RTP 包格式 詳細解析
H.264 視頻 RTP 負載格式
1. 網絡抽象層單元類型 (NALU)
NALU 頭由一個字節組成, 它的語法如下:
+---------------+
|0|1|2|3|4|5|6|7|
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|F|NRI| Type |
+---------------+
F: 1 個比特.
forbidden_zero_bit. 在 H.264 規范中規定了這一位必須為 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
25 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
2. 打包模式
下面是 RFC 3550 中規定的 RTP 頭的結構.
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 |
| .... |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
負載類型 Payload type (PT): 7 bits
序列號 Sequence number (SN): 16 bits
時間戳 Timestamp: 32 bits
H.264 Payload 格式定義了三種不同的基本的負載(Payload)結構. 接收端可能通過 RTP Payload
的第一個字節來識別它們. 這一個字節類似 NALU 頭的格式, 而這個頭結構的 NAL 單元類型字段
則指出了代表的是哪一種結構,
這個字節的結構如下, 可以看出它和 H.264 的 NALU 頭結構是一樣的.
+---------------+
|0|1|2|3|4|5|6|7|
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|F|NRI| Type |
+---------------+
字段 Type: 這個 RTP payload 中 NAL 單元的類型. 這個字段和 H.264 中類型字段的區別是, 當 type
的值為 24 ~ 31 表示這是一個特別格式的 NAL 單元, 而 H.264 中, 只取 1~23 是有效的值.
24 STAP-A 單一時間的組合包
25 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
可能的結構類型分別有:
1. 單一 NAL 單元模式
即一個 RTP 包僅由一個完整的 NALU 組成. 這種情況下 RTP NAL 頭類型字段和原始的 H.264的
NALU 頭類型字段是一樣的.
2. 組合封包模式
即可能是由多個 NAL 單元組成一個 RTP 包. 分別有4種組合方式: STAP-A, STAP-B, MTAP16, MTAP24.
那么這里的類型值分別是 24, 25, 26 以及 27.
3. 分片封包模式
用于把一個 NALU 單元封裝成多個 RTP 包. 存在兩種類型 FU-A 和 FU-B. 類型值分別是 28 和 29.
2.1 單一 NAL 單元模式
對于 NALU 的長度小于 MTU 大小的包, 一般采用單一 NAL 單元模式.
對于一個原始的 H.264 NALU 單元常由 [Start Code] [NALU Header] [NALU Payload] 三部分組成, 其中 Start Code 用于標示這是一個
NALU 單元的開始, 必須是 "00 00 00 01" 或 "00 00 01", NALU 頭僅一個字節, 其后都是 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.
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 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
如有一個 H.264 的 NALU 是這樣的:
[00 00 00 01 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ... ]
這是一個序列參數集 NAL 單元. [00 00 00 01] 是四個字節的開始碼, 67 是 NALU 頭, 42 開始的數據是 NALU 內容.
封裝成 RTP 包將如下:
[ RTP Header ] [ 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ]
即只要去掉 4 個字節的開始碼就可以了.
2.2 組合封包模式
其次, 當 NALU 的長度特別小時, 可以把幾個 NALU 單元封在一個 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).
而當 NALU 的長度超過 MTU 時, 就必須對 NALU 單元進行分片封包. 也稱為 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 參數
下面描述了如何在 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; 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 的值為 0 時或不存在時, 必須使用單一 NALU 單元模式.
當 packetization-mode 的值為 1 時必須使用非交錯(non-interleaved)封包模式.
當 packetization-mode 的值為 2 時必須使用交錯(interleaved)封包模式.
這個參數不可以取其他的值.
3.2 sprop-parameter-sets:
這個參數可以用于傳輸 H.264 的序列參數集和圖像參數 NAL 單元. 這個參數的值采用 Base64 進行編碼. 不同的參數集間用","號隔開.
3.3 profile-level-id:
這個參數用于指示 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.
# re: H.264 RTP payload 格式 2009-12-25 17:17 heshui
辛苦啦。
在組合封包時，NALU 1 Size前面沒有提到，它是屬于NALU payload吧。也就是說h264的 NALU payload = NALU payload size + NALU payload header + NALU payload data，對吧。如果我的理解不對，請指正，謝謝。 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2009-12-29 13:20 暗黑長老
@heshui
基本上是這樣子的
如有一個 H.264 的 NALU 是這樣的:
[00 00 00 01 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ... ]
[00 00 00 01 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ... ]
這是一個序列參數集 NAL 單元. [00 00 00 01] 是四個字節的開始碼, 67 是 NALU 頭, 42 開始的數據是 NALU 內容.
