基于libRTMP的流媒体直播之 AAC、H264 推送

简介: 这段时间在捣腾基于 RTMP 协议的流媒体直播框架,其间参考了众多博主的文章,剩下一些细节问题自行琢磨也算摸索出个门道,现将自己认为比较恼人的 AAC 音频帧的推送和解析、H264 码流的推送和解析以及网上没说清楚的地方分享给各位。

 这段时间在捣腾基于 RTMP 协议的流媒体直播框架,其间参考了众多博主的文章,剩下一些细节问题自行琢磨也算摸索出个门道,现将自己认为比较恼人的 AAC 音频帧的推送和解析、H264 码流的推送和解析以及网上没说清楚的地方分享给各位。

        RTMP 协议栈的实现,Bill 直接使用的 libRTMP,关于 libRTMP 的编译、基本使用方法,以及简单的流媒体直播框架,请参见博文[C++实现RTMP协议发送H.264编码及AAC编码的音视频],言简意赅,故不再赘述。

        言归正传,我们首先来看看 AAC 以及 H264 的推送。

        不论向 RTMP 服务器推送音频还是视频,都需要按照 FLV 的格式进行封包。因此,在我们向服务器推送第一个 AAC 或 H264 数据包之前,需要首先推送一个音频 Tag [AAC Sequence Header] 以下简称“音频同步包”,或者视频 Tag [AVC Sequence Header] 以下简称“视频同步包”。

 

AAC 音频帧的推送                                         

        我们首先来看看音频 Tag,根据 FLV 标准 Audio Tags 一节的描述:

 

wKioL1Qje6_ApXbFAALZEhnUQhw347.jpg

wKioL1Qje7CzZWgCAADA_wp5OpM894.jpg

wKiom1QjjFvDUS-PAADRrM6v_UU397.jpg

        我们可以将其简化并得到 AAC 音频同步包的格式如下:

 

 

 

 

 

 

 

 

wKiom1Qj3lqRKafiAAKNXyQMvTU565.jpg

        音频同步包大小固定为 4 个字节。前两个字节被称为 [AACDecoderSpecificInfo],用于描述这个音频包应当如何被解析。后两个字节称为 [AudioSpecificConfig],更加详细的指定了音频格式。

        [AACDecoderSpecificInfo] 俩字节可以直接使用 FAAC 库的 faacEncGetDecoderSpecificInfo 函数来获取,也可以根据自己的音频源进行计算。一般情况下,双声道,44kHz 采样率的 AAC 音频,其值为 0xAF00,示例代码:

 

 

 

wKioL1QjvBOTgyzaAAGVe-V9kmI359.jpg

        根据 FLV 标准 不难得知,[AACDecoderSpecificInfo] 第 1 个字节高 4 位 |1010| 代表音频数据编码类型为 AAC,接下来 2 位 |11| 表示采样率为 44kHz,接下来 1 位 |1| 表示采样点位数16bit,最低 1 位 |1| 表示双声道。其第二个字节表示数据包类型,0 则为 AAC 音频同步包,1 则为普通 AAC 数据包。

        音频同步包的后两个字节 [AudioSpecificConfig] 的结构,援引其他博主图如下:

 

wKioL1QiuO7zrhUwAAJxI9ZTnCM355.jpg

        我们只需参照上述结构计算出对应的值即可。至此,4 个字节的音频同步包组装完毕,便可推送至 RTMP 服务器,示例代码如下:

 

 

 

 

wKiom1Qjwf_AhpYBAALewqMU8R4358.jpg

        网上有博主说音频采样率小于等于 44100 时 SamplingFrequencyIndex 应当选择3(48kHz),Bill 测试发现采样率等于 44100 时设置标记为 3 或 4 均能正常推送并在客户端播放,不过我们还是应当按照标准规定的行事,故此处的 SamplingFrequencyIndex 选 4。

        完成音频同步包的推送后,我们便可向服务器推送普通的 AAC 数据包,推送数据包时,[AACDecoderSpecificInfo] 则变为 0xAF01,向服务器说明这个包是普通 AAC 数据包。后面的数据为 AAC 原始数据去掉前 7 个字节(若存在 CRC 校验,则去掉前 9 个字节),我们同样以一张简化的表格加以阐释:

