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live555学习笔记11-h264 RTP传输详解(3)

2014-04-10 08:43 423 查看
转载至:http://blog.csdn.net/niu_gao/article/details/6947309

十一  h264 RTP传输详解(3)

书接上回:H264FUAFragmenter又对数据做了什么呢?

[cpp] view
plaincopy

void H264FUAFragmenter::doGetNextFrame()  

{  

    if (fNumValidDataBytes == 1) {  

        // We have no NAL unit data currently in the buffer.  Read a new one:  

        fInputSource->getNextFrame(&fInputBuffer[1], fInputBufferSize - 1,  

                afterGettingFrame, this, FramedSource::handleClosure, this);  

    } else {  

        // We have NAL unit data in the buffer.  There are three cases to consider:  

        // 1. There is a new NAL unit in the buffer, and it's small enough to deliver  

        //    to the RTP sink (as is).  

        // 2. There is a new NAL unit in the buffer, but it's too large to deliver to  

        //    the RTP sink in its entirety.  Deliver the first fragment of this data,  

        //    as a FU-A packet, with one extra preceding header byte.  

        // 3. There is a NAL unit in the buffer, and we've already delivered some  

        //    fragment(s) of this.  Deliver the next fragment of this data,  

        //    as a FU-A packet, with two extra preceding header bytes.  

  

        if (fMaxSize < fMaxOutputPacketSize) { // shouldn't happen  

            envir() << "H264FUAFragmenter::doGetNextFrame(): fMaxSize ("  

                    << fMaxSize << ") is smaller than expected\n";  

        } else {  

            fMaxSize = fMaxOutputPacketSize;  

        }  

  

        fLastFragmentCompletedNALUnit = True; // by default  

        if (fCurDataOffset == 1) { // case 1 or 2  

            if (fNumValidDataBytes - 1 <= fMaxSize) { // case 1  

                memmove(fTo, &fInputBuffer[1], fNumValidDataBytes - 1);  

                fFrameSize = fNumValidDataBytes - 1;  

                fCurDataOffset = fNumValidDataBytes;  

            } else { // case 2  

                // We need to send the NAL unit data as FU-A packets.  Deliver the first  

                // packet now.  Note that we add FU indicator and FU header bytes to the front  

                // of the packet (reusing the existing NAL header byte for the FU header).  

                fInputBuffer[0] = (fInputBuffer[1] & 0xE0) | 28; // FU indicator  

                fInputBuffer[1] = 0x80 | (fInputBuffer[1] & 0x1F); // FU header (with S bit)  

                memmove(fTo, fInputBuffer, fMaxSize);  

                fFrameSize = fMaxSize;  

                fCurDataOffset += fMaxSize - 1;  

                fLastFragmentCompletedNALUnit = False;  

            }  

        } else { // case 3  

            // We are sending this NAL unit data as FU-A packets.  We've already sent the  

            // first packet (fragment).  Now, send the next fragment.  Note that we add  

            // FU indicator and FU header bytes to the front.  (We reuse these bytes that  

            // we already sent for the first fragment, but clear the S bit, and add the E  

            // bit if this is the last fragment.)  

            fInputBuffer[fCurDataOffset - 2] = fInputBuffer[0]; // FU indicator  

            fInputBuffer[fCurDataOffset - 1] = fInputBuffer[1] & ~0x80; // FU header (no S bit)  

            unsigned numBytesToSend = 2 + fNumValidDataBytes - fCurDataOffset;  

            if (numBytesToSend > fMaxSize) {  

                // We can't send all of the remaining data this time:  

                numBytesToSend = fMaxSize;  

                fLastFragmentCompletedNALUnit = False;  

            } else {  

                // This is the last fragment:  

                fInputBuffer[fCurDataOffset - 1] |= 0x40; // set the E bit in the FU header  

                fNumTruncatedBytes = fSaveNumTruncatedBytes;  

            }  

            memmove(fTo, &fInputBuffer[fCurDataOffset - 2], numBytesToSend);  

            fFrameSize = numBytesToSend;  

            fCurDataOffset += numBytesToSend - 2;  

        }  

  

        if (fCurDataOffset >= fNumValidDataBytes) {  

            // We're done with this data.  Reset the pointers for receiving new data:  

            fNumValidDataBytes = fCurDataOffset = 1;  

        }  

  

        // Complete delivery to the client:  

