MP4文件格式

MP4文件格式详解（ISO-14496-12/14）

Author:Pirate Leo

Email:codeevoship@gmail.com

一、基本概念

1、 文件，由许多Box和FullBox组成。

2、 Box，每个Box由Header和Data组成。

3、 FullBox，是Box的扩展，Box结构的基础上在Header中增加8bits version和24bits flags。

4、 Header，包含了整个Box的长度size和类型type。当size==0时，代表这是文件中最后一个Box；当size==1时，意味着Box长度需要更多bits来描述，在后面会定义一个64bits的largesize描述Box的长度；当type是uuid时，代表Box中的数据是用户自定义扩展类型。

5、 Data，是Box的实际数据，可以是纯数据也可以是更多的子Boxes。

6、 当一个Box的Data中是一系列子Box时，这个Box又可成为Container Box。

Box的结构用伪代码表示如下：

aligned(8) class Box (unsigned int(32) boxtype,optional unsigned int(8)[16] extended_type)
{
    unsigned int(32) size;
    unsigned int(32) type = boxtype;
    if (size==1)
    {
        unsigned int(64) largesize;
    }
    else if (size==0)
    {
        // box extends to end of file
    }
    if (boxtype==‘uuid’)
    {
        unsigned int(8)[16] usertype = extended_type;
    }

aligned(8) class Box (unsigned int(32) boxtype,optional unsigned int(8)[16] extended_type) 
{ 
    unsigned int(32) size; 
    unsigned int(32) type = boxtype; 
    if (size==1) 
    { 
        unsigned int(64) largesize; 
    } 
    else if (size==0) 
    { 
        // box extends to end of file 
    } 
    if (boxtype==‘uuid’) 
    { 
        unsigned int(8)[16] usertype = extended_type; 
    } 

结构如下图：

 

                                                                                             文件基本结构描述图

二、MP4文件格式（ISO-14496-12/14）

MP4文件概述

MP4文件就是由各式各样的Box组成的，下表中列出了所有必选或可选的Box类型，√代表Box必选。

具体列表：

ftyp						√	file type and compatibility
pdin							progressive download information
moov						√	container for all the metadata
	mvhd					√	movie header, overall declarations
	trak					√	container for an individual track or stream
		tkhd				√	track header, overall information about the track
		tref					track reference container
		edts					edit list container
			elst				an edit list
		mdia				√	container for the media information in a track
			mdhd			√	media header, overall information about the media
			hdlr			√	handler, declares the media (handler) type
			minf			√	media information container
				vmhd			video media header, overall information (video track only)
				smhd			sound media header, overall information (sound track only)
				hmhd			hint media header, overall information (hint track only)
				nmhd			Null media header, overall information (some tracks only)
				dinf		√	data information box, container
					dref	√	data reference box, declares source(s) of media data in track
				stbl		√	sample table box, container for the time/space map
					stsd	√	sample descriptions (codec types, initialization etc.)
					stts	√	(decoding) time-to-sample
					ctts		(composition) time to sample
					stsc	√	sample-to-chunk, partial data-offset information
					stsz		sample sizes (framing)
					stz2		compact sample sizes (framing)
					stco	√	chunk offset, partial data-offset information
					co64		64-bit chunk offset
					stss		sync sample table (random access points)
					stsh		shadow sync sample table
					padb		sample padding bits
					stdp		sample degradation priority
					sdtp		independent and disposable samples
					sbgp		sample-to-group
					sgpd		sample group description
					subs		sub-sample information
	mvex						movie extends box
		mehd					movie extends header box
		trex				√	track extends defaults
	ipmc						IPMP Control Box
moof							movie fragment
	mfhd					√	movie fragment header
	traf						track fragment
		tfhd				√	track fragment header
		trun					track fragment run
		sdtp					independent and disposable samples
		sbgp					sample-to-group
		subs					sub-sample information
mfra							movie fragment random access
	tfra						track fragment random access
	mfro					√	movie fragment random access offset
mdat							media data container
free							free space
skip							free space
	udta						user-data
		cprt					copyright etc.
meta							metadata
	hdlr					√	handler, declares the metadata (handler) type
	dinf						data information box, container
		dref					data reference box, declares source(s) of metadata items
	ipmc						IPMP Control Box
	iloc						item location
	ipro						item protection
		sinf					protection scheme information box
			frma				original format box
			imif				IPMP Information box
			schm				scheme type box
			schi				scheme information box
	iinf						item information
	xml						XML container
	bxml						binary XML container
	pitm						primary item reference
	fiin						file delivery item information
		paen					partition entry
			fpar				file partition
			fecr				FEC reservoir
		segr					file delivery session group
		gitn					group id to name
		tsel					track selection
meco							additional metadata container
	mere						metabox relation

