 3. 同时设置 metadata（便于应用程序使用）
    if (displaymatrix) {
        double rotation = av_display_rotation_get((int32_t*)displaymatrix);
        av_dict_set(&stream->metadata, "rotate", 
                   av_asprintf("%.0f", -rotation), AV_DICT_DONT_STRDUP_VAL);
    }
}

// 应用程序读取（推荐方式）
int getRotation_v34(AVStream *stream) {
    // 方式1：从 metadata 读取（简单）
    AVDictionaryEntry *t = av_dict_get(stream->metadata, "rotate", NULL, 0);
    if (t) return atoi(t->value);
    
    // 方式2：从 side data 读取（精确）
    uint8_t *displaymatrix = av_stream_get_side_data(stream, AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, NULL);
    if (displaymatrix) {
        return (int)(-av_display_rotation_get((int32_t*)displaymatrix));
    }
    return 0;
}

3.2 FFmpeg 7.0.2 解封装行为

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// FFmpeg 7.0.2 读取流程
void ffmpeg70_demux_rotation() {
    // 1. 从容器读取 displaymatrix
    uint8_t *displaymatrix = read_container_displaymatrix();
    
    // 2. 只设置 side data
    av_packet_side_data_add(&stream->codecpar->coded_side_data,
                           &stream->codecpar->nb_coded_side_data,
                           AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, displaymatrix, size, 0);
    
    // 3. 不再自动设置 metadata
    // stream->metadata["rotate"] 为空！
}

// 应用程序读取（新方式）
int getRotation_v70(AVStream *stream) {
    // 只能从 side data 读取
    AVPacketSideData *side_data = av_packet_side_data_get(
        stream->codecpar->coded_side_data,
        stream->codecpar->nb_coded_side_data,
        AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX
    );
    
    if (side_data && side_data->size >= 9 * sizeof(int32_t)) {
        double rotation = av_display_rotation_get((int32_t*)side_data->data);
        return (int)(-rotation);
    }
    return 0;
}

4. 封装（Muxing）对比

4.1 FFmpeg 3.4 封装行为

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// FFmpeg 3.4 支持多种设置方式

// 方式1：通过 metadata 设置（推荐）
int setRotation_v34_metadata(AVStream *stream, int degrees) {
    char rotation_str[16];
    snprintf(rotation_str, sizeof(rotation_str), "%d", degrees);
    
    // 设置 metadata，muxer 会自动转换为 displaymatrix
    return av_dict_set(&stream->metadata, "rotate", rotation_str, 0);
}

// 方式2：直接设置 side data
int setRotation_v34_sidedata(AVStream *stream, int degrees) {
    uint8_t *displaymatrix = av_stream_new_side_data(stream, 
                                                    AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, 
                                                    9 * sizeof(int32_t));
    if (!displaymatrix) return -1;
    
    av_display_rotation_set((int32_t*)displaymatrix, -(double)degrees);
    return 0;
}

4.2 FFmpeg 7.0.2 封装行为

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// FFmpeg 7.0.2 主要通过 side data 设置

int setRotation_v70(AVStream *stream, int degrees) {
    // metadata 方式可能无效，必须使用 side data
    int32_t *displaymatrix = (int32_t*)av_packet_side_data_new(
        &stream->codecpar->coded_side_data,
        &stream->codecpar->nb_coded_side_data,
        AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX,
        9 * sizeof(int32_t),
        0
    );
    
    if (!displaymatrix) return -1;
    
    av_display_rotation_set(displaymatrix, -(double)degrees);
    return 0;
}

5. 总结

FFmpeg 在处理视频旋转信息方面的变化反映了其向更标准化、更精确方向的演进：

FFmpeg 3.4：过渡期版本，同时支持 metadata 和 side data
FFmpeg 7.0.2：现代化版本，主要依赖标准化的 side data

开发者应该：

在新项目中优先使用 side data API
保持对旧版本的兼容性支持
进行充分的跨版本测试
关注 FFmpeg 的未来发展趋势

这种变化虽然增加了开发复杂度，但提供了更好的标准兼容性和更精确的旋转信息处理能力。