低延时高RTSP兼容的EasyPlayer-RTSP-win解决H.264一帧多个nal单元录像花屏问题方案

Posted 2021-03-25 TSINGSEE

EasyPlayer-RTSP-win解决H264一帧多个nal单元录像花屏问题

我们来讲解一下关于H264编码格式中的一帧多nal(Network Abstract Layer, 即网络抽象层)，关于H264和NAL，这里引用一段话来科普一下：

【转】 在H.264/AVC视频编码标准中，整个系统框架被分为了两个层面：视频编码层面（VCL）和网络抽象层面（NAL）。其中，前者负责有效表示视频数据的内容，而后者则负责格式化数据并提供头信息，以保证数据适合各种信道和存储介质上的传输。因此我们平时的每帧数据就是一个NAL单元（SPS与PPS除外）。在实际的H264数据帧中，往往帧前面带有00 00 00 01 或 00 00 01分隔符，一般来说编码器编出的首帧数据为PPS与SPS，接着为I帧……

一般情况下，一个H264帧直接以00 00 00 01开头作为一个NAL作为网络传输单元，而在有些H264的编码器则编码出来的H264帧包含了多个NAL，这个时候每个分片的NAL（注意是分片的）则是是以00 00 01开头作为网络传输单元，经过分片的NAL数据量更小，从而更加方便进行网络；但是，我们在接收到带有多个NAL的H264帧的时候进行写MP4则不能简单是只通过将头部的00 00 00 01标志转换从AVC的长度标识，而需要将所有的00 00 00 01和00 00 01都需要转换成该NAL单元的长度，否则就会出现视频解码只能播放头部一小部分，其他部分全部花屏的情况，如下图所示：

说了这么多，大家是否明白了呢，如果不明白的（文字描述比较虚），我们直接看EasyPlayer代码实现:

int EasyMP4Writer::WriteMp4File(unsigned char* pdata, int datasize, bool keyframe, long nTimestamp, int nWidth, int nHeight)
{
	if (nTimestamp==0||(pdata==NULL)||datasize<=0)
	{
		return -1;
	}
	int inlen=datasize;
	unsigned char*pin=pdata;
	int outlen=0;
	unsigned char*pout=NULL;
	bool bend = false;

	int datalen=0;
	bool bSPSOrPPS = false;

	int iOutLen = datasize;

	unsigned char* pRealData = new unsigned char[datasize<<1];
	int nRealDataSize = 0;
	memset(pRealData,0x00, datasize+4);
	do 
	{
		int nal_start = 0;
		int nal_end = 0;
		outlen = find_nal_unit(pin,inlen, &nal_start, &nal_end );
		if (outlen<=0)
		{
			break;
		}
		pout = pin+nal_start;
		if(pout!=NULL)
		{
			unsigned char naltype = ( pout[0] & 0x1F);

			if (naltype==0x07)//0x67
			{
// 				m_psps=pout;
// 				m_spslen=outlen;
				//pout[0] = 0x67;
				if(m_bwritevideoinfo==false)
				{
					m_psps = new unsigned char[outlen];
					memcpy(m_psps, pout, outlen);
					m_spslen=outlen;
				}
				bSPSOrPPS = true;
			}
			else if (naltype==0x08)//0x68
			{
				// 				m_ppps=pout;
				// 				m_ppslen=outlen;
				//pout[0] = 0x68;
				if(m_bwritevideoinfo==false)
				{
					m_ppps = new unsigned char[outlen];//outlen
					memcpy(m_ppps, pout, outlen);
					m_ppslen = outlen;
				}
				bSPSOrPPS = true;
			}
// 			else if (pout[0] == 0x06)//SEI
// 			{
// 
// 			}
//			else
			{
				memcpy(pRealData+nRealDataSize, &outlen, 4);
				//写入头4个字节==nal内容的长度(H264数据的长度)
				unsigned char byte0 = pRealData[nRealDataSize+3];
				unsigned char byte1 = pRealData[nRealDataSize+2];
				pRealData[nRealDataSize+3] = pRealData[nRealDataSize+0];
				pRealData[nRealDataSize+2] = pRealData[nRealDataSize+1];
				pRealData[nRealDataSize+1] = byte1;
				pRealData[nRealDataSize+0] = byte0;

				nRealDataSize += 4;

				memcpy(pRealData+nRealDataSize, pout, outlen);
				nRealDataSize += outlen;
			}

			inlen=inlen-outlen-(pout-pin);
			pin=pout+outlen;
		}
	} while (bend!=true);

	if (m_bwritevideoinfo==false&&m_ppps&&m_psps)
	{
		// PPS末尾的0过滤,否则VLC可能播放不出来 [12/22/2015 Dingshuai]
		int nPPSSize = m_ppslen;
		int nZeroCount = 0;
		for (int nI = nPPSSize-1; nI>=0; nI--)
		{
			if (m_ppps[nI] == 0x00)
			{
				nZeroCount++;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
		m_ppslen = m_ppslen-nZeroCount;
		WriteH264SPSandPPS(m_psps,m_spslen,m_ppps,m_ppslen,nWidth,nHeight);
		m_bwritevideoinfo = true;
	}
	if (m_bwritevideoinfo==false||nRealDataSize<=0 )
	{
		return 0;//获取sps pps失败
	}

// 	if(/*bSPSOrPPS*/pout[0]==0x67 || pout[0]==0x68)
// 	{
// 		return 0;
// 	}
	WriteH264Frame(pRealData, nRealDataSize, keyframe, nTimestamp);//左移4单位，加上数据长度头？

	if (pRealData)
	{	
		delete []pRealData;
		pRealData = NULL;
	}

	return true;
}

其中find_nal_unit（）函数是从H264帧中分析出以00 00 00 01和00 00 01开头的NAL单元，然后直接填充成该NAL单元的长度，注意字节顺序为大端顺序：
//写入头4个字节==nal内容的长度(H264数据的长度)

unsigned char byte0 = pRealData[nRealDataSize+3];
unsigned char byte1 = pRealData[nRealDataSize+2];
pRealData[nRealDataSize+3] = pRealData[nRealDataSize+0];
pRealData[nRealDataSize+2] = pRealData[nRealDataSize+1];
pRealData[nRealDataSize+1] = byte1;
pRealData[nRealDataSize+0] = byte0;

将NAL长度拷贝到AVC的缓冲区内，紧接着数据部分拷贝：
memcpy(pRealData+nRealDataSize, pout, outlen);
最后，组装成完成的avc帧之后写入MP4，播放的时候就不会有花屏、马赛克的情况出现了。