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海思3559万能平台搭建:RTSP实时播放的优化

快跑bug来啦 2024-07-05 原文

前言:

  之前的rtsp功能,仅仅是对demo的简单修改,(是通过保存本地文件后在读取本地文件数据再播放)。这样存在的主要问题是,如果是先保存好文件,在读取文件传给rtsp播放,有多此一举的嫌疑,而且这样人为的增加了延迟不说,有没有这么大的硬盘让我们一直实时观看呢。更好的一个方法是我们参考海思保存码流的办法,在保存前增加开关,确定是否需要保存(参考我们的配置文件,都不需要重新编译,即可选择是否保存)是否需要实时播放,将要保存的文件直接发给rtsp是个更为明智的选择。另外时间戳也不可忽视,在实时的码流中还是非常重要的
demo版本的RTSP播放

术语解释

RTSP

  实时流协议(RTSP)是应用层协议,控制实时数据的传送 。RTSP提供了一个可扩展框架,使受控、按需传输实时数据(如音频与视频)成为可能。数据源包括现场数据与存储在剪辑中的数据。本协议旨在于控制多个数据发送会话,提供了一种选择传送途径(如UDP、组播UDP与TCP)的方法,并提供了一种选择基于RTP (RFC1889)的传送机制的方法。

session

  RTSP没有"连接"这个概念,而由RTSP会话(session)代替(服务器端保持一个由识别符标记的会话)。RTSP会话没有绑定传输层连接(如TCP连接)。在RTSP会话期间,RTSP客户端可以打开或关闭多个到服务器端的可靠传输连接以发出RTSP请求。但也可以使用无连接传输协议,比如UDP,来发送RTSP请求。

RTP中时间戳的作用:

1、调整语序

  时间戳字段是RTP首部中说明数据包时间的同步信息,是数据能以正确的时间顺序恢复的关键。时间戳的值给出了分组中数据的第一个字节的采样 时间(Sampling Instant),要求发送方时间戳的时钟是连续、单调增长的,即使在没有数据输入或发送数据时也是如此。在静默时,发送方不必发送数据,保持时间戳的增 长,在接收端,由于接收到的数据分组的序号没有丢失,就知道没有发生数据丢失,而且只要比较前后分组的时间戳的差异,就可以确定输出的时间间隔。
  RTP规定一次会话的初始时间戳必须随机选择,但协议没有规定时间戳的单位,也没有规定该值的精确解释,而是由负载类型来确定时钟的颗粒,这样 各种应用类型可以根据需要选择合适的输出计时精度。
  在RTP传输音频数据时,一般选定逻辑时间戳速率与采样速率相同,但是在传输视频数据时,必须使时间戳速率大于每帧的一个滴答。如果数据是 在同一时刻采样的,协议标准还允许多个分组具有相同的时间戳值。

2、控制媒体数据发送速度

  由于RTP协议没有规定RTP分组的长度和发送数据的速度,因而需要根据具体情况调整服务器端发送媒体数据的速度。对来自设备的实时数据可 以采取等时间间隔访问设备缓冲区,在有新数据输入时发送数据的方式,时间戳的设置相对容易。对已经录制好的本地硬盘上的媒体文件,以H.263格式的文件 为例,由于文件本身不包含帧率信息,所以需要知道录制时的帧率或者设置一个初始值,在发送数据的时候找出发送数据中的帧数目,根据帧率和预置值来计算时 延,以适当的速度发送数据并设置时间戳信息。

3、调整多种流同步

  RTCP的一个关键作用就是能让接收方同步多个RTP流,例如:当音频与视频一起传输的时候,由于编码的不同,RTP使用两个流分别进行传输,这样两个流 的时间戳以不同的速率运行,接收方必须同步两个流,以保证声音与影像的一致。为能进行流同步,RTCP要求发送方给每个传送一个唯一的标识数据源的规范名 (Canonical Name),尽管由一个数据源发出的不同的流具有不同的同步源标识(SSRC),但具有相同的规范名,这样接收方就知道哪些流是有关联的。而发送方报告报 文所包含的信息可被接收方用于协调两个流中的时间戳值。发送方报告中含有一个以网络时间协议NTP(Network Time Protocol)格式表示的绝对时间值,接着RTCP报告中给出一个RTP时间戳值,产生该值的时钟就是产生RTP分组中的TimeStamp字段的那 个时钟。由于发送方发出的所有流和发送方报告都使用同一个绝对时钟,接收方就可以比较来自同一数据源的两个流的绝对时间,从而确定如何将一个流中的时间戳 值映射为另一个流中的时间戳值。
  获取时间戳部分代码还是比较重要的,这里主要关注的rtp包的时间戳,在rtsp中,播放器的1S钟的定义是和媒体的采样率有关的。

