RTP的H.264视频传输技术的探究
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作者:胡红明
【摘要】 H.264/AVC是新一代的视频编码标准，通常是将视频编码和传输分开，从而形成了VCL（视频编码层）和NAL（网络提取层）。其中VCL在实际应用过程中起到的主要作用就是对视频进行高质量压缩，而NAL起到的作用就是通过对网络环境情况的合理分析，将经过压缩的数据，进行分装传输，为视频信息内容传输提供一个良好的网络环境。下面，针对RTP的H.264视频传输技术进行深入分析，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助，能够促进整个行业的发展。
【关键词】 视频传输 RTP 编码技术 传输质量
近几年，互联网技术得到了飞速发展，其在许多行业中都得到了广泛应用，具有不错的应用空间和发展潜力。在互联网快速发展的背景下，数字视频技术如何在IP网络上传输成为了一项需要人们重点研究的内容。H.264其在实际应用过程中性能优异，因此被广泛的应用到了数字电视广播、网络视频、实施通讯等多个方面。
一、H.264在应用过程中的特点
H.264其具有良好的压缩性能，同时还具有良好的网络亲和性，也因为其具有这一特点，使其在网络中能够发挥出良好的作用。近几年，我国网络技术得到了飞速发展，同时，随着人们生活水平的提高，人们对视频通讯也提出更高的要求，其也得到了更加广泛的应用。例如，远程教学、视频会议等[1]。从实际情况来看，在视频信息传输期间，受多项因素影响，可能会因为IP数据流发生突发性改变，产生不良影响。例如，当流量过大时，网络会出现拥堵情况，此时则会出现误码、丢包等各种不良现象，从而会导致传输的视频图像中出现大量的方块，这种视频质量是人们难以接受的[2]。因此， 针对视频传输技术来说，不仅要求其在应用期间具有较高的压缩比，而且，还应当能够在恶劣的条件的完成相应的传输作业，而H.264具有抗阻塞、抗误码的健壮性，因此，通过对其的应用，能够很好的完成视频传输。
二、选取视频传输协议
RTP作为应用型传输协议，其不提供传输可靠性保证，以及流量拥塞控制机制，其位于User Datagram Protoco（UDP）上。主要研究人员注意的是UDP在是实际应用期间，其在性能上不如TCP可靠，同时，也不能确保实时业务的质量可以达到相应的标准，因此，需要RTCP实施监控数据传输，以及相应的服务质量，确保视频传输作业的顺利进行。但是，因为UDP传输时延要明显低于TCP，同时，可以很好的与视频和音频进行配合[3]。因此，在在具体应用过程中RTP/RTCP/UDP用于音频/视频媒体，而TCP则被应用在数据和控制信令传输。
RTP是针对互联网中媒体数据流的一项传协议。现代RTP被定义为一对多或一对一传输情况下工作，对其进行应用的目的就是提供时间信息，同时，确保现实流能保持同步，更好的完成相应的视频信息准确传输。RTP自身只能够确保信息内容数据传输的准确性，并不能够实现拥塞控制或流量控制，在对RTP进行应用，以上各项内容的实现都要依据RTCP。
RTCP的起到的主要作用就是对传输质量进行管理，在目前的进程中，完成对各项控制信息内容的合理交换。在RTP会话过程中，参与者就可以通过周期性的方式，完成对RTCP包的传送，包中包含了已经发送的数据包的具体数量信息内容，以及丢失的数据包的数量等多项统计资料信息[4]。因此，在该期间，服务器可以通过对这些信息的合理应用，通过动态的方式，使信息的传输速率发生合理改变，甚至可以使有效荷载类型发生合理改变。合理的配合应用RTP和RTCP，可以很好的完成实时数据传输工作。也正式因为如此，在网络传输中，采用RTP/RTCP协议，承载在UDP协议上，最后利用IP完成相应的传输。
三、H.264视频封装及传输设计
3.1 H.264视频流封装方案
H.264视频数据要先利用RTP封装，将其数据信息进行打包处理，从而形成合适的网络传输大数据包，然后再完成相应的传输作业，可见，在对H.264进行应用期间，做好相应的分析工作，设计出何时的RTP封装策略，然后实现对视频数据的合理封装意义重大[5]。
通常来说，H.264中，RTP封装要严格遵循下列原则：
（1）保持相对较低的开销，因此，对于传输最大单元（MTU）来说，应当将其控制在100-64K字节间。
（2）注重易于区分分组的重要性，并且在实际作业期间，不必对分组内的数据进行解码。
（3）应当可以对数据的具体类型进行准确检测，不必要对整个数据流进行解码，并且可以可以通过对编码流间相关性，将无用数据信息丢弃，不会对其在应用过程中的具体性能造成不良影响。
（4）支持将一个NALU拆分成多个RTP：输入图片的不同大小决定了NALU的长度与MTU相比，可能大很多，在具体问题处理过程中，只有对其进行拆分，才可以有效避免IP層在传输期间发生分片情况[6]。
（5）可以将不同的NALU汇集到通过一个RTP分组中，通常来说，等多个图片编码的整体数据与MTU相比更小，可以对该模式进行应用，进而达到提升网络传输效率的目的。
