Linux 下实现RTP实时打包发送H.264视频文件

本文主要是介绍Linux 下实现RTP实时打包发送H.264视频文件，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

在实现H264实时RTP打包和发送之前，我们需要先熟悉H264的编码原理及语法结构，然后是熟悉RTP协议以及RTP协议传输H264数据的相关准则。下面是与此相关的几篇博客。

H264语法结构及编码原理

RTP Payload H264

Linux 下实现RTP实时打包发送H.264码流

下面是rtp.c的代码

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/*=============================================================================  
 *     FileName: rtp.c  
 *         Desc: rtp payload h.264 data  
 *       Author: licaibiao  
 *   LastChange: 2017-04-07   
 * =============================================================================*/  
#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <string.h>    
#include <memory.h>      
#include <sys/types.h>    
#include <sys/socket.h>    
#include <arpa/inet.h>  
#include <netinet/in.h>    
#include <netdb.h>   
#include <unistd.h>   
#include "rtp.h"    
  
//#define DEBUG_LOG  
  
typedef struct    
{    
    int startcodeprefix_len;      //! 4 for parameter sets and first slice in picture, 3 for everything else (suggested)    
    unsigned len;                 //! Length of the NAL unit (Excluding the start code, which does not belong to the NALU)    
    unsigned max_size;            //! Nal Unit Buffer size    
    int forbidden_bit;            //! should be always FALSE    
    int nal_reference_idc;        //! NALU_PRIORITY_xxxx    
    int nal_unit_type;            //! NALU_TYPE_xxxx        
    charchar *buf;                    //! contains the first byte followed by the EBSP    
    unsigned short lost_packets;  //! true, if packet loss is detected    
} NALU_t;    
  
FILEFILE *bits = NULL;              //!< the bit stream file    
static int FindStartCode2 (unsigned charchar *Buf);//查找开始字符0x000001    
static int FindStartCode3 (unsigned charchar *Buf);//查找开始字符0x00000001    
static int info2=0;  
static int info3=0;   
RTP_FIXED_HEADER *rtp_hdr;    
NALU_HEADER      *nalu_hdr;    
FU_INDICATOR     *fu_ind;    
FU_HEADER        *fu_hdr;    
  
NALU_t *AllocNALU(int buffersize)    
{    
    NALU_t *n;    
    if ((n = (NALU_t*)calloc (1, sizeof (NALU_t))) == NULL)    
    {    
        printf("AllocNALU: n");    
        exit(0);    
    }    
    n->max_size = buffersize;    
    if((n->buf = (char*)calloc (buffersize, sizeof (char))) == NULL)    
    {    
        free (n);    
        printf ("AllocNALU: n->buf");    
        exit(0);    
    }    
    return n;    
}    
  
void FreeNALU(NALU_t *n)    
{    
    if (n)    
    {    
        if (n->buf)    
        {    
            free(n->buf);    
            n->buf=NULL;    
        }    
        free (n);    
    }    
}    
  
void OpenBitstreamFile (charchar *fn)    
{    
    if (NULL == (bits = fopen(fn, "rb")))    
    {    
        printf("open file error\n");    
        exit(0);    
    }    
}    
  
//这个函数输入为一个NAL结构体，主要功能为得到一个完整的NALU并保存在NALU_t的buf中，获取他的长度，填充F,IDC,TYPE位。    
//并且返回两个开始字符之间间隔的字节数，即包含有前缀的NALU的长度  
//前缀之后的第一个字节为 NALU_HEADER     
int GetAnnexbNALU (NALU_t *nalu)    
{    
    int pos = 0;    
    int rewind;   
    int StartCodeFound;  
    unsigned charchar *Buf;    
      
    if ((Buf = (unsigned char*)calloc (nalu->max_size , sizeof(char))) == NULL)  
        printf ("GetAnnexbNALU: Could not allocate Buf memory\n");    
      
