ffmpeg rtp時間戳
一、介紹
在ffmpeg中，每幀都會存在一個pts用來表示該幀圖像在視頻流中的位置。而在多路流（比如視頻、音頻）時，往往需要進行多媒體的同步，使得畫面和聲音同步，這時便需要使用兩者的pts來做同步。那么pts是如何計算得到的呢，如何使用它做同步呢？
1.1 時間基轉換
ffmpeg中時間存在一個基，可以理解成單位，比如把1s分成1000000等份，每個等份就是1us，那么1s就可以表示成1000000；而如果把1s分成90000等份，那么1s的值就是90000。
基的轉換，把a從b基轉到c基，計算公式為：
，比如2s以1000000為基則是2000000，轉換成以90000為基，則有2000000 / 1000000 * 90000 = 180000。
ffmpeg中提供了兩個函數用於基的轉換，可以更好地處理溢出與round問題：
av_rescale(a, b, c): 時間基從c -- > b。b, c可以直接是數字。
av_rescale_q(a, b, c): 時間基從 b --> c。 b,c需要使用AVRaional結構。
1.2 時間戳類型
ffmpeg中常用的幾個時間戳：
rtcp_ntp_timestamp: 真實時間， 絕對時間，在網絡傳輸時的時間基(1 << 32)，
rtcp_timestamp: rtcp時間，一般會有一個base, 在網絡傳輸時的時間基90000
rtp_timestamp: rtp時間，和rtcp_timestamp類似，網絡時間基90000
Avpacket->pts: 通過如上計算得到，video一般是以90000為基
1.3 pts剛開始為負值
為什么剛開始的Avpacket->pts的值是負的？
因為我們實現時，rtcp_timestamp是使用clock_gettime()獲取當前時間，而rtp_timestamp是用的h264 buffer里的時間， 所以rtp_timestamp < rtcp_timestamp, 而又是以rtcp_timestamp為基准0, 所以出現了剛開始幀的pts為負值。將rtcp_timestamp和rtp_timestamp使用相同的值，pts則從0開始。
二、Encode
在推流時，要將rtcp時間戳、rtp時間戳寫入到包中，以供客戶端解析，下面介紹如何將三個值寫入。
2.1 rtcp編碼時間戳:
這里寫了兩個時間戳，這個值我們實現的時候是以clock_gettime()獲取的時間戳，在此基礎上分別計算rtcp_ntp_time和rtcp_time：
rtcp_ntp_timestamp: 以
為基
rtcp_send_sr(s1, av_get_cur_time());
#define NTP_TO_RTP_FORMAT(x) av_rescale((x), INT64_C(1) << 32, 1000000)
val = NTP_TO_RTP_FORMAT(ntp_time);
*((int *)&rtcp_header[8]) = htonl(val >> 32);
*((int *)&rtcp_header[12]) = htonl(val & 0xffffffff);
last_rtcp_timestamp: 從1000000rescale到90000
我們這邊又再加上一個隨機值base_timestamp，這個base_timestamp一次連接中是不變的：
rtp_ts = av_rescale_q(ntp_time, (AVRational){1, 1000000},
s1->streams[0]->time_base) + s->base_timestamp;
*((int *)&rtcp_header[16]) = htonl(rtp_ts);
2.2 rtp編碼時間戳:
在我們的實現中，rtp時間戳是由輸入packet的pts計算得到，而packet.pts最開始是h264 buffer的timestamp 從1000000rescale到90000：
packet.pts = av_rescale_q(packet.pts,
in->time_base,
out->time_base);
s->cur_timestamp = s->base_timestamp + pkt->pts;
把cur_timestamp寫入到 rtp包中:
s->timestamp = s->cur_timestamp;
*((short *)&rtp_header[2]) = htons(s->seq);
*((int *)&rtp_header[4]) = htonl(s->timestamp);
*((int *)&rtp_header[8]) = htonl(s->ssrc);
可以看到rtcp_time和rtp_time都是以90000以基，而rtcp_ntp_time是
為基，所以在使用rtcp_ntp_time時要注意基的轉換。
三、Decode
ffmpeg rtsp, rtp解碼主要流程：
3.1 解析 rtp packet:
讀取的代碼在libavofrmat/rtpdec.c --> rtp_parse_packet_internal()函數中：
seq = AV_RB16(buf + 2);
timestamp = AV_RB32(buf + 4);
ssrc = AV_RB32(buf + 8);
讀出的timestamp會傳入到finalize_packet中計算pts，如下方式傳入:
// now perform timestamp things....
