RTP的H.264視頻傳輸技術的探究

胡紅明

【摘要】? ? H.264/AVC是新一代的視頻編碼標準，通常是將視頻編碼和傳輸分開，從而形成了VCL（視頻編碼層）和NAL（網絡提取層）。其中VCL在實際應用過程中起到的主要作用就是對視頻進行高質量壓縮，而NAL起到的作用就是通過對網絡環境情況的合理分析，將經過壓縮的數據，進行分裝傳輸，為視頻信息內容傳輸提供一個良好的網絡環境。下面，針對RTP的H.264視頻傳輸技術進行深入分析，希望文中內容對相關工作人員可以有所幫助，能夠促進整個行業的發展。

【關鍵詞】? ? 視頻傳輸? ? RTP? ? 編碼技術? ? 傳輸質量

近幾年，互聯網技術得到了飛速發展，其在許多行業中都得到了廣泛應用，具有不錯的應用空間和發展潛力。在互聯網快速發展的背景下，數字視頻技術如何在IP網絡上傳輸成為了一項需要人們重點研究的內容。H.264其在實際應用過程中性能優異，因此被廣泛的應用到了數字電視廣播、網絡視頻、實施通訊等多個方面。

一、H.264在應用過程中的特點

H.264其具有良好的壓縮性能，同時還具有良好的網絡親和性，也因為其具有這一特點，使其在網絡中能夠發揮出良好的作用。近幾年，我國網絡技術得到了飛速發展，同時，隨著人們生活水平的提高，人們對視頻通訊也提出更高的要求，其也得到了更加廣泛的應用。例如，遠程教學、視頻會議等[1]。從實際情況來看，在視頻信息傳輸期間，受多項因素影響，可能會因為IP數據流發生突發性改變，產生不良影響。例如，當流量過大時，網絡會出現擁堵情況，此時則會出現誤碼、丟包等各種不良現象，從而會導致傳輸的視頻圖像中出現大量的方塊，這種視頻質量是人們難以接受的[2]。因此， 針對視頻傳輸技術來說，不僅要求其在應用期間具有較高的壓縮比，而且，還應當能夠在惡劣的條件的完成相應的傳輸作業，而H.264具有抗阻塞、抗誤碼的健壯性，因此，通過對其的應用，能夠很好的完成視頻傳輸。

二、選取視頻傳輸協議

RTP作為應用型傳輸協議，其不提供傳輸可靠性保證，以及流量擁塞控制機制，其位于User Datagram Protoco（UDP）上。主要研究人員注意的是UDP在是實際應用期間，其在性能上不如TCP可靠，同時，也不能確保實時業務的質量可以達到相應的標準，因此，需要RTCP實施監控數據傳輸，以及相應的服務質量，確保視頻傳輸作業的順利進行。但是，因為UDP傳輸時延要明顯低于TCP，同時，可以很好的與視頻和音頻進行配合[3]。因此，在在具體應用過程中RTP/RTCP/UDP用于音頻/視頻媒體，而TCP則被應用在數據和控制信令傳輸。

RTP是針對互聯網中媒體數據流的一項傳協議。現代RTP被定義為一對多或一對一傳輸情況下工作，對其進行應用的目的就是提供時間信息，同時，確保現實流能保持同步，更好的完成相應的視頻信息準確傳輸。RTP自身只能夠確保信息內容數據傳輸的準確性，并不能夠實現擁塞控制或流量控制，在對RTP進行應用，以上各項內容的實現都要依據RTCP。

RTCP的起到的主要作用就是對傳輸質量進行管理，在目前的進程中，完成對各項控制信息內容的合理交換。在RTP會話過程中，參與者就可以通過周期性的方式，完成對RTCP包的傳送，包中包含了已經發送的數據包的具體數量信息內容，以及丟失的數據包的數量等多項統計資料信息[4]。因此，在該期間，服務器可以通過對這些信息的合理應用，通過動態的方式，使信息的傳輸速率發生合理改變，甚至可以使有效荷載類型發生合理改變。合理的配合應用RTP和RTCP，可以很好的完成實時數據傳輸工作。也正式因為如此，在網絡傳輸中，采用RTP/RTCP協議，承載在UDP協議上，最后利用IP完成相應的傳輸。

三、H.264視頻封裝及傳輸設計

3.1 H.264視頻流封裝方案

H.264視頻數據要先利用RTP封裝，將其數據信息進行打包處理，從而形成合適的網絡傳輸大數據包，然后再完成相應的傳輸作業，可見，在對H.264進行應用期間，做好相應的分析工作，設計出何時的RTP封裝策略，然后實現對視頻數據的合理封裝意義重大[5]。

通常來說，H.264中，RTP封裝要嚴格遵循下列原則：

（1）保持相對較低的開銷，因此，對于傳輸最大單元（MTU）來說，應當將其控制在100-64K字節間。

（2）注重易于區分分組的重要性，并且在實際作業期間，不必對分組內的數據進行解碼。

（3）應當可以對數據的具體類型進行準確檢測，不必要對整個數據流進行解碼，并且可以可以通過對編碼流間相關性，將無用數據信息丟棄，不會對其在應用過程中的具體性能造成不良影響。

（4）支持將一個NALU拆分成多個RTP：輸入圖片的不同大小決定了NALU的長度與MTU相比，可能大很多，在具體問題處理過程中，只有對其進行拆分，才可以有效避免IP層在傳輸期間發生分片情況[6]。