    printf("nalu->max_size=%d\n",(int)nalu->max_size);  
    memset(Buf,0,nalu->max_size);  
    nalu->startcodeprefix_len = 3;//初始化码流序列的开始字符为3个字节    
    if (3 != fread (Buf, 1, 3, bits))//从码流中读3个字节    
    {    
        free(Buf);    
        return 0;    
    }    
    info2 = FindStartCode2 (Buf);//判断是否为0x000001     
    if(info2 != 1)     
    {    
        //如果不是，再读一个字节    
        if(1 != fread(Buf+3, 1, 1, bits))//读一个字节    
        {    
            free(Buf);    
            return 0;    
        }    
        info3 = FindStartCode3 (Buf);//判断是否为0x00000001    
        if (info3 != 1)//如果不是，返回-1    
        {     
            free(Buf);    
            return -1;    
        }    
        else     
        {    
            //如果是0x00000001,得到开始前缀为4个字节    
            pos = 4;    
            nalu->startcodeprefix_len = 4;    
        }    
    }     
    else    
    {    
        //如果是0x000001,得到开始前缀为3个字节    
        nalu->startcodeprefix_len = 3;    
        pos = 3;    
    }    
    //查找下一个开始字符的标志位    
    StartCodeFound = 0;    
    info2 = 0;    
    info3 = 0;        
      
    while (!StartCodeFound)    
    {    
        if (feof (bits))//判断是否到了文件尾    
        {    
            nalu->len = (pos-1) - nalu->startcodeprefix_len;    
            printf("nalu->len1=%d\n",nalu->len );  
            memcpy (nalu->buf, &Buf[nalu->startcodeprefix_len], nalu->len); //拷贝一个完整NALU，不拷贝起始前缀0x000001或0x00000001        
            nalu->forbidden_bit  = nalu->buf[0] & 0x80;     // 1 bit  
            nalu->nal_reference_idc = nalu->buf[0] & 0x60;     // 2 bit    
            nalu->nal_unit_type      = nalu->buf[0] & 0x1f;     // 5 bit    
            free(Buf);    
            return pos - 1;    
        }    
        Buf[pos++] = fgetc (bits);//读一个字节到BUF中    
        info3 = FindStartCode3(&Buf[pos-4]);//判断是否为0x00000001    
        if(info3 != 1)   
        {  
            info2 = FindStartCode2(&Buf[pos-3]);//判断是否为0x000001       
        }     
        StartCodeFound = (info2 == 1 || info3 == 1);    
    }    
      
    // Here, we have found another start code (and read length of startcode bytes more than we should    
    // have.  Hence, go back in the file    
    rewind = (info3 == 1) ? -4 : -3;    
      
    if (0 != fseek (bits, rewind, SEEK_CUR))//把文件指针指向前一个NALU的末尾    
    {    
        free(Buf);    
        printf("GetAnnexbNALU: Cannot fseek in the bit stream file");    
    }    
      
    // Here the Start code, the complete NALU, and the next start code is in the Buf.      
    // The size of Buf is pos, pos+rewind are the number of bytes excluding the next    
    // start code, and (pos+rewind)-startcodeprefix_len is the size of the NALU excluding the start code    
      
    nalu->len = (pos+rewind) - nalu->startcodeprefix_len;    
    printf("nalu->len2=%d\n",nalu->len );  
    memcpy (nalu->buf, &Buf[nalu->startcodeprefix_len], nalu->len);//拷贝一个完整NALU，不拷贝起始前缀0x000001或0x00000001    
    nalu->forbidden_bit       = nalu->buf[0] & 0x80;  // 1  bit  
    nalu->nal_reference_idc  = nalu->buf[0] & 0x60;     // 2  bit    
    nalu->nal_unit_type       = nalu->buf[0] & 0x1f;     // 5  bit    
    free(Buf);    
    return (pos+rewind);//返回两个开始字符之间间隔的字节数，即包含有前缀的NALU的长度    
}    
  
//输出NALU长度和TYPE    
void dump(NALU_t *n)    
{    
    if (!n)return;    
    //printf("a new nal:");    
    printf(" len: %d  ", n->len);    
    printf("nal_unit_type: %x\n", n->nal_unit_type);    
}    
  
int main(int argc, char* argv[])    
{    
    //FILE *stream;    
    //stream=fopen("Test.264", "wb");    
    NALU_t *n;  
    SOCKET socket1;      
    char  *nalu_payload;      
    char  sendbuf[1500];  
    int   len ;   
    int   bytes = 0;    
    float framerate = 25;   
    unsigned short seq_num = 0;    
    unsigned int timestamp_increase = 0;  
    unsigned int ts_current = 0;    
    struct sockaddr_in server;    
  
