Excel VBAでファイル解析（MPEGファイル編）

2021-11-222024-01-05

■MPEGファイルの概要

MPEG(Moving Picture Expert Group)は映像データの圧縮に関する規格の1つで、標準的なファイルの拡張子は「.mpg」または「.mpeg」です。

MPEGについては色々な規格がありますが、本稿ではMPEG1/MPEG2のビデオ・ストリームを中心に説明します。
⇒詳細は以下の規格書を参照して下さい。
（項番１、項番３は有償ですが、項番２、項番４はITU-Tのサイトで開示されています）

• • (システム)
  • 1.ISO/IEC 11172-1:1993
  • 2.ITU-T勧告 H.222
  • (ビデオ)
  • 3.ISO/IEC 11172-2:1993
  • 4.ITU-T勧告 H.262

MPEGファイルの階層構造

MPEGのシステム・ストリームおよびビデオ・ストリームは、以下の階層構造になっており、それぞれのレイヤ(層)別に詳細な仕様が定義されています。

MPEGファイルの構成

MPEGファイル(プログラム層)は、下図のようにパックの集合体として構成され、最後に終了コード(「Program End(X’000001B9′)」)が配置されています。

(MPEGファイルの基本構造)

パックの構成

最初のパックは「Pack Header」+「System Header」+パケット、２つ目以降のパックは「Pack Header」+パケットで構成されています。

(最初のパック)

(２つ目以降のパック)

Pack Header、System Header、パケットのフォーマット

Pack Header、System Header、パケットのフォーマットは、下表の通りです。

(Pack Headerのフォーマット)

(System Headerのフォーマット)

(パケットのフォーマット)

(※)「スタート・コード」の内訳は、パケット開始符号(3バイト)+ストリームID(1バイト)です。

スタート・コードの種類

「スタート・コード」の値はX’00000100’～X’000001FF’の範囲で下表の通り定められています。

■MPEGファイルのヘダーとパケットをExcelシートに表示する処理

MPEGファイルのヘダーとパケットを読み込み、Excelシートに「オフセット」「スタート・コード」「データ長」「ヘダーの種類」を表示するプログラムです。
⇒サンプル・プログラムで使用している、Binary Fileクラスの詳細については、Excel VBAでファイル解析（事前準備編）を参照して下さい。

処理の概要

処理の流れは以下の通りです。
①Binary Fileオブジェクトをインスタンス化し、MPEGファイルを読み込み
②MPEGファイルのヘダーとパケットを解析し、必要な情報を取得してExcelシートにセット
③使用済のオブジェクトを破棄

サンプル・プログラム

行番号8でBinary Fileオブジェクトをインスタンス化し、行番号9でMPEGファイルを読み込んでいます。
行番号12～91の繰返し処理のうち、行番号20～21はProgram End、行番号23～25はPack Header、行番号27～89はSystem Headerおよびパケットに関する処理です。
行番号27～89はStart Codeに対応する名称をセットしているため、ステップ数が多くなっていますが、読み飛ばし処理に必要なのは行番号27と89の2ステップのみです。

