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H265（HEVC） nal 單元頭介紹及rtp發(fā)送中的fu分組發(fā)送詳解

 gljin_cn 2016-09-20

        首先來介紹下h265（HEVC）nal單元頭,，與h264的nal層相比,，h265的nal unit header有兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成,，如下圖所示：


從圖中可以看出hHEVC的nal包結(jié)構(gòu)與h264有明顯的不同,，hevc加入了nal所在的時(shí)間層的ＩＤ,，取去除了nal_ref_idc，此信息合并到了naltype中,，通常情況下F為0,，layerid為0,TID為1。

        nal單元的類型有如下幾種：

     

  1.  enum NalUnitType  
  2. {  
  3.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_TRAIL_N = 0,   // 0  
  4.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_TRAIL_R,   // 1  
  5.     
  6.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_TSA_N,     // 2  
  7.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_TLA,       // 3   // Current name in the spec: TSA_R  
  8.     
  9.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_STSA_N,    // 4  
  10.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_STSA_R,    // 5  
  11.   
  12.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_RADL_N,    // 6  
  13.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_DLP,       // 7 // Current name in the spec: RADL_R  
  14.     
  15.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_RASL_N,    // 8  
  16.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_TFD,       // 9 // Current name in the spec: RASL_R  
  17.   
  18.   NAL_UNIT_RESERVED_10,  
  19.   NAL_UNIT_RESERVED_11,  
  20.   NAL_UNIT_RESERVED_12,  
  21.   NAL_UNIT_RESERVED_13,  
  22.   NAL_UNIT_RESERVED_14,  
  23.   NAL_UNIT_RESERVED_15, NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA,       // 16   // Current name in the spec: BLA_W_LP  
  24. NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA,       // 16   // Current name in the spec: BLA_W_LP  
  25.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLANT,     // 17   // Current name in the spec: BLA_W_DLP  
  26.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_N_LP,  // 18  
  27.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR,       // 19  // Current name in the spec: IDR_W_DLP  
  28.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_N_LP,  // 20  
  29.   NAL_UNIT_CODED_SLICE_CRA,       // 21  
  30.   NAL_UNIT_RESERVED_22,  
  31.   NAL_UNIT_RESERVED_23,  
  32.   
  33.   NAL_UNIT_RESERVED_24,  
  34.   NAL_UNIT_RESERVED_25,  
  35.   NAL_UNIT_RESERVED_26,  
  36.   NAL_UNIT_RESERVED_27,  
  37.   NAL_UNIT_RESERVED_28,  
  38.   NAL_UNIT_RESERVED_29,  
  39.   NAL_UNIT_RESERVED_30,  
  40.   NAL_UNIT_RESERVED_31,  
  41.   
  42.   NAL_UNIT_VPS,                   // 32  
  43.   NAL_UNIT_SPS,                   // 33  
  44.   NAL_UNIT_PPS,                   // 34  
  45.   NAL_UNIT_ACCESS_UNIT_DELIMITER, // 35  
  46.   NAL_UNIT_EOS,                   // 36  
  47.   NAL_UNIT_EOB,                   // 37  
  48.   NAL_UNIT_FILLER_DATA,           // 38  
  49.   NAL_UNIT_SEI,                   // 39 Prefix SEI  
  50.   NAL_UNIT_SEI_SUFFIX,            // 40 Suffix SEI  
  51.   NAL_UNIT_RESERVED_41,  
  52.   NAL_UNIT_RESERVED_42,  
  53.   NAL_UNIT_RESERVED_43,  
  54.   NAL_UNIT_RESERVED_44,  
  55.   NAL_UNIT_RESERVED_45,  
  56.   NAL_UNIT_RESERVED_46,  
  57.   NAL_UNIT_RESERVED_47,  
  58.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_48,  
  59.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_49,  
  60.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_50,  
  61.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_51,  
  62.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_52,  
  63.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_53,  
  64.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_54,  
  65.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_55,  
  66.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_56,  
  67.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_57,  
  68.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_58,  
  69.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_59,  
  70.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_60,  
  71.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_61,  
  72.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_62,  
  73.   NAL_UNIT_UNSPECIFIED_63,  
  74.   NAL_UNIT_INVALID,  
  75. };  
下面接收下fu分組打包方式,，fu分組包頭格式如下：


fus包頭包含了兩個(gè)字節(jié)的payloadhdr,，一個(gè)字節(jié)的fu header，fu header與h264一樣,，結(jié)構(gòu)如下圖,，包含開始位（1b）、停止位(1b),、futype(6b)

paylodhdr兩個(gè)自己的賦值,，其實(shí)就是把hevc幀數(shù)據(jù)的nal unit header的naltype替換為49即可，下面是從ffmpeg源碼中截取出來的fu打包方式代碼片段：