        FramedSource::afterGetting(this);  

    }  

}  

当fNumValidDataBytes等于1时,表明buffer(fInputBuffer)中没有Nal Unit数据,那么就读入一个新的.从哪里读呢?还记得前面讲过的吗?H264FUAFragmenter在第一次读数据时代替了H264VideoStreamFramer,同时也与H264VideoStreamFramer还有ByteStreamFileSource手牵着脚,脚牵着手形成了链结构.文件数据从ByteStreamFileSource读入,经H264VideoStreamFramer处理传给H264FUAFragmenter.ByteStreamFileSource返回给H264VideoStreamFramer一段数据,H264VideoStreamFramer返回一个H264FUAFragmenter一个Nal
unit .
H264FUAFragmenter对Nal Unit做了什么呢?先看注释:
当我们有了nal unit,要处理3种情况:
1有一个完整的nal unit,并且它小到能够被打包进rtp包中.
2有一个完整的nal unit,但是它很大,那么就得为它分片传送了,把第一片打入一个FU-A包,此时利用了缓冲中前面的一个字节的头部.
3一个nal unit的已被发送了一部分,那么我们继续按FU-A包发送.此时利用了缓冲中前面的处理中已使用的两个字节的头部.
fNumValidDataBytes是H264FUAFragmenter缓冲fInputBuffer中有效数据的字节数.可以看到fNumValidDataBytes重置时被置为1,为什么不是0呢?因为fInputBuffer的第一个字节一直被留用作AU-A包的头部.如果是single nal打包,则从fInputBuffer的第二字节开始把nal
unit复制到输出缓冲fTo,如果是FU-A包,则从fInputBuffer的第一字节开始复制.

结合下文,可以很容易地把此段函数看明白(转自http://blog.csdn.net/perfectpdl/article/details/6633841)
---------------------------------------------

H.264 视频 RTP 负载格式

1. 网络抽象层单元类型 (NALU)

NALU 头由一个字节组成, 它的语法如下:

      +---------------+

      |0|1|2|3|4|5|6|7|

      +-+-+-+-+-+-+-+-+

      |F|NRI|  Type   |

      +---------------+

F: 1 个比特.

  forbidden_zero_bit. 在 H.264 规范中规定了这一位必须为 0.

NRI: 2 个比特.

  nal_ref_idc. 取 00 ~ 11, 似乎指示这个 NALU 的重要性, 如 00 的 NALU 解码器可以丢弃它而不影响图像的回放. 不过一般情况下不太关心

这个属性.

Type: 5 个比特.

  nal_unit_type. 这个 NALU 单元的类型. 简述如下:

  0     没有定义

  1-23  NAL单元  单个 NAL 单元包.

  24    STAP-A   单一时间的组合包

  25    STAP-B   单一时间的组合包

  26    MTAP16   多个时间的组合包

  27    MTAP24   多个时间的组合包

  28    FU-A     分片的单元

  29    FU-B     分片的单元

  30-31 没有定义

2. 打包模式

  下面是 RFC 3550 中规定的 RTP 头的结构.

       0                   1                   2                   3

       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |V=2|P|X|  CC   |M|     PT      |       sequence number         |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                           timestamp                           |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |           synchronization source (SSRC) identifier            |

      +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+

      |            contributing source (CSRC) identifiers             |

      |                             ....                              |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

  负载类型 Payload type (PT): 7 bits

  序列号 Sequence number (SN): 16 bits

  时间戳 Timestamp: 32 bits

  

  H.264 Payload 格式定义了三种不同的基本的负载(Payload)结构. 接收端可能通过 RTP Payload 

  的第一个字节来识别它们. 这一个字节类似 NALU 头的格式, 而这个头结构的 NAL 单元类型字段

  则指出了代表的是哪一种结构,

  这个字节的结构如下, 可以看出它和 H.264 的 NALU 头结构是一样的.

      +---------------+

      |0|1|2|3|4|5|6|7|

      +-+-+-+-+-+-+-+-+

      |F|NRI|  Type   |

      +---------------+

  字段 Type: 这个 RTP payload 中 NAL 单元的类型. 这个字段和 H.264 中类型字段的区别是, 当 type

  的值为 24 ~ 31 表示这是一个特别格式的 NAL 单元, 而 H.264 中, 只取 1~23 是有效的值.

