ORTP库局域网图传和VLC实时预览

1.ORTP的引入

1.1、视频网络传输的2种方式

(1)基于下载:http or ftp(网站播放视频,追求清晰度,哪怕时间晚一点)

(2)基于实时:RTP/RTSP/RTCP(直播、监控,追求实时,哪怕画面清晰度差一点)

1.2、ORTP的介绍

(1)openRTP,用C实现的一个RTP库(其实还有C++实现的,JAVA等实现的)

(2)RTP(及RTCP)的实现有国际标准RFC3550规定,只要符合协议谁都可以自己写一个

(3)实质是一个视频服务器,工作时客户端和服务器实时传递视频数据

(4)一般认为RTP工作在传输层,但是其实RTP比TCP/UDP高一个层次

2.ORTP库的移植

2.1、准备源码

(1)下载ortp源码:https://github.com/dmonakhov/ortp

(2)存放到临时工作目录并解压

2.2、源码修改

(1)增加H.264的payload支持。

在src/avprofile.c中357行添加:

rtp_profile_set_payload(profile,96,&payload_type_h264);

2.3、配置和编译、安装

(1)进入ortp目录执行./autogen.sh

(2)错误1:./autogen.sh: line 44: libtoolize: command not found

解决:sudo apt-get install libtool*

(2)错误2:libtoolize: error: Please install GNU M4, or ‘export M4=/path/to/gnu/m4’.

解决:sudo apt-get install m4

(3)错误3:Automake - aclocal: command not found

解决:sudo apt-get install automake

(4)继续执行./configure --prefix=/tmp/ortp --host=arm-hisiv300-linux

(5)make && make install 编译并安装

2.4、到/tmp/ortp目录下查看移植好的库和头文件

​​ORTP库局域网图传和VLC实时预览_第1张图片

3.RTP传输视频实战

3.1、在官方SDK的sample中添加rtp传输代码

(1)venc/sample_venc.c中,设置:s32ChnNum = 1;

(2)common/sample_common_venc.c中,改了很多

3.2、重新编译sample

(1)复制ortp头文件“目录”到mpp/include目录下
ORTP库局域网图传和VLC实时预览_第2张图片

(2)修改venc中Makefile,添加libortp动态库的链接支持
ORTP库局域网图传和VLC实时预览_第3张图片

(3)make编译

3.3、开发板中部署并运行测试

(1)部署libortp.so等动态库到开发板中/usr/lib目录下

(2)在nfs中运行新的sample程序

(3)vlc中打开配置好的sdp文件,看到实时图像就说明网络传输成功了
demo.sdp文件内容:

m=video 8080 RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264
a=framerate:25
c=IN IP4 192.168.1.20
 
# sdp文件是VLC软件的配置文件,它告诉VLC播放器接收到的数据是怎样的。
# m=vidio,表示这是视频信息;8080是端口;
# RTP/AVP 96,表明传输过来的网络协议;96表示是h264的。
# a=framerate:25 这表示帧率;
# c=IN IP4 192.168.1.20 表示VLC所在主机的IP地址(window的ip地址)

4.ORTP库的源码分析

4.1、ORTP库概览

(1)库本身没有main,提供一堆功能函数,都在src目录下

(2)库的使用给了案例,有main,在src/tests目录下

(3)相关数据结构和头文件在include/ortp目录下

(4)ortp实现了rtp和rtcp协议,前者负责传输,后者负责控制和同步协调

4.2、ORTP库的使用案例

(1)src/tests/rtpsend.c

#include 
#include 
#include 

#ifndef _WIN32 
#include 
#include 
#include 
#endif

int runcond=1;

void stophandler(int signum)
{
	runcond=0;
}

static const char *help="usage: rtpsend	filename dest_ip4addr dest_port [ --with-clockslide  ] [ --with-jitter ]\n";

