音视频入门基础：FLV专题（13）——FFmpeg源码中，解析任意Type值的SCRIPTDATAVALUE类型的实现

news2024/11/29 4:06:44

一、SCRIPTDATAVALUE类型

从《音视频入门基础：FLV专题（9）——Script Tag简介》中可以知道，根据《video_file_format_spec_v10_1.pdf》第80到81页，SCRIPTDATAVALUE类型由一个8位（1字节）的Type和一个ScriptDataValue组成。其中Type属性用来指定ScriptDataValue的类型，根据Type值的不同，ScriptDataValue的类型也不同：

二、ScriptTagBody

根据《video_file_format_spec_v10_1.pdf》第80页，ScriptTagBody包含以Action Message Format（AMF）编码的SCRIPTDATA。AMF是一种用于数据交换的开放标准，旨在简化数据传输和解析过程。ScriptTagBody由Name和Value组成，这两个属性都是SCRIPTDATAVALUE类型的：

ScriptTagBody = Name + Value

三、SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型

ScriptTagBody的Value属性指定了AMF参数或对象的属性，为SCRIPTDATAVALUE类型。当Value对应的Type的值为8时，Value对应的ScriptDataValue属性为SCRIPTDATAECMAARRAY类型。

SCRIPTDATAECMAARRAY类型的Variables属性是一个数组，该数组的每个元素都为SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型。数组中的每个元素由变量名称（PropertyName）和变量的值（PropertyData）组成。根据《video_file_format_spec_v10_1.pdf》第82页，PropertyName为SCRIPTDATASTRING类型，而PropertyData为SCRIPTDATAVALUE类型：

SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型 = PropertyName + PropertyData

四、ScriptTagBody和SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型的相似之处

从上面可以看出来，ScriptTagBody和SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型，这两者的结构是非常相似的，它们都是由一个Name和一个Value/Data组成，特别是它们的第二个属性：Value和Data都是SCRIPTDATAVALUE类型。所以FFmpeg封装了一个通用的解析函数——amf_parse_object函数来实现解析ScriptTagBody的Value属性或SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型的PropertyData属性。也就是说FFmpeg源码中，amf_parse_object函数是解析SCRIPTDATAVALUE类型的通用方法。不管是什么Type值的SCRIPTDATAVALUE类型都可以通过amf_parse_object函数把其Type和ScriptDataValue解析出来。

五、amf_parse_object函数的定义

amf_parse_object函数定义在FFmpeg源码（本文演示用的FFmpeg源码版本为7.0.1）的源文件libavformat/flvdec.c中：

static int amf_parse_object(AVFormatContext *s, AVStream *astream,
                            AVStream *vstream, const char *key,
                            int64_t max_pos, int depth)
{
    AVCodecParameters *apar, *vpar;
    FLVContext *flv = s->priv_data;
    AVIOContext *ioc;
    AMFDataType amf_type;
    FLVMetaVideoColor *meta_video_color = flv->metaVideoColor;
    char str_val[1024];
    double num_val;
    amf_date date;

    if (depth > MAX_DEPTH)
        return AVERROR_PATCHWELCOME;

    num_val  = 0;
    ioc      = s->pb;
    if (avio_feof(ioc))
        return AVERROR_EOF;
    amf_type = avio_r8(ioc);

