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閱讀本文前，請先閱讀上半部分：FFmpeg代碼導讀系列(一)----基礎篇

金山云多媒體SDK團隊在移動直播、短視頻等項目中遇到了許多FFmpeg問題，特設立《FFmpeg從入門到出家》系列文稿，希望博君一笑的同時，能讓大家對FFmpeg有更深入的了解。

先在前面

FFmpeg社區(qū)曾經(jīng)有過一次針對RTMP擴展HEVC的討論，最終達成的結(jié)論是如果Adobe擴展了RTMP，那么FFmpeg才可以接受HEVC擴展?，F(xiàn)狀是Adobe更新RTMP協(xié)議遙遙無期。

隨著iOS 11對HEVC的支持，還有Android芯片對H.265的支持。在移動平臺支持場景下，使用更高效率的視頻編碼，在相同帶寬負載情況下，能提供更優(yōu)質(zhì)的直播體驗?？梢蚤喿x《基于iOS11的HEVC(H.265)硬編碼/硬解碼功能開發(fā)指南》了解iOS對HEVC的支持情況。

如果你也認可這個思路，那么你可以參考本文，在基于RTMP協(xié)議推流或者拉流中，體驗H.265/HEVC帶來的用戶體驗提升！

4. HEVC在RTMP中的擴展

為推進HEVC視頻編碼格式在直播方案中的落地，經(jīng)過CDN聯(lián)盟討論，并和主流云服務廠商達成一致，規(guī)范了HEVC在RTMP/FLV中的擴展，具體修改內(nèi)容見下。

4.1 FLV規(guī)范擴展

HEVC為視頻編碼格式，因此對FLV規(guī)范的擴展，只集中在Video Tag，其它部分，無任何改動。

4.1.1 支持HEVC的VideoTagHeader

擴展后的VideoTagHeader如下圖所示(紅色字體為新增內(nèi)容)：

支持HEVC的FLVTagHeader.png

修改點如下：

1. CodecID - 定義HEVC格式的值為12；

2. HEVCPacketType - 當CodecID == 12時，AVCPacketType為HEVCPacketType：

   • 如果HEVCPacketType為0，表示HEVCVIDEOPACKET中存放的是HEVC sequence header；
   • 如果HEVCPacketType為1，表示HEVCVIDEOPACKET中存放的是HEVC NALU；
   • 如果HEVCPacketType為2，表示HEVCVIDEPACKET中存放的是HEVC end of sequence，即HEVCDecoderConfigurationRecord；

3. CompositionTime - 當CodecID == 12時，同樣需要CompositionTime

4.1.2 支持HEVC的VideoTagBody

當CodecID為12時，VideoTagBody中存放的就是HEVC視頻幀內(nèi)容。

擴展后的VideoTagBody如下圖所示(紅色字體為HEVC新增內(nèi)容)：

支持HEVC的VideoTagBody.png

4.2 FFmpeg中的修改

我們已在FFmpeg的各個版本上提供相關的完整修改，具體參見：https://github.com/ksvc/FFmpeg， 完整patch獲取及相關說明見：https://github.com/ksvc/FFmpeg/wiki。

由第二章節(jié)的闡述可知，F(xiàn)LV的解復用和復用功能代碼分別在libavformt/flvdec.c和libavformat/flvenc.c中，擴展后的修改也都集中在這兩個文件。本節(jié)將在FFmpeg3.3的基礎上，說明修改的關鍵點。

4.2.1 編碼類型定義

libavformat/flv.h中按照VideoTagHeader中的CodecID定義了一組視頻編碼格式的枚舉值，擴展后的枚舉定義如下：

enum {
    FLV_CODECID_H263    = 2,
    FLV_CODECID_SCREEN  = 3,
    FLV_CODECID_VP6     = 4,
    FLV_CODECID_VP6A    = 5,
    FLV_CODECID_SCREEN2 = 6,
    FLV_CODECID_H264    = 7,
    FLV_CODECID_REALH263= 8,
    FLV_CODECID_MPEG4   = 9,
    FLV_CODECID_HEVC   = 12,
};

4.2.2 FLV demux

在解復用過程中，flv_read_packet方法是整個過程的核心，它里面完成了對每個Tag的讀取和解析。

4.1.1中提到，當如果HEVCPacketType為0時，表示HEVCVIDEOPACKET中存放的是HEVC sequence header，也就是HEVCDecoderConfigurationRecord，解碼時需設置HEVCDecoderConfigurationRecord方能正確解碼。