   

  24    STAP-A   单一时间的组合包

  25    STAP-B   单一时间的组合包

  26    MTAP16   多个时间的组合包

  27    MTAP24   多个时间的组合包

  28    FU-A     分片的单元

  29    FU-B     分片的单元

  30-31 没有定义

  可能的结构类型分别有:

  1. 单一 NAL 单元模式

     即一个 RTP 包仅由一个完整的 NALU 组成. 这种情况下 RTP NAL 头类型字段和原始的 H.264的

  NALU 头类型字段是一样的.

  2. 组合封包模式

    即可能是由多个 NAL 单元组成一个 RTP 包. 分别有4种组合方式: STAP-A, STAP-B, MTAP16, MTAP24.

  那么这里的类型值分别是 24, 25, 26 以及 27.

  3. 分片封包模式

    用于把一个 NALU 单元封装成多个 RTP 包. 存在两种类型 FU-A 和 FU-B. 类型值分别是 28 和 29.

2.1 单一 NAL 单元模式

  对于 NALU 的长度小于 MTU 大小的包, 一般采用单一 NAL 单元模式.

  对于一个原始的 H.264 NALU 单元常由 [Start Code] [NALU Header] [NALU Payload] 三部分组成, 其中 Start Code 用于标示这是一个

NALU 单元的开始, 必须是 "00 00 00 01" 或 "00 00 01", NALU 头仅一个字节, 其后都是 NALU 单元内容.

  打包时去除 "00 00 01" 或 "00 00 00 01" 的开始码, 把其他数据封包的 RTP 包即可.

       0                   1                   2                   3

       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |F|NRI|  type   |                                               |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+                                               |

      |                                                               |

      |               Bytes 2..n of a Single NAL unit                 |

      |                                                               |

      |                               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                               :...OPTIONAL RTP padding        |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

  如有一个 H.264 的 NALU 是这样的:

  [00 00 00 01 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ... ]

  这是一个序列参数集 NAL 单元. [00 00 00 01] 是四个字节的开始码, 67 是 NALU 头, 42 开始的数据是 NALU 内容.

  封装成 RTP 包将如下:

  [ RTP Header ] [ 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ]

  即只要去掉 4 个字节的开始码就可以了.

2.2 组合封包模式

  其次, 当 NALU 的长度特别小时, 可以把几个 NALU 单元封在一个 RTP 包中.

  

       0                   1                   2                   3

       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                          RTP Header                           |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |STAP-A NAL HDR |         NALU 1 Size           | NALU 1 HDR    |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                         NALU 1 Data                           |

      :                                                               :

      +               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |               | NALU 2 Size                   | NALU 2 HDR    |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                         NALU 2 Data                           |

      :                                                               :

      |                               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                               :...OPTIONAL RTP padding        |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

2.3 Fragmentation Units (FUs).

  而当 NALU 的长度超过 MTU 时, 就必须对 NALU 单元进行分片封包. 也称为 Fragmentation Units (FUs).

  

       0                   1                   2                   3

       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      | FU indicator  |   FU header   |                               |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               |

      |                                                               |

      |                         FU payload                            |

      |                                                               |

      |                               +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      |                               :...OPTIONAL RTP padding        |

      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      Figure 14.  RTP payload format for FU-A

   The FU indicator octet has the following format:

      +---------------+

      |0|1|2|3|4|5|6|7|

      +-+-+-+-+-+-+-+-+

      |F|NRI|  Type   |

      +---------------+

   The FU header has the following format:

      +---------------+

      |0|1|2|3|4|5|6|7|

      +-+-+-+-+-+-+-+-+

      |S|E|R|  Type   |

      +---------------+

---------------------------------------------

H264FUAFragmenter中只支持single和FU-A模式,不支持其它模式.

我们现在还得出一个结论,我们可以看出RTPSink与Source怎样分工:RTPSink只做形成通用RTP包头的工作,各种媒体格式的Source才是实现媒体数据RTP封包的地方,其实按习惯感觉XXXRTPSink才是进行封包的地方.但是,从文件的安排上,H264FUAFragmenter被隐藏在H264VideoRTPSink中,并在程序中暗渡陈仓地把H264VideoStreamFramer替换掉,其实还是按习惯的架构(设计模式)来做的,所以如果把H264FUAFragmenter的工作移到H264VideoRTPSink中也是没问题的.
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