rtsp 推流和rtmp推流

以下为基本推流示意图

1 rtsp 推流

首先，rtsp 协议有什么好处呢？ 相比与rtmp 协议来说，他更为复杂，rtmp协议的好处是比较单一，就是基于tcp协议做的，当然，完全可以修改为udp 协议来做，不过，我们最需要的是实用，如果做创新去使用udp 来做rtmp协议，可以，但是不那么直接，完全可以创新一种协议而不用rtmp，rtsp。 rtsp既可以使用tcp，也可以使用udp协议，所以创新rtmp使用udp，我简单地认为，不如直接使用rtsp协议了。rtsp协议是国际标准，里面使用了sdp协议， rtp协议，rtcp协议，每一样都包含了很多需要学习的东西， sdp协议叫做会话描述协议， rtp协议叫做实时传输协议，rtcp为实时传输控制协议。

1.1 sdp协议

SDP全称是Session Description Protocol，翻译过来就是描述会话的协议。主要用于两个会话实体之间的媒体协商。这个知识要读者自行增加一些
v 表示版本；
o 表示用户、会话ID、会话版本、网络类型、地址类型、地址；
s 会话名称 session的简写
u 会话信息地址；
e Email 地址；
p 电话信息；
c 连接信息 （IN IP4 0.0.0.0） 如果包含在所有媒体中，则不需要该字段;
b 带宽限制；
b=as:150;
b=RR:11250;
b=RS:2750;
m= (media name and transport address) # 媒体名称和传输地址
i=* (media title) # 媒体标题
c=* (connection information - optional if included at session-level) # 连接信息 — 如果包含在会话层则该字段可选
k=* (encryption key) # 加密密钥
a=* (zero or more media attribute lines) #0 个或多个会话属性行

1.2 rtp协议

实时传输协议，最重要的就是理解 包大小和mtu大小，理解了才能知道为什么这个才能是实时传输而不是其他协议，按理来说，我自己做的协议也可以实时传输啊，不是这样的，要理解透彻才行

1.3 rtcp协议

实时传输控制协议，这个也比较麻烦，实时上，我一直认为这个协议用处不大，但是你偏偏要理解，为什么，很多服务器没有这个，就相当于断了心跳，就会停止传输，尤其是udp 上的 rtsp， 信令虽然是tcp，但是传输层使用的是udp，这样什么时候断了不知道，所以就会加上这个协议，问题是加上rtcp以后又加重了网络传输，cpu 和 带宽同时加重，这是个矛盾，rtmp 没有这个问题。

2、rtmp 协议

读者自己制作了rtmp 协议的服务器，在理解的过程中，他的trunk概念本身具有rtp协议的特性， 而且由于简单，就是基于tcp，按照ip 不分包的trunk 来说，小于64k 大小就能，如果按照存储来说，完全可以做到4096，也就是4k来分包，适应操作系统的存储块大小。我这里不细说，细说无益，读者必须自己去深刻理解。

3 、code

如果要完整地自己写完各种协议，需要的时间不言而喻，我们可以简单地先调用ffmpeg的方式去推流和取流，客户端可以这样，但是服务端就不能了，服务端必须自己实现这些协议和解析协议。

bool RGB_2_YUV(){
    
    //BGR 转 YUV
    swrCtxBGRA2YUV = sws_getContext(
        cap_w, cap_h, AV_PIX_FMT_BGR,
        cap_w, cap_h, AV_PIX_FMT_YUV420P,
        SWS_BICUBIC,
        NULL, NULL, NULL
        );

    //创建BGRA帧
    frame_bgra = av_frame_alloc();
    frame_bgra->format = AV_PIX_FMT_BGR;
    frame_bgra->width = cap_w;
    frame_bgra->height = cap_h;
    if (av_frame_get_buffer(frame_bgra, 24) < 0) {
        printf("Failed: av_frame_get_buffer\n");
        return false;
    }
    frame_bgra->data[0] = cropImage;
    

    //YUV帧
    frame_yuv = av_frame_alloc();
    frame_yuv->width = cap_w;
    frame_yuv->height = cap_h;
    frame_yuv->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;

