目录
- 一、RTP封装
- 1.1 RTP数据结构
- 1.2 源码
- 二、H.264的RTP打包
- 2.1 H.264格式
- 2.2 H.264的RTP打包方式
- 2.3 H.264 RTP包的时间戳计算
- 2.4 源码
- 三、H.264 RTP打包的sdp描述
- 四、测试
本篇文章目标，使用vlc打开sdp文件后，可以观看到视频数据
一、RTP封装
1.1 RTP数据结构
RTP包格式前面已经比较详细的介绍过，参考从零开始写一个RTSP服务器（一）不一样的RTSP协议讲解
看一张RTP头的格式图回忆一下
每个RTP包都包含这样一个RTP头部和RTP数据，为了方便，我将这个头部封装成一个结构体，还有发送包封装成一个函数，下面来看一看
RTP头结构体
/*
* 作者：_JT_
* 博客：https://blog.csdn.net/weixin_42462202
*/
struct RtpHeader
{
/* byte 0 */
uint8_t csrcLen:4;
uint8_t extension:1;
uint8_t padding:1;
uint8_t version:2;
/* byte 1 */
uint8_t payloadType:7;
uint8_t marker:1;
/* bytes 2,3 */
uint16_t seq;
/* bytes 4-7 */
uint32_t timestamp;
/* bytes 8-11 */
uint32_t ssrc;
};
其中的:n是一种位表示法，这个结构体跟RTP的头部一一对应
RTP的发包函数
RTP包
struct RtpPacket
{
struct RtpHeader rtpHeader;
uint8_t payload[0];
};
这是我封装的一个RTP包，包含一个RTP头部和RTP载荷，uint8_t payload[0]并不占用空间，它表示rtp头部接下来紧跟着的地址，灵活数组成员 payload[0] 在结构体中的作用是为了实现动态长度的数组，动态长度的意思是数组的长度在运行时确定，而不是在编译时确定。
RTP的发包函数
/*
* 函数功能：发送RTP包
* 参数 socket：表示本机的udp套接字
* 参数 ip：表示目的ip地址
* 参数 port：表示目的的端口号
* 参数 rtpPacket：表示rtp包
* 参数 dataSize：表示rtp包中载荷的大小
* 放回值：发送字节数
*/
int rtpSendPacket(int socket, char* ip, int16_t port, struct RtpPacket* rtpPacket, uint32_t dataSize)
{
struct sockaddr_in addr;
int ret;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
rtpPacket->rtpHeader.seq = htons(rtpPacket->rtpHeader.seq);
rtpPacket->rtpHeader.timestamp = htonl(rtpPacket->rtpHeader.timestamp);
rtpPacket->rtpHeader.ssrc = htonl(rtpPacket->rtpHeader.ssrc);
ret = sendto(socket, (void*)rtpPacket, dataSize+RTP_HEADER_SIZE, 0,
(struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
rtpPacket->rtpHeader.seq = ntohs(rtpPacket->rtpHeader.seq);
rtpPacket->rtpHeader.timestamp = ntohl(rtpPacket->rtpHeader.timestamp);
rtpPacket->rtpHeader.ssrc = ntohl(rtpPacket->rtpHeader.ssrc);
return ret;
}
仔细看这个函数你应该可以看懂
我们设置好一个包之后，就会调用这个函数发送指定目标
这个函数中多处使用htons等函数，是因为RTP是采用网络字节序（大端模式），所以要将主机字节字节序转换为网络字节序
下面给出源码，rtp.h和rtp.c，这两个文件在后面讲经常使用
1.2 源码
rtp.h
/*
* 作者：_JT_
* 博客：https://blog.csdn.net/weixin_42462202
*/
#ifndef _RTP_H_
#define _RTP_H_
#include <stdint.h>
#define RTP_VESION 2
#define RTP_PAYLOAD_TYPE_H264 96
#define RTP_PAYLOAD_TYPE_AAC 97
#define RTP_HEADER_SIZE 12
#define RTP_MAX_PKT_SIZE 1400
/*
*
* 0 1 2 3
* 7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 0
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
* |V=2|P|X| CC |M| PT | sequence number |
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
* | timestamp |
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
* | synchronization source (SSRC) identifier |
* +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
* | contributing source (CSRC) identifiers |
* : .... :
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
*
*/
struct RtpHeader
{
/* byte 0 */
uint8_t csrcLen:4;
uint8_t extension:1;
uint8_t padding:1;
uint8_t version:2;
/* byte 1 */
uint8_t payloadType:7;
uint8_t marker:1;
/* bytes 2,3 */
uint16_t seq;
/* bytes 4-7 */
uint32_t timestamp;
/* bytes 8-11 */