HEVC與AVC視頻幀在FLV中的存放格式相同，所以只需在讀取Video Tag的地方增加AV_CODEC_ID_HEVC的判斷條件即可，調(diào)整后的代碼如下：

if (st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC ||
    st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 ||
    st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC ||
    st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG4) {
    int type = avio_r8(s->pb);
    size--;
    if (st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 ||
         st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC ||
         st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG4) {
         // sign extension
         int32_t cts = (avio_rb24(s->pb) + 0xff800000) ^ 0xff800000;
         pts = dts + cts;
         if (cts < 0) { // dts might be wrong
             if (!flv->wrong_dts)
                av_log(s, AV_LOG_WARNING,
                        "Negative cts, previous timestamps might be wrong.\n");
            flv->wrong_dts = 1;
        } else if (FFABS(dts - pts) > 1000*60*15) {
           av_log(s, AV_LOG_WARNING,
                       "invalid timestamps %"PRId64" %"PRId64"\n", dts, pts);
           dts = pts = AV_NOPTS_VALUE;
        }
   }

   if (type == 0 && (!st->codecpar->extradata ||
       st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC ||
       st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC ||
       st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_H264)) {
       AVDictionaryEntry *t;
       if (st->codecpar->extradata) {
           if ((ret = flv_queue_extradata(flv, s->pb, stream_type, size)) < 0)
               return ret;
           ret = FFERROR_REDO;
           goto leave;
       }
       if ((ret = flv_get_extradata(s, st, size)) < 0)
           return ret;
       ……
   }
}

AVCDecoderConfigurationRecord和HEVCDecoderConfigurationRecord都是存放在AVStream->AVCodecParameter->extradata中。

4.2.3 FLV mux

FLV mux的修改相對較多、header、packet、trailer中均有涉及。

4.2.3.1 write header

flv_write_header中主要完成了以下工作：

1. 寫入FLV Header；
2. 寫入Metadata；
3. 如果音頻編碼格式為AAC，則寫入第一個Audio Tag，其AudioTagBody中存放的是AAC sequence header；
4. 如果視頻編碼格式為AVC，則寫入第一個Video Tag，其中VideoTagBody中存放的是AVC sequence header。

同樣，當視頻編碼格式HEVC時，也要寫入第一個VideoTag，其中VideoTagBody中存放的是HEVCDecoderConfigurationRecord，修改點如下：

avio_w8(pb, par->codec_tag | FLV_FRAME_KEY); // flags
avio_w8(pb, 0); // AVC sequence header
avio_wb24(pb, 0); // composition time

if (par->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC)
       ff_isom_write_hvcc(pb, par->extradata, par->extradata_size, 0);
else
       ff_isom_write_avcc(pb, par->extradata, par->extradata_size);

ff_isom_write_hvcc的作用是將extradata轉(zhuǎn)為HEVCDecoderConfigurationRecord結(jié)構(gòu)并寫入。

4.2.3.2 write packet

flv_write_packet的作用是寫入音視頻幀，其中有關寫入video數(shù)據(jù)的地方，都需要加上AV_CODEC_ID_HEVC的判斷條件，修改內(nèi)容如下:

    else if (par->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC ){
        if (par->extradata_size > 0 && *(uint8_t*)par->extradata != 1)
            if ((ret = ff_hevc_annexb2mp4_buf(pkt->data, &data, &size, 0, NULL)) < 0)
                return ret;
    }

ff_hevc_annexb2mp4_buf方法的作用是將Annex-B格式的HEVC視頻幀轉(zhuǎn)為HVCC格式。

AnnexB與AVCC/HVCC的區(qū)別在于參數(shù)集與幀格式，AnnexB的參數(shù)集sps、pps以NAL的形式存在碼流中（帶內(nèi)傳輸），以startcode分割NAL。而HVCC 的參數(shù)集存儲在extradata中（帶外傳輸），使用NALU長度（固定字節(jié)，通常為4字節(jié)，從extradata中解析）分隔NAL。

4.2.3.3 write trailer

結(jié)束時需要寫入HEVC end of sequence，其格式與AVC end of sequence相同，直接復用即可，flv_write_trailer的修改內(nèi)容如下：

 if (par->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
           (par->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 || par->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC || par->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG4))
                put_avc_eos_tag(pb, sc->last_ts);

5. 結(jié)束語

本文只是簡單介紹了如何在FFmpeg中擴展rtmp協(xié)議對HEVC編碼格式的支持，而要將HEVC應用于直播整體方案，除推流端和播放端要提供相應能力外，源站、CDN、轉(zhuǎn)碼服務同樣都需要提供這種能力。金山云直播整體方案，已完全支持HEVC視頻編碼格式，歡迎大家使用。

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