培训-GB28181中的视频流.doc
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1、浅论GB28181平台视频流武汉烽火众智数字技术有限责任公司目录一、概述3二、国标媒体流简介32.1视频流的数据要求32.2视频流编解码要求42.2.1基于H.264的视频编、解码技术要求42.2.2基于MPEG-4的视频编/、解码技术要求62.2.3 SIP信令中的SDP内容规范82. 3国标视频流示例10三、实际问题浅析123.1 客户端解码花屏123.2 解码器无法解码143.3 画面出现卡顿17四、小论总结184.1码流的不确定性184.2以国标为本19一、 概述GB/T 28181-2011是2011年由中华人民共和国公安部提出,中国国家标准化管理委员会发布的国家标准。GB/T 28
2、181-2011的正式实施规定了安全防范影像视频监控联网系统中信息传输、交换、控制的互联结构、通信协议结构,传输、交换、控制的基本要求和安全性要求,以及控制、传输流程和协议接口等技术要求。适用于安全防范视频监控联网系统及城市监控报警联网系统的方案设计、系统检测、验收以及与之相关的设备研发、生产。虽然该标准不可能一次性解决视频监控联网系统中的所有技术规定,但是比较清晰地定义了建议的通讯模型,重要的数据格式,和既有系统的兼容性方案,以及子系统和外部系统之间的通讯模式。对大型系统建设,尤其是联网的社会共享性系统建设给出了明确的、可实施的技术标准。本文主要结合贵州省国标平台项目的实施经验介绍并讨论GB
3、/T 28181-2011中媒体流相关知识。二、 国标媒体流简介下面通过GB28181-2011中的媒体传输和编解码协议两方面,简单介绍下国标对媒体流的技术要求本节内容部分引用GB/T28181-2011中4.3.6小节、附录C、附录E、附录F。:2.1视频流的数据要求GB/T 28181-2011中规定媒体流在联网系统IP网络上传输时应采用RFC 3550规定的RTP协议,提供实时数据传输中的时间戳信息及各数据流的同步;应采用RFC 3550规定的RTCP协议,为按序传输数据包提供可靠保证,提供流量控制和拥塞控制。RTP的负载应采用如下两种格式之一:1.基于PS封装的视音频数据基于RTP的P
4、S封装首先按照ISO/IEC 13818-1:2000将视音频流封装成PS包,再将PS包以负载的方式封装成RTP包。PS包的主要参数设置针对本文档规定的几种视音频格式,PS包中的流类型(stream_type)的取值如下:a) MPEG-4视频流:0x10;b) H.264视频流:0x1B;c) SVAC视频流:0x80;d) G.711音频流:0x90;e) G.722.1音频流:0x92;f) G.723.1音频流:0x93;g) G.729音频流:0x99;h) SVAC音频流:0x9B。PS包的RTP封装格式参照RFC2250,RTP的主要参数设置如下:a) 负载类型(payload
5、type):96;b) 编码名称(encoding name):PS;c) 时钟频率(clock rate):90kHz;d) SDP描述中“m”字段的“media”项:video。2.基于RTP的视音频基本流封装该方式直接将视音频数据以负载的方式封装成RTP包。A)MPEG-4视频流的RTP封装MPEG-4视频流的RTP封装格式应符合RFC3016协议中的相关规定。MPEG-4视频流RTP包的负载类型(Payload Type)标识号选定:从RFC3551协议的表5中的动态范围(96-127)中选择,建议定为97。B)H.264视频流的RTP封装H.264的RTP载荷格式应符合RFC3984
6、中的相关规定。H.264视频流RTP包的负载类型(Payload Type)标识号选定:从RFC3551协议的表5中的动态范围(96-127)中选择,建议定为98。C)SVAC视频流的RTP封装SVAC视频流的RTP载荷格式可参照RFC3984中的相关规定。SVAC视频流RTP包的负载类型(Payload Type)标识号选定:从RFC3551协议的表5中的动态范围(96-127)中选择,建议定为99。2.2视频流编解码要求联网系统中,对视音频编/解码的技术要求包括编/解码的档次和级别、工具选项、码流语法的规定以及比特流和解码器的一致性测试等。具体要求如下:视频编码应支持H.264、SVAC或
