探索C++与Live555实现RTSP服务器的艺术（二）https://developer.aliyun.com/article/1465125
6.4.2 live555仓库中处理H264视频RTP sink的特殊帧 代码示例
// File: liveMedia/H264VideoRTPSink.cpp // Repository: https://github.com/rgaufert/live555 void H264VideoRTPSink::doSpecialFrameHandling(unsigned fragmentationOffset, unsigned char* frameStart, unsigned numBytesInFrame, struct timeval framePresentationTime, unsigned numRemainingBytes) { // Set the RTP 'M' (marker) bit iff // 1/ The most recently delivered fragment was the end of (or the only fragment of) an NAL unit, and // 2/ This NAL unit was the last NAL unit of an 'access unit' (i.e. video frame). // (RTP 'M' bit is set for video frames only; not for audio frames) // Begin by checking condition 1/ above: if (numRemainingBytes == 0) { // This fragment ends the current NAL unit // Check for condition 2/ above: // This requires parsing the NAL unit's header byte, and the first byte of the NAL unit payload: if (numBytesInFrame > 0) { unsigned char nal_unit_type = (frameStart[0]&0x1F); if (nal_unit_type == 24 || nal_unit_type == 25 || nal_unit_type == 26 || nal_unit_type == 27) { // This is a STAP-A, STAP-B, MTAP16, or MTAP24 NAL unit. Check the first NAL unit within it: if (numBytesInFrame > 1) { nal_unit_type = (frameStart[1]&0x1F); } else { // This NAL unit is unusable; we shouldn't have sent it nal_unit_type = 0; } } if (nal_unit_type == 6 || nal_unit_type == 7 || nal_unit_type == 8) { // This NAL unit is an SPS or PPS or a prefix NAL unit; next is a IDR picture fCurrentNALUnitEndsAccessUnit = True; } else if (nal_unit_type <= 5 && nal_unit_type > 0) { // This NAL unit is a VCL NAL unit (slice_layer_without_partitioning_rbsp) // We need to examine the first byte of the NAL unit's RBSP payload - the "slice header": unsigned char* sliceHeader = &frameStart[1]; // if the NAL unit is not fragmented unsigned numBytesInNALUnitPayload = numBytesInFrame - 1; // Begin by making sure we have at least one byte of the NAL unit payload data: if (numBytesInNALUnitPayload > 0) { if (nal_unit_type == 28 || nal_unit_type == 29) { // This is a FU-A or FU-B NAL unit. We need to find the start of the NAL unit's payload data: if (numBytesInFrame > 2) { sliceHeader = &frameStart[2]; numBytesInNALUnitPayload = numBytesInFrame - 2; } else { // This NAL unit is unusable; we shouldn't have sent it numBytesInNALUnitPayload = 0; } } if (numBytesInNALUnitPayload > 0) { unsigned char slice_type = sliceHeader[0]&0x1F; fCurrentNALUnitEndsAccessUnit = False; if (fLastNALUnitEndsAccessUnit) { // This is the start of a new access unit if (fNextDeliverPresentationTime.tv_sec != 0 || fNextDeliverPresentationTime.tv_usec != 0) { // We have a saved 'next presentation time'. Deliver the most recent frame with that presentation time now, before starting the new access unit if (fNumSavedNALUnits > 0) { doSpecialFrameHandling1(fNumSavedNALUnits, fSavedNALUnits, fSavedNALUnitSizes, fSavedNALUnitPresentationTimes, fNextDeliverPresentationTime); delete[] fSavedNALUnits; delete[] fSavedNALUnitSizes; delete[] fSavedNALUnitPresentationTimes; } } } //保存I帧 if (nal_unit_type == 5) { saveFrameParameters(slice_type, fragmentationOffset, frameStart, numBytesInFrame, framePresentationTime); } fNextDeliverPresentationTime = framePresentationTime; fNextDeliverPresentationTime.tv_sec += fMaxPacketAge; fLastNALUnitEndsAccessUnit = fCurrentNALUnitEndsAccessUnit; } } } } } }
