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H264以NALU（NAL unit）為單位來支持編碼數(shù)據(jù)在基于分組交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

NALU定義了可用于基于分組和基于比特流系統(tǒng)的基本格式，同時(shí)給出頭信息，從而提供了視頻編碼和外部世界的接口。



H264編碼過程中的三種不同的數(shù)據(jù)形式：

SODB　數(shù)據(jù)比特串－－＞最原始的編碼數(shù)據(jù)，即VCL數(shù)據(jù)；

RBSP　原始字節(jié)序列載荷－－＞在SODB的后面填加了結(jié)尾比特（RBSP trailing bits　一個(gè)bit“1”）若干比特“0”,以便字節(jié)對(duì)齊；

EBSP　擴(kuò)展字節(jié)序列載荷-->在RBSP基礎(chǔ)上填加了仿校驗(yàn)字節(jié)（0X03）它的原因是：　在NALU加到Annexb上時(shí)，需要添加每組NALU之前的開始碼StartCodePrefix,如果該NALU對(duì)應(yīng)的slice為一幀的開始則用4位字節(jié)表示，ox00000001,否則用3位字節(jié)表示ox000001（是一幀的一部分）。另外，為了使NALU主體中不包括與開始碼相沖突的，在編碼時(shí)，每遇到兩個(gè)字節(jié)連續(xù)為0，就插入一個(gè)字節(jié)的0x03。解碼時(shí)將0x03去掉。也稱為脫殼操作。

編碼處理過程：

1．  將VCL層輸出的SODB封裝成nal_unit， NALU是一個(gè)通用封裝格式，可以適用于有序字節(jié)流方式和IP包交換方式。

2．  針對(duì)不同的傳送網(wǎng)絡(luò)（電路交換|包交換），將nal_unit封裝成針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的封裝格式（比如把nalu封裝成rtp包）。



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處理過程一，VCL數(shù)據(jù)封裝成NALU

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VCL層輸出的比特流SODB（String Of Data Bits），到nal_unit之間，經(jīng)過了以下三步處理：

1.SODB字節(jié)對(duì)齊處理后封裝成RBSP（Raw Byte Sequence Payload）。

2.為防止RBSP的字節(jié)流與有序字節(jié)流傳送方式下的SCP（start_code_prefix_one_3bytes，0x000001）出現(xiàn)字節(jié)競(jìng)爭情形，循環(huán)檢測(cè)RBSP前三個(gè)字節(jié)，在出現(xiàn)字節(jié)競(jìng)爭時(shí)在第三字節(jié)前加入emulation_prevention_three_byte（0x03），具體方法： 

nal_unit( NumBytesInNALunit ) {

forbidden_zero_bit

nal_ref_idc

nal_unit_type

NumBytesInRBSP = 0

for( i = 1; i < NumBytesInNALunit; i++ ) {

if( i + 2 < NumBytesInNALunit && next_bits( 24 ) = = 0x000003 ) {

rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ]

rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ]

i += 2

emulation_prevention_three_byte /* equal to 0x03 */

} else

rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ]

}

}

3. 防字節(jié)競(jìng)爭處理后的RBSP再加一個(gè)字節(jié)的header(forbidden_zero_bit+ nal_ref_idc+ nal_unit_type)，封裝成nal_unit. 

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處理過程二,NALU的RTP打包

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一、NALU打包成RTP的方式有三種：

1. 單一 NAL 單元模式
     即一個(gè) RTP 包僅由一個(gè)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(gè) NAL 單元組成一個(gè) 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(gè) NALU 單元封裝成多個(gè) RTP 包. 存在兩種類型 FU-A 和 FU-B. 類型值分別是 28 和 29.

還記得前面nal_unit_type的定義吧，0~23是給H264用的，24~31未使用，在rtp打包時(shí)，如果一個(gè)NALU放在一個(gè)RTP包里，可 以使用NALU的nal_unit_type，但是當(dāng)需要把多個(gè)NALU打包成一個(gè)RTP包，或者需要把一個(gè)NALU打包成多個(gè)RTP包時(shí)，就定義新的 type來標(biāo)識(shí)。

      Type   Packet      Type name                       
      ---------------------------------------------------------
      0      undefined                                    -
      1-23   NAL unit    Single NAL unit packet per H.264  
      24     STAP-A     Single-time aggregation packet    
      25     STAP-B     Single-time aggregation packet    
      26     MTAP16    Multi-time aggregation packet     
      27     MTAP24    Multi-time aggregation packet     
      28     FU-A      Fragmentation unit                
      29     FU-B      Fragmentation unit                 
      30-31  undefined                                   

