音视频入门底子：H.264专题（13）——FFmpeg源码中通过SPS属性获取视频色彩 ...

一、弁言

通过FFmpeg命令可以获取到H.264裸流文件的色彩格式（又译作色度采样结构、像素格式）：

在vlc中也可以获取到色彩格式（vlc底层也使用了FFmpeg举行解码）：

这个色彩格式就是之前的文章《音视频入门底子：像素格式专题（4）——YUV简介》中形貌的像素格式。以是FFmpeg和vlc是怎样获取到H.264编码的视频的色彩格式呢？它们其实是通过SPS中的属性chroma_format_idc获取的。



二、H.264官方文档对chroma_format_idc的形貌

chroma_format_idc属性在H.264官方文档《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第44页中定义：

根据H.264官方文档《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第22页，当chroma_format_idc = 0时，色彩格式为单色；chroma_format_idc = 1时，色彩格式为YUV 4:2:0；chroma_format_idc = 2时，色彩格式为YUV 4:2:2；chroma_format_idc = 3时，色彩格式为YUV 4:4:4：

根据H.264官方文档第74页，chroma_format_idc的值应该在0到3的范围内（包罗0和3）。当chroma_format_idc不存在时，应推断其值为1（4：2：0的色度格式）。

也就是说，只有当profile_idc等于下面红框里的这些值时，chroma_format_idc才会存在。如果profile_idc不是这些值，chroma_format_idc的值就是1，表现色彩格式为YUV 4:2:0：

三、计算色彩格式的例子

下面以某个视频文件为例，陈诉怎么计算它的色彩格式。用Elecard Stream Analyzer工具打开一个用H.264编码的视频文件，看到其profile_idc值为77。由于profile_idc不是上图红框里的那些值，以是chroma_format_idc值为1，以是该视频的色彩格式为YUV 4:2:0：

用Elecard StreamEye工具可以看到该视频的色彩格式确实为YUV 4:2:0，证明我们的计算是正确的：

四、FFmpeg源码中获取色彩格式的实现

从文章《音视频入门底子：H.264专题（10）——FFmpeg源码中，存放SPS属性的结构体息争码SPS的函数分析》中，我们可以知道，FFmpeg源码中通过ff_h264_decode_seq_parameter_set函数解码SPS，从而拿到SPS中的属性。

在ff_h264_decode_seq_parameter_set函数中有如下代码，通过下面的这部分代码拿到SPS中的chroma_format_idc：

1. int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
2.                                      H264ParamSets *ps, int ignore_truncation)
3. {
4.     //...
5.     if (sps->profile_idc == 100 ||  // High profile
6.         sps->profile_idc == 110 ||  // High10 profile
7.         sps->profile_idc == 122 ||  // High422 profile
8.         sps->profile_idc == 244 ||  // High444 Predictive profile
9.         sps->profile_idc ==  44 ||  // Cavlc444 profile
10.         sps->profile_idc ==  83 ||  // Scalable Constrained High profile (SVC)
11.         sps->profile_idc ==  86 ||  // Scalable High Intra profile (SVC)
12.         sps->profile_idc == 118 ||  // Stereo High profile (MVC)
13.         sps->profile_idc == 128 ||  // Multiview High profile (MVC)
14.         sps->profile_idc == 138 ||  // Multiview Depth High profile (MVCD)
15.         sps->profile_idc == 144) {  // old High444 profile
16.         sps->chroma_format_idc = get_ue_golomb_31(gb);
17.     //...
18.     }else {
19.         sps->chroma_format_idc = 1;
20.         //...
21.     }
22.     //...
23. }

复制代码

然后在FFmpeg源码的源文件libavcodec/h264_parser.c的parse_nal_units函数中，通过如下代码，得到色彩格式：

1. static inline int parse_nal_units(AVCodecParserContext *s,
2.                                   AVCodecContext *avctx,
3.                                   const uint8_t * const buf, int buf_size)
4. {
5.     //...
6.    
7.     for (;;) {
8.         switch (nal.type) {
9.         case H264_NAL_SPS:
10.             ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal.gb, avctx, &p->ps, 0);
11.             break;
12.          
13.         //...
15.         case H264_NAL_IDR_SLICE:
16.         
17.         //...
19.             switch (sps->bit_depth_luma) {
20.             case 9:
21.                 if (sps->chroma_format_idc == 3)      s->format = AV_PIX_FMT_YUV444P9;
22.                 else if (sps->chroma_format_idc == 2) s->format = AV_PIX_FMT_YUV422P9;
23.                 else                                  s->format = AV_PIX_FMT_YUV420P9;
24.                 break;
25.             case 10:
26.                 if (sps->chroma_format_idc == 3)      s->format = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
27.                 else if (sps->chroma_format_idc == 2) s->format = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
28.                 else                                  s->format = AV_PIX_FMT_YUV420P10;
29.                 break;
30.             case 8:
31.                 if (sps->chroma_format_idc == 3)      s->format = AV_PIX_FMT_YUV444P;
32.                 else if (sps->chroma_format_idc == 2) s->format = AV_PIX_FMT_YUV422P;
33.                 else                                  s->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
34.                 break;
35.             default:
36.                 s->format = AV_PIX_FMT_NONE;
37.             }
38.         //...
39.         }
40.         //...
41.     }
42. }

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