    switch (amf_type) {
    case AMF_DATA_TYPE_NUMBER:
        num_val = av_int2double(avio_rb64(ioc));
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_BOOL:
        num_val = avio_r8(ioc);
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_STRING:
        if (amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) < 0) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AMF_DATA_TYPE_STRING parsing failed\n");
            return -1;
        }
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_OBJECT:
        if (key &&
            (ioc->seekable & AVIO_SEEKABLE_NORMAL) &&
            !strcmp(KEYFRAMES_TAG, key) && depth == 1)
            if (parse_keyframes_index(s, ioc, max_pos) < 0)
                av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Keyframe index parsing failed\n");
            else
                add_keyframes_index(s);
        while (avio_tell(ioc) < max_pos - 2 &&
               amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) > 0)
            if (amf_parse_object(s, astream, vstream, str_val, max_pos,
                                 depth + 1) < 0)
                return -1;     // if we couldn't skip, bomb out.
        if (avio_r8(ioc) != AMF_END_OF_OBJECT) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Missing AMF_END_OF_OBJECT in AMF_DATA_TYPE_OBJECT\n");
            return -1;
        }
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_NULL:
    case AMF_DATA_TYPE_UNDEFINED:
    case AMF_DATA_TYPE_UNSUPPORTED:
        break;     // these take up no additional space
    case AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY:
    {
        unsigned v;
        avio_skip(ioc, 4);     // skip 32-bit max array index
        while (avio_tell(ioc) < max_pos - 2 &&
               amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) > 0)
            // this is the only case in which we would want a nested
            // parse to not skip over the object
            if (amf_parse_object(s, astream, vstream, str_val, max_pos,
                                 depth + 1) < 0)
                return -1;
        v = avio_r8(ioc);
        if (v != AMF_END_OF_OBJECT) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Missing AMF_END_OF_OBJECT in AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY, found %d\n", v);
            return -1;
        }
        break;
    }
    case AMF_DATA_TYPE_ARRAY:
    {
        unsigned int arraylen, i;

        arraylen = avio_rb32(ioc);
        for (i = 0; i < arraylen && avio_tell(ioc) < max_pos - 1; i++)
            if (amf_parse_object(s, NULL, NULL, NULL, max_pos,
                                 depth + 1) < 0)
                return -1;      // if we couldn't skip, bomb out.
    }
    break;
    case AMF_DATA_TYPE_DATE:
        // timestamp (double) and UTC offset (int16)
        date.milliseconds = av_int2double(avio_rb64(ioc));
        date.timezone = avio_rb16(ioc);
        break;
    default:                    // unsupported type, we couldn't skip
        av_log(s, AV_LOG_ERROR, "unsupported amf type %d\n", amf_type);
        return -1;
    }

    if (key) {
        apar = astream ? astream->codecpar : NULL;
        vpar = vstream ? vstream->codecpar : NULL;

        // stream info doesn't live any deeper than the first object
        if (depth == 1) {
            if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_NUMBER ||
                amf_type == AMF_DATA_TYPE_BOOL) {
                if (!strcmp(key, "duration"))
                    s->duration = num_val * AV_TIME_BASE;
                else if (!strcmp(key, "videodatarate") &&
                         0 <= (int)(num_val * 1024.0))
                    flv->video_bit_rate = num_val * 1024.0;
                else if (!strcmp(key, "audiodatarate") &&
                         0 <= (int)(num_val * 1024.0))
                    flv->audio_bit_rate = num_val * 1024.0;
                else if (!strcmp(key, "framerate")) {
                    flv->framerate = av_d2q(num_val, 1000);
                    if (vstream)
                        vstream->avg_frame_rate = flv->framerate;
                } else if (flv->trust_metadata) {
                    if (!strcmp(key, "videocodecid") && vpar) {
                        int ret = flv_set_video_codec(s, vstream, num_val, 0);
                        if (ret < 0)
                            return ret;
                    } else if (!strcmp(key, "audiocodecid") && apar) {
                        int id = ((int)num_val) << FLV_AUDIO_CODECID_OFFSET;
                        flv_set_audio_codec(s, astream, apar, id);
                    } else if (!strcmp(key, "audiosamplerate") && apar) {
                        apar->sample_rate = num_val;
                    } else if (!strcmp(key, "audiosamplesize") && apar) {
                        apar->bits_per_coded_sample = num_val;
                    } else if (!strcmp(key, "stereo") && apar) {
                        av_channel_layout_default(&apar->ch_layout, num_val + 1);
                    } else if (!strcmp(key, "width") && vpar) {
                        vpar->width = num_val;
                    } else if (!strcmp(key, "height") && vpar) {
                        vpar->height = num_val;
                    } else if (!strcmp(key, "datastream")) {
                        AVStream *st = create_stream(s, AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE);
                        if (!st)
                            return AVERROR(ENOMEM);
                        st->codecpar->codec_id = AV_CODEC_ID_TEXT;
                    }
                }
            }
            if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_STRING) {
                if (!strcmp(key, "encoder")) {
                    int version = -1;
                    if (1 == sscanf(str_val, "Open Broadcaster Software v0.%d", &version)) {
                        if (version > 0 && version <= 655)
                            flv->broken_sizes = 1;
                    }
                } else if (!strcmp(key, "metadatacreator")) {
                    if (   !strcmp (str_val, "MEGA")
                        || !strncmp(str_val, "FlixEngine", 10))
                        flv->broken_sizes = 1;
                }
            }
        }

