用實例分析H264 RTP payload

H264的RTP中有三種不同的基本負載（Single NAL,Non-interleaved,Interleaved)

應用程序可以使用第一個字節來識別。

 

在SDP中也說明了本次會話的屬性

SDP 參數
下面描述瞭如何在 SDP 中表示一個 H.264 流:
. "m=" 行中的媒體名必須是 "video"
. "a=rtpmap" 行中的編碼名稱必須是 "H264".
. "a=rtpmap" 行中的時鐘頻率必須是 90000.
. 其他參數都包括在 "a=fmtp" 行中.
如:
m=video 49170 RTP/AVP 98
a=rtpmap:98 H264/90000
a=fmtp:98 profile-level-id=42A01E; packetization-mode=1; sprop-parameter-sets=Z0IACpZTBYmI,aMljiA==

下面介紹一些常用的參數.
3.1 packetization-mode:
表示支持的封包模式.
當 packetization-mode 的值爲 0 時或不存在時, 必須使用單一 NALU 單元模式.
當 packetization-mode 的值爲 1 時必須使用非交錯(non-interleaved)封包模式.

當 packetization-mode 的值爲 2 時必須使用交錯(interleaved)封包模式.

 

 

每個打包方式允許的NAL單元類型總結(yes = 允許, no = 不允許, ig = 忽略)
      Type   Packet    Single NAL    Non-Interleaved    Interleaved
                       Unit Mode           Mode             Mode
      -------------------------------------------------------------

      0      undefined     ig               ig               ig
      1-23   NAL unit     yes              yes               no
      24     STAP-A        no              yes               no
      25     STAP-B        no               no              yes
      26     MTAP16        no               no              yes
      27     MTAP24        no               no              yes
      28     FU-A          no              yes              yes
      29     FU-B          no               no              yes
      30-31  undefined     ig               ig               ig

這個參數不可以取其他的值.

3.2 sprop-parameter-sets: SPS,PPS
這個參數可以用於傳輸 H.264 的序列參數集和圖像參數 NAL 單元. 這個參數的值採用 Base64 進行編碼. 不同的參數集間用","號隔開.

3.3 profile-level-id:
這個參數用於指示 H.264 流的 profile 類型和級別. 由 Base16(十六進制) 表示的 3 個字節. 第一個字節表示 H.264 的 Profile 類型, 第三個字節表示 H.264 的 Profile 級別:

3.4 max-mbps:
這個參數的值是一個整型, 指出了每一秒最大的宏塊處理速度.

 

Rtp payload的第一個字節和264的NALU類似

 

+---------------+
|0|1|2|3|4|5|6|7|
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|F|NRI| Type    |
+---------------+

 

F: 1 個比特.

forbidden_zero_bit. 在 H.264 規範中規定了這一位必須爲 0.

NRI: 2 個比特.

nal_ref_idc. 取 00 ~ 11, 似乎指示這個 NALU 的重要性, 如 00 的 NALU 解碼器可以丟棄它而不影響圖像的回放. 不過一般情況下不太關心這個屬性.

Type: 5 個比特.

nal_unit_type. 這個 NALU 單元的類型. 簡述如下:
0     沒有定義
1-23 NAL單元 單個 NAL 單元包.
24    STAP-A   單一時間的組合包
24    STAP-B   單一時間的組合包
26    MTAP16   多個時間的組合包
27    MTAP24   多個時間的組合包
28    FU-A     分片的單元
29    FU-B     分片的單元
30-31 沒有定義

例子：

0x5C=01011100 (F:0  NRI:10  Type:28) FU-A

0x41=01000001 (F:0  NRI:10  Type:01)Single NAL

0x68=01000100 (F:0  NRI:10  Type:08)Single NAL

 

Single NAL Unit Mode :Type[1-23] packetization-mode=0

對於 NALU 的長度小於 MTU 大小的包, 一般採用單一 NAL 單元模式.
對於一個原始的 H.264 NALU 單元常由 [Start Code] [NALU Header] [NALU Payload] 三部分組成, 其中 Start Code 用於標示這是一個 NALU 單元的開始, 必須是 "00 00 00 01" 或 "00 00 01", NALU 頭僅一個字節, 其後都是 NALU 單元內容.
打包時去除 "00 00 01" 或 "00 00 00 01" 的開始碼, 把其他數據封包的 RTP 包即可.