  例如视频的采样率是90K,那么最小时间粒度(单位)是1/90000秒,再转换成ms就是 1/90毫秒,这个就是rtsp中的最小时间单位。

  所以设备端采集的视频的时间要经过一个转换,标准的播放器才能播放

  还是以90K的视频为例,设备采集到的单位是按时间tv_sec,tv_usec存储。

/* timestamp convert
    t(rtsp时间戳,单位ms) =  t(采集时间戳,单位秒)*90000
    */
    unsigned int tv_sec, tv_usec, pts;
    tv_sec = ts / 1000;
    tv_usec = (ts % 1000) * 1000;
    pts = tv_sec * 90000 + tv_usec *9 / 100;


  对应的如果是8K采样率的音频,则转化公式是:

/* timestamp convert
    t(rtsp时间戳,单位ms) =  t(采集时间戳,单位秒)*8000
    */
    tv_sec = ts / 1000;
    tv_usec = (ts % 1000) * 1000;
    pts = tv_sec * 8000 + tv_usec *8/1000;

码流的保存

  处于尽量不修改sample源码的原则,我们将用于保存码流的sample拷贝出来,重新写一份

 s32Ret = PLATFORM_VENC_StartGetStreamRtsp(VencChn,s32ChnNum);
        if (HI_SUCCESS != s32Ret)
        {
            SAMPLE_PRT("RTSP Start Venc failed!\n");
            goto EXIT_Grp1_VENC_H264_UnBind;
        }
/* 
 *描述  :用于创建实时显示编码后图像线程
 *参数  :VeChn[] 编码通道号
          s32Cnt 通道数
 *返回值:创建线程PLATFORM_VENC_GetVencStreamRtsp,传递结构体gs_stPara
 *注意  :无
 */
HI_S32 PLATFORM_VENC_StartGetStreamRtsp(VENC_CHN VeChn[],HI_S32 s32Cnt)
{
    HI_U32 i;

    gs_stPara.bThreadStart = HI_TRUE;
    gs_stPara.s32Cnt = s32Cnt;
    for(i=0; i<s32Cnt; i++)
    {
        gs_stPara.VeChn[i] = VeChn[i];
    }
    return pthread_create(&gs_RtspVencPid, 0, PLATFORM_VENC_GetVencStreamRtsp, (HI_VOID*)&gs_stPara);
}
/* 
 *描述  :调用RTSP静态库后,用于实时显示编码后图像
 *参数  :p 线程传递进来的结构体指针原型为 SAMPLE_VENC_GETSTREAM_PARA_S
 *返回值:NULL
 *注意  :无
 */
HI_VOID* PLATFORM_VENC_GetVencStreamRtsp(HI_VOID* p)
{
    HI_S32 i;
    
    HI_S32 s32ChnTotal;
    VENC_CHN_ATTR_S stVencChnAttr;
    SAMPLE_VENC_GETSTREAM_PARA_S* pstPara;
    HI_S32 maxfd = 0;
    struct timeval TimeoutVal;
    fd_set read_fds;
    HI_U32 u32PictureCnt[VENC_MAX_CHN_NUM]={0};
    HI_S32 VencFd[VENC_MAX_CHN_NUM];
    HI_CHAR aszFileName[VENC_MAX_CHN_NUM][64];
    FILE* pFile[VENC_MAX_CHN_NUM];
    char szFilePostfix[10];
    VENC_CHN_STATUS_S stStat;
    VENC_STREAM_S stStream;
    
