問題背景：
前面已經講了好幾種封裝格式包括了TS、FLV、RTP等。現在用幾篇文章講解下MP4，這種封裝格式設計思路和前面都不太一樣，其應用範圍最廣、靈活性最高、跨平臺最好，兼容性最強。帶來的負面影響就是格式本身比較複雜，特別是在封裝和轉封裝方面代碼實現起來比較長。
這個系列會和前面講解思路一樣，本篇會講解下MP4的整體框架和結構，下篇會講解下MP4的詳細標準，同時用一個實例分析下對應字段含義以及H264打包方法，最後一篇文章講下MP4的應用，內容大致包含：
1. 計算電影圖像寬度和高度
2. 計算電影聲音採樣頻率
3. 計算視頻幀率
4. 計算電影的比特率
5. 查找sample方法
6. 查找關鍵幀和實現隨機拖動播放
7.如何完成MP4首屏秒開即前置moov box
你可以選擇你感興趣的篇章進行閱讀，歡迎後臺分享MP4在實際應用的案例分享，特別是關於H265方面的實踐。我後面還會分享下基於HLS協議的FFmpeg對H265的FMP4切片在平安校園方面的實踐。
MP4概念&術語：
概念：
MP4起源於QuickTime，全名是MPEG-4 Part 14，屬於MPEG-4的一部分。這部分內容主要規定了多媒體容器的格式。後來成爲”ISO/IEC 14996-14”國際標準， 其中MP4就是對這種標準的一種具體實現，基於這個標準進行擴展或者裁剪還產生了像M4V、F4V等封裝格式。
同時MP4目前在移動端的Androids和IOS可以播放，也可以在FlashPlayer播放，跨平臺和兼容性最好，MP4 還可以實現快進快放，邊下載邊播放的效果。
術語：
爲了後面能比較規範的瞭解這種文件格式，這裏需要了解下面幾個概念和術語，這些概念和術語是理解好MP4媒體封裝格式和其操作算法的關鍵。
Box:這個概念起源於QuickTime中的atom,也就是說MP4文件就是由一個個Box組成的，可以將其理解爲一個數據塊，它由Header+Data組成，Data 可以存儲媒體元數據和實際的音視頻碼流數據。Box裏面可以直接存儲數據塊但是也可以包含其它類型的Box,我們把這種Box又稱爲container box。
Sample:簡單理解爲採樣，對於視頻可以理解爲一幀數據，音頻一幀數據就是一段固定時間的音頻數據，可以由多個Sample數據組成,簡而言之：存儲媒體數據的單位是sample。
Track：表示一些sample的集合，對於媒體數據而言就是一個視頻序列或者音頻序列，我們常說的音頻軌和視頻軌可以對照到這個概念上。當然除了Video Track和Audio Track還可以有非媒體數據，比如Hint Track，這種類型的Track就不包含媒體數據，可以包含一些將其他數據打包成媒體數據的指示信息或者字幕信息。簡單來說：Track 就是電影中可以獨立操作的媒體單位。
Chunk：一個track的連續幾個sample組成的單元被稱爲chunk，每個chunk在文件中有一個偏移量，整個偏移量從文件頭算起，在這個chunk內，sample是連續存儲的。
這樣就可以理解爲MP4文件裏面有多個Track,一個Track又是由多個Chunk組成，每個Chunk裏面包含着一組連續的Sample.正是因爲定義了上述幾個概念，MP4這種封裝格式才容易實現靈活、高效、開放的特性，所以要仔細理解。
MP4整體結構：
雖然Box的類型非常多，大概有70多種，但是並不是都是必須的，一般的MP4文件都是含有必須的Box和個別非必須Box，我用MP4info這種工具分析了一首MP4的文件，具體的Box顯示如下：
通過上述工具分析出來的結果，我們大概可以總結出MP4以下幾個特點：
1. MP4文件就是由一個個Box組成，其中Box還可以相互嵌套，排列緊湊沒有多的冗餘數據；