 

 

 

 

wKiom1Qj3mqCw5lHAAIa-4cP-8I493.jpg

        推送普通 AAC 数据包的示例代码:

 

 

 

 

wKioL1QjwrvxaltsAAK8YUN-Lxc350.jpg

        至此,我们便完成了 AAC 音频的推送流程。此时可尝试使用 VLC 或其他支持 RTMP 协议的播放器连接到服务器测试正在直播的 AAC 音频流。     

 

 

H264 码流的推送                                           

        前面提到过,向 RTMP 服务器发送 H264 码流,需要按照 FLV 格式进行封包,并且首先需要发送视频同步包 [AVC Sequence Header]。我们依旧先阅读 FLV 标准 Video Tags 一节:

wKioL1QjxnHgHEnEAAKJgSNqtus964.jpg

wKiom1QjxgTxHxcGAAHIvqsTyqY918.jpg

        由于视频同步包前半部分比较简单易懂,仔细阅读上述标准便可明白如何操作,故 Bill 不另作图阐释。由上图可知,我们的视频同步包 FrameType == 1,CodecID == 7,VideoData == AVCVIDEOPACKET,继续展开 AVCVIDEOPACKET,我们可以得到 AVCPacketType == 0x00,CompositionTime == 0x000000,Data == AVCDecoderConfigurationRecord。

        因此构造视频同步包的关键点便是构造 AVCDecoderConfigurationRecord。同样,我们援引其他博主的图片来阐释这个结构的细节:

wKiom1QjyPqD1WfpAAL6V06Ylu8204.jpg

        其中需要额外计算的是 H264 码流的 Sps 以及 Pps,这两个关键数据可以在开始编码 H264 的时候提取出来并加以保存,在需要时直接使用即可。具体做法请读者自行 Google 或参见 参考博文[2],在此不再赘述。

        当我们得到本次 H264 码流的 Sps 以及 Pps 的相关信息后,我们便可以完成视频同步包的组装,示例代码如下:

 

 

 

wKiom1Qjzaaji__hAAKucP6fUmk422.jpg

 

wKioL1Qj2FiScNksAAL966Ultw0411.jpg

 

        至此,视频同步包便构造完毕并推送给 RTMP 服务器。接下来只需要将普通 H264 码流稍加封装便可实现 H264 直播,下面我们来看一下普通视频包的组装过程。

        回顾 FLV 标准 的 Video Tags 一节,我们可以得到 H264 普通数据包的封包信息,FrameType == (H264 I 帧 ? 1 : 2),CodecID == 7,VideoData == AVCVIDEOPACKET,继续展开,我们可以得到  AVCPacketType == 0x01,CompositionTime 此处仍然设置为 0x000000,具体原因 TODO(billhoo),Data == H264 NALU Size + NALU Raw Data。

        构造视频数据包的示例代码如下:

 

wKiom1Qj2_XiM6C9AAHC8RxCixU908.jpg

wKioL1Qj3Brwx8vTAAF2JsPqjeg495.jpg

        至此 H264 码流的整个推送流程便已完成,我们可以使用 VLC 或其他支持 RTMP 协议的播放器进行测试。

 

关于 AAC 音频帧及 H264 码流的时间戳         

        通过前文的步骤我们已经能够将 AAC 音频帧以及 H264 码流正常推送到 RTMP 直播服务器,并能够使用相关播放器进行播放。但播放的效果如何还取决于时间戳的设定。

        在网络良好的情况下,自己最开始使用的音频流时间戳为 AAC 编码器刚输出一帧的时间,视频流时间戳为 H264 编码器刚编码出来一帧的时间,VLC 播放端就频繁报异常,要么是重新缓冲,要么直接没声音或花屏。在排除了推送步骤实现有误的问题后,Bill 发现问题出在时间戳上。

        之后有网友说直播流的时间戳不论音频还是视频,在整体时间线上应当呈现递增趋势。由于 Bill最开始的时间戳计算方法是按照音视频分开计算,而音频时戳和视频时戳并不是在一条时间线上,这就有可能出现音频时戳在某一个时间点比对应的视频时戳小, 在某一个时间点又跳变到比对应的视频时戳大,导致播放端无法对齐。