7、 MPEG-4视频编码标准,视频解码应同时支持H.264、SVAC和 MPEG-4视频解码标准。2.2.1基于H.264的视频编、解码技术要求2.2.1.1 H.264的档次和级别采用H.264标准的视频编码应至少支持ITU-T Rec. H.264-2005视频标准的基本档次(Baseline Profile),级别(Level)应至少支持到Level 1.3,标清应用宜扩展支持到Level 3,高清应用宜扩展支持到Level 4;视频解码所支持的档次和级别应不低于编码支持的最高档次和级别,至少应支持到H.264视频标准基本档次的Level 3;视频解码宜扩展支持H.264主档次(Main
8、Profile)中的隔行扫描和B帧工具,且相邻两P帧间的B帧个数不大于2。1、H.264基本档次的选项和工具H.264基本档次支持的选项和工具主要有:a) I片和P片(Slice);b) 基于内容自适应的变长编码CAVLC;c) 容错工具:FMO,ASO,RS;d) 去块效应滤波器(Deblocking Filter);e) 多参考帧编码。采用H.264编码标准的视频流应为H.264 Baseline视频流,编码应支持上述Baseline选项和工具中的部分或全部,可不支持容错工具;H.264的解码至少应支持上述除容错工具外的全部选项和工具。多参考帧编码时,P片的参考帧数一般不大于两帧。为了保证
9、码流解析的效率,比特流中应当在每个I 帧之前都出现相应的SPS 和PPS;2、H.264级别的限制H.264级别(Level 14)的限制如表1所示, 表中“-”表示未做相应的限制。表1 H.264级别(Level 14)的限制级别最大宏块处理速率MaxMBPS(宏块数/秒)最大帧尺寸MaxFS(宏块数)最大解码图像缓冲区MaxDPB(4:2:0视频以1024字节为单位)最大视频比特率 MaxBR(1000bits/s 或1200bits/s)最大编码图像缓冲区MaxCPB(1000 bits 或1200bits)垂直运动矢量构成范围MaxVmvR(亮度帧采样)最小压缩比率MinCR两个连续宏
10、块的最大运动矢量数MaxMvsPer2Mb11 48599148.564175-64,+63.752-1.13 000396337.5192500-128,+127.752-1.26 000396891.03841 000-128,+127.752-1.311 880396891.07682 000-128,+127.752-211 880396891.02 0002 000-128,+127.752-2.119 8007921 782.04 0004 000-256,+255.752-2.220 2501 6203 037.54 0004 000-256,+255.752-340 5001
11、6203 037.510 00010 000-256,+255.752323.1108 0003 6006 750.014 00014 000-512,+511.754163.2216 0005 1207 680.020 00020 000-512,+511.754164245 7608 19212 288.020 00025 000-512,+511.75416注:“-”表示未做相应的限制。3、H.264基本档次各级别的参数限制H.264基本档次各级别的参数限制如表2所示。表2 H.264基本档次各级别的参数限制级别最大子宏块尺寸(采样点数)15761.15761.25761.3576257
12、62.15762.257635763.1-3.2-4-4、H.264各级别的最大帧率限制H.264中CIF、4CIF、720p HD、1080p HD各级别(Level)的最大帧率限制如表3所示,表中的“-”表示未做相应的限制。其他分辨率各级别的最大帧率限制见ITU-T Rec. H.264-2005中的规定。表3 H.264各级别的最大帧率限制级别最大帧尺寸(宏块)最大宏块速率(宏块数/秒)最大帧尺寸(采样点数)最大采样率(样点/秒)格式CIF4CIF720p HD1080p HD亮度宽度3527047201088亮度高度28857612801920总宏块数396158436008160亮度
13、采样点数101 376405 5049216002088960199148525 344380 160-1b99148525 344380 160-1.13963000101 376768 000-7.6-1.23966000101 3761 536 000-15.2-1.339611880101 3763 041 280-30.0-239611880101 3763 041 280-30.0-2.179219800202 7525 068 800-50.0-2.2162020250414 7205 184 00051.112.83162040500414 72010 368 000-102.