（5）可以將不同的NALU匯集到通過一個RTP分組中，通常來說，等多個圖片編碼的整體數據與MTU相比更小，可以對該模式進行應用，進而達到提升網絡傳輸效率的目的。

3.1.1 分割NAL單元

分割NAL單元時，可以通過對多個RTP分組進行合理應用，完成相應的傳輸工作。依據IP層MTU的實際大小完成相應的分析，針對尺寸相對較大的NALU來說，對其必須進行相應的分割處理，實際分割可以在兩個不同的層次上完成。

（1）視頻編碼層VCL上的科學分割

為了能夠跟好的適應網絡MTU尺寸，可以采用編碼器完成Slice NALU大小的選擇的，進而使其在具體應用期間能夠提供更好的性能。通常來說，調整編碼Slice大小，保持其大小適中都可以被控制在1460字節以內，通過該處理方式，避免IP層遭受分割[7]。

（2）分割提出層NAL

針對網絡層上的NALU進行分割處理，實際作業中的具體工作就是對分片單元方案進行進行應用，完成相應的分割操作。H.264標準匯中對分割機制進行了明確，可以讓NAL單元尺寸的大小適中都小于1460字節。需要特別注意的是，該方在具體應用期間，只是針對同一個NAL單元進行，完成相應的分割，并不可以將其應用在聚合分組中[8]。對于一個NAL單元來說，完成相應的分割分組后，對于每個RTP分組序列號來說，都應當加1。

3.1.2 NAL單元重組

將多個NAL單元聚合在同一個RTP分組中。一些H.264的NAL單元的具體大小，例如SEL NAL單元、參數集都很小，一些只有幾個字節，因此，印度剛激昂這些內容合理的組合在同一個RTP包中，通過這種組合方式，可以有效減小標頭的具體開銷情況。從現階段的情況來看，常見的聚合分組有以下兩種類型：

①STAP（單一時間聚合分組）

該類型的聚合分組主要包括單一時間聚合分組A（STAP-A）和單一時間聚合分組B（STAP-B），依據時間戳完成相應的組合，他們的NAL單元有著相同的時間戳，通常該聚合分組方式被應用在延遲相對較低的環境匯總，并且從實際應用情況來看，也取得了不錯的應用效果。

②MTAP（多時間聚合分組）

該類型的分組主要分為兩種不同類型的多時間聚合分組，分比為MTAP16（16比特偏移時間聚合分組）和MTAP24（24比特偏移時間聚合分組），兩種不同類型的分組中不同的時間戳也可以完成相應的組合，該方式通常都別應用在網絡延遲相對較高的環境中，例如，經常被應用在流媒體中，而且從實際應用情況來看，也取得了不錯的應用效果。需要注意的是這種聚合分組方式的具體打包方案相對來說較為復雜，其使基于流媒體的H.264性能得到進一步加強，可以發揮出更好的作用，滿足應用需求。

3.1.3 分裝設計

針對分裝設計來說，要從RTP包裝和RTCP包裝設計兩個方面入手，通過分析，確定分裝頭部數據結構，然后完成相應的包裝處理，使其可以滿足應用需求。

3.2 傳輸設計思想

3.2.1 服務器端

針對H.264視頻的分裝、發送、相應等各項請求進行合理設計。在實際設計過程中，要對H.264視頻中的NAL單元網絡友好性記性合理應用，制定一個合理的RTP封裝方式，同時，在哦服務器端加設一個緩沖區，通過對該緩沖區的應用，使服務器在應用期間的處理能力可以得到進一步提升，確保視頻傳輸質量能夠得到要求標準。

3.2.2 網絡傳輸

通過對服務器端的應用，完成對RTCP、RTP數據包的發送，各項內容在IP層上完成相應的封裝，然后將封裝后的信息傳輸到網上，最終將信息傳輸給客戶。

3.2.3 客戶端

客戶端的核心作用就是接收視頻流，同時，完成相應的解碼播放，使客戶能夠接收到相應的視頻信息。

四、結束語

隨著互聯網技術和多媒體技術的飛速發展，實時視頻通信成為了現代網絡中應用的一項焦點內容。H.264視頻自身具有的友好性網絡適宜性和壓縮性，使該項技術的應用變得更加廣泛，并且得到了人們的重視，做好相應的研究工作，使其作用可以得到進一步提升，滿足人們的應用需求。

參? 考? 文? 獻

[1]游張華.基于ZigBee和H.264的無線視頻傳輸系統的設計與實現[J].微型機與應用，2016，35（24）：54-56+60.

[2]余波，徐文磊，熊強強.基于H.265的無線數字音視頻傳輸系統設計[J].九江學院學報（自然科學版），2019， 34（01）：49-52.

[3]楊軍.基于H.264的視頻數據傳輸及解碼技術研究與設計[J].信息通信，2015（07）：56-57.

[4]陳嵐，鮑可進.基于S3C6410和3G的無線視頻傳輸系統的設計與實現[J].無線通信技術，2014，23（02）：42-46.

[5]楊芳，傅民倉.基于H.264編解碼技術的視頻網絡傳輸[J].科技視界，2013（32）：96.

[6]葉萄，任礬.基于H.264視頻編碼技術的高清視頻系統概述[J].科技廣場，2013（08）：43-45.

[7]徐寧，孟凡榮，孫洋.基于H.264的E1標準下的視頻傳輸技術改進研究[J].艦船電子工程，2012，32（12）：68-71+100.

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