正式开始前先对文件的几个重要部分宏观介绍一下，以便诸位在后续学习时心中有数：

1、  ftypbox，在文件的开始位置，描述的文件的版本、兼容协议等；

2、  moovbox，这个box中不包含具体媒体数据，但包含本文件中所有媒体数据的宏观描述信息，moov box下有mvhd和trak box。

        >>mvhd中记录了创建时间、修改时间、时间度量标尺、可播放时长等信息。

        >>trak中的一系列子box描述了每个媒体轨道的具体信息。

3、  moofbox，这个box是视频分片的描述信息。并不是MP4文件必须的部分，但在我们常见的可在线播放的MP4格式文件中（例如Silverlight Smooth Streaming中的ismv文件）确是重中之重。

4、  mdatbox，实际媒体数据。我们最终解码播放的数据都在这里面。

5、  mfrabox，一般在文件末尾，媒体的索引文件，可通过查询直接定位所需时间点的媒体数据。

附：Smooth Streaming中ismv文件结构，文件分为了多个Fragments，每个Fragment中包含moof和mdat。这样的结构符合渐进式播放需求。（mdat及其描述信息逐步传输，收齐一个Fragment便可播放其中的mdat）。

文件类型ftyp（ISO-14496-12）

Author:Pirate Leo

Email:codeevoship@gmail.com

ISO 14496 - 12 定义了一种封装媒体数据的基础文件格式，mp4、3gp、ismv等我们常见媒体封装格式都是以这种基础文件格式为基础衍生的。

如果从全局角度了解基础文件格式，请看我之前的博文《MP4文件格式详解——结构概述》。

本系列文档从MP4文件入手，对文件中重要的box进行解析。

<======================================================================>

本次解析ftyp box

aligned(8) class FileTypeBox extends Box(‘ftyp’)
{
    unsigned int(32) major_brand;
    unsigned int(32) minor_version;
    unsigned int(32) compatible_brands[];  // to end of the box
}

aligned(8) class FileTypeBox extends Box(‘ftyp’) 
{ 
    unsigned int(32) major_brand; 
    unsigned int(32) minor_version; 
    unsigned int(32) compatible_brands[];  // to end of the box 
}

什么是brands？官方是这样描述的：

Each brand is a printable four-character code, registered with ISO, that identifies a precise specification.//在ISO注册的4个字符。

下表来源于网络，列出了几种常见的基于基础文件格式的，媒体封装格式标识。

更多的内容可以查看http://www.ftyps.com/

	Brand	Extension	Mime Type
MP4	mp41, mp42	.mp4	video/mp4, audio/mp4, application/mp4
3GPP	various, e.g. 3gp4, 3gp5	.3gp	video/3gpp, audio/3gpp
3GPP2	3g2a	.3g2	video/3gpp2, audio/3gpp2
Motion JPEG 2000	mjp2	.mj2	video/mj2
QuickTime	"qt"	.mov	video/quicktime

 

结合实际文件，下图是MP4文件起始位置存放的数据

length（4字节）：0x0000001c：box的长度是28字节；

boxtype（4字节）：0x66747970：“ftyp”的ASCII码，box的标识；

major_brand（4字节）：0x69736f6d：“isom“的ASCII码；

minor_version（4字节）：0x00000200：ismo的版本号；

compatible_brands（12字节）：说明本文件遵从（或称兼容）ismo,iso2,mp41三种协议。

ftyp box通常放在文件的开始，通过对该box解析可以让我们的软件（播放器、demux、解析器）知道应该使用哪种协议对这该文件解析，是后续解读文件基础。