finalize_packet(s, pkt, timestamp);
當然只有rtp_time還是不夠的，還需要rtcp_time，在多個流中還需要rtcp_ntp_time做多個流之間的同步。
3.2 解析rtcp時間戳:
rtpdec.c --> rtcp_parse_packet()函數中：
s->last_rtcp_ntp_time = AV_RB64(buf + 8);
s->last_rtcp_timestamp = AV_RB32(buf + 16);
if (s->first_rtcp_ntp_time == AV_NOPTS_VALUE) {
s->first_rtcp_ntp_time = s->last_rtcp_ntp_time;
if (!s->base_timestamp)
s->base_timestamp = s->last_rtcp_timestamp;
s->rtcp_ts_offset = (int32_t)(s->last_rtcp_timestamp - s->base_timestamp);
}
其中，last_rtcp_ntp_time是ntp時間戳，last_rtcp_timestamp是rtcp時間戳，這兩個值會在rtcp同步時進行更新。
第一次的時候，會執行s->first_rtcp_ntp_time = s->last_rtcp_ntp_time; ，first_rtcp_ntp_time一旦會一直保持這個值不變，后面rtcp同步的時候只會修改last_rtcp_ntp_time。
另外，s->base_timestamp = s->last_rtcp_timestamp, 這個值也會一直不變，有了這兩個基准，其它的就是要和這兩個比較，最后計算出pts。
從上面的計算方式可以知道，rtcp_ts_offset為0，這個值在一個流中也不會變，不過不同流之間或許有差別。
3.3 pts計算
av_read_frame會返回一個Avpacket對象，其中的pts變量存儲了計算后的時間戳，計算方式在rtpdec.c --> finalize_packet()函數中，如下,分兩種情況：
1. 如果是多路（如同時包含video, audio）
我們知道，傳入的timestamp是rtp時間戳，需要使用ntp時間做同步：
delta_timestamp = timestamp - s->last_rtcp_timestamp;
/* convert to the PTS timebase */
addend = av_rescale(s->last_rtcp_ntp_time - s->first_rtcp_ntp_time,
s->st->time_base.den, (uint64_t) s->st->time_base.num << 32);
pkt->pts = s->range_start_offset + s->rtcp_ts_offset + addend + delta_timestamp;
range_start_offset = 0
rtcp_ts_offset = 0
addend: 最后一次rtcp同步的ntp時間 - first_rtcp_ntp_time，相當於做了一次ntp time同步，可以清除之前的rtp計算累積的誤差
delta_timestamp: rtp時間戳 - 最后一次rtcp同步的rtcp時間
測試打印：
printf("multi stream: %ld, range_start_off: %ld, rtcp_ts_offset: %ld,addend: %ld, last timestamp: %ld, timestamp: %ld, dalta: %ld, rescale: %ld\n", pkt->pts, s->range_start_offset, s->rtcp_ts_offset, addend, s->last_rtcp_timestamp, timestamp, delta_timestamp, av_rescale(pkt->pts - old_pts, 1e6, 90000));
輸出：
multi stream: 71279, range_start_off: 0, rtcp_ts_offset: 0,addend: 0, last timestamp: 3619407542, timestamp: 3619478821, dalta: 71279, rescale: 0
2. 如果是單路：
單路計算pts代碼如下，可以看到單路不需要用到rtcp_ntp_time，只需要rtcp_time, rtp_time就可以了：
/* unwrapped是rtp時間累加 */
s->unwrapped_timestamp += (int32_t)(timestamp - s->timestamp);
/* unwrapped時間最后要減去rtcp_base_time */
pkt->pts = s->unwrapped_timestamp + s->range_start_offset - s->base_timestamp;
unwrapped_timestamp: 如果是第１幀，則為第１幀的rtp_time, 之后的值是當前幀與上一幀差rtp_time逐漸累加的結果，那么，實際上一般情況下unwrapped_timestamp就等於當前幀的rtp_time
range_start_offset是0,
base_timestamp是rtcp解析時最初的rtcp_timestamp
測試打印：
printf("single stream: %ld, base: %u, unwrapped: %ld, range: %ld, last timestamp:%ld, timestamp: %ld\n", pkt->pts, s->base_timestamp, s->unwrapped_timestamp, s->range_start_offset, old_timestamp, timestamp);
輸出：
single stream: 6321193, base: 3079643606, unwrapped: 3085964799, range: 0, last timestamp:3085964799, timestamp: 3085964799
single stream: 6325714, base: 3079643606, unwrapped: 3085969320, range: 0, last timestamp:3085969320, timestamp: 3085969320
四、Reference
https://www.cnblogs.com/yinxiangpei/articles/3892982.html
http://www.cppblog.com/gtwdaizi/articles/65515.html