2. Box類型並沒有很多，主要是由必須的ftyb、mdat、moovz組成，還有free,udta非必須box組成即去掉這兩種box對於播放音視頻也沒有啥影響。
3. Moov一般存儲媒體元數據，比較複雜嵌套層次比較深，後面會詳細解釋各個box的字段含義和組成。
其中每個Box的結構如下：
其中在Box的Header頭部，size指定了這個Box所佔用的大小，包括了Header部分，一般的頭部大小就是8字節，但是如果Box很大，超過了uint32的最大數值，則size被置爲1，並用接下來的8字節uint64來表示該Box的大小，這樣頭部大小就變成16字節了。
正常情況Box不會太大，但是當box裏面承載的音視頻數據特別是I幀時，有可能Box會很大，除了mdat box，其它的Box都很小。
把上面分析的結果進行簡化，可以得到一個基本的MP4完整結構：
這裏各個Box承載的數據內容是什麼，下面表格先做個大致解釋，Box字段以及分析下篇文章做出說明：
下面再給出一張表格，顯示下標準中所有Box類型：
說明：
我們只講帶星號的 box。其他的因爲不是必須 box，我們就選擇性的忽略了。不過，裏面帶星號的 Box 還是挺多的。因爲，我們的主要目的是爲了生成一個 MP4 文件。一個正常的 MP4 文件的結構並不是所有帶星號的 Box 都必須有。
MP4分析工具推薦：
1. mp4info
這個工具好處是帶界面的可視化工具，可以清晰看到各個box的組成和層次，同時可以分離裏面的音視頻文件，當然這個分離出的原始碼流不能直接播放。其次可以看到音視頻的時間戳等信息，這對於解決一些花屏和播放跳秒等問題排查有幫助。
2. Mp4Explorer
這個工具的官網是：http://mp4explorer.codeplex.com/比較前面Mp4info的好處是，這個工具可以對各個Box進行格式化，可以直接提取裏面的各個主要字段含義。其次源代碼也是開發的，可以研究和實現Mp4的解封裝。其次還支持對FMp4文件的分析，這點也是比較好的。
上面直接就看到了tkhd這種Box的各個字段含義，其中這個Box就表明了視頻Track的分辨率，時長等信息。
3. Ffmpeg和Mp4Box
這兩個工具是處理MP4文件的利器，包括合併，分割，解封裝，轉封裝封操作。凡是你能想到的對Mp4文件操作都可以用該工具處理，下載地址：https://gpac.wp.imt.fr/downloads/
4. Elcard StreamEye
這個工具比較強大，主要是爲了檢測MP4封裝的實際編碼內容，包括幀類型信息、流的信息等，還可以逐幀播放等，如果覺得封裝沒問題直接想查看裏面編碼層內容那就是分析利器，前面其它封裝格式也推薦過該工具。
5. Video Eye
這個工具也不錯，是雷神基於開源開發的，用起來比較好。我用這個工具可以播放一些在線視頻，對於開發一些基於HTTP的Mp4業務有一定的調試作用，當然功能比這個要強大的多。
其中我還進行了抓包，分析了下HTTP-MP4的交互過程，做過類似業務的同學可以交流下：
以上工具我都放在Git地址下面了：https://github.com/ty6815/AvStackDocs 大家可以隨意下載和使用。
總結：
這篇文章主要普及了MP4涉及的幾個關鍵概念，其次講解了主要結構和基本組成，最後給大家推薦了幾款分析MP4文件的工具，下篇主要講解下核心Box的字段含義。
今天就說這麼多，祝您工作順利！
如果有疑問，你可以在公衆號後臺發消息諮詢我。
往期文章回顧:
個人轉載內容至朋友圈和羣聊天，無需特別申請版權許可。
引用轉載該訂閱號文章，註明文章來源即可。
記得右下角點“在看”，還可以關注該訂閱號，防止遺漏推送哦