        if (meta_video_color) {
            if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_NUMBER ||
                amf_type == AMF_DATA_TYPE_BOOL) {
                if (!strcmp(key, "colorPrimaries")) {
                    meta_video_color->primaries = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "transferCharacteristics")) {
                    meta_video_color->transfer_characteristics = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "matrixCoefficients")) {
                    meta_video_color->matrix_coefficients = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "maxFall")) {
                    meta_video_color->max_fall = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "maxCLL")) {
                    meta_video_color->max_cll = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "redX")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.r_x = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "redY")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.r_y = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "greenX")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.g_x = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "greenY")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.g_y = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "blueX")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.b_x = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "blueY")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.b_y = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "whitePointX")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.white_x = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "whitePointY")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.white_y = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "maxLuminance")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.max_luminance = num_val;
                } else if (!strcmp(key, "minLuminance")) {
                    meta_video_color->mastering_meta.min_luminance = num_val;
                }
            }
        }

        if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_OBJECT && s->nb_streams == 1 &&
           ((!apar && !strcmp(key, "audiocodecid")) ||
            (!vpar && !strcmp(key, "videocodecid"))))
                s->ctx_flags &= ~AVFMTCTX_NOHEADER; //If there is either audio/video missing, codecid will be an empty object

        if ((!strcmp(key, "duration")        ||
            !strcmp(key, "filesize")        ||
            !strcmp(key, "width")           ||
            !strcmp(key, "height")          ||
            !strcmp(key, "videodatarate")   ||
            !strcmp(key, "framerate")       ||
            !strcmp(key, "videocodecid")    ||
            !strcmp(key, "audiodatarate")   ||
            !strcmp(key, "audiosamplerate") ||
            !strcmp(key, "audiosamplesize") ||
            !strcmp(key, "stereo")          ||
            !strcmp(key, "audiocodecid")    ||
            !strcmp(key, "datastream")) && !flv->dump_full_metadata)
            return 0;

        s->event_flags |= AVFMT_EVENT_FLAG_METADATA_UPDATED;
        if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_BOOL) {
            av_strlcpy(str_val, num_val > 0 ? "true" : "false",
                       sizeof(str_val));
            av_dict_set(&s->metadata, key, str_val, 0);
        } else if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_NUMBER) {
            snprintf(str_val, sizeof(str_val), "%.f", num_val);
            av_dict_set(&s->metadata, key, str_val, 0);
        } else if (amf_type == AMF_DATA_TYPE_STRING) {
            av_dict_set(&s->metadata, key, str_val, 0);
        } else if (   amf_type == AMF_DATA_TYPE_DATE
                   && isfinite(date.milliseconds)
                   && date.milliseconds > INT64_MIN/1000
                   && date.milliseconds < INT64_MAX/1000
                  ) {
            // timezone is ignored, since there is no easy way to offset the UTC
            // timestamp into the specified timezone
            avpriv_dict_set_timestamp(&s->metadata, key, 1000 * (int64_t)date.milliseconds);
        }
    }

    return 0;
}

该函数作用就是解析SCRIPTDATAVALUE类型，把其Type属性和ScriptDataValue属性解析出来。

形参s：既是输入型参数也是输出型参数，指向一个AVFormatContext类型变量。执行amf_parse_object函数前，s->pb->buf_ptr必须指向待解析的SCRIPTDATAVALUE类型数据的开头，也就是其Type属性。

形参astream：输出型参数，指向一个AVStream音频流对象，值一般为NULL。

形参vstream：输出型参数，指向一个AVStream视频流对象，值一般为NULL。

形参key：输入型参数。指向从SCRIPTDATASTRING类型的StringData属性中解析出来的字符串数据。

1.如果要解析的是ScriptTagBody的Value，key指向“从该ScriptTagBody的Name属性的StringData属性中解析出来的字符串数据”，比如：“onMetadata”。

2.如果要解析的是SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型的PropertyData属性，key指向“从该SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型的PropertyName属性的StringData属性中解析出来的字符串数据”，比如“duration”。

