《Rust MP4视频技术开发》第八章：生成MP4

通过Rust原生的MP4库，生成MP4文件也是一件简单的事情，完全不需要直接操作文件数据。

Cargo.toml：

[package]
name = "mp4_info"
version = "0.1.0"
edition = "2024"

[dependencies]
mp4 = "0.14.0"

代码：

// 引入mp4库中的配置结构体和写入器，用于处理MP4文件的创建
use mp4::{Mp4Config, Mp4Writer};
// 引入标准库中的Cursor，用于在内存中创建可读写的字节流
use std::io::Cursor;

/// 主函数：创建一个基本的MP4文件结构并在内存中生成其字节数据
/// 返回值为mp4::Result<()>，用于处理可能的MP4操作错误
fn main() -> mp4::Result<()> {
    // 配置MP4文件的基本参数
    let config = Mp4Config {
        // 主要品牌标识，"isom"是ISO基础媒体文件格式的常见标识
        major_brand: str::parse("isom").unwrap(),
        // 次要版本号，512是常见的版本值
        minor_version: 512,
        // 兼容的品牌列表，这些标识表示该MP4文件与多种标准兼容
        compatible_brands: vec![
            str::parse("isom").unwrap(),  // 兼容ISO基础媒体格式
            str::parse("iso2").unwrap(),  // 兼容ISO 2标准
            str::parse("avc1").unwrap(),  // 兼容AVC/H.264编码
            str::parse("mp41").unwrap(),  // 兼容MP4版本1
        ],
        // 时间刻度，单位为ticks/秒，这里1000表示1秒=1000个时间单位
        timescale: 1000,
    };

    // 创建一个内存中的字节流（Cursor包裹空Vec），用于存储生成的MP4数据
    let data = Cursor::new(Vec::<u8>::new());
    // 初始化MP4写入器，传入内存流和配置，开始写入MP4文件头部信息
    let mut writer = Mp4Writer::write_start(data, &config)?;
    // 完成MP4文件写入，写入尾部信息（如moov原子等）
    writer.write_end()?;

    // 将写入器中的数据转换为字节向量（获取最终生成的MP4文件字节数据）
    let data: Vec<u8> = writer.into_writer().into_inner();
    // 打印生成的MP4字节数据（此处为一个空的MP4容器结构）
    println!("{:?}", data);
    // 成功完成操作
    Ok(())
}

这段代码是一个使用 Rust 的 mp4 库创建基础 MP4 文件容器的示例程序。它的核心功能是在内存中生成一个符合 MP4 标准的空容器结构（没有实际音视频数据，仅包含基础格式信息），并打印出该容器的字节数据。

一、代码分析

1. 依赖引入

rust

use mp4::{Mp4Config, Mp4Writer};
use std::io::Cursor;

• mp4 是 Rust 中处理 MP4 文件的库，这里引入了两个核心组件：
  • Mp4Config：用于配置 MP4 文件的基础参数（如品牌、版本、时间刻度等）。
  • Mp4Writer：用于写入 MP4 数据的工具，负责生成符合 MP4 格式的字节流。
• std::io::Cursor：标准库中的工具，用于在内存中创建一个 "可读写的字节流"（类似内存中的文件），避免直接操作磁盘文件，方便调试。

2. 主函数逻辑

rust

fn main() -> mp4::Result<()> { ... }

• 主函数返回 mp4::Result<()>，表示函数可能产生 MP4 相关操作的错误（通过 ? 符号自动传播错误），最终成功时返回 Ok(())。

3. 配置 MP4 参数（Mp4Config）

rust

let config = Mp4Config {
    major_brand: str::parse("isom").unwrap(),
    minor_version: 512,
    compatible_brands: vec![
        str::parse("isom").unwrap(),
        str::parse("iso2").unwrap(),
        str::parse("avc1").unwrap(),
        str::parse("mp41").unwrap(),
    ],
    timescale: 1000,
};

这部分定义了 MP4 文件的基础格式参数：

• major_brand：MP4 的 "主要品牌标识"，用于声明文件遵循的核心标准。"isom" 是最常见的标识（表示 "ISO 基础媒体文件格式"）。
• minor_version：次要版本号，512 是 MP4 格式中约定的常见值。
• compatible_brands：兼容的品牌列表，告诉播放器 / 解析器 "该文件还兼容这些标准"。例如：
  • isom/iso2：兼容 ISO 基础媒体格式的不同版本；
  • avc1：兼容 H.264（AVC）视频编码；
  • mp41：兼容早期 MP4 标准。
• timescale：时间刻度（单位：ticks / 秒），用于定义 MP4 中时间的 "最小单位"。这里 1000 表示 1 秒 = 1000 个时间单位（即 1 个时间单位 = 1 毫秒）。

4. 初始化内存流和 MP4 写入器

rust

let data = Cursor::new(Vec::<u8>::new());
let mut writer = Mp4Writer::write_start(data, &config)?;

• Cursor::new(Vec::<u8>::new())：创建一个内存中的空字节流（用 Vec<u8> 作为底层存储，Cursor 使其支持读写操作）。
• Mp4Writer::write_start(...)：初始化 MP4 写入器，传入内存流和配置，开始写入 MP4 文件的 "头部信息"（如文件类型、品牌标识等基础元数据）。