    //
    uint8_t *picture_buf = (uint8_t *)av_malloc(cap_w * cap_h * 1.5);
    if (av_image_fill_arrays(frame_yuv->data, frame_yuv->linesize, picture_buf, AV_PIX_FMT_YUV420P, cap_w, cap_h, 1) < 0){
        printf("Failed: av_image_fill_arrays\n");
        return false;
    }
    return true;
}



//BGR 转 YUV
    if (sws_scale(swrCtxBGR2YUV,
        frame_bgra->data, frame_bgra->linesize,
        0, cap_h,
        frame_yuv->data, frame_yuv->linesize) < 0)
    {
        printf("fail\n");
        return;
    }

    frame_yuv->pts = av_gettime();

frame_yuv->pts设为当前的时间戳，注意rtsp协议不能这样做，rtsp协议里的rtp协议必须保证是90000的时间基。

2. H264编码

3. bool YUV_to_H264(){
    //寻找编码器
    codec_h264 = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
    if (!codec_h264){
        printf("Fail: avcodec_find_encoder\n");
        return false;
    }

    //编码器上下文
    codec_ctx_h264 = avcodec_alloc_context3(codec_h264);
    if (!codec_ctx_h264){
        printf("Fail: avcodec_alloc_context3\n");
        return false;
    }
    codec_ctx_h264->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    codec_ctx_h264->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
    codec_ctx_h264->width = cap_w;
    codec_ctx_h264->height = cap_h;
    codec_ctx_h264->channels = 3;
    codec_ctx_h264->time_base = { 1, fps};
    codec_ctx_h264->gop_size = fps;   //关键帧（I帧）的距离
    codec_ctx_h264->max_b_frames = 0;
    codec_ctx_h264->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;   //添加PPS、SPS
    
    av_opt_set(codec_ctx_h264->priv_data, "preset", "ultrafast", 0);    //快速编码，但会损失质量
    av_opt_set(codec_ctx_h264->priv_data, "tune", "zerolatency", 0);  



    //打开编码器
    if (avcodec_open2(codec_ctx_h264, codec_h264, NULL) < 0){
        printf("Fail: avcodec_open2\n");
        return false;
    }

    pkt_h264 = av_packet_alloc();

    return true;
}

 ret = avcodec_send_frame(codec_ctx_h264, frame_yuv);
    if (ret < 0){
        printf("send frame fail\n");
        return;
    }

    while (ret >= 0)        {
        ret = avcodec_receive_packet(codec_ctx_h264, pkt_h264);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){
            break;
        }

        if (ret < 0){
            printf("Error during encoding\n");
            break;
        }

        pkt_h264->stream_index = videoindex;
        //printf("pkt_h264 timestamp = %d\n", pkt_h264->pts);

        if (av_interleaved_write_frame(fmt_ctx, pkt_h264) < 0) {
            printf("Error muxing packet\n");
        }

        av_packet_unref(pkt_h264);
    }

3. AAC编码
   rtsp由于容器化比较全面，使用了sdp协议，而rtmp充分简单，就是支持mp3和aac，所以rtmp其实是首选协议，简单。注意ffmpeg编码选择FLTP，目前的版本就是支持这个。

bool PCM_to_AAC(){

    codec_aac = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_AAC);
    if (!codec_aac) {
        printf("avcodec_find_encoder fail\n");
        return false;
    }

    codec_ctx_aac = avcodec_alloc_context3(codec_aac);
    if (!codec_ctx_aac) {
        printf("avcodec_find_encoder fail\n");
        return false;
    }
    codec_ctx_aac->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
    codec_ctx_aac->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
    codec_ctx_aac->channels = channels;
    codec_ctx_aac->channel_layout = av_get_default_channel_layout(channels);
    codec_ctx_aac->sample_rate = sample_rete;

    if (avcodec_open2(codec_ctx_aac, codec_aac, NULL) < 0) {
        printf("open codec fail\n");
        return false;
    }

    swrCtxS162FLTP = swr_alloc_set_opts(NULL,
        codec_ctx_aac->channel_layout, codec_ctx_aac->sample_fmt, codec_ctx_aac->sample_rate,
        codec_ctx_aac->channel_layout, AV_SAMPLE_FMT_S16, codec_ctx_aac->sample_rate,
        0, 0);

    if (!swrCtxS162FLTP)
    {
        printf("swr_alloc_set_opts error\n");
        return false;
    }
    if (swr_init(swrCtxS162FLTP) < 0) {
        printf("open resample fail\n");
        return false;
    }