封裝成 RTP 包可能如下:
[ RTP Header ] [78, STAP-A NAL HDR, 一個字節 ] [長度, 兩個字節] [ 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ...] [長度, 兩個字節] [ 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F... ]
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# 請問分片封包的實際例子 2010-01-04 09:36 heshui
@暗黑長老
樓主能不能再給我一個分片封包的實際例子，就是說如果NALU 的長度超過 MTU 時RTP包格式應該是怎么樣的呢。謝謝。 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式[未登錄] 2010-01-06 15:14 暗黑長老
@heshui
/** 發送指定的 NALU 單元. */
int GEPlayback::SendNaluPacket( BYTE* sliceData, int sliceSize, BOOL isEnd,
BOOL isVideo, int type, time_t pts, INT64 timestamp )
{
// NALU 小于最大 RTP 包大小的情況
if (sliceSize < 1350) {
return SendPacket(sliceData, sliceSize, isEnd, TRUE, type, pts, timestamp);
}
// 如果一個 NALU 大于最大的 RTP 包的大小, 則需要把它進行分片后打包發送
BYTE buffer[1500];
BYTE nalHeader = sliceData[0]; // NALU 頭
BYTE* data = sliceData + 1;
int leftover = sliceSize - 1;
BOOL isStart = TRUE;
while (leftover > 0) {
int size = MIN(1350, leftover);
isEnd = (size == leftover);
// 構建 FU 頭
buffer[0] = (nalHeader & 0x60) | 28; // FU indicator
buffer[1] = (nalHeader & 0x1f); // FU header
if (isStart) {
buffer[1] |= 0x80;
}
if (isEnd) {
buffer[1] |= 0x40;
}
memcpy(buffer + 2, data, size);
SendPacket(buffer, size + 2, isEnd, TRUE, type, pts, timestamp);
leftover -= size;
data += size;
isStart = FALSE;
}
return sliceSize;
}
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# re: H.264 RTP payload 格式 2010-01-09 17:27 heshui
前幾天不小心把水潑到本本上，沒能即時觀注樓主的回復，換了塊主板，嘿嘿。
代碼很詳細，看了例子很清淅。
謝謝樓主多次回復:) 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-01-29 09:11 asd
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-02-09 10:49 Marc
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-04-26 08:32 喃喃
非常感謝你，正在研究流媒體，聽老牛們說，學這個協議比較好。 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-07-09 14:33 winston
你是在哪個城市的，方便留個電話什么的聯系方式，我們這邊有個流媒體相關的項目，尋求工程師合作開發。我郵箱是：message.winston@gmail.com 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-07-14 10:21 sc
請教個問題，H.264的RTP發送中三種模式（單NAL單元模式、非交互模式、交互模式）和三種負載結構（單NAL單元包、聚合包、分片包）是怎么區別，我怎么感覺一樣 了？謝謝...... 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-07-14 10:25 暗黑長老
@sc
通過這個表可以比較清楚地看出它們的關系:
able 3. Summary of allowed NAL unit types for each packetization
mode (yes = allowed, no = disallowed, ig = ignore)
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
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# re: H.264 RTP payload 格式 2010-07-20 10:21 sc
# re: H.264 RTP payload 格式 2010-07-20 11:13 sc
// 如果一個 NALU 大于最大的 RTP 包的大小, 則需要把它進行分片后打包發送
BYTE buffer[1500];
BYTE nalHeader = sliceData[0]; // NALU 頭
BYTE* data = sliceData + 1;
int leftover = sliceSize - 1;
BOOL isStart = TRUE;
while (leftover > 0) {
int size = MIN(1350, leftover);
isEnd = (size == leftover);
問一個問題，樓上程序中的int size = MIN(1350, leftover); 應該是
int size = MAX(1350, leftover); 呢還是MIN,我感覺是MAX，謝謝樓主。
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# re: H.264 RTP payload 格式[未登錄] 2011-05-18 23:23 隨心
@暗黑長老
PTS跟timestamp怎么設定的？？ 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2012-07-05 10:19 童愛玲
# re: H.264 RTP payload 格式 2013-02-25 17:34 hiber
沒有看到source code，能share下嗎？ 回復 更多評論
# re: H.264 RTP payload 格式 2013-03-08 11:26 kaly_liu
這篇牛！！！！
賊清楚啦~~~