1. Dim sht, bf As Object
2. Dim wID, wStr As String
3. Dim wLoc, wLen, lcnt As Long
5. Private Sub Sample1()
6.     Set sht = ActiveSheet
7.     sht.Cells.NumberFormatLocal = “@"
8.     Set bf = New BinaryFile
9.     bf.InputFile (“C:\work\xxx.mpg")
10.     lcnt = 0
12.     Do While bf.CurrentPosition < bf.FileSize – 3
13.         wLoc = bf.CurrentPosition
14.         wID = bf.GetDataHex(4)
15.         lcnt = lcnt + 1
16.         sht.Cells(lcnt, 1) = Right(“0000000" & Hex(wLoc), 8)
17.         sht.Cells(lcnt, 2) = wID
18.         Select Case wID
19.         Case “000001B9"
20.             sht.Cells(lcnt, 3) = “0000"
21.             sht.Cells(lcnt, 4) = “Program End"
22.         Case “000001BA"
23.             sht.Cells(lcnt, 3) = “0008"
24.             sht.Cells(lcnt, 4) = “Pack"
25.             bf.SkipData (8)
26.         Case Else
27.             wLen = bf.GetData(2)
28.             sht.Cells(lcnt, 3) = Right(“000" & Hex(wLen), 4)
29.             Select Case wID
30.             Case “00000100"
31.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Picture"
32.             Case “00000101" To “000001AF"
33.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Slice"
34.             Case “000001B0" To “000001B1"
35.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “reserved"
36.             Case “000001B2"
37.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “User data"
38.             Case “000001B3"
39.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Sequence"
40.             Case “000001B4"
41.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Sequence Error"
42.             Case “000001B5"
43.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Extension"
44.             Case “000001B6"
45.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “reserved"
46.             Case “000001B7"
47.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Sequence End"
48.             Case “000001B8"
49.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Group of Pictures(GOP)"
50.             Case “000001BB"
51.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “System"
52.             Case “000001BC"
53.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Program Stream Map"
54.             Case “000001BD"
55.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Private Stream1"
56.             Case “000001BE"
57.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Padding Stream"
58.             Case “000001BF"
59.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Private Stream2"
60.             Case “000001C0" To “000001DF"
61.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “MPEG1/MPEG2 Audio Stream"
62.             Case “000001E0" To “000001EF"
63.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “MPEG1/MPEG2 Video Stream"
64.             Case “000001F0"
65.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ECM Stream"
66.             Case “000001F1"
67.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “EMM Stream"
68.             Case “000001F2"
69.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.0 | ISO/IEC 13818-1 Annex A or ISO/IEC 13818-6_DSMCC_stream"
70.             Case “000001F3"
71.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ISO/IEC_13522_stream"
72.             Case “000001F4"
73.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.1 type A"
74.             Case “000001F5"
75.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.1 type B"
76.             Case “000001F6"
77.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.1 type C"
78.             Case “000001F7"
79.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.1 type D"
80.             Case “000001F8"
81.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “ITU-T Rec. H.222.1 type E"
82.             Case “000001F9"
83.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Ancillary stream"
84.             Case “000001FA" To “000001FE"
85.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “reserved"
86.             Case “000001FF"
87.                 sht.Cells(lcnt, 4) = “Program Stream Directory"
88.             End Select
89.             bf.SkipData (wLen)
90.         End Select
91.     Loop
93.     Set bf = Nothing
94. End Sub

実行結果(イメージ)

前項のExcelツールを実行すると、下図のように「Pack Header+SystemHeader」、「Pack Header+MPEG1/MPEG2 Video Stream」、「Pack Header+MPEG1/MPEG2 Audio Stream」、・・・「Program End」という構成であることがわかります(※)。

MPEG1/MPEG2 Video Streamの中のデータ部分を取り出して繋げればビデオ・ストリーム、MPEG1/MPEG2 Audio Streamの中のデータ部分を取り出して繋げればオーディオ・ストリームになります。

(※)本稿の動作確認には、構造の単純なMPEG1形式のファイルを使用しました。

• 00000000 000001BA 0008 Pack
• 0000000C 000001BB 000C System
• 0000001E 000001BA 0008 Pack
• 0000002A 000001E0 07BE MPEG1/MPEG2 Video Stream
• 000007EE 000001BA 0008 Pack
• 000007FA 000001C0 07EE MPEG1/MPEG2 Audio Stream
• 00000FEE 000001BA 0008 Pack
• 00000FFA 000001E0 07EE MPEG1/MPEG2 Video Stream
• ・
• ・
• ・
• 000387EE 000001BA 0008 Pack
• 000387FA 000001E0 0058 MPEG1/MPEG2 Video Stream
• 00038858 000001B9 0000 Program End