        目前采用的时间戳为底层发送 RTMP 包的时间,不区分音频流还是视频流,统一使用即将发送RTMP 包的系统时间作为该包的时间戳。目前局域网测试播放效果良好,音视频同步且流畅。

 

参考博文

[1][C++实现RTMP协议发送 H.264 编码及 AAC 编码的音视频]

[2][使用 libRtmp 进行 H264 与 AAC 直播]

[3][RTMP直播到FMS中的AAC音频直播]

目录
相关文章
|
8月前
|
编解码 监控 网络协议
Android平台音视频推送选RTMP还是GB28181?
早在2015年,我们发布了RTMP直播推送模块,那时候音视频直播这块场景需求,还不像现在这么普遍,我们做这块的初衷,主要是为了实现移动单兵应急指挥系统的低延迟音视频数据传输。好多开发者可能会疑惑,走RTMP怎么可能低延迟?网上看到的RTMP推拉流延迟,总归要2-3秒起,如果是自己实现框架,RTMP推拉流逻辑自己实现的话,延迟确实可以控制在毫秒级,这个已无需赘述。
|
8月前
|
Web App开发 数据采集 物联网
Android平台基于RTMP或RTSP的一对一音视频互动技术方案探讨
随着智能门禁等物联网产品的普及,越来越多的开发者对音视频互动体验提出了更高的要求。目前市面上大多一对一互动都是基于WebRTC,优点不再赘述,我们这里先说说可能需要面临的问题:WebRTC的服务器部署非常复杂,可以私有部署,但是非常复杂。传输基于UDP,很难保证传输质量,由于UDP是不可靠的传输协议,在复杂的公网网络环境下,各种突发流量、偶尔的传输错误、网络抖动、超时等等都会引起丢包异常,都会在一定程度上影响音视频通信的质量,难以应对复杂的互联网环境,如跨区跨运营商、低带宽、高丢包等场景,行话说的好:从demo到实用,中间还差1万个WebRTC。
|
网络协议 编译器 Linux
FFMPEG音视频开发: 发布RTSP流(采用EasyDarwin作为流媒体服务器)
FFMPEG音视频开发: 发布RTSP流(采用EasyDarwin作为流媒体服务器)
762 1
FFMPEG音视频开发: 发布RTSP流(采用EasyDarwin作为流媒体服务器)
|
7月前
|
网络协议 算法 网络性能优化
【流媒体】推流与拉流简介
【流媒体】推流与拉流简介
252 0
|
10月前
设计并实现同时支持多种视频格式的流媒体点播系统
设计并实现同时支持多种视频格式的流媒体点播系统
120 0
|
8月前
|
编解码 监控 网络协议
干货:如何实现RTSP推送H.264、RTSP推送H.265(hevc)
rtsp推送相关的资料和测试软件比较少,本文介绍rtsp推送相关信令和测试效果: 1. rtsp推送流程. 主要分两部分:第一部分先发送信令;第二部分发送rtp包。
358 1
|
8月前
|
存储 编解码 监控
如何实现多路海康大华等RTSP数据转RTMP推送
一个好的转发模块,首先要低延迟!其次足够稳定、灵活、有状态反馈机制、资源占用低,跨平台,最好以接口形式提供,便于第三方系统集成。
423 0
|
8月前
|
编解码 Android开发 iOS开发
如何推送和播放RTMP H265流 (RTMP HEVC)
rtmp 播放h265 首先要扩展flv协议,国内常用扩展方式是给flv的videotag.codecid增加一个新类型(12)来表示h265(hevc),其他和h264规则差不多,另外和h264不同的地方是要解析HEVCDecoderConfigurationRecord,从HEVCDecoderConfigurationRecord中解析出vps, sps, pps. 有了vps, sps, pps, 就可以解码。
313 0
|
9月前
|
Web App开发 编解码 网络协议
Android平台一对一音视频通话方案对比:WebRTC VS RTMP VS RTSP
Android平台一对一音视频通话方案对比:WebRTC VS RTMP VS RTSP
289 0
|
9月前
|
网络协议 Shell
srt流媒体搭建
srt流媒体搭建
385 0
srt流媒体搭建