 

 

 

 

Non-interleaved Mode:Type[1-23,24,28] packetization-mode=1

       Type=[1-23]的情況 參照 packetization-mode=0

Type=28 FU-A

+---------------+---------------+
|0|1|2|3|4|5|6|7|0|1|2|3|4|5|6|7|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|F|NRI| Type:28 |S|E|R| Type    |
+---------------+---------------+

 

S:開始標誌

E:結束標誌 (與 Mark相同）

R:必須爲0

 

Type:h264的NALU Type

 

例：

 

0x7C85=01111100 10000101 (開始包)

0x7C05=01111100 00000101 (中間包)

0x7C45=01111100 01000101 (結束包)

Type=23  STAP-A

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

 

class H264NALUParser { public: H264NALUParser(int width , int height); H264NALUParser(); virtual ~H264NALUParser(); void SetBuffer(unsigned char * buffer,int len,int f,int nri,int type); BOOL readOnePacket(unsigned char * buffer,int &len); BOOL isPacketOutstanding(); private: unsigned char * m_pNaluBuffer; // NALU數據指向的緩衝區的指針 unsigned int m_nNaluSize; // NALU數據緩衝區的大小 unsigned char * m_pCurNaluPos; //指向下一個數據包要讀取的緩衝區指針 int m_nFrameWidth; int m_nFrameHeight; int m_nPacketCounts; int m_nPacketSeqNum; int m_nF; int m_nNRI; int m_nType; enum { STAP_A = 24, STAP_B = 25, MTAP16 = 26, MTAP24 = 27, FU_A = 28, FU_B = 29 }; }; ////////////////// class H264NALUParser ///////////////////////////// H264NALUParser::H264NALUParser(int width , int height) { m_nFrameWidth = width; m_nFrameHeight = height; m_pNaluBuffer = NULL; m_nNaluSize = 0; m_nPacketCounts = 0; m_nPacketSeqNum = 0; m_nF = 0; m_nNRI = 0; m_nType = 0; } H264NALUParser::H264NALUParser() { m_pNaluBuffer = NULL; m_nNaluSize = 0; m_nPacketCounts = 0; m_nPacketSeqNum = 0; m_nF = 0; m_nNRI = 0; m_nType = 0; } H264NALUParser::~H264NALUParser() { } void H264NALUParser::SetBuffer(unsigned char * buffer,int len,int f,int nri,int type) { m_pNaluBuffer = buffer; m_nNaluSize = len; m_nF = f; m_nNRI = nri; m_nType = type; m_pCurNaluPos = m_pNaluBuffer; m_nPacketCounts = (m_nNaluSize + H264_MTU - 1) / H264_MTU; m_nPacketSeqNum = 0; } BOOL H264NALUParser::readOnePacket(unsigned char * buffer,int &len) { if(m_pCurNaluPos >= m_pNaluBuffer + m_nNaluSize) { return FALSE; } struct h264_rtp_hdr header; int headersize; unsigned char * pCurBuf = buffer; if(m_nNaluSize <= H264_MTU)// Single NALU { header.SingleNALU.f = m_nF; header.SingleNALU.nri = m_nNRI; header.SingleNALU.type = m_nType; headersize = sizeof(header.SingleNALU); memcpy(pCurBuf,&(header.SingleNALU),headersize); pCurBuf += headersize; } else// FU-A { header.FU_A.f = m_nF; header.FU_A.nri = m_nNRI; header.FU_A.type_indicator = FU_A; if(0 == m_nPacketSeqNum) { header.FU_A.s = 1; } else { header.FU_A.s = 0; } if(m_nPacketSeqNum == m_nPacketCounts - 1) { header.FU_A.e = 1; } else { header.FU_A.e = 0; } header.FU_A.r = 0; header.FU_A.type_header = m_nType; // headersize = sizeof(header.FU_A); memcpy(pCurBuf,&(header.FU_A),headersize); pCurBuf += headersize; } if(m_nPacketSeqNum < m_nPacketCounts - 1) { memcpy(pCurBuf,m_pCurNaluPos,H264_MTU); m_pCurNaluPos += H264_MTU; len = headersize + H264_MTU; } else { int remainLen = m_nNaluSize % H264_MTU; if(0 == remainLen) { remainLen = H264_MTU; } memcpy(pCurBuf,m_pCurNaluPos,remainLen); m_pCurNaluPos += remainLen; len = headersize + remainLen; } m_nPacketSeqNum ++; return TRUE; } BOOL H264NALUParser::isPacketOutstanding() { return (m_nPacketSeqNum < m_nPacketCounts); }

Interleaved Mode:Type[26-29] packetization-mode=2

 

待續

 

STAP-B

MTAP16

MTAP24

FU-B