二、三種打包方式的具體格式

1 .單一 NAL 單元模式

對(duì)于 NALU 的長度小于 MTU 大小的包, 一般采用單一 NAL 單元模式.
對(duì)于一個(gè)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(biāo)示這是一個(gè)

NALU 單元的開始, 必須是 "00 00 00 01" 或 "00 00 01", NALU 頭僅一個(gè)字節(jié), 其后都是 NALU 單元內(nèi)容.
打包時(shí)去除 "00 00 01" 或 "00 00 00 01" 的開始碼, 把其他數(shù)據(jù)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(gè) H.264 的 NALU 是這樣的:

[00 00 00 01 67 42 A0 1E 23 56 0E 2F ... ]

這是一個(gè)序列參數(shù)集 NAL 單元. [00 00 00 01] 是四個(gè)字節(jié)的開始碼, 67 是 NALU 頭, 42 開始的數(shù)據(jù)是 NALU 內(nèi)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(gè)字節(jié)的開始碼就可以了.

2 組合封包模式

其次, 當(dāng) NALU 的長度特別小時(shí), 可以把幾個(gè) NALU 單元封在一個(gè) 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        |
      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

3 Fragmentation Units (FUs).

而當(dāng) NALU 的長度超過 MTU 時(shí), 就必須對(duì) NALU 單元進(jìn)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

   FU indicator有以下格式：
      +---------------+
      |0|1|2|3|4|5|6|7|
      +-+-+-+-+-+-+-+-+
      |F|NRI|  Type   |
      +---------------+
   FU指示字節(jié)的類型域 Type=28表示FU-A。。NRI域的值必須根據(jù)分片NAL單元的NRI域的值設(shè)置。
 
   FU header的格式如下：
      +---------------+
      |0|1|2|3|4|5|6|7|
      +-+-+-+-+-+-+-+-+
      |S|E|R|  Type   |
      +---------------+
   S: 1 bit
   當(dāng)設(shè)置成1,開始位指示分片NAL單元的開始。當(dāng)跟隨的FU荷載不是分片NAL單元荷載的開始，開始位設(shè)為0。
   E: 1 bit
   當(dāng)設(shè)置成1, 結(jié)束位指示分片NAL單元的結(jié)束，即, 荷載的最后字節(jié)也是分片NAL單元的最后一個(gè)字節(jié)。當(dāng)跟隨的FU荷載不是分片NAL單元的最后分片,結(jié)束位設(shè)置為0。
   R: 1 bit
   保留位必須設(shè)置為0，接收者必須忽略該位。
   Type: 5 bits

三、拆包和解包

拆包：當(dāng)編碼器在編碼時(shí)需要將原有一個(gè)NAL按照FU-A進(jìn)行分片，原有的NAL的單元頭與分片后的FU-A的單元頭有如下關(guān)系：
原始的NAL頭的前三位為FU indicator的前三位，原始的NAL頭的后五位為FU header的后五位，F(xiàn)U indicator與FU header的剩余位數(shù)根據(jù)實(shí)際情況決定。
 
解包：當(dāng)接收端收到FU-A的分片數(shù)據(jù)，需要將所有的分片包組合還原成原始的NAl包時(shí)，F(xiàn)U-A的單元頭與還原后的NAL的關(guān)系如下：
還原后的NAL頭的八位是由FU indicator的前三位加FU header的后五位組成，即：
nal_unit_type = (fu_indicator & 0xe0) | (fu_header & 0x1f)

四、代碼實(shí)現(xiàn)

從RTP包里面得到H264視頻數(shù)據(jù)的方法：

 
 // 功能：解碼RTP H.264視頻
 // 參數(shù)：1.RTP包緩沖地址 2.RTP包數(shù)據(jù)大小 3.H264輸出地址 4.輸出數(shù)據(jù)大小
 // 返回：true:表示一幀結(jié)束  false:FU-A分片未結(jié)束或幀未結(jié)束 
 #define  RTP_HEADLEN 12 
 bool  UnpackRTPH264( void   *  bufIn,  int  len,   void **  pBufOut,   int   *  pOutLen)
  {
     * pOutLen  =   0 ;
     if  (len  <  RTP_HEADLEN)
      {
         return   false ;
    } 
 
