MP4文件格式解析 之 二 （Sample table atom ）

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                 C   stbal           sample table atom

                  存储媒体数据的单位是samples。一个sample是一系列按时间顺序排列的数据的一个element。Samples存储在media中的chunk内，可以有不同的durations。Chunk存储一个或者多个samples，是数据存取的基本单位，可以有不同的长度，一个chunk内的每个sample也可以有不同的长度。例如如下图，chunk 2和3不同的长度，chunk 2内的sample5和6的长度一样，但是sample 4和5，6的长度不同。

          

          i  stsd

         sample description atom的类型是'stsd'，包含了一个sample description表。根据不同的编码方案和存储数据的文件数目，每个media可以有一个到多个sample description。sample-to-chunk atom通过这个索引表，找到合适medai中每个sample的description。

         

字段

长度(字节)

描述

尺寸

4

这个atom的字节数

类型

4

stsd

版本

1

这个atom的版本

标志

3

这里为0

条目数目

4

sample descriptions的数目

Sample description

 

不同的媒体类型有不同的sample description，但是每个sample description的前四个字段是相同的，包含以下的数据成员

尺寸

4

这个sample description的字节数

数据格式

4

存储数据的格式。

保留

6

 

数据引用索引

2

利用这个索引可以检索与当前sample description关联的数据。数据引用存储在data reference atoms。

 

可以看出这个sample只有一个description，对应得的数据格式是'mp4a'，14496-12定义了这种结构，mp4解码器会识别此description。

  

         ii    stts            Time-to-sample atoms

          Time-to-sampleatoms存储了media sample的duration 信息，提供了时间对具体data sample的映射方法，通过这个atom，你可以找到任何时间的sample，类型是'stts'。

       这个atom可以包含一个压缩的表来映射时间和sample序号，用其他的表来提供每个sample的长度和指针。表中每个条目提供了在同一个时间偏移量里面连续的sample序号， 以及samples的偏移量。递增这些偏移量，就可以建立一个完整的time-to-sample表.

               

           通过这个表，可以得知，任意时间所对应的第几个sample。  由 mdhd 知  timescale = 1000。 如计算0.2s所对应的sample为第几个时。对应的duration = timescale * 0.2 s  = 200          entry 4 所对应的sample  第 5 个sample

    

               iii   stsc    sample to chunk atoms

       当添加samples到media时，用chunks组织这些sample，这样可以方便优化数据获取。一个trunk包含一个或多个sample，chunk的长度可以不同，chunk内的sample的长度也可以不同。sample-to-chunkatom存储sample与chunk的映射关系。

Sample-to-chunkatoms的类型是'stsc'。它也有一个表来映射sample和trunk之间的关系，查看这张表，就可以找到包含指定sample的trunk，从而找到这个sample。

第 500个sample     500 = 28*13 + 12 + 13*9  +  7    所以相当于在chunk = 39   的 第7个sample中,这样 我们可以根据  stco 这个表找到 在chunk = 39位置所对应的偏移地址。  再根据 stsz 中找到第 494 至 496  中每个sample所占的大小。这样我们就可以求得  第500个sample的偏移地址，这样可以 seek   快进 快退。

如果要快进到任意时间，先根据 stts 表获取是第几个sample。在根据上面步骤就可快进。

 

              iv   stsz    sample size atoms

         sample size atoms定义了每个sample的大小，它的类型是'stsz'，包含了媒体中全部sample的数目和一张给出每个sample大小的表。这样，媒体数据自身就可以没有边框的限制。

 

字段

长度(字节)

描述

尺寸

4

这个atom的字节数

类型

4

stsz

版本

1

这个atom的版本

标志

3

这里为0

Sample size

4

全部sample的数目。如果所有的sample有相同的长度，这个字段就是这个值。否则，这个字段的值就是0。那些长度存在sample size表中

条目数目

4

sample size的数目

sample size

 

sample size表的结构。这个表根据sample number索引，第一项就是第一个sample，第二项就是第二个sample

大小

4

每个sample的大小

 

         