    HI_S32 s32Ret;
    VENC_CHN VencChn;
    PAYLOAD_TYPE_E enPayLoadType[VENC_MAX_CHN_NUM];
    VENC_STREAM_BUF_INFO_S stStreamBufInfo[VENC_MAX_CHN_NUM];

    prctl(PR_SET_NAME, "GetVencStream", 0,0,0);

    pstPara = (SAMPLE_VENC_GETSTREAM_PARA_S*)p;
    s32ChnTotal = pstPara->s32Cnt;
    // printf("s32ChnTotal is %d\n", s32ChnTotal);
    /******************************************
     step 1:  check & prepare save-file & venc-fd
     检查并准备保存文件和venc fd
    ******************************************/
    if (s32ChnTotal >= VENC_MAX_CHN_NUM)
    {
        SAMPLE_PRT("input count invaild\n");
        return NULL;
    }
    for (i = 0; i < s32ChnTotal; i++)
    {
        /* decide the stream file name, and open file to save stream 
        确定视频流文件名,并打开文件以保存视频流*/
        VencChn = pstPara->VeChn[i];
        s32Ret = HI_MPI_VENC_GetChnAttr(VencChn, &stVencChnAttr);
        if (s32Ret != HI_SUCCESS)
        {
            SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_GetChnAttr chn[%d] failed with %#x!\n", \
                       VencChn, s32Ret);
            return NULL;
        }
        enPayLoadType[i] = stVencChnAttr.stVencAttr.enType;

        s32Ret = PLATFORM_VENC_GetFilePostfix(enPayLoadType[i], szFilePostfix);
        if (s32Ret != HI_SUCCESS)
        {
            SAMPLE_PRT("PLATFORM_VENC_GetFilePostfix [%d] failed with %#x!\n", \
                       stVencChnAttr.stVencAttr.enType, s32Ret);
            return NULL;
        }
        if(PT_JPEG != enPayLoadType[i])
        {
            snprintf(aszFileName[i],32, "./RTSP/RTSP_chn%d%s", i, szFilePostfix);

            pFile[i] = fopen(aszFileName[i], "wb");
            if (!pFile[i])
            {
                SAMPLE_PRT("open file[%s] failed!\n",
                           aszFileName[i]);
                return NULL;
            }
        }
        /* Set Venc Fd. */
        VencFd[i] = HI_MPI_VENC_GetFd(i);
        if (VencFd[i] < 0)
        {
            SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_GetFd failed with %#x!\n",
                       VencFd[i]);
            return NULL;
        }
        if (maxfd <= VencFd[i])
        {
            maxfd = VencFd[i];
        }

        s32Ret = HI_MPI_VENC_GetStreamBufInfo (i, &stStreamBufInfo[i]);
        if (HI_SUCCESS != s32Ret)
        {
            SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_GetStreamBufInfo failed with %#x!\n", s32Ret);
            return (void *)HI_FAILURE;
        }
    }

    /******************************************
     step 2:  Start to get streams of each channel.
     开始获取每个通道的视频流
    ******************************************/
    while (HI_TRUE == pstPara->bThreadStart)
    {
        FD_ZERO(&read_fds);
        for (i = 0; i < s32ChnTotal; i++)
        {
            FD_SET(VencFd[i], &read_fds);
        }

        TimeoutVal.tv_sec  = 2;
        TimeoutVal.tv_usec = 0;
        s32Ret = select(maxfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &TimeoutVal);
        if (s32Ret < 0)
        {
            SAMPLE_PRT("select failed!\n");
            break;
        }
        else if (s32Ret == 0)
        {
            SAMPLE_PRT("get venc stream time out, exit thread\n");
            continue;
        }
        else
        {
            for (i = 0; i < s32ChnTotal; i++)
            {
                if (FD_ISSET(VencFd[i], &read_fds))
                {
                    /*******************************************************
                     step 2.1 : query how many packs in one-frame stream.
                     查询每个帧流中有多少包。
                    *******************************************************/
                    memset(&stStream, 0, sizeof(stStream));

                    s32Ret = HI_MPI_VENC_QueryStatus(i, &stStat);
                    if (HI_SUCCESS != s32Ret)
                    {
                        SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_QueryStatus chn[%d] failed with %#x!\n", i, s32Ret);
                        break;
                    }