int main(int argc, char *argv[])
{
	RtpSession *session;
	unsigned char buffer[160];
	int i;
	FILE *infile;
	char *ssrc;
	uint32_t user_ts=0;
	int clockslide=0;
	int jitter=0;
	if (argc<4){
		printf("%s", help);
		return -1;
	}
	ortp_init();//该函数主要用来初始化ORTP库
	ortp_scheduler_init();//ORTP调度器的初始化,调度器用于调度会话
	ortp_set_log_level_mask(ORTP_MESSAGE|ORTP_WARNING|ORTP_ERROR);//记录log信息
	session=rtp_session_new(RTP_SESSION_SENDONLY);	//创建会话,体现在这里是创建一个结构体
	
	rtp_session_set_scheduling_mode(session,1);//被调度模式
	rtp_session_set_blocking_mode(session,1);//阻塞模式
	rtp_session_set_connected_mode(session,TRUE);
	rtp_session_set_remote_addr(session,argv[2],atoi(argv[3]));//设置要发出去的IP地址和端口号
	rtp_session_set_payload_type(session,0);//设置当前会话的格式---》H.264
	
	ssrc=getenv("SSRC");//SSRC是用于区分不同会话之间的标记
	if (ssrc!=NULL) {
		printf("using SSRC=%i.\n",atoi(ssrc));
		rtp_session_set_ssrc(session,atoi(ssrc));
	}
		
	infile=fopen(argv[1],"r");//打开编码文件
	if (infile==NULL) {
		perror("Cannot open file");
		return -1;
	}

	signal(SIGINT,stophandler);
	while( ((i=fread(buffer,1,160,infile))>0) && (runcond) )//读文件内容到buffer
	{
		rtp_session_send_with_ts(session,buffer,i,user_ts);//rtp包的发送函数,user_ts:时间戳,发送方的发送这个包的时间
		user_ts+=160;
		if (clockslide!=0 && user_ts%(160*50)==0){
			ortp_message("Clock sliding of %i miliseconds now",clockslide);
			rtp_session_make_time_distorsion(session,clockslide);
		}
		/*this will simulate a burst of late packets */
		if (jitter && (user_ts%(8000)==0)) {
			struct timespec pausetime, remtime;
			ortp_message("Simulating late packets now (%i milliseconds)",jitter);
			pausetime.tv_sec=jitter/1000;
			pausetime.tv_nsec=(jitter%1000)*1000000;
			while(nanosleep(&pausetime,&remtime)==-1 && errno==EINTR){
				pausetime=remtime;
			}
		}
	}

	fclose(infile);
	rtp_session_destroy(session);
	ortp_exit();
	ortp_global_stats_display();

	return 0;
}

session:会话,一个发射端和一个接收端之间的通信,ORTP库同时支持多路会话,RTP通过会话来管理数据发送和接收。

会话的本质,是RtpSession这个结构体类型的实例化(或者这个类型的一个变量),比如这里就定义了一个RtpSession类型的指针变量session。

创建会话用rtp_session_new函数,发送数据包用rtp_session_send_with_ts函数,而底层真正干活的还是socket接口那一套,参考rtpsession_inet.c文件。

(2)ortp_init及av_profile_init
该函数主要用来初始化ORTP库

void ortp_init()
{
	if (ortp_initialized) return;
	ortp_initialized++;			//防止重复调用
	
	av_profile_init(&av_profile);//音频视频的规范	初始化
	ortp_global_stats_reset();//一些全局变量清0
	init_random_number_generator();//初始随机数生成器
	
	ortp_message("oRTP-" ORTP_VERSION " initialized.");
}

其中主要是av_profile_init函数,我们来重点分析这个函数。此函数记录着ORTP可以支持哪些会话格式,当需要支持新的会话格式(譬如h.264)时,只需要在该函数里添加相应的内容即可。

void av_profile_init(RtpProfile *profile)
{
	rtp_profile_clear_all(profile);
	profile->name="AV profile";
	rtp_profile_set_payload(profile,0,&payload_type_pcmu8000);
	rtp_profile_set_payload(profile,1,&payload_type_lpc1016);
	rtp_profile_set_payload(profile,3,&payload_type_gsm);
	rtp_profile_set_payload(profile,7,&payload_type_lpc);
	rtp_profile_set_payload(profile,4,&payload_type_g7231);
	rtp_profile_set_payload(profile,8,&payload_type_pcma8000);
	rtp_profile_set_payload(profile,9,&payload_type_g722);
	rtp_profile_set_payload(profile,10,&payload_type_l16_stereo);
	rtp_profile_set_payload(profile,11,&payload_type_l16_mono);
	rtp_profile_set_payload(profile,18,&payload_type_g729);
	rtp_profile_set_payload(profile,31,&payload_type_h261);
	rtp_profile_set_payload(profile,32,&payload_type_mpv);
	rtp_profile_set_payload(profile,34,&payload_type_h263);
	rtp_profile_set_payload(profile,96,&payload_type_h264);
}