形参max_pos：输入型参数。所在Tag对应的PreviousTagSize相对于文件首的偏移（单位为字节）。

  

形参depth：输入型参数，表示该SCRIPTDATAVALUE类型数据的递归深度。该值从0开始，每递归调用自身的次数加1，depth的值加1。

返回值：返回一个负数表示解析失败；返回0表示解析成功。

六、amf_parse_object函数的内部实现原理

在前文中我们讲到，当SCRIPTDATAVALUE类型的Type值为8时，其ScriptDataValue属性为SCRIPTDATAECMAARRAY类型。SCRIPTDATAECMAARRAY类型的Variables属性是一个数组，该数组的每个元素都为SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型。而SCRIPTDATAOBJECTPROPERTY类型的PropertyData属性又是SCRIPTDATAVALUE类型。

所以解析SCRIPTDATAVALUE类型需要用到递归，即amf_parse_object函数内部又会自我调用。形参depth表示该SCRIPTDATAVALUE类型数据的递归深度。该值从0开始，每递归调用自身的次数加1，depth的值加1。

宏定义MAX_DEPTH的值为16：

#define MAX_DEPTH 16      ///< arbitrary limit to prevent unbounded recursion

为了防止无限递归导致程序崩溃，amf_parse_object函数中首先判断递归深度是否大于16。如果大于16，返回AVERROR_PATCHWELCOME表示出错：

    if (depth > MAX_DEPTH)
        return AVERROR_PATCHWELCOME;

判断是否是因为读取到文件末尾而结束。如果是，返回AVERROR_EOF表示读取文件结束。关于avio_feof函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：avio_feof函数分析》：

    ioc      = s->pb;
    if (avio_feof(ioc))
        return AVERROR_EOF;

读取SCRIPTDATAVALUE类型的Type属性。关于avio_r8函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：avio_r8、avio_rl16、avio_rl24、avio_rl32、avio_rl64函数分析》。变量amf_type为枚举变量：

    AMFDataType amf_type;
    //...    
    amf_type = avio_r8(ioc);

枚举名称AMFDataType声明如下，对应SCRIPTDATAVALUE类型的Type属性：

typedef enum {
    AMF_DATA_TYPE_NUMBER      = 0x00,
    AMF_DATA_TYPE_BOOL        = 0x01,
    AMF_DATA_TYPE_STRING      = 0x02,
    AMF_DATA_TYPE_OBJECT      = 0x03,
    AMF_DATA_TYPE_NULL        = 0x05,
    AMF_DATA_TYPE_UNDEFINED   = 0x06,
    AMF_DATA_TYPE_REFERENCE   = 0x07,
    AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY  = 0x08,
    AMF_DATA_TYPE_OBJECT_END  = 0x09,
    AMF_DATA_TYPE_ARRAY       = 0x0a,
    AMF_DATA_TYPE_DATE        = 0x0b,
    AMF_DATA_TYPE_LONG_STRING = 0x0c,
    AMF_DATA_TYPE_UNSUPPORTED = 0x0d,
} AMFDataType;

根据Type值的不同，执行不同的解析ScriptDataValue的方法：

    switch (amf_type) {
    case AMF_DATA_TYPE_NUMBER:
    //...
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_BOOL:
    //...
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_STRING:
    //...
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_OBJECT:
    //...
        break;
    case AMF_DATA_TYPE_NULL:
    case AMF_DATA_TYPE_UNDEFINED:
    case AMF_DATA_TYPE_UNSUPPORTED:
        break;     // these take up no additional space
    case AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY:
    //...
        break;
    }
    case AMF_DATA_TYPE_ARRAY:
    //...
    break;
    case AMF_DATA_TYPE_DATE:
    //...
    default:                    // unsupported type, we couldn't skip
        av_log(s, AV_LOG_ERROR, "unsupported amf type %d\n", amf_type);
        return -1;
    }