3.1.1 分割NAL单元
分割NAL单元时，可以通过对多个RTP分组进行合理应用，完成相应的传输工作。依据IP层MTU的实际大小完成相应的分析，针对尺寸相对较大的NALU来说，对其必须进行相应的分割处理，实际分割可以在两个不同的层次上完成。
（1）视频编码层VCL上的科学分割
为了能够跟好的适应网络MTU尺寸，可以采用编码器完成Slice NALU大小的选择的，进而使其在具体应用期间能够提供更好的性能。通常来说，调整编码Slice大小，保持其大小适中都可以被控制在1460字节以内，通过该处理方式，避免IP层遭受分割[7]。 （2）分割提出层NAL
针对网络层上的NALU进行分割处理，实际作业中的具体工作就是对分片单元方案进行进行应用，完成相应的分割操作。H.264标准汇中对分割机制进行了明确，可以让NAL单元尺寸的大小适中都小于1460字节。需要特别注意的是，该方在具体应用期间，只是针对同一个NAL单元进行，完成相应的分割，并不可以将其应用在聚合分组中[8]。对于一个NAL单元来说，完成相应的分割分组后，对于每个RTP分组序列号来说，都应当加1。
3.1.2 NAL单元重组
将多个NAL单元聚合在同一个RTP分组中。一些H.264的NAL单元的具体大小，例如SEL NAL单元、参数集都很小，一些只有几个字节，因此，印度刚激昂这些内容合理的组合在同一个RTP包中，通过这种组合方式，可以有效减小标头的具体开销情况。从现阶段的情况来看，常见的聚合分组有以下两种类型：
①STAP（单一时间聚合分组）
该类型的聚合分组主要包括单一时间聚合分组A（STAP-A）和单一时间聚合分组B（STAP-B），依据时间戳完成相应的组合，他们的NAL单元有着相同的时间戳，通常该聚合分组方式被应用在延迟相对较低的环境汇总，并且从实际应用情况来看，也取得了不错的应用效果。
②MTAP（多时间聚合分组）
该类型的分组主要分为两种不同类型的多时间聚合分组，分比为MTAP16（16比特偏移时间聚合分组）和MTAP24（24比特偏移时间聚合分组），两种不同类型的分组中不同的时间戳也可以完成相应的组合，该方式通常都别应用在网络延迟相对较高的环境中，例如，经常被应用在流媒体中，而且从实际应用情况来看，也取得了不错的应用效果。需要注意的是这种聚合分组方式的具体打包方案相对来说较为复杂，其使基于流媒体的H.264性能得到进一步加强，可以发挥出更好的作用，满足应用需求。
3.1.3 分装设计
针对分装设计来说，要从RTP包装和RTCP包装设计两个方面入手，通过分析，确定分装头部数据结构，然后完成相应的包装处理，使其可以满足应用需求。
3.2 传输设计思想
3.2.1 服务器端
针对H.264视频的分装、发送、相应等各项请求进行合理设计。在实际设计过程中，要对H.264视频中的NAL单元网络友好性记性合理应用，制定一个合理的RTP封装方式，同时，在哦服务器端加设一个缓冲区，通过对该缓冲区的应用，使服务器在应用期间的处理能力可以得到进一步提升，确保视频传输质量能够得到要求标准。
3.2.2 网络传输
通过对服务器端的应用，完成对RTCP、RTP数据包的发送，各项内容在IP层上完成相应的封装，然后将封装后的信息传输到网上，最终将信息传输给客户。
3.2.3 客户端
客户端的核心作用就是接收视频流，同时，完成相应的解码播放，使客户能够接收到相应的视频信息。
四、结束语
随着互联网技术和多媒体技术的飞速发展，实时视频通信成为了现代网络中应用的一项焦点内容。H.264视频自身具有的友好性网络适宜性和压缩性，使该项技术的应用变得更加广泛，并且得到了人们的重视，做好相应的研究工作，使其作用可以得到进一步提升，满足人们的应用需求。
参 考 文 献
[1]游张华.基于ZigBee和H.264的无线视频传输系统的设计与实现[J].微型机与应用，2016，35（24）：54-56+60.
[2]余波，徐文磊，熊强强.基于H.265的无线数字音视频传输系统设计[J].九江学院学报（自然科学版），2019， 34（01）：49-52.
[3]杨军.基于H.264的视频数据传输及解码技术研究与设计[J].信息通信，2015（07）：56-57.
[4]陈岚，鲍可进.基于S3C6410和3G的無线视频传输系统的设计与实现[J].无线通信技术，2014，23（02）：42-46.
[5]杨芳，傅民仓.基于H.264编解码技术的视频网络传输[J].科技视界，2013（32）：96.
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[7]徐宁，孟凡荣，孙洋.基于H.264的E1标准下的视频传输技术改进研究[J].舰船电子工程，2012，32（12）：68-71+100.
[8]沈欢，彭力，王皓，等.基于ARM11的H.264硬编解码视频传输系统设计[J].计算机测量与控制，2018， 26（05）：120-124.
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