    len = sizeof(server);  
    OpenBitstreamFile("./h264/test.h264");  
    timestamp_increase = (unsigned int)(90000.0 / framerate); //+0.5);    
    server.sin_family = AF_INET;    
    server.sin_port = htons(DEST_PORT);              
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP);     
    socket1 = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);    
  
    n = AllocNALU(8000000);//为结构体nalu_t及其成员buf分配空间。返回值为指向nalu_t存储空间的指针    
  
    while(!feof(bits))     
    {    
        GetAnnexbNALU(n);//每执行一次，文件的指针指向本次找到的NALU的末尾，下一个位置即为下个NALU的起始码0x000001    
        dump(n);//输出NALU长度和TYPE    
        //（1）一个NALU就是一个RTP包的情况： RTP_FIXED_HEADER（12字节）  + NALU_HEADER（1字节） + EBPS    
        //（2）一个NALU分成多个RTP包的情况： RTP_FIXED_HEADER （12字节） + FU_INDICATOR （1字节）+  FU_HEADER（1字节） + EBPS(1400字节)    
        memset(sendbuf, 0, 1500);//清空sendbuf；此时会将上次的时间戳清空，因此需要ts_current来保存上次的时间戳值    
        //rtp固定包头，为12字节,该句将sendbuf[0]的地址赋给rtp_hdr，以后对rtp_hdr的写入操作将直接写入sendbuf。    
        rtp_hdr =(RTP_FIXED_HEADER*)&sendbuf[0];     
        //设置RTP HEADER，    
        rtp_hdr->csrc_len     = 0;  
        //rtp_hdr->extension=0;  
        //rtp_hdr->padding=0;  
        rtp_hdr->payload     = H264;         //负载类型号，    
        rtp_hdr->version     = 2;            //版本号，此版本固定为2    
        rtp_hdr->marker      = 0;        //标志位，由具体协议规定其值。    
        rtp_hdr->ssrc        = htonl(10);    //随机指定为10，并且在本RTP会话中全局唯一  bytes 8-11  
        //  当一个NALU小于1400字节的时候，采用一个单RTP包发送    
        if(n->len<=1400)    
        {       
            //设置rtp M 位；    
            rtp_hdr->marker = 1;    
            rtp_hdr->seq_no = htons(seq_num ++); //序列号，每发送一个RTP包增1  bytes 2, 3  
            //设置NALU HEADER,并将这个HEADER填入sendbuf[12]    
            nalu_hdr        = (NALU_HEADER*)&sendbuf[12]; //将sendbuf[12]的地址赋给nalu_hdr，之后对nalu_hdr的写入就将写入sendbuf中；    
            nalu_hdr->F  = n->forbidden_bit >> 7;    
            nalu_hdr->NRI    = n->nal_reference_idc >> 5;//有效数据在n->nal_reference_idc的第6，7位，需要右移5位才能将其值赋给nalu_hdr->NRI。    
            nalu_hdr->TYPE   = n->nal_unit_type;    
  
            nalu_payload    = &sendbuf[13];//同理将sendbuf[13]赋给nalu_payload    
            memcpy(nalu_payload, n->buf + 1, n->len - 1);//去掉nalu头的nalu剩余内容写入sendbuf[13]开始的字符串。  
  
            ts_current = ts_current + timestamp_increase;    
            printf("ts_current=%d\n",ts_current);  
            rtp_hdr->timestamp = htonl(ts_current);  
            printf("ts_current1=%x\n",rtp_hdr->timestamp);  
            bytes = n->len + 12+1;                      //获得sendbuf的长度,为nalu的长度（包含NALU头但除去起始前缀）加上rtp_header的固定长度12字节    
#ifdef DEBUG_LOG  
            {  
                int ii = 0;  
                printf("-----------------------------------\n");  
                for(ii=0; ii<22; ii++)  
                {  
                    printf("buf%d=%x  ", ii, (unsigned char)sendbuf[ii]);  
                }  
                printf("\n");  
                printf("------------------------------------\n");  
            }  
#endif            
            sendto(socket1, sendbuf, bytes, 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));  
            usleep(40000);    
            //fwrite(sendbuf,bytes, 1, stream);     
        }    
        else if(n->len>1400)    
        {    
            //得到该nalu需要用多少长度为1400字节的RTP包来发送    
            int k = 0;  
            int l = 0;   
            int t = 0;          //用于指示当前发送的是第几个分片RTP包             
            k = n->len / 1400;   //需要k个1400字节的RTP包    
            l = n->len % 1400;   //最后一个RTP包的需要装载的字节数    
             