14、325.63.1360010800092160027648000172.068.230.03.25120216000131072055296000172.0136.460.048192245760209715262914560172.0155.268.330.1注:“-”表示未做相应的限制。2.2.2基于MPEG-4的视频编/、解码技术要求2.2.2.1MPEG-4的档次和级别采用MPEG-4标准的视频编码应至少支持ISO/IEC 14496-2:2004中简单档次(Simple Profile)的级别L5(ISO/IEC 14496-2:2004/Amd.2:2005),即MPEG-4 SP
15、L5。采用MPEG-4标准的视频解码所支持的档次和级别不应低于编码支持的最高档次和级别,宜扩展支持MPEG-4先进简单档次(Advanced Simple Profile)中的隔行扫描和B帧工具。1、MPEG-4简单档次的工具MPEG-4简单档次的工具包括:a) Basic:基本工具,又包括以下几种工具:1) I-VOP:帧内编码的矩形视频对象平面,逐行扫描的视频格式;2) P-VOP:帧间编码的矩形视频对象平面,逐行扫描的视频格式;3) AC/DC Prediction:AC/DC预测;4) 4-MV:每个宏块可以有4个运动矢量;5) Unrestricted MV:不受限制的运动矢量。b)
16、 Error Resilience:容错工具,又包括以下3种工具:1) Slice Resynchronization:片重同步;2) Data Partitioning:数据划分;3) Reversible VLC:可逆的变长编码。c) Short Header:短头工具。MPEG-4视频编码应支持上述简单档次的部分或全部工具,可不支持容错和短头工具;视频解码至少应支持除容错工具外的简单档次的全部工具。2、MPEG-4简单档次各级别的参数限制MPEG-4视频编/、解码应至少支持简单档次的L5级别,参数限制如表4所示。简单档次其他各级别的参数限制见ISO/IEC 14496-2:2004及IS
17、O/IEC 14496-2:2004/Amd.2:2005中的相关规定。表4MPEG-4简单档次L2、L3、L5级别的参数限制级别L2 L3 L5典型分辨率CIF (352288)CIF (352288)720576最大对象数4 4 4 每种类型的最大对象数4个简单对象4个简单对象4个简单对象最大唯一量化表1 1 1 最大视频内容验证(VMV)缓冲区(宏块组)792 792 3240最大视频复杂度验证(VCV)缓冲区(宏块)396 396 1620视频复杂度验证(VCV)解码速率(宏块/秒)5940 11880 40500视频复杂度验证(VCV)边界宏块解码速率(宏块/秒)不适用不适用不适用最
18、大视频缓冲验证(VBV)缓冲区总和(16 384 bits)40 40 112最大视频对象层(VOL)视频缓冲验证(VBV)缓冲区总和(16 384 bits)40 40 112最大视频包长度(bits)4096 8192 16384最大目标呈现尺寸(宏块数)不适用不适用不适用小波限制不适用不适用不适用最大比特率 (kbit/s) 128 384 8000单对象最大增强层数不适用不适用不适用3、MPEG-4的码流语法为实现联网系统中视频流的互通,采用MPEG-4标准的视频码流语法应符合ISO/IEC14496-2:2004中的规定。MPEG-4中简单档次不同级别的相应标识码见表5(见ISO/I
19、EC14496-2:2004中的表G-1和ISO/IEC 14496-2:2004/Amd.2:2005中的规定)。表5 MPEG-4简单档次各级别的标识码档次/级别标识码保留00000000 简单档次/级别 1 00000001 简单档次/级别 2 00000010 简单档次/级别 3 00000011 简单档次/级别4a00000100简单档次/级别500000101保留00000110 00000111简单档次/级别0000010002.2.2.2 MPEG-4的一致性测试包括比特流一致性测试和解码器的一致性测试。l 比特流一致性测试MPEG-4的一致性比特流(compliant bit
20、stream)是指实现了ISO/IEC 14496-2:2004在通用语法中定义的所有限制的比特流,包括ISO/IEC 14496-2:2004中第9章关于档次和级别的限制。MPEG-4的一致性比特流应满足如下测试:当使用解码软件对MPEG-4视频比特流进行解码时,不应出现任何由比特流引起的错误或不一致。注:测试中不考虑由于传输而产生的错误。MPEG-4的比特流一致性测试的附加测试见ISO/IEC 14496-4:2004中的描述。上述验证比特流一致性用到的解码软件可参考ISO/IEC 14496-5:2001中指定的软件。l 解码器的一致性测试MPEG-4的视频解码器通常指某一特定档次和级别
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