下面分情况讨论：

（一）Type的值为0

当Type的值为0（即变量amf_type为AMF_DATA_TYPE_NUMBER）时，ScriptDataValue为DOUBLE类型。此时首先通过avio_rb64(ioc)读取8个字节， 然后通过av_int2double函数将这8个字节数据转换为double类型赋值给变量num_val。关于av_int2double函数的的用法可以参考：《音视频入门基础：FLV专题（12）——FFmpeg源码中，解析DOUBLE类型的ScriptDataValue的实现》：

    double num_val;
    //...
    case AMF_DATA_TYPE_NUMBER:
        num_val = av_int2double(avio_rb64(ioc));
        break;

（二）Type的值为2

当Type的值为2（即变量amf_type为AMF_DATA_TYPE_STRING）时，ScriptDataValue为SCRIPTDATASTRING类型。此时通过amf_get_string函数解析SCRIPTDATASTRING类型的ScriptDataValue，让数组str_val得到从SCRIPTDATASTRING类型的ScriptDataValue中解析出来的实际的字符串数据。关于amf_get_string函数的用法可以参考：《音视频入门基础：FLV专题（11）——FFmpeg源码中，解析SCRIPTDATASTRING类型的ScriptDataValue的实现》：

    char str_val[1024];
    //...
    case AMF_DATA_TYPE_STRING:
        if (amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) < 0) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AMF_DATA_TYPE_STRING parsing failed\n");
            return -1;
        }
        break;

（三）Type的值为8

当Type的值为8（即变量amf_type为AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY）时，ScriptDataValue为SCRIPTDATAECMAARRAY类型，执行下面的逻辑解析SCRIPTDATAECMAARRAY类型：

    case AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY:
    {
        unsigned v;
        avio_skip(ioc, 4);     // skip 32-bit max array index
        while (avio_tell(ioc) < max_pos - 2 &&
               amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) > 0)
            // this is the only case in which we would want a nested
            // parse to not skip over the object
            if (amf_parse_object(s, astream, vstream, str_val, max_pos,
                                 depth + 1) < 0)
                return -1;
        v = avio_r8(ioc);
        if (v != AMF_END_OF_OBJECT) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Missing AMF_END_OF_OBJECT in AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY, found %d\n", v);
            return -1;
        }
        break;
    }

由《音视频入门基础：FLV专题（9）——Script Tag简介》可以知道，SCRIPTDATAECMAARRAY类型 = 4字节的ECMAArrayLength + Variables数组（ECMA数组） + List Terminator

“case AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY”的代码块中，首先通过avio_skip函数跳过4个字节，即跳过SCRIPTDATAECMAARRAY类型的4字节ECMAArrayLength。关于avio_skip函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：avio_skip函数分析》：

        avio_skip(ioc, 4);     // skip 32-bit max array index

解析SCRIPTDATAECMAARRAY类型的过程中，不通过ECMAArrayLength（该属性指定ECMA数组中的元素个数）判断是否结束解析。而是通过“avio_tell(ioc) < max_pos - 2”（文件位置指针当前位置相对于文件首的偏移 是否小于 所在Tag对应的PreviousTagSize相对于文件首的偏移 - 2）来判断是否要结束解析。通过语句amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val) 将Variables数组中某元素的PropertyName属性对应的字符串解析出来，存到str_val数组中：

        while (avio_tell(ioc) < max_pos - 2 &&
               amf_get_string(ioc, str_val, sizeof(str_val)) > 0)

通过递归，自我调用，解析Variables数组中某元素的PropertyData属性。如果解析失败，返回-1：

            // this is the only case in which we would want a nested
            // parse to not skip over the object
            if (amf_parse_object(s, astream, vstream, str_val, max_pos,
                                 depth + 1) < 0)
                return -1;

宏定义AMF_END_OF_OBJECT的值为9：

#define AMF_END_OF_OBJECT         0x09

读取SCRIPTDATAECMAARRAY类型的List Terminator的最后一个字节，判断其是否等于9。由《音视频入门基础：FLV专题（9）——Script Tag简介》可以知道，List Terminator固定占3字节，值必须为0，0，9，所以List Terminator的最后一个字节必须为9。如果读取到不为9，打印日志：““Missing AMF_END_OF_OBJECT in AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY, found”：

        v = avio_r8(ioc);
        if (v != AMF_END_OF_OBJECT) {
            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Missing AMF_END_OF_OBJECT in AMF_DATA_TYPE_MIXEDARRAY, found %d\n", v);
            return -1;
        }

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