    frame_pcm = av_frame_alloc();
    frame_pcm->nb_samples = nbSamples_; //一帧音频存放的样本数量
    frame_pcm->format = codec_ctx_aac->sample_fmt;
    frame_pcm->channels = codec_ctx_aac->channels;
    frame_pcm->channel_layout = codec_ctx_aac->channel_layout;

    if (av_frame_get_buffer(frame_pcm, 0) < 0) {
        printf("av_frame_get_buffer error\n");
        return false;
    }

    pkt_aac = av_packet_alloc();

    return true;
}

pcm_buff是包含pcm数据的数组

const uint8_t *pcm[1];
        pcm[0] = pcm_buff;
        int len = swr_convert(swrCtxS162FLTP,
            frame_pcm->data, frame_pcm->nb_samples,
            pcm, nbSamples_);

        if (len <= 0) {
            printf("---Encodec:PCM->AAC--- swr_convert fail \n");
            return;
        }

        frame_pcm->pts = av_gettime();

        //printf("channels = %d\n", frame_pcm->channels);
        //printf("framePCM->linesize = %6d %6d\n", frame_pcm->linesize[0], frame_pcm->linesize[1]);

        //AAC编码
        int ret = avcodec_send_frame(codec_ctx_aac, frame_pcm);
        if (ret < 0){
            printf("send frame fail\n");
            return;
        }

        ret = avcodec_receive_packet(codec_ctx_aac, pkt_aac);
        
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){
            return;
        }

        if (ret < 0){
            printf("Error during encoding\n");
            return;
        }

        pkt_aac->stream_index = audioindex;
        //printf("pkt_aac timestamp = %d\n", pkt_aac->pts);

        if (av_interleaved_write_frame(fmt_ctx, pkt_aac) < 0) {
            printf("Error muxing packet\n");
        }
        av_packet_unref(pkt_aac);

4. 推流器
   rtsp 一定要使用tcp协议传输，原因特别重要，1 很多服务器支持的是tcp，2 要上外网，只能是tcp，理解透彻， rtmp本身使用tcp。

bool init_rtsp_pusher(){
    
    //RTSP
    if (avformat_alloc_output_context2(&fmt_ctx, NULL, "RTSP", RTSP_URL.c_str()) < 0){
        printf("Fail: avformat_alloc_output_context2\n");
        return false;
    }

    //传输层使用tcp协议
    av_opt_set(fmt_ctx->priv_data, "rtsp_transport", "tcp", 0);

    //没有数据会等待max_interleave_delta微秒，这个最好不要使用，不是很好
    fmt_ctx->max_interleave_delta = 1000000;

    //输出视频流
    AVStream *video_s = avformat_new_stream(fmt_ctx, codec_h264);
    if (!video_s){
        printf("Fail: avformat_new_stream\n");
        return false;
    }
    video_s->time_base = { 1, fps };
    videoindex = video_s->id = fmt_ctx->nb_streams - 1;  

    //复制AVCodecContext的设置
    if (avcodec_copy_context(video_s->codec, codec_ctx_h264) < 0) {
        printf("Fail: avcodec_copy_context\n");
        return false;
    }
    video_s->codec->codec_tag = 0;
    if (fmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
        video_s->codec->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
    
    avcodec_parameters_from_context(video_s->codecpar, codec_ctx_h264);
        //输出音频流
        AVStream *audio_s = avformat_new_stream(fmt_ctx, codec_ctx_aac->codec);
        if (!audio_s){
            printf("Fail: avformat_new_stream\n");
            return false;
        }
        audio_s->time_base = { 1, 25 };
        audioindex = audio_s->id = fmt_ctx->nb_streams - 1;

        //复制AVCodecContext的设置
        if (avcodec_copy_context(audio_s->codec, codec_ctx_aac) < 0) {
            printf("Fail: avcodec_copy_context\n");
            return false;
        }
        audio_s->codec->codec_tag = 0;
        if (fmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
            audio_s->codec->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
        avcodec_parameters_from_context(audio_s->codecpar, codec_ctx_aac);
    
