live555学习笔记11－h264 RTP传输详解(3)

十一  h264 RTP传输详解(3)

书接上回：H264FUAFragmenter又对数据做了什么呢？

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．