            可以看到这个vedio track的sample的长度都不一样。

         

            v     stco  (Chunk offset atoms)

          Chunk  offset atoms 定义了每个trunk在媒体流中的位置，它的类型是'stco'。位置有两种可能，32位的和64位的，后者对非常大的电影很有用。在一个表中只会有一种可能，这个位置是在整个文件中的，而不是在任何atom中的，这样做就可以直接在文件中找到媒体数据，而不用解释atom。需要注意的是一旦前面的atom有了任何改变，这张表都要重新建立，因为位置信息已经改变了。

         

字段

长度(字节)

描述

尺寸

4

这个atom的字节数

类型

4

stco

版本

1

这个atom的版本

标志

3

这里为0

条目数目

4

chunk offset的数目

chunk offset

 

字节偏移量从文件开始到当前chunk。这个表根据chunk number索引，第一项就是第一个trunk，第二项就是第二个trunk

大小

4

每个sample的大小

 

 

计算：

1  计算电影时长

方法1

    从mvhd - movie header atom中找到time scale和duration，duration除以time scale即是整部电影的长度。

    time scale相当于定义了标准的1秒在这部电影里面的刻度是多少。

      例如audio track的time scale = 8000, duration = 560128，所以总长度是70.016，video track的timescale = 600, duration = 42000，所以总长度是70

方法2

    首先计算出共有多少个帧，也就是sample（从sample size atoms中得到），然后

     整部电影的duration = 每个帧的duration之和（从Time-to-sample atoms中得出）

         例如audio track共有547个sample，每个sample的长度是1024，则总duration是560128，电影长度是70.016；video track共有1050个sample，每个sample的长度是40，则总duration是42000，电影长度是70

2 计算图像的宽 高

           从tkhd – track header atom中找到宽度和高度即是。

3  电影声音采样率

           从tkhd – track header atom中找出audio track的timescale即是声音的采样频率。

4  计算视频帧率    

           首先计算出整部电影的duration，和帧的数目然后

          帧率 = 整部电影的duration / 帧的数目

5 计算电影的比特率    

           整部电影的尺寸除以长度，即是比特率，此电影的比特率为846623/70 = 12094 bps   

6 查找sample

          

        当播放一部电影或者一个track的时候，对应的media handler必须能够正确的解析数据流，对一定的时间获取对应的媒体数据。如果是视频媒体，mediahandler可能会解析多个atom，才能找到给定时间的sample的大小和位置。具体步骤如下：

     1．确定时间，相对于媒体时间坐标系统

     2．检查time-to-sample atom来确定给定时间的sample序号。

     3．检查sample-to-chunk atom来发现对应该sample的chunk。

     4．从chunk offset atom中提取该trunk的偏移量。

     5．利用sample size atom找到sample在trunk内的偏移量和sample的大小。

 

      例如，如果要找第1秒的视频数据，过程如下：

      1．  第1秒的视频数据相对于此电影的时间为600

      2．  检查time-to-sampleatom，得出每个sample的duration是40，从而得出需要寻找第600/40 = 15 + 1 = 16个sample

      3．  检查sample-to-chunkatom，得到该sample属于第5个chunk的第一个sample，该chunk共有4个sample

      4．  检查chunkoffset atom找到第5个trunk的偏移量是20472

      5．  由于第16个sample是第5个trunk的第一个sample，所以不用检查sample size atom，trunk的偏移量即是该sample的偏移量20472。如果是这个trunk的第二个sample，则从sample size atom中找到该trunk的前一个sample的大小，然后加上偏移量即可得到实际位置。

      6．  得到位置后，即可取出相应数据进行解码，播放

7  查找关键帧

    查找过程与查找sample的过程非常类似，只是需要利用sync sample atom来确定key frame的sample序号

1. 确定给定时间的sample序号
2. 检查sync sample atom来发现这个sample序号之后的key frame
3. 检查sample-to-chunk atom来发现对应该sample的chunk
4. 从chunk offset atom中提取该trunk的偏移量
5. 利用sample size atom找到sample在trunk内的偏移量和sample的大小