        //printf("fmt_ctx nb_streams = %d\n", fmt_ctx->nb_streams);

    av_dump_format(fmt_ctx, 0, fmt_ctx->filename, 1);
    if (!(fmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {    //???
        //打开输出URL（Open output URL）
        if (avio_open(&fmt_ctx->pb, fmt_ctx->filename, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
            printf("Fail: avio_open('%s')\n", fmt_ctx->filename);
            return false;
        }
    }
    return true;
}

4、makefile

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)

project(rtsp LANGUAGES CXX)

set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)

set(CMAKE_AUTOUIC ON)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)
set(CMAKE_AUTORCC ON)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

find_package(Qt5Core)

set(FFMPEG_PREFIX_PATH /path/to/FFmpeg-n5.0.1/install)

include_directories(
    ${FFMPEG_PREFIX_PATH}/include/
)

link_directories(
    ${FFMPEG_PREFIX_PATH}/lib/ )

add_executable(rtsp
  main.cpp
)
target_link_libraries(rtsp avcodec avformat avfilter avutil swresample swscale swscale )

5、rtsp 取流

和rtmp取流基本类似，需要可以修改

#include <iostream>

extern "C" {
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libavutil/avutil.h"
}

int main(int argc, char *argv[])
{

    int status_error_=-1;
    std::string videourl= "rtsp://admin:Admin12345@192.168.3.64:554/Streaming/Channels/1";
    AVFormatContext *pFormatCtx = NULL;
    AVDictionary *options = NULL;
    AVPacket *av_packet = NULL; // AVPacket暂存解码之前的媒体数据


    avformat_network_init();
    //执行网络库的全局初始化。
    //此函数仅用于解决旧版GNUTLS或OpenSSL库的线程安全问题。
    //一旦删除对较旧的GNUTLS和OpenSSL库的支持，此函数将被弃用，并且此函数将不再有任何用途。
    av_dict_set(&options, "buffer_size", "4096000", 0); //设置缓存大小
    av_dict_set(&options, "rtsp_transport", "tcp", 0);  //以tcp的方式打开,
    av_dict_set(&options, "stimeout", "5000000", 0);    //设置超时断开链接时间，单位us,   5s
    av_dict_set(&options, "max_delay", "500000", 0);    //设置最大时延

    pFormatCtx = avformat_alloc_context(); //用来申请AVFormatContext类型变量并初始化默认参数,申请的空间

    //打开网络流或文件流
    if (avformat_open_input(&pFormatCtx, videourl.c_str(), NULL, &options) != 0)
    {

        std::cout << "Couldn't open input stream.\n"
                  << std::endl;

        return status_error_;
    }

    //获取视频文件信息
    if (avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL) < 0)
    {

        std::cout << "Couldn't find stream information."<< std::endl;
        return status_error_;
    }

    std::cout << "av_dict_get:" << std::endl;
    AVDictionaryEntry *tag = NULL;
    //av_dict_set(&pFormatCtx->metadata, "rotate", "0", 0);这里可以设置一些属性
    while ((tag = av_dict_get(pFormatCtx->metadata, "", tag, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX)))
    {
        std::string key = tag->key;
        std::string value = tag->value;
        std::cout << "av_dict_get:" << key << ":" << value << std::endl;
    }


    //查找码流中是否有视频流
    int videoindex = -1;
    unsigned i = 0;
    for (i = 0; i < pFormatCtx->nb_streams; i++)
    {
        if (pFormatCtx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
        {
            videoindex = i;
            break;
        }
    }
    if (videoindex == -1)
    {

        std::cout << "Didn't find a video stream.\n"
                  << std::endl;

        return status_error_;
    }

    av_packet = (AVPacket *)av_malloc(sizeof(AVPacket));

    while (true)
    {
        if (av_read_frame(pFormatCtx, av_packet) >= 0)
        {

            if (av_packet->stream_index == videoindex)
            {
                std::cout << "\ndata size is:" << av_packet->size;
                //这里就是接收到的未解码之前的数据

            }
            if (av_packet != NULL)
                av_packet_unref(av_packet);
        }


    }

    av_free(av_packet);
    avformat_close_input(&pFormatCtx);

    return 0;
}

linux下运行可执行文件前，可设置从当前文件夹查找so动态库
export LD_LIBRARY_PATH=./

5 、其他

以上讲一些基础知识，rtmp 和 rtsp 的封装推流界面和取流界面，等二再讲了。