            ts_current = ts_current+timestamp_increase;    
            printf("ts_current=%d\n",ts_current);  
            rtp_hdr->timestamp = htonl(ts_current);    
            while(t <= k)    
            {    
                rtp_hdr->seq_no = htons(seq_num++); //序列号，每发送一个RTP包增1    
                if(!t)                              //发送一个需要分片的NALU的第一个分片，置FU HEADER的S位    
                {    
                    //设置rtp M 位；    
                    rtp_hdr->marker = 0;    
                    //设置FU INDICATOR,并将这个HEADER填入sendbuf[12]    
                    fu_ind       = (FU_INDICATOR*)&sendbuf[12]; //将sendbuf[12]的地址赋给fu_ind，之后对fu_ind的写入就将写入sendbuf中；    
                    fu_ind->F     = n->forbidden_bit >> 7;    
                    fu_ind->NRI   = n->nal_reference_idc >> 5;    
                    fu_ind->TYPE = 28;                       
                    //设置FU HEADER,并将这个HEADER填入sendbuf[13]    
                    fu_hdr       = (FU_HEADER*)&sendbuf[13];    
                    fu_hdr->E     = 0;    
                    fu_hdr->R     = 0;    
                    fu_hdr->S     = 1;    
                    fu_hdr->TYPE = n->nal_unit_type;    
                    nalu_payload = &sendbuf[14];            //同理将sendbuf[14]赋给nalu_payload    
                    memcpy(nalu_payload, n->buf + 1, 1400);//去掉NALU头    
                    bytes = 1400 + 12 + 2;                 //获得sendbuf的长度,为nalu的长度（除去起始前缀和NALU头）加上rtp_header，fu_ind，fu_hdr的固定长度14字节    
#ifdef DEBUG_LOG  
                    {  
                        int ii=0;  
                        printf("-----------------------------------\n");  
                        for(ii=0;ii<22;ii++)  
                        {  
                            printf("buf%d=%x  ",ii,(unsigned char)sendbuf[ii]);  
                        }  
                        printf("\n");  
                        printf("------------------------------------\n");  
                    }     
#endif  
                    sendto(socket1, sendbuf, bytes, 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));  
                    //fwrite(sendbuf,bytes, 1, stream);    
                    //usleep(20000);    
                    t++;                        
                }    
                //发送一个需要分片的NALU的非第一个分片，清零FU HEADER的S位，如果该分片是该NALU的最后一个分片，置FU HEADER的E位    
                else if(k == t)//发送的是最后一个分片，注意最后一个分片的长度可能超过1400字节（当l>1386时）。    
                {    
                    //设置rtp M 位；当前传输的是最后一个分片时该位置1    
                    rtp_hdr->marker = 1;    
                      
                    //设置FU INDICATOR,并将这个HEADER填入sendbuf[12]    
                    fu_ind          = (FU_INDICATOR*)&sendbuf[12]; //将sendbuf[12]的地址赋给fu_ind，之后对fu_ind的写入就将写入sendbuf中；    
                    fu_ind->F        = n->forbidden_bit >> 7;    
                    fu_ind->NRI      = n->nal_reference_idc >> 5;    
                    fu_ind->TYPE = 28;    
                      