uint32_t ssrc;
};
struct RtpPacket
{
struct RtpHeader rtpHeader;
uint8_t payload[0];
};
void rtpHeaderInit(struct RtpPacket* rtpPacket, uint8_t csrcLen, uint8_t extension,
uint8_t padding, uint8_t version, uint8_t payloadType, uint8_t marker,
uint16_t seq, uint32_t timestamp, uint32_t ssrc);
int rtpSendPacket(int socket, char* ip, int16_t port, struct RtpPacket* rtpPacket, uint32_t dataSize);
#endif //_RTP_H_
rtp.c
/*
* 作者：_JT_
* 博客：https://blog.csdn.net/weixin_42462202
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "rtp.h"
void rtpHeaderInit(struct RtpPacket* rtpPacket, uint8_t csrcLen, uint8_t extension,
uint8_t padding, uint8_t version, uint8_t payloadType, uint8_t marker,
uint16_t seq, uint32_t timestamp, uint32_t ssrc)
{
rtpPacket->rtpHeader.csrcLen = csrcLen;
rtpPacket->rtpHeader.extension = extension;
rtpPacket->rtpHeader.padding = padding;
rtpPacket->rtpHeader.version = version;
rtpPacket->rtpHeader.payloadType = payloadType;
rtpPacket->rtpHeader.marker = marker;
rtpPacket->rtpHeader.seq = seq;
rtpPacket->rtpHeader.timestamp = timestamp;
rtpPacket->rtpHeader.ssrc = ssrc;
}
int rtpSendPacket(int socket, char* ip, int16_t port, struct RtpPacket* rtpPacket, uint32_t dataSize)
{
struct sockaddr_in addr;
int ret;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
rtpPacket->rtpHeader.seq = htons(rtpPacket->rtpHeader.seq);
rtpPacket->rtpHeader.timestamp = htonl(rtpPacket->rtpHeader.timestamp);
rtpPacket->rtpHeader.ssrc = htonl(rtpPacket->rtpHeader.ssrc);
ret = sendto(socket, (void*)rtpPacket, dataSize+RTP_HEADER_SIZE, 0,
(struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
rtpPacket->rtpHeader.seq = ntohs(rtpPacket->rtpHeader.seq);
rtpPacket->rtpHeader.timestamp = ntohl(rtpPacket->rtpHeader.timestamp);
rtpPacket->rtpHeader.ssrc = ntohl(rtpPacket->rtpHeader.ssrc);
return ret;
}
二、H.264的RTP打包
2.1 H.264格式
H.264由一个一个的NALU组成，每个NALU之间使用00 00 00 01或00 00 01分隔开
每个NALU的第一次字节都有特殊的含义，其内容如下
好，对于H.264格式了解这么多就够了，我们的目的是想从一个H.264的文件中将一个一个的NALU提取出来，然后封装成RTP包，下面介绍如何将NALU封装成RTP包
2.2 H.264的RTP打包方式
H.264可以由三种RTP打包方式
单NALU打包
一个RTP包包含一个完整的NALU
聚合打包
对于较小的NALU，一个RTP包可包含多个完整的NALU
分片打包
对于较大的NALU，一个NALU可以分为多个RTP包发送
注意：这里要区分好概念，每一个RTP包都包含一个RTP头部和RTP荷载，这是固定的。而H.264发送数据可支持三种RTP打包方式
比较常用的是单NALU打包和分片打包，本文也只介绍这两种
单NALU打包
所谓单NALU打包就是将一整个NALU的数据放入RTP包的载荷中
这是最简单的一种方式，无需过多的讲解
分片打包
每个RTP包都有大小限制的，因为RTP一般都是使用UDP发送，UDP没有流量控制，所以要限制每一次发送的大小，所以如果一个NALU的太大，就需要分成多个RTP包发送，如何分成多个RTP包，下面来好好讲一讲
首先要明确，RTP包的格式是绝不会变的，永远多是RTP头+RTP载荷
RTP头部是固定的，那么只能在RTP载荷中去添加额外信息来说明这个RTP包是表示同一个NALU
如果是分片打包的话，那么在RTP载荷开始有两个字节的信息，然后再是NALU的内容
第一个字节位FU Indicator，其格式如下
高三位（0 1 2）：与NALU第一个字节的高三位相同
Type：28，表示该RTP包一个分片，为什么是28？因为H.264的规范中定义的，此外还有许多其他Type，这里不详讲，代码表示方式如下：
rtpPacket->payload[0] = (naluType & 0x60) | 28;
第二个字节位FU Header，其格式如下
S：标记该分片打包的第一个RTP包，只有第一个包的最高位被置1
E：比较该分片打包的最后一个RTP包，最后一个包第二高位被置1
Type：NALU的Type
代码表示如下：
rtpPacket->payload[1] = naluType & 0x1F;
if (i == 0) //第一包数据
rtpPacket->payload[1] |= 0x80; // start