5. 完成 MP4 写入并获取结果

rust

writer.write_end()?;
let data: Vec<u8> = writer.into_writer().into_inner();
println!("{:?}", data);

• writer.write_end()?：完成 MP4 写入，补充文件的 "尾部信息"（如 MP4 中关键的 moov 原子，用于描述媒体结构）。
• writer.into_writer().into_inner()：将写入器中的数据转换为字节向量（Vec<u8>），即最终生成的 MP4 容器的字节数据。
• println!：打印字节数据，方便观察生成的 MP4 基础结构。

二、代码的核心作用

这段代码生成了一个空的 MP4 容器（没有实际的音视频轨道和数据），但它符合 MP4 格式的基础规范。它展示了创建 MP4 文件的最小流程：定义格式参数 → 初始化写入器 → 写入头部和尾部信息 → 获取结果。

实际应用中，在此基础上可以通过 Mp4Writer 的其他方法添加音视频轨道、写入媒体数据（如 H.264 视频帧、AAC 音频帧），最终生成完整的 MP4 文件。

三、执行结果分析

D:\rust_projects\mp4_info\target\debug>mp4_info
[0, 0, 0, 32, 102, 116, 121, 112, 105, 115, 111, 109, 0, 0, 2, 0, 105, 115, 111, 109, 105, 115, 111, 50, 97, 118, 99, 49, 109, 112, 52, 49, 0, 0, 0, 16, 109, 100, 97, 116, 0, 0, 0, 8, 119, 105, 100, 101, 0, 0, 0, 116, 109, 111, 111, 118, 0, 0, 0, 108, 109, 118, 104, 100, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 3, 232, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 64, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1]

这段字节数组是代码生成的空 MP4 容器的二进制数据，对应 MP4 文件的基础结构（由多个 "原子"（Atom/Box）组成）。我们可以通过解析字节数据的结构，验证它是否符合 MP4 格式规范以及代码中的配置。

核心分析：MP4 文件的 "原子" 结构

MP4 文件由一系列 "原子"（Box）组成，每个原子的基本结构是：

• 前 4 字节：原子大小（字节数，大端存储）
• 接下来 4 字节：原子类型（4 个 ASCII 字符，标识原子功能）
• 剩余字节：原子的数据（根据类型不同，结构不同）

下面按顺序解析输出的字节数组：

1. 第一个原子：ftyp（文件类型原子）

对应字节范围：[0,0,0,32, 102,116,121,112, ... ,109,112,52,49]

• 前 4 字节 [0,0,0,32]：原子大小为 32 字节（0x00000020 = 32）。
• 接下来 4 字节 [102,116,121,112]：ASCII 对应 ftyp（File Type Box），是 MP4 文件的第一个原子，用于声明文件格式信息。
• 后续数据（32 - 8 = 24 字节）：
  • 前 4 字节 [105,115,111,109]：ASCII 对应 isom，即代码中配置的 major_brand（主要品牌）。
  • 接下来 4 字节 [0,0,2,0]：16 进制为 0x00000200，对应十进制 512，即代码中 minor_version（次要版本）。
  • 剩余 16 字节（4 个品牌 ×4 字节）：compatible_brands（兼容品牌列表），与代码完全一致：
    • [105,115,111,109] → isom
    • [105,115,111,50] → iso2（50 是字符 '2' 的 ASCII）
    • [97,118,99,49] → avc1（49 是字符 '1' 的 ASCII）
    • [109,112,52,49] → mp41（52 是字符 '4' 的 ASCII）

2. 第二个原子：mdat（媒体数据原子）

对应字节范围：[0,0,0,16, 109,100,97,116, ... ,119,105,100,101]

• 前 4 字节 [0,0,0,16]：原子大小为 16 字节（0x00000010 = 16）。
• 接下来 4 字节 [109,100,97,116]：ASCII 对应 mdat（Media Data Box），用于存储实际的音视频数据（如视频帧、音频帧）。
• 后续数据（16 - 8 = 8 字节）：由于代码没有添加任何音视频数据，这里是空的占位数据（无实际意义）。

3. 第三个原子：moov（电影原子）

对应字节范围：[0,0,0,116, 116,109,111,118, ... ,0,0,0,1]

• 前 4 字节 [0,0,0,116]：原子大小为 116 字节（0x00000074 = 116）。
• 接下来 4 字节 [116,109,111,118]：ASCII 对应 tmoov？不，实际是 moov（可能是字节索引计算偏差，核心是电影原子）。moov 是 MP4 的核心原子，存储媒体的元数据（如轨道信息、时间刻度等）。
• 内部子原子：moov 中通常包含 mvhd（Movie Header Box，电影头原子），用于描述整个媒体的全局信息：
  • 其中会包含代码中配置的 timescale: 1000（时间刻度，1 秒 = 1000 个时间单位）。在字节中可找到 [0,0,3,232]，16 进制为 0x000003E8，对应十进制 1000，与配置完全匹配。

执行结果分析结论

输出的字节数组是一个完全符合 MP4 格式规范的空容器：

• 包含 MP4 必需的基础原子（ftyp 声明格式、mdat 预留媒体数据位置、moov 存储元数据）。
• 所有配置参数（major_brand、minor_version、compatible_brands、timescale）均正确体现在二进制数据中。
• 由于没有添加音视频轨道和实际数据，容器是空的，但结构完整，可被标准 MP4 解析器识别为合法文件。