    unsigned  char *  src  =  (unsigned  char * )bufIn  +  RTP_HEADLEN;
    unsigned  char  head1  =   * src; // 獲取第一個(gè)字節(jié) 
     unsigned  char  head2  =   * (src + 1 ); // 獲取第二個(gè)字節(jié) 
     unsigned  char  nal  =  head1  &   0x1f ; // 獲取FU indicator的類型域， 
     unsigned  char  flag  =  head2  &   0xe0 ; // 獲取FU header的前三位，判斷當(dāng)前是分包的開始、中間或結(jié)束 
     unsigned  char  nal_fua  =  (head1  &   0xe0 )  |  (head2  &   0x1f ); // FU_A nal 
      bool  bFinishFrame  =   false ;
     if  (nal == 0x1c ) // 判斷NAL的類型為0x1c=28，說明是FU-A分片 
        { // fu-a 
          if  (flag == 0x80 ) // 開始 
            {
             * pBufOut  =  src - 3 ;
             * (( int * )( * pBufOut))  =   0x01000000  ; // zyf:大模式會(huì)有問題 
              * (( char * )( * pBufOut) + 4 )  =  nal_fua;
             *  pOutLen  =  len  -  RTP_HEADLEN  +   3 ;
        } 
         else   if (flag == 0x40 ) // 結(jié)束 
            {
             * pBufOut  =  src + 2 ;
             *  pOutLen  =  len  -  RTP_HEADLEN  -   2 ;
        } 
         else // 中間 
            {
             * pBufOut  =  src + 2 ;
             *  pOutLen  =  len  -  RTP_HEADLEN  -   2 ;
        } 
    } 
     else // 單包數(shù)據(jù) 
        {
         * pBufOut  =  src - 4 ;
         * (( int * )( * pBufOut))  =   0x01000000 ; // zyf:大模式會(huì)有問題 
          *  pOutLen  =  len  -  RTP_HEADLEN  +   4 ;
    } 
 
    unsigned  char *  bufTmp  =  (unsigned  char * )bufIn;
     if  (bufTmp[ 1 ]  &   0x80 )
      {
        bFinishFrame  =   true ; // rtp mark 
     } 
     else 
       {
        bFinishFrame  =   false ;
    } 
     return  bFinishFrame;
}   

從RTP包里面得到AAC音頻數(shù)據(jù)的方法：

//功能：解RTP AAC音頻包，聲道和采樣頻率必須知道。
//參數(shù)：1.RTP包緩沖地址 2.RTP包數(shù)據(jù)大小 3.H264輸出地址 4.輸出數(shù)據(jù)大小
//返回：true:表示一幀結(jié)束  false:幀未結(jié)束 一般AAC音頻包比較小，沒有分片。
bool UnpackRTPAAC(void * bufIn, int recvLen, void** pBufOut,  int* pOutLen)
{
    unsigned char*  bufRecv = (unsigned char*)bufIn;
    //char strFileName[20];
    
    unsigned char ADTS[] = {0xFF, 0xF1, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC}; 
    int audioSamprate = 32000;//音頻采樣率
    int audioChannel = 2;//音頻聲道 1或2
    int audioBit = 16;//16位 固定
    switch(audioSamprate)
    {
    case  16000:
        ADTS[2] = 0x60;
        break;
    case  32000:
        ADTS[2] = 0x54;
        break;
    case  44100:
        ADTS[2] = 0x50;
        break;
    case  48000:
        ADTS[2] = 0x4C;
        break;
    case  96000:
        ADTS[2] = 0x40;
        break;
    default:
        break;
    }
    ADTS[3] = (audioChannel==2)?0x80:0x40;

    int len = recvLen - 16 + 7;
    len <<= 5;//8bit * 2 - 11 = 5(headerSize 11bit)
    len |= 0x1F;//5 bit    1            
    ADTS[4] = len>>8;
    ADTS[5] = len & 0xFF;
    *pBufOut = (char*)bufIn+16-7;
    memcpy(*pBufOut, ADTS, sizeof(ADTS));
    *pOutLen = recvLen - 16 + 7;

    unsigned char* bufTmp = (unsigned char*)bufIn;
    bool bFinishFrame = false;
    if (bufTmp[1] & 0x80)
    {
        //DebugTrace::D("Marker");
        bFinishFrame = true;
    }
    else
    {
        bFinishFrame = false;
    }
    return true;
}