                    /*******************************************************
                    step 2.2 :suggest to check both u32CurPacks and u32LeftStreamFrames at the same time,for example:
                    建议同时检查u32CurPacks和u32LeftStreamFrames
                     if(0 == stStat.u32CurPacks || 0 == stStat.u32LeftStreamFrames)
                     {
                        SAMPLE_PRT("NOTE: Current  frame is NULL!\n");
                        continue;
                     }
                    *******************************************************/
                    if(0 == stStat.u32CurPacks)
                    {
                          SAMPLE_PRT("NOTE: Current  frame is NULL!\n");
                          continue;
                    }
                    /*******************************************************
                     step 2.3 : malloc corresponding number of pack nodes.
                     malloc对应的包节点数。
                    *******************************************************/
                    stStream.pstPack = (VENC_PACK_S*)malloc(sizeof(VENC_PACK_S) * stStat.u32CurPacks);
                    if (NULL == stStream.pstPack)
                    {
                        SAMPLE_PRT("malloc stream pack failed!\n");
                        break;
                    }

                    /*******************************************************
                     step 2.4 : call mpi to get one-frame stream
                     调用mpi获取一个帧流
                    *******************************************************/
                    stStream.u32PackCount = stStat.u32CurPacks;
                    s32Ret = HI_MPI_VENC_GetStream(i, &stStream, HI_TRUE);
                    if (HI_SUCCESS != s32Ret)
                    {
                        free(stStream.pstPack);
                        stStream.pstPack = NULL;
                        SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_GetStream failed with %#x!\n", \
                                   s32Ret);
                        break;
                    }

                    /*******************************************************
                     step 2.5 : save frame to file
                     将框架保存到文件
                    *******************************************************/
                    // SAMPLE_PRT("before  if(PT_JPEG == enPayLoadType[i])!\n");
                    if(PT_JPEG == enPayLoadType[i])
                    {
                        // SAMPLE_PRT("after  if(PT_JPEG == enPayLoadType[i])!\n");
                        snprintf(aszFileName[i],32, "stream_chn%d_%d%s", i, u32PictureCnt[i],szFilePostfix);
                        pFile[i] = fopen(aszFileName[i], "wb");
                        if (!pFile[i])
                        {
                            SAMPLE_PRT("open file err!\n");
                            return NULL;
                        }
                    }

#ifndef __HuaweiLite__
                    if(saveEnable)
                    {
                        if(i==rtsp_playchl)
                        {
                            s32Ret = PLATFORM_VENC_SendStream(pFile[rtsp_playchl], &stStream);
                        }
                        else
                        {
                            s32Ret = PLATFORM_VENC_SaveStream(pFile[i], &stStream);
                        }
                    }
                   else
                    {
                        if(i==rtsp_playchl)
                        {
                            s32Ret = PLATFORM_VENC_SendStream(pFile[rtsp_playchl], &stStream);
                        }
                        else
                        {
                            
                        }
                    }
                    
                    // printf("rtsp_savechl is %d,playchl is %d\n", i,rtsp_playchl);
                   
#else
                    s32Ret = SAMPLE_COMM_VENC_SaveStream_PhyAddr(pFile[i], &stStreamBufInfo[i], &stStream);
#endif
                    if (HI_SUCCESS != s32Ret)
                    {
                        free(stStream.pstPack);
                        stStream.pstPack = NULL;
                        SAMPLE_PRT("save stream failed!\n");
                        break;
                    }
                    /*******************************************************
                     step 2.6 : release stream
                     释放视频流
                     *******************************************************/
                    s32Ret = HI_MPI_VENC_ReleaseStream(i, &stStream);
                    if (HI_SUCCESS != s32Ret)
                    {
                        SAMPLE_PRT("HI_MPI_VENC_ReleaseStream failed!\n");
                        free(stStream.pstPack);
                        stStream.pstPack = NULL;
                        break;
                    }

                    /*******************************************************
                     step 2.7 : free pack nodes
                     释放包节点
                    *******************************************************/
                    free(stStream.pstPack);
                    stStream.pstPack = NULL;
                    u32PictureCnt[i]++;
                    if(PT_JPEG == enPayLoadType[i])
                    {
                        fclose(pFile[i]);
                    }
                }
            }
        }
    }
    /*******************************************************
    * step 3 : close save-file
    *******************************************************/
    for (i = 0; i < s32ChnTotal; i++)
    {
        if(PT_JPEG != enPayLoadType[i])
        {
            fclose(pFile[i]);
        }
    }
    
    return NULL;
}

  sample的保存文件是在for循环里分别保存每个通道的码流信息,我们要实时播放自然不能让其他通道的码流乱入进来,所以我们在引入rtsp_playchl播放通道这个变量,又可以通过我们好用的配置文件随时想播放的通道,当然播放的时候最好也不要影响我们本地保存的功能,我们把原本的保存函数也做修改

