音视频入门基础：H.264专题（5）——FFmpeg源码中解析NALU Header的函数分析

一、引言

FFmpeg源码中通过h264_parse_nal_header函数将H.264码流的NALU Header解析出来。下面对h264_parse_nal_header函数进行分析。

二、h264_parse_nal_header函数定义

h264_parse_nal_header函数定义在FFmpeg源码（下面演示的FFmpeg源码版本是5.0.3）的源文件libavcodec/h2645_parse.c 中：

static int h264_parse_nal_header(H2645NAL *nal, void *logctx)
{
    GetBitContext *gb = &nal->gb;

    if (get_bits1(gb) != 0)
        return AVERROR_INVALIDDATA;

    nal->ref_idc = get_bits(gb, 2);
    nal->type    = get_bits(gb, 5);

    av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG,
           "nal_unit_type: %d(%s), nal_ref_idc: %d\n",
           nal->type, h264_nal_unit_name(nal->type), nal->ref_idc);

    return 0;
}

该函数作用是：将NALU Header解析出来，由形参nal返回。

形参nal：

nal->gb：输入型参数。(&(nal->gb))->buffer指向存放NALU Header + RBSP 的缓冲区。

nal->ref_idc：输出型参数。执行h264_parse_nal_header函数后，nal->ref_idc的值为NALU Header中的nal_ref_idc。

nal->type：输出型参数。执行h264_parse_nal_header函数后，nal->type的值为NALU Header中的nal_unit_type。

形参logctx：输入型参数。用来输出日志，可以忽略。

返回值：解析NALU Header成功返回0。失败返回AVERROR_INVALIDDATA。

三、h264_parse_nal_header函数的内部实现原理

h264_parse_nal_header函数中，首先通过语句get_bits1(gb);拿到NALU Header中forbidden_zero_bit。关于get_bits1用法可以参考：《FFmpeg中位操作相关的源码：GetBitContext结构体，init_get_bits函数、get_bits1函数和get_bits函数分析》。

由于forbidden_zero_bit 的值应为0，如果它的值为1，则意味着比特流语法出错了，也就是FFmpeg头文件libavutil/error.h里面定义的“Invalid data found when processing input”：

#define AVERROR_INVALIDDATA        FFERRTAG( 'I','N','D','A') ///< Invalid data found when processing input

所以如果forbidden_zero_bit的值不为0，返回AVERROR_INVALIDDATA。

所以有下面语句：

if (get_bits1(gb) != 0)
        return AVERROR_INVALIDDATA;

然后通过下面语句，读取NALU Header中的nal_ref_idc和nal_unit_type，分别保存到nal->ref_idc和nal->type中。

nal->ref_idc = get_bits(gb, 2);
nal->type    = get_bits(gb, 5);

最后通过

av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG,
           "nal_unit_type: %d(%s), nal_ref_idc: %d\n",
           nal->type, h264_nal_unit_name(nal->type), nal->ref_idc);

日志输出NALU Header的信息。

h264_nal_unit_name函数是用来得到nal_unit_type的名称。其定义如下：

static const char *const h264_nal_type_name[32] = {
    "Unspecified 0", //H264_NAL_UNSPECIFIED
    "Coded slice of a non-IDR picture", // H264_NAL_SLICE
    "Coded slice data partition A", // H264_NAL_DPA
    "Coded slice data partition B", // H264_NAL_DPB
    "Coded slice data partition C", // H264_NAL_DPC
    "IDR", // H264_NAL_IDR_SLICE
    "SEI", // H264_NAL_SEI
    "SPS", // H264_NAL_SPS
    "PPS", // H264_NAL_PPS
    "AUD", // H264_NAL_AUD
    "End of sequence", // H264_NAL_END_SEQUENCE
    "End of stream", // H264_NAL_END_STREAM
    "Filler data", // H264_NAL_FILLER_DATA
    "SPS extension", // H264_NAL_SPS_EXT
    "Prefix", // H264_NAL_PREFIX
    "Subset SPS", // H264_NAL_SUB_SPS
    "Depth parameter set", // H264_NAL_DPS
    "Reserved 17", // H264_NAL_RESERVED17
    "Reserved 18", // H264_NAL_RESERVED18
    "Auxiliary coded picture without partitioning", // H264_NAL_AUXILIARY_SLICE
    "Slice extension", // H264_NAL_EXTEN_SLICE
    "Slice extension for a depth view or a 3D-AVC texture view", // H264_NAL_DEPTH_EXTEN_SLICE
    "Reserved 22", // H264_NAL_RESERVED22
    "Reserved 23", // H264_NAL_RESERVED23
    "Unspecified 24", // H264_NAL_UNSPECIFIED24
    "Unspecified 25", // H264_NAL_UNSPECIFIED25
    "Unspecified 26", // H264_NAL_UNSPECIFIED26
    "Unspecified 27", // H264_NAL_UNSPECIFIED27
    "Unspecified 28", // H264_NAL_UNSPECIFIED28
    "Unspecified 29", // H264_NAL_UNSPECIFIED29
    "Unspecified 30", // H264_NAL_UNSPECIFIED30
    "Unspecified 31", // H264_NAL_UNSPECIFIED31
};

static const char *h264_nal_unit_name(int nal_type)
{
    av_assert0(nal_type >= 0 && nal_type < 32);
    return h264_nal_type_name[nal_type];
}

可以看到h264_nal_unit_name函数内部通过nal_unit_type拿到数组h264_nal_type_name中对应的字符串（名称）。

h264_nal_type_name数组跟H.264官方文档《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第65页描述的nal_unit_type对应：