(3)ortp_scheduler_init
该函数是ORTP调度器或者说仲裁机构(一段代码),功能是在一个任务中完成多个会话的发送和接收,类似于select。

4.3、ORTP的一些小细节

(1)port.c中对OS的常用机制(任务创建和销毁、进程管理和信号量等)进行了封装,便于将ortp移植到不同平台中

(2)utils.c中实现了一个双向链表

(3)str_util.c中实现了一个队列管理

(4)rtpparse.c和rtcpparse.c文件实现了解析收到的rtp数据包的部分

(5)jitterctl.c中实现了jitter buffer来防抖。jitter buffer技术是ip 音视频通信里相对比较高级的主题,jitter buffer模块好坏通常是衡量一个voip客户端/服务器好坏的技术点之一,尤其是在网络抖动比较严重,如3g, wifi环境,数据包的rtt值不均衡往往会导致语音卡顿,丢字等现象,jitter buffer 模块通过缓存一段数据包,把数据包重排,并均匀的送给播放端,一个好的jitter buffer实现通长是动态调整缓存大小的,在网络延迟大,抖动严重时会动态增加缓存大小,在网络恢复时动态减小缓存大小以减少端到端的播放延迟。

5.RTP发送实验源码分析

(1)在SAMPLE_COMM_VENC_GetVencStreamProc函数的step2之前,添加下面代码:

HI_VOID* SAMPLE_COMM_VENC_GetVencStreamProc(HI_VOID *p)
{
    //省略部分代码
 
   #if ORTP_ENABLE
    /***rtp init****/
    pRtpSession = rtpInit( LOCAL_HOST_IP ,8080); 
    //LOCAL_HOST_IP  宏为 "192.168.1.20"
    if (pRtpSession==NULL)   
    {   
        printf( "error rtpInit" ); 
        exit(-1);  
        return  0;   
    } 
   #endif
    /******************************************
     step 2:  Start to get streams of each channel.
     ***********************************************/
    
    //省略部分代码

上面调用了rtpInit函数,这个函数主要用来初始化RTP及其他参数,函数内容如下。分析可知,它和ortp-master/src/tests/rtpsend.c文件中main函数部分代码很类似。

/**  初始化   
 *     
 *   主要用于对ortp以及其它参数进行初始化   
 *   @param:  char * ipStr 目的IP地址描述串   
 *   @param:  int port 目的端RTP监听端口   
 *   @return:  RtpSession * 返回指向RtpSession对象的指针,如果为NULL,则初始化失败   
 *   @note:      
 */   
RtpSession * rtpInit( char  * ipStr, int  port)
{
    RtpSession *session; 
    char  *ssrc;
    printf("********oRTP for H.264 Init********\n");
 
    ortp_init();
    ortp_scheduler_init();
    ortp_set_log_level_mask(ORTP_MESSAGE|ORTP_WARNING|ORTP_ERROR);
    session=rtp_session_new(RTP_SESSION_SENDONLY);	
 
    rtp_session_set_scheduling_mode(session,1);
    rtp_session_set_blocking_mode(session,0);
    //rtp_session_set_connected_mode(session,TRUE);
    rtp_session_set_remote_addr(session,ipStr,port);
    rtp_session_set_payload_type(session,Y_PLOAD_TYPE);
 
    ssrc=getenv("SSRC");
    if (ssrc!=NULL) {
        printf("using SSRC=%i.\n",atoi(ssrc));
        // 设置输出流的SSRC。不做此步的话将会给个随机值 
        rtp_session_set_ssrc(session,atoi(ssrc));
    }
    return  session;
}

