基于ARM的移動(dòng)視頻監(jiān)控終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

FU indicator的Type字段表示RTP采用的負(fù)載結(jié)構(gòu)，28，29時(shí)表示采用分片封包模式，NRI字段的值根據(jù)NALU的NRI值設(shè)置。FU header的S位置1時(shí)表示該包是NALU的起始分片，E位置1時(shí)表示該包是NALU的結(jié)束分片。
2．1．3 RTP丟包處理
由于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性原因，可能造成RTP丟包的情況。針對(duì)單一NALU模式和組合封包模式丟包不會(huì)影響解碼器的正常工作，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控畫(huà)面花屏或跳幀想象，但對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控是在可承受的范圍。對(duì)于分片封包模式丟包會(huì)造成接收端收到一個(gè)不完整的NALU，對(duì)一個(gè)不完整的NALU解碼可能造成解碼失敗，甚至系統(tǒng)崩潰。因此，對(duì)于分片封包模式的RTP包需要判斷接收的NALU是否丟包。
傳輸分片封包模式的NALU時(shí)，一個(gè)NALU分割封裝成若干個(gè)RTP包具有相同的時(shí)間戳、依次遞增的序列號(hào)。對(duì)接收的RTP包根據(jù)FU header頭信息做不同的處理：接收到起始分片(S=1)，根據(jù)序列號(hào)在鏈表中添加節(jié)點(diǎn)，保存視頻數(shù)據(jù)、起始分片序列號(hào)，計(jì)數(shù)器加1；接收到中間分片，在鏈表中找到時(shí)間戳相同的節(jié)點(diǎn)，將此RTP包序列號(hào)與起始序列號(hào)相減，計(jì)算出視頻數(shù)據(jù)在鏈表的相對(duì)偏移，存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)到鏈表相應(yīng)位置，計(jì)數(shù)器加1；接收到結(jié)束分片(E=1)，同中間分片一樣，但還需要保存結(jié)束分片序列號(hào)。每接收一個(gè)RTP包后判斷NALU完整性，在接收到起始分片、結(jié)束分片的前提下，結(jié)束分片序列號(hào)與起始分片序列號(hào)之差是否等于計(jì)數(shù)器的值，以此判斷一個(gè)NALU是否接收完整，若接收到所有分片，置位結(jié)構(gòu)體中FrameCompelere，解碼器可根據(jù)此位判斷NALU完整性。
2．2 H．264解碼器的實(shí)現(xiàn)
監(jiān)控終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到H．264視頻流后，需要移植H．264的解碼庫(kù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解碼。在眾多解碼器中經(jīng)對(duì)比和分析，選用ffmpeg開(kāi)源解碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。ffmpeg庫(kù)為音視頻數(shù)據(jù)分離、轉(zhuǎn)換、解碼提供了完整解決方案，其中兩個(gè)重要庫(kù)libavformat和libavcodec，分別支持各種音視頻文件格式和音視頻解碼器。
利用ffmpeg的API函數(shù)進(jìn)行視頻流解碼，先做好解碼前的準(zhǔn)備工作。調(diào)用av_register_all()函數(shù)注冊(cè)所有的文件格式和編解碼器的庫(kù)，也可以只注冊(cè)特定的解碼器。關(guān)于解碼器的信息在AVCodecContext結(jié)構(gòu)體中，它包含解碼器所有信息，查找H．264解碼器CODEC_ID_H264，通過(guò)avcodec_open()函數(shù)打開(kāi)解碼器。用avcodec_alloc_frame()函數(shù)分配一幀的存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)解碼后輸出的數(shù)據(jù)。
在雙向鏈表中已經(jīng)保存了接收的視頻流，從鏈表頭讀取NALU進(jìn)行解碼，每讀取一個(gè)NALU將鏈表頭指向下一個(gè)單元，釋放已讀取NALU占有的內(nèi)存。NALU的頭信息定義了視頻流所屬類型，一般包括增強(qiáng)信息(SEI)、序列參數(shù)集(SPS)、圖像參數(shù)集(PPS)、條帶(Slice)等。先將SPS、PPS參數(shù)集通過(guò)解碼器解碼出來(lái)設(shè)置解碼圖像尺寸、片組數(shù)、參考幀數(shù)、量化和濾波參數(shù)等。依次從鏈表頭讀取NALU，調(diào)用avcodec_decode_ video()函數(shù)解碼輸出到分配的存儲(chǔ)空間，當(dāng)完成一幀的解碼，就需要對(duì)解碼后的圖像顯示到液晶屏。解碼輸出的圖像格式為YUV420P，可以采用ffmpeg提供的sws_seale()把圖像格式轉(zhuǎn)換為RGB格式顯示，也可以采用其他SDL之類的庫(kù)直接YUV覆蓋顯示。整個(gè)解碼流程如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)
系統(tǒng)采用S3C2440硬件平臺(tái)和嵌入式Linux操作系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了移動(dòng)視頻監(jiān)控終端，重點(diǎn)闡述了用RTP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)套接字傳輸視頻流，結(jié)合開(kāi)源解碼庫(kù)ffmpeg實(shí)時(shí)解碼H．264視頻流的解決方案。經(jīng)測(cè)試，對(duì)于QCIF分辨率監(jiān)控畫(huà)面具有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性。當(dāng)視頻分辨率增大時(shí)，解碼器的解碼性能成為視頻監(jiān)控終端的瓶頸。因此，本文的后續(xù)工作就是針對(duì)ffmpeg解碼庫(kù)在ARM9平臺(tái)的優(yōu)化，提升解碼性能。