XXX
分类: LINUX
2013-03-22 10:08:29
原文地址:H.264视频RTP负载格式 作者:laoyouji
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
24 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, 把其他数据封包成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 |
+===============+
3. SDP参数
下面描述了如何在SDP中表示一个H.264流:
. "m=" 行中的媒体名必须是 "video"
. "a=rtpmap" 行中的编码名称必须是 "H264".
. "a=rtpmap" 行中的时钟频率必须是 90000.
. 其他参数都包括在"a=fmtp"行中.
如:
m=video 49170 RTP/AVP 98
a=rtpmap:98 H264/90000
a=fmtp:98 profile-level-id=42A01E; sprop-parameter-sets=Z0IACpZTBYmI,aMljiA==
下面介绍一些常用的参数.
3.1 packetization-mode:
表示支持的封包模式.
当 packetization-mode 的值为 0 时或不存在时, 必须使用单一NALU单元模式.
当 packetization-mode 的值为 1 时必须使用非交错(non-interleaved)封包模式.
当 packetization-mode 的值为 2 时必须使用交错(interleaved)封包模式.
这个参数不可以取其他的值.
3.2 sprop-parameter-sets:
这个参数可以用于传输H.264的序列参数集和图像参数NAL单元. 这个参数的值采用Base64进行编码. 不同的参数集间用","号隔开.
3.3 profile-level-id:
这个参数用于指示H.264流的profile类型和级别. 由Base16(十六进制)表示的3个字节. 第一个字节表示H.264的Profile类型, 第三个字节表示H.264的Profile级别.
3.4 max-mbps:
这个参数的值是一个整型, 指出了每一秒最大的宏块处理速度
NALU的类型
NALU(NAL单元)的顺序要求
NALU类型
标识NAL单元中的RBSP数据类型,其中,nal_unit_type为1, 2, 3, 4, 5及12的NAL单元称为VCL的NAL单元,其他类型的NAL单元为非VCL的NAL单元。
0:未规定
1:非IDR图像中不采用数据划分的片段
2:非IDR图像中A类数据划分片段
3:非IDR图像中B类数据划分片段
4:非IDR图像中C类数据划分片段
5:IDR图像的片段
6:补充增强信息 (SEI)
7:序列参数集
8:图像参数集
9:分割符
10:序列结束符
11:流结束符
12:填充数据
13 – 23:保留
24 – 31:未规定
H.264/AVC标准对送到解码器的NAL单元顺序是有严格要求的,如果NAL单元的顺序是混乱的,必须将其重新依照规范组织后送入解码器,否则解码器不能够正确解码。
1. 序列参数集NAL单元(nal_unit_type为7)必
须在传送所有以此参数集为参考的其他NAL单元之前传送,不过允许这些NAL单元中间出现重复的序列参数集NAL单元。所谓重复的详细解释为:序列参数集
NAL单元都有其专门的标识,如果两个序列参数集NAL单元的标识相同,就可以认为后一个只不过是前一个的拷贝,而非新的序列参数集。
2.图像参数集NAL单元(nal_unit_type为8)必须在所有以此参数集为参考的其他NAL单元之先,不过允许这些NAL单元中间出现重复的图像参数集NAL单元,这一点与上述的序列参数集NAL单元是相同的。
3. 不同基本编码图像中的片段(slice)单元和数据划分片段(data
partition)单元在顺序上不可以相互交叉,即不允许属于某一基本编码图像的一系列片段(slice)单元和数据划分片段(data
partition)单元中忽然出现另一个基本编码图像的片段(slice)单元片段和数据划分片段(data partition)单元。
4.参考图像的影响:如果一幅图像以另一幅图像为参考,则属于前者的所有片段(slice)单元和数据划分片段(data partition)单元必须在属于后者的片段和数据划分片段之后,无论是基本编码图像还是冗余编码图像都必须遵守这个规则
5.基本编码图像的所有片段(slice)单元和数据划分片段(data partition)单元必须在属于相应冗余编码图像的片段(slice)单元和数据划分片段(data partition)单元之前。
6.如果数据流中出现了连续的无参考基本编码图像,则图像序号小的在前面。
7.
如果arbitrary_slice_order_allowed_flag置为1,一个基本编码图像中的片段(slice)单元和数据划分片段
(data
partition)单元的顺序是任意的,如果arbitrary_slice_order_allowed_flag置为零,则要按照片段中第一个宏块
的位置来确定片段的顺序,若使用数据划分,则A类数据划分片段在B类数据划分片段之前,B类数据划分片段在C类数据划分片段之前,而且对应不同片段的数据
划分片段不能相互交叉,也不能与没有数据划分的片段相互交叉。
8.如果存在SEI(补充增强信息)
单元的话,它必须在它所对应的基本编码图像的片段(slice)单元和数据划分片段(data
partition)单元之前,并同时必须紧接在上一个基本编码图像的所有片段(slice)单元和数据划分片段(data
partition)单元后边。假如SEI属于多个基本编码图像,其顺序仅以第一个基本编码图像为参照。
9.如果存在图像分割符的话,它必须在所有SEI 单元、基本编码图像的所有片段slice)单元和数据划分片段(data partition)单元之前,并且紧接着上一个基本编码图像那些NAL单元。
10.
如果存在序列结束符,且序列结束符后还有图像,则该图像必须是IDR(即时解码器刷新)图像。序列结束符的位置应当在属于这个IDR图像的分割符、SEI
单元等数据之前,且紧接着前面那些图像的NAL单元。如果序列结束符后没有图像了,那么它的就在比特流中所有图像数据之后。
11.流结束符在比特流中的最后。
①NALU(Network Abstract Layer
Unit):H264标准中的比特流是以NAL为单位,每个NAL单元包含一个RBSP(raw byte sequence
payload,原始字节序列载荷),NALU的头信息定义了RBSP所属类型。类型一般包括序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)、增强信息
(SEI)、条带(Slice)等,其中,SPS和PPS属于参数集,两标准采用参数集机制是为了将一些主要的序列、图像参数(解码图像尺寸、片组数、参
考帧数、量化和滤波参数标记等)与其他参数分离,通过解码器先解码出来。此外,为了增强图像的清晰度,AVS-M添加了图像头(Picture
head)信息。读取NALU流程中,每个NALU前有一个起始码0x000001,为防止
内部0x000001序列竞争,H.264编码器在最后一字节前插入一个新的字节——0x03,所以解码器检测到该序列时,需将0x03删掉,而AVS-
M只需识别出起始码0x000001。
②读取宏块类型(mb type)和宏块编码模板(cbp):编解码图像以宏块划分,一个宏块由一个16*16亮度块和相应的一个8*8cb和一个8*8cr色度块组成。