                    //设置FU HEADER,并将这个HEADER填入sendbuf[13]    
                    fu_hdr          = (FU_HEADER*)&sendbuf[13];    
                    fu_hdr->R       = 0;    
                    fu_hdr->S        = 0;    
                    fu_hdr->TYPE = n->nal_unit_type;   
                    fu_hdr->E        = 1;     
                    nalu_payload    = &sendbuf[14];//同理将sendbuf[14]的地址赋给nalu_payload    
                      
                    if((n != NULL) && (n->buf != NULL) && (l > 1))  
                    {  
                        memcpy(nalu_payload, n->buf + t * 1400 + 1, l - 1);//将nalu最后剩余的l-1(去掉了一个字节的NALU头)字节内容写入sendbuf[14]开始的字符串。    
                        bytes = l - 1 + 12 + 2;       //获得sendbuf的长度,为剩余nalu的长度l-1加上rtp_header，FU_INDICATOR,FU_HEADER三个包头共14字节    
#ifdef DEBUG_LOG  
                        {  
                            int ii=0;  
                            printf("-----------------------------------\n");  
                            for(ii=0;ii<22;ii++)  
                            {  
                                printf("buf%d=%x  ",ii,(unsigned char)sendbuf[ii]);  
                            }  
                            printf("\n");  
                            printf("------------------------------------\n");  
                        }  
#endif    
                        sendto(socket1, sendbuf, bytes, 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));                       
                    }  
                    else  
                    {  
                        printf("n->buf == NULL !\n");  
                    }                    
                    //fwrite(sendbuf,bytes, 1, stream);    
                    //usleep(20000);  
                    t++;                       
                }    
                else if(t < k && 0 != t)    
                {    
                    //设置rtp M 位；    
                    rtp_hdr->marker = 0;    
                    //设置FU INDICATOR,并将这个HEADER填入sendbuf[12]    
                    fu_ind          = (FU_INDICATOR*)&sendbuf[12]; //将sendbuf[12]的地址赋给fu_ind，之后对fu_ind的写入就将写入sendbuf中；    
                    fu_ind->F        = n->forbidden_bit>>7;    
                    fu_ind->NRI  = n->nal_reference_idc>>5;    
                    fu_ind->TYPE     = 28;                             
                    //设置FU HEADER,并将这个HEADER填入sendbuf[13]    
                    fu_hdr          = (FU_HEADER*)&sendbuf[13];    
                    //fu_hdr->E=0;    
                    fu_hdr->R        = 0;    
                    fu_hdr->S        = 0;    
                    fu_hdr->E        = 0;    
                    fu_hdr->TYPE     = n->nal_unit_type;                      
                    nalu_payload    = &sendbuf[14];               //同理将sendbuf[14]的地址赋给nalu_payload    
                    memcpy(nalu_payload, n->buf + t * 1400 + 1, 1400);//去掉起始前缀的nalu剩余内容写入sendbuf[14]开始的字符串。    
                    bytes = 1400 + 12 + 2;                      //获得sendbuf的长度,为nalu的长度（除去原NALU头）加上rtp_header，fu_ind，fu_hdr的固定长度14字节    
#ifdef DEBUG_LOG  
                    {  
                        int ii = 0;  
                        printf("-----------------------------------\n");  
                        for(ii=0;ii<22;ii++)  
                        {  
                            printf("buf%d=%x  ",ii,(unsigned char)sendbuf[ii]);  
                        }  
                        printf("\n");  
                        printf("------------------------------------\n");  
                    }     
#endif  
                    sendto(socket1, sendbuf, bytes, 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));               
                    //fwrite(sendbuf, bytes, 1, stream);    
                    //usleep(20000);    
                    t++;    
                }    
            }    
            usleep(40000);    
        }       
    }    
    FreeNALU(n);    
    fclose(bits);  
    bits = NULL;  
    //fclose(stream);  
    return 0;    
}    
  
static int FindStartCode2 (unsigned charchar *Buf)    
{    
 if(Buf[0]!=0 || Buf[1]!=0 || Buf[2] !=1) return 0; //判断是否为0x000001,如果是返回1    
 else return 1;    
}    
  
static int FindStartCode3 (unsigned charchar *Buf)    
{    
 if(Buf[0]!=0 || Buf[1]!=0 || Buf[2] !=0 || Buf[3] !=1) return 0;//判断是否为0x00000001,如果是返回1    
 else return 1;    
}   

上面的代码是实现h.264数据的实时打包和发送，接收和显示端，我们可以使用VLC或是Mplayer播放器来实现。完整的工程目录为：

[python]  view plain  copy
rtp_h264  
├── h264  
│   └── test.h264  
├── Makefile  
├── rtp.c  
├── rtp.h  
└── sdp  
    ├── mplayer.sdp  
    └── vlc.sdp  