else if (remainPktSize == 0 && i == pktNum - 1) //最后一包数据
rtpPacket->payload[1] |= 0x40; // end
2.3 H.264 RTP包的时间戳计算
RTP包的时间戳起始值是随机的
RTP包的时间戳增量怎么计算？
假设时钟频率为90000，帧率为25
频率为90000表示一秒用90000点来表示
帧率为25，那么一帧就是1/25秒
所以一帧有90000*(1/25)=3600个点来表示
因此每一帧数据的时间增量为3600
2.4 源码
rtp_h264.c
这里给出rtp发送H.264的源码
/*
* 作者：_JT_
* 博客：https://blog.csdn.net/weixin_42462202
* 注释添加：call_me_wangcheng
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include "rtp.h"
#define H264_FILE_NAME "test.h264"
#define CLIENT_IP "127.0.0.1" //运行可执行程序设备的IP地址（可执行程序就是这个编译后的程序）
#define CLIENT_PORT 9832 //端口号
#define FPS 25
static inline int startCode3(char* buf)
{
if(buf[0] == 0 && buf[1] == 0 && buf[2] == 1)
return 1;
else
return 0;
}
static inline int startCode4(char* buf)
{
if(buf[0] == 0 && buf[1] == 0 && buf[2] == 0 && buf[3] == 1)
return 1;
else
return 0;
}
static char* findNextStartCode(char* buf, int len)
{
int i;
if(len < 3)
return NULL;
for(i = 0; i < len-3; ++i)
{
if(startCode3(buf) || startCode4(buf))
return buf;
++buf;
}
if(startCode3(buf))
return buf;
return NULL;
}
static int getFrameFromH264File(int fd, char* frame, int size)
{
int rSize, frameSize;
char* nextStartCode;
if(fd < 0)
return fd;
rSize = read(fd, frame, size);
if(!startCode3(frame) && !startCode4(frame))
return -1;
nextStartCode = findNextStartCode(frame+3, rSize-3);
if(!nextStartCode)
{
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
frameSize = rSize;
}
else
{
frameSize = (nextStartCode-frame);
lseek(fd, frameSize-rSize, SEEK_CUR);
}
return frameSize;
}
static int createUdpSocket()
{
int fd;
int on = 1;
fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd < 0)
return -1;
setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return fd;
}
static int rtpSendH264Frame(int socket, char* ip, int16_t port,
struct RtpPacket* rtpPacket, uint8_t* frame, uint32_t frameSize)
{
uint8_t naluType; // nalu第一个字节
int sendBytes = 0;
int ret;
naluType = frame[0];
if (frameSize <= RTP_MAX_PKT_SIZE) // nalu长度小于最大包场：单一NALU单元模式
{
/*
* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
* |F|NRI| Type | a single NAL unit ... |
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
*/
memcpy(rtpPacket->payload, frame, frameSize);
ret = rtpSendPacket(socket, ip, port, rtpPacket, frameSize);
if(ret < 0)
return -1;
rtpPacket->rtpHeader.seq++;
sendBytes += ret;
if ((naluType & 0x1F) == 7 || (naluType & 0x1F) == 8) // 如果是SPS、PPS就不需要加时间戳
goto out;
}
else // nalu长度小于最大包场：分片模式
{
/*
* 0 1 2
* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
* | FU indicator | FU header | FU payload ... |
* +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
*/
/*
* FU Indicator
* 0 1 2 3 4 5 6 7
* +-+-+-+-+-+-+-+-+
* |F|NRI| Type |
* +---------------+
*/
/*
* FU Header
* 0 1 2 3 4 5 6 7
* +-+-+-+-+-+-+-+-+
* |S|E|R| Type |
* +---------------+
*/
int pktNum = frameSize / RTP_MAX_PKT_SIZE; // 有几个完整的包
int remainPktSize = frameSize % RTP_MAX_PKT_SIZE; // 剩余不完整包的大小
int i, pos = 1;
/* 发送完整的包 */
for (i = 0; i < pktNum; i++)