(2)修改SAMPLE_COMM_VENC_SaveH264函数,如下所示:

/******************************
* funciton : save H264 stream
*******************************/
HI_S32 SAMPLE_COMM_VENC_SaveH264(FILE* fpH264File, VENC_STREAM_S *pstStream)
{
    HI_S32 i;
    for (i = 0; i < pstStream->u32PackCount; i++)
    {
        #if ORTP_ENABLE//使用ORTP库
            rtpSend(pRtpSession,pstStream->pstPack[i].pu8Addr, pstStream->pstPack[i].u32Len);
        #else
            fwrite(pstStream->pstPack[i].pu8Addr+pstStream->pstPack[i].u32Offset,pstStream->pstPack[i].u32Len-pstStream->pstPack[i].u32Offset, 1, fpH264File);
            fflush(fpH264File);
        #endif
    }
    return HI_SUCCESS;
}

上面调用了rtpSend函数,这个函数主要用来发送RTP数据包。该函数位于修改后的/sample_comm_venc.c文件中,内容如下。

/**  发送rtp数据包   
 *     
 *   主要用于发送rtp数据包   
 *   @param:  RtpSession *session RTP会话对象的指针   
 *   @param:  const char *buffer 要发送的数据的缓冲区地址   
 *   @param: int len 要发送的数据长度   
 *   @return:  int 实际发送的数据包数目   
 *   @note:     如果要发送的数据包长度大于BYTES_PER_COUNT,本函数内部会进行分包处理   
 */   
int  rtpSend(RtpSession *session, char  *buffer,  int  len)
{  
    int  sendBytes = 0; 
    int status;       
    uint32_t valid_len=len-4;
    unsigned char NALU=buffer[4];
     
    //如果数据小于MAX_RTP_PKT_LENGTH字节,直接发送:单一NAL单元模式
    if(valid_len <= MAX_RTP_PKT_LENGTH)//MAX_RTP_PKT_LENGTH为1400
    {
        sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
                                             &buffer[4],
                                             valid_len,
                                             g_userts);
       	//从第四个字节开始发包
    }
    else if (valid_len > MAX_RTP_PKT_LENGTH)
    {
        //切分为很多个包发送,每个包前要对头进行处理,如第一个包
        valid_len -= 1;//之前-4,现在又-1,总共-5,跳过了h.264的包头
        int k=0,l=0;
        k=valid_len/MAX_RTP_PKT_LENGTH;
        l=valid_len%MAX_RTP_PKT_LENGTH;
        int t=0;
        int pos=5;
        if(l!=0)
        {
            k=k+1;
        }//计算要发送的次数
        while(t<k)//||(t==k&&l>0))
        {
            if(t<(k-1))//(t
            {
                buffer[pos-2]=(NALU & 0x60)|28;//见以下参考博文
                buffer[pos-1]=(NALU & 0x1f);
                if(0==t)
                {
                    buffer[pos-1]|=0x80;
                }
                sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
                                                     &buffer[pos-2],
                                                     MAX_RTP_PKT_LENGTH+2,
                                                     g_userts);
                t++;
                pos+=MAX_RTP_PKT_LENGTH;
            }
            else //if((k==t&&l>0)||((t==k-1)&&l==0))//最后一个包
            {
                int iSendLen;
                if(l>0)
                {
                    iSendLen=valid_len-t*MAX_RTP_PKT_LENGTH;
                }
                else
                    iSendLen=MAX_RTP_PKT_LENGTH;
                buffer[pos-2]=(NALU & 0x60)|28;
                buffer[pos-1]=(NALU & 0x1f);
                buffer[pos-1]|=0x40;
                sendBytes = rtp_session_send_with_ts(session,
                                                     &buffer[pos-2],
                                                     iSendLen+2,
                                                     g_userts);
                t++;
            }
        }
    }
 
    g_userts += DefaultTimestampIncrement;//timestamp increase
    return  len;
}

关于H264码流解析和NALU参考博文

:https://www.cnblogs.com/jingzhishen/p/3965868.html

6.可拓展的内容

(1)将这个ORTP库裁剪到最简化。

(2)修改一些参数做实验(譬如每包字节数、IP地址、端口号等)。

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