  直接发送出去,有全局的保存开关,也可以决定是否保存,这个函数是有码流时while1进的,随时可以更新

码流的实时播放

/******************************************************************************
 *描述  :发送文件
 *参数  :pFd 文件描述符
          pstStream 帧码流类型结构体。
 *返回值:成功返回0
 *注意  :无
******************************************************************************/
HI_S32 PLATFORM_VENC_SendStream(FILE* pFd,VENC_STREAM_S* pstStream)
{
    HI_S32 i;
	int status = 0;
	
	for (i = 0; i < pstStream->u32PackCount; i++)
	{
		ts=rtsp_get_reltime();
		rtsp_tx_video(session[0],(pstStream->pstPack[i].pu8Addr + pstStream->pstPack[i].u32Offset), pstStream->pstPack[i].u32Len , ts);
		rtsp_do_event(demo);
		if(saveEnable)
		{
			fwrite(pstStream->pstPack[i].pu8Addr + pstStream->pstPack[i].u32Offset,
            	   pstStream->pstPack[i].u32Len - pstStream->pstPack[i].u32Offset, 1, pFd);
        	fflush(pFd);
		}
	}	
    return HI_SUCCESS;
}

  当然rtsp的配置部分也做了简单修改,初始化部分只需要做

  create_rtsp_demo,创建一个端口
  create_rtsp_session,在创建好一个用来播放的节点,vlc播放器打开时匹配同名路径
  rtsp_set_video,设置码流信息,默认h264
  while(1)
     {
      rtsp_get_reltime();获取时间戳
      rtsp_tx_video 发送码流
      rtsp_do_event发送码流
     }
  rtsp_del_session删除节点
  rtsp_del_demo删除端口

/* 
 *描述  :用于rtsp实时播放的线程
 *参数  :NULL
 *返回值:无
 *注意  :加载文件platform.ini  rtsp://192.168.119.164:8554/mnt/sample/venc/rtsp.264
 */

void *video_play_rtsp_task(void* arg)
{
	cpu_set_t mask;//cpu核的集合
    cpu_set_t get;//获取在集合中的cpu

    int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
    printf("frame_check_task:system has %d processor(s)\n", num);

    CPU_ZERO(&mask);//置空
    CPU_SET(3, &mask);//设置亲和力值
     
    if (pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(mask), &mask) < 0)//设置线程CPU亲和力
    {
        fprintf(stderr, "set thread affinity failed\n");
    }

    if (pthread_getaffinity_np(pthread_self(), sizeof(get), &get) < 0)//获取线程CPU亲和力
    {
        fprintf(stderr, "get thread affinity failed\n");
    }
  	printf("rtsp ts is %lld\n", rtsp_ts);
	demo = create_rtsp_demo(8554);//rtsp sever socket

	if (NULL == demo) {
		SAMPLE_PRT("rtsp new demo failed!\n");
		// return 0;
	}
	// session[0] = rtsp_new_session(demo, "/mnt/sample/venc/rtsp.264");//对应rtsp session 
	session[0] = create_rtsp_session(demo, "/mnt/sample/venc/RTSP/RTSP_chn0.h264");//对应rtsp session 
		if (NULL == session[0]) {
			printf("rtsp_new_session failed\n");  
			// continue;
		}
	printf("==========> rtsp://192.168.119.200:8554/mnt/sample/venc/RTSP/RTSP_chn0.h264 <===========\n" );
	ts = rtsp_get_reltime();
	// signal(SIGINT, sig_proc);
	getchar();
    return 0;
}

改进

  这样做后在不保存多路码流的情况下已经非常稳定且低延时了,为了尽善尽美,引入缓冲池来播放来缓存码流会是更好的选择,具体做法关注后续更新rtsp3

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