{
rtpPacket->payload[0] = (naluType & 0x60) | 28;
rtpPacket->payload[1] = naluType & 0x1F;
if (i == 0) //第一包数据
rtpPacket->payload[1] |= 0x80; // start
else if (remainPktSize == 0 && i == pktNum - 1) //最后一包数据
rtpPacket->payload[1] |= 0x40; // end
//因为payload[1]已经包含了nalu_type，所以frame的地址需要加一，因为分隔符后的第一个字节表示nalu_type
memcpy(rtpPacket->payload+2, frame+pos, RTP_MAX_PKT_SIZE);
ret = rtpSendPacket(socket, ip, port, rtpPacket, RTP_MAX_PKT_SIZE+2);
if(ret < 0)
return -1;
rtpPacket->rtpHeader.seq++;
sendBytes += ret;
pos += RTP_MAX_PKT_SIZE;
}
/* 发送剩余的数据 */
if (remainPktSize > 0)
{
rtpPacket->payload[0] = (naluType & 0x60) | 28;
rtpPacket->payload[1] = naluType & 0x1F;
rtpPacket->payload[1] |= 0x40; //end
//原博主提供的代码这里进行了+2操作，按照我的理解-1都行，有懂得，在评论区教教我
memcpy(rtpPacket->payload+2, frame+pos, remainPktSize+2);
ret = rtpSendPacket(socket, ip, port, rtpPacket, remainPktSize+2);
if(ret < 0)
return -1;
rtpPacket->rtpHeader.seq++;
sendBytes += ret;
}
}
out:
return sendBytes;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int socket;
int fd;
int fps = 25;
int startCode;
struct RtpPacket* rtpPacket;
uint8_t* frame;
uint32_t frameSize;
fd = open(H264_FILE_NAME, O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf("failed to open %s\n", H264_FILE_NAME);
return -1;
}
socket = createUdpSocket();
if(socket < 0)
{
printf("failed to create socket\n");
return -1;
}
rtpPacket = (struct RtpPacket*)malloc(500000);
frame = (uint8_t*)malloc(500000);
rtpHeaderInit(rtpPacket, 0, 0, 0, RTP_VESION, RTP_PAYLOAD_TYPE_H264, 0,
0, 0, 0x88923423);
while(1)
{
frameSize = getFrameFromH264File(fd, frame, 500000);
if(frameSize < 0)
{
printf("read err\n");
continue;
}
if(startCode3(frame))
startCode = 3;
else
startCode = 4;
frameSize -= startCode;
rtpSendH264Frame(socket, CLIENT_IP, CLIENT_PORT,
rtpPacket, frame+startCode, frameSize);
rtpPacket->rtpHeader.timestamp += 90000/FPS;
usleep(1000*1000/fps);
}
free(rtpPacket);
free(frame);
return 0;
}
三、H.264 RTP打包的sdp描述
sdp文件有什么用？
sdp描述着媒体信息，当使用vlc打开这个sdp文件后，会根据这些信息做相应的操作（创建套接字…）,然后等待接收RTP包
这里给出RTP打包H.264的sdp文件，并描述每一行是什么意思
m=video 9832 RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000
a=framerate:25
c=IN IP4 127.0.0.1
这个一个媒体级的sdp描述，关于sdp文件描述详情可看从零开始写一个RTSP服务器（一）不一样的RTSP协议讲解
m=video 9832 RTP/AVP 96
格式为 m=<媒体类型> <端口号> <传输协议> <媒体格式 >
媒体类型：video，表示这是一个视频流
端口号：9832，表示UDP发送的目的端口为9832
传输协议：RTP/AVP，表示RTP OVER UDP，通过UDP发送RTP包
媒体格式：表示负载类型(payload type)，一般使用96表示H.264
a=rtpmap:96 H264/90000
格式为a=rtpmap:<媒体格式><编码格式>/<时钟频率>
a=framerate:25
表示帧率
c=IN IP4 127.0.0.1
IN：表示internet
IP4：表示IPV4
127.0.0.1：表示UDP发送的目的地址为127.0.0.1
特别注意：这段sdp文件描述的udp发送的目的IP为127.0.0.1，目的端口为9832
四、测试
讲上面给出的源码rtp.c、rtp.h、rtp_h264.c保存下来，然后编译运行
注意：该程序默认打开的是test.h264，如果你没有视频源，可以从RtspServer的example目录下获取
gcc rtp.c rtp_h264.c
./a.out
讲上面的sdp文件保存为rtp_h264.sdp，使用vlc打开，即可观看到视频
运行效果
至此，我们已经完成了RTSP协议交互和RTP打包H.264，下一篇文章就可以来实现一个播放H.264的RTSP服务器了
原文链接：http://t.csdnimg.cn/svr1b
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