在这段代码中，我们可以看到：
- 首先，通过按位与操作和掩码0x1F获取NAL单元的类型。
- 如果NAL单元类型是5（IDR图像帧），则保存该帧的参数。
- 最后，将当前NAL单元的结束标志赋值给
fLastNALUnitEndsAccessUnit变量，以便在下一次处理特殊帧时使用。
这段代码是从live555仓库中的liveMedia/H264VideoRTPSink.cpp文件中提取的，用于处理H264视频RTP sink的特殊帧情况。它可以帮助您理解如何在C++中插入GOP，并根据帧类型进行相应的操作。
请注意，这只是代码片段的一部分，完整的代码逻辑可能更复杂。要深入了解如何在RTSP服务器中插入GOP，请参考相关的文档、资料或研究live555项目的源代码。
6.4.3 如何在RTSP服务器中处理发送帧
这是一个可能会有帮助的GitHub仓库中的代码片段：
// 这个函数在特定的时间间隔后被调用 void check_for_frame_to_send() { // 检查是否有帧需要发送 if (!frames.empty()) { // 获取第一个帧 auto frame = frames.front(); // 检查这个帧是否是关键帧（GOP） if (frame->key_frame) { // 发送这个帧 send_frame(frame); // 从队列中移除这个帧 frames.pop(); } } }
这个C++代码片段是一个简单的示例，展示了你可能如何在RTSP服务器中处理发送帧。它检查是否有帧需要发送，如果队列中的第一个帧是关键帧（或者GOP），那么就发送这个帧，然后从队列中移除它。
请注意，这只是一个简化的示例，实际的实现可能会根据你的特定需求和你使用的库而有所不同。
在处理视频流中的GOP时，请记住：
- GOP以关键帧（I帧）开始，这个帧可以独立于其他任何帧进行解码。
- GOP的结构和大小可以显著影响视频压缩的效率和在视频中寻找的能力。
- 在流媒体视频时，你通常希望确保不同视频轨道中的关键帧是对齐的，以便在轨道之间平滑切换。
七、播放速度的控制与倍速播放的实现（Control of Playback Speed and Implementation of Speed-up Playback）
7.1 播放速度的控制原理（Principle of Playback Speed Control）
在深入了解播放速度控制的原理之前，我们首先需要理解视频播放的基本机制。视频播放实际上是一系列静态图像（帧）在短时间内连续播放的结果，这种连续播放的速度被称为帧率（Frame Rate），单位通常是FPS（Frames Per Second，每秒帧数）。当帧率足够高时，人眼会将这些连续的帧视为动态的视频。
在RTSP（Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议）服务器中，播放速度的控制主要通过调整帧率来实现。具体来说，如果我们希望视频播放速度加快，那么可以通过增加帧率来实现；相反，如果我们希望视频播放速度减慢，那么可以通过降低帧率来实现。
然而，这里有一个问题需要注意，那就是帧率的调整必须在不影响视频质量的前提下进行。因为如果帧率过高，虽然可以使视频播放速度加快，但可能会导致视频画面的丢帧现象，影响观看体验；同样，如果帧率过低，虽然可以使视频播放速度减慢，但可能会导致视频画面的卡顿现象，同样影响观看体验。
因此，如何在保证视频质量的同时，有效地控制播放速度，是RTSP服务器需要解决的重要问题。在下一节中，我们将详细介绍如何通过C++和Live555库来实现这一目标。
7.2 如何实现倍速播放（How to Implement Speed-up Playback）
倍速播放是现代多媒体应用中常见的功能，它允许用户在保持视频和音频同步的同时，加快或减慢播放速度。在C++和Live555库中，实现倍速播放的关键在于正确地调整帧的发送速度。
首先，我们需要理解在RTSP流中，每一帧都有一个特定的时间戳（Timestamp）。这个时间戳决定了帧在播放过程中的显示时间。在正常播放速度下，每一帧的显示时间与其在视频文件中的相对位置是一致的。例如，如果一个视频的帧率是30FPS，那么第150帧的时间戳就应该是5秒。
然而，在倍速播放中，我们需要改变这个时间戳以达到加快或减慢播放速度的目的。具体来说，如果我们希望实现2倍速播放，那么我们就需要将每一帧的时间戳减半；相反，如果我们希望实现0.5倍速播放，那么我们就需要将每一帧的时间戳翻倍。
在C++和Live555库中，我们可以通过修改RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）包的时间戳来实现这一目标。具体的代码实现可能会涉及到一些复杂的细节，例如如何处理帧的依赖关系（例如I帧和P帧），如何确保音视频同步等。但总的来说，只要我们正确地调整了帧的时间戳，就可以实现倍速播放的功能。
// 假设我们有一个RTP包对象rtpPacket RTPPacket rtpPacket; // 获取当前的时间戳 uint32_t currentTimestamp = rtpPacket.getTimestamp(); // 假设我们希望实现2倍速播放，那么我们需要将时间戳减半 uint32_t newTimestamp = currentTimestamp / 2; // 设置新的时间戳 rtpPacket.setTimestamp(newTimestamp);
在这个示例中，我们首先获取了RTP包的当前时间戳，然后将其减半，最后设置了新的时间戳。这样，当这个RTP包被发送出去时，它就会在播放时被快速地显示出来，从而实现2倍速播放的效果。
请注意，这只是一个非常基础的示例，实际的实现可能会涉及到更多的细节，例如如何处理帧的依赖关系，如何确保音视频同步等。你可能需要根据你的具体需求和环境来调整这个示例。
7.3 倍速播放的应用与优化（Application and Optimization of Speed-up Playback）
倍速播放的应用场景非常广泛，例如在教育领域，学生可以通过倍速播放来快速浏览课程内容；在娱乐领域，用户可以通过倍速播放来节省观看视频的时间。然而，尽管倍速播放看似简单，但在实际应用中，我们还需要考虑很多优化策略。
首先，我们需要考虑音频的处理。在视频播放中，音频和视频是需要同步的。当我们改变视频的播放速度时，音频的播放速度也需要相应地改变。然而，直接改变音频的播放速度可能会导致音频的变调，影响用户的听觉体验。因此，我们需要采用一些技术，例如时域音高缩放（Time-Domain Pitch Scaling，TDPS）或频域音高缩放（Frequency-Domain Pitch Scaling，FDPS）来保持音频的音高不变。
其次，我们需要考虑帧率的问题。在倍速播放中，如果我们简单地增加帧率，可能会导致视频的丢帧，影响视频的流畅度。因此，我们需要采用一些技术，例如帧插值（Frame Interpolation）来生成中间帧，保持视频的流畅度。
最后，我们需要考虑用户体验。在实现倍速播放的功能时，我们需要提供一个简单易用的用户界面，让用户可以方便地调整播放速度。此外，我们还需要提供一些额外的功能，例如快进、快退、暂停等，以满足用户的不同需求。
总的来说，实现一个优秀的倍速播放功能，需要我们从多个角度进行考虑和优化。只有这样，我们才能提供一个既功能强大，又易于使用的RTSP服务器。