  1. static void nal_send(AVFormatContext *ctx, const uint8_t *buf, int len, int last_packet_of_frame)  
  2. {  
  3.      RTPMuxContext *rtp_ctx = ctx->priv_data;  
  4.      int rtp_payload_size = rtp_ctx->max_payload_size - RTP_HEVC_HEADERS_SIZE;  
  5.      int nal_type = (buf[0] >> 1) & 0x3F;  
  6.   
  7.         /* send it as one single NAL unit? */  
  8.         if (len <= rtp_ctx->max_payload_size) //小于對(duì)定的最大值時(shí),，直接發(fā)送（最大值一般小于mtu）  
  9.      {  
  10.          /* use the original NAL unit buffer and transmit it as RTP payload */  
  11.         ff_rtp_send_data(ctx, buf, len, last_packet_of_frame);  
  12.           
  13.     }  
  14.     else //大于最大值時(shí)進(jìn)行fu分組發(fā)送  
  15.     {  
  16.         /* 
  17.                     create the HEVC payload header and transmit the buffer as fragmentation units (FU) 
  18.                        
  19.                     0                   1 
  20.                     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 
  21.                     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  22.                     |F|   Type    |  LayerId  | TID | 
  23.                     +-------------+-----------------+ 
  24.                        
  25.                         F       = 0 
  26.                         Type    = 49 (fragmentation unit (FU)) 
  27.                         LayerId = 0 
  28.                         TID     = 1 
  29.         */  
  30.         rtp_ctx->buf[0] = 49 << 1;  
  31.         rtp_ctx->buf[1] = 1;  
  32.            //此處為paylaodhdr,規(guī)范賦值應(yīng)該是替換hevc數(shù)據(jù)nal 的payloadhdr的type  
  33.             //rtp_ctx->buf[0] = (buf[0] &0x81) | (49<<1);  
  34.        //rtp_ctx->buf[1] = buf[1]  
  35.         /* 
  36.             create the FU header 
  37.                            
  38.             0 1 2 3 4 5 6 7 
  39.             +-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  40.             |S|E|  FuType   | 
  41.             +---------------+ 
  42.                            
  43.                 S       = variable 
  44.                 E       = variable 
  45.                 FuType  = NAL unit type 
  46.         */  
  47.         rtp_ctx->buf[2] = nal_type;  
  48.         /* set the S bit: mark as start fragment */  
  49.         rtp_ctx->buf[2] |= 1 << 7;       
  50.         /* pass the original NAL header */  
  51.         //此處要注意,，當(dāng)是分組的第一報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該覆蓋掉前兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),，h264要覆蓋前一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),，即是第一包要去除hevc幀數(shù)據(jù)的paylaodhdr  
  52.         buf += 2;  
  53.         len -= 2;     
  54.         while (len > rtp_payload_size)   
  55.         {  
  56.             /* complete and send current RTP packet */  
  57.                 memcpy(&rtp_ctx->buf[RTP_HEVC_HEADERS_SIZE], buf, rtp_payload_size);  
  58.             ff_rtp_send_data(ctx, rtp_ctx->buf, rtp_ctx->max_payload_size, 0);  
  59.               
  60.                 buf += rtp_payload_size;  
  61.             len -= rtp_payload_size;  
  62.               
  63.                 /* reset the S bit */  
  64.                 rtp_ctx->buf[2] &= ~(1 << 7);  
  65.               
  66.         }  
  67.       
  68.          /* set the E bit: mark as last fragment */  
  69.          rtp_ctx->buf[2] |= 1 << 6;  
  70.       
  71.          /* complete and send last RTP packet */  
  72.          memcpy(&rtp_ctx->buf[RTP_HEVC_HEADERS_SIZE], buf, len);  
  73.         ff_rtp_send_data(ctx, rtp_ctx->buf, len + 2, last_packet_of_frame);  
  74.   
  75.     }  
  76. }  



通過rtp發(fā)送hevc視頻數(shù)據(jù)，當(dāng)hevc幀數(shù)據(jù)大于mtu時(shí),，應(yīng)該進(jìn)行fu分組發(fā)送,，從上面代碼流程就是對(duì)超過max_payload_size數(shù)據(jù)進(jìn)行fu分組的流程，這個(gè)h264 fu-A很類似,，很容易理解,。


參考規(guī)范：

https://tools./html/draft-ietf-payload-rtp-h265-14

ffmpeg相關(guān)代碼

https://www./doxygen/2.5/rtpenc__hevc_8c_source.html

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