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@infinite1oop(H T)

FFmpeg+SRT（その１）

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FFmpegでSRTを確認する

いまさらながら、FFmpegでSRT（Secure Reliable Transport）をサポートしていることを知ったので動作確認してみた。

参考URL

SRT

FFmpeg+SRT

当初は正しく動作させることができず、ChatGPTに聞きながら、トライ＆エラーを実施。

インストール

Windows

下記を参考にインストール

Linux(Lubuntu)

ここはノーコメント。

$ apt -y install ffmpeg

やること

SRTを利用して、下記を実施。

  • 動画ファイルの転送
  • リアルタイムに動画を転送
  • 途中経路でパケットをロスさせ、SRTの再送などを確認

環境

Env-Fig.png

Windows PC（Macですが）上のVM（Lubuntu）から、ホストであるWindowsにSRTによる通信（転送）を実施。また、VM上のI/Fである”enp0s3”でパケットをロスさせる。

FFmpegコマンド

利用したコマンド＋オプションを紹介。

カメラ情報

コマンドで指定するカメラ情報を取得する。なおオプションの詳細（説明）は、参考URLなどを参照されたし。

Windows

まずはカメラ名を見つける。

>ffmpeg -list_devices true -f dshow -i dummy

[dshow @ 00000258222ce400] "FaceTime HD Camera" (video)
[dshow @ 00000258222ce400]   Alternative name "@device_pnp_\\?\pci#ven_14e4&dev_1570&subsys_157014e4&rev_00#000000ffff00000000#{65e8773d-8f56-11d0-a3b9-00a0c9223196}\global"
[dshow @ 00000258222ce400] "Internal Microphone (Cirrus Logic CS4208 (AB 126))" (audio)
[dshow @ 00000258222ce400]   Alternative name "@device_cm_{33D9A762-90C8-11D0-BD43-00A0C911CE86}\wave_{6EF45010-B330-48B3-8C88-9D30D7580AB8}"
  • -f dshow：入力フォーマットWindowsのカメラ/オーディオデバイス（DirectShow）
  • -list_devices true：デバイス一覧表示
  • -i dummy：ダミー入力（表示のみ）

”FaceTime HD Camera”が用いるPCのカメラデバイスとなる。”FaceTime HD Camera”の能力は下記のとおり。

>ffmpeg -f dshow -list_options true -i video="FaceTime HD Camera"

[dshow @ 0000020a5e70f2c0] DirectShow video device options (from video devices)
[dshow @ 0000020a5e70f2c0]  Pin "キャプチャ" (alternative pin name "0")
[dshow @ 0000020a5e70f2c0]   pixel_format=yuyv422  min s=320x240 fps=30 max s=320x240 fps=30
[dshow @ 0000020a5e70f2c0]   pixel_format=yuyv422  min s=640x480 fps=30 max s=640x480 fps=30
[dshow @ 0000020a5e70f2c0]   pixel_format=yuyv422  min s=1280x720 fps=30 max s=1280x720 fps=30
  • -f dshow：入力フォーマットWindowsのカメラ/オーディオデバイス（DirectShow）
  • -list_options true：カメラ能力表示
  • -i video="FaceTime HD Camera"：カメラデバイス

Lubuntu

カメラデバイスを見つける。

$ v4l2-ctl --list-devices
VirtualBox Webcam - FaceTime HD (usb-0000:00:06.0-2):
        /dev/video0
        /dev/video1
        /dev/media0

コマンド（v4l2-ctl）は、Windowsと異なる。”--list-devices”により対応デバイスファイルを見つける。通常、”/dev/video0”を使えばいいらしい。カメラデバイスの能力は下記となる。

$ ffmpeg -f v4l2 -list_formats all -i /dev/video0
[video4linux2,v4l2 @ 0x637c773d8380] Compressed:       mjpeg :          Motion-JPEG : 320x240 640x480 1280x720

 v4l2-ctl --list-formats-ext
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Type: Video Capture

        [0]: 'MJPG' (Motion-JPEG, compressed)
                Size: Discrete 320x240
                        Interval: Discrete 0.040s (25.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.050s (20.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.067s (15.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.100s (10.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.200s (5.000 fps)
                Size: Discrete 640x480
                        Interval: Discrete 0.040s (25.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.050s (20.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.067s (15.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.100s (10.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.200s (5.000 fps)
                Size: Discrete 1280x720
                        Interval: Discrete 0.040s (25.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.050s (20.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.067s (15.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.100s (10.000 fps)
                        Interval: Discrete 0.200s (5.000 fps)
  • -f v4l2：入力フォーマットVideo4Linux2
  • -list_formats all：対応フォーマット表示
  • -i /dev/video0：カメラデバイス

待ち受け（受信側）

Windows、Lubuntu共通である。画面上に動画が表示される。

ffplay -fflags nobuffer -autoexit "srt://192.168.56.1:8888?mode=listener"
  • 192.168.56.1：待ち受けする機器のIPアドレス
  • 8888：ポート番号
  • mode=listener：待ち受け
  • -fflags nobuffer：バッファを減らして低遅延化
  • -autoexit：転送完了後プログラムを終了

ファイル転送（送信側）

こちらもWindows、Lubuntu共通である。

ffmpeg -re -i ファイル -f mpegts srt://192.168.56.1:8888
  • 192.168.56.1：送信先機器のIPアドレス
  • 8888：ポート番号
  • -i：送信する動画ファイル名
  • -re：リアルタイムで入力を読む（ストリーミング向け）
  • -f mpegts：出力フォーマットをMPEG-TSに指定（ストリーミングやデジタル放送向け）

リアルタイム転送（送信側）

Windows

ffmpeg -f dshow -video_size 640x480 -framerate 30 -pixel_format yuyv422 -i video="FaceTime HD Camera" -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -f mpegts "srt://192.168.56.1:8888?pkt_size=1316"
  • -f dshow：入力フォーマットWindowsのカメラ/オーディオデバイス（DirectShow）
  • -video_size 640x480：解像度
  • -framerate 30：フレームレート（1秒間に30フレーム）
  • -pixel_format yuyv422：ピクセルフォーマットyuyv422（YUYV 4:2:2）
  • -i video="FaceTime HD Camera": カメラデバイス
  • -pix_fmt yuv420p：出力フォーマットyuv420p（YUV 4:2:0）
  • -c:v libx264：ビデオコーデックH.264
  • -preset ultrafast：エンコード速度を最速（低遅延化）
  • -f mpegts：出力フォーマットMPEG-TS（SRT向け）
  • 192.168.56.1：転送先IPアドレス
  • 8888：転送先ポート
  • pkt_size=1316：パケットサイズ1316（MPEG-TS向け）

Lubuntu

ffmpeg -f v4l2 -video_size 640x480 -framerate 30 -input_format yuyv422 -i /dev/video0 -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -f mpegts "srt://192.168.56.1:8888?pkt_size=1316"
  • -f v4l2：入力フォーマットVideo4Linux2
  • -video_size 640x480：解像度
  • -framerate 30：フレームレート（1秒間に30フレーム）
  • -pixel_format yuyv422：ピクセルフォーマットyuyv422（YUYV 4:2:2）
  • -i /dev/video0: カメラデバイス
  • -pix_fmt yuv420p：出力フォーマットyuv420p（YUV 4:2:0）
  • -c:v libx264：ビデオコーデックH.264
  • -preset ultrafast：エンコード速度を最速（低遅延化）
  • -f mpegts：出力フォーマットMPEG-TS（SRT向け）
  • 192.168.56.1：転送先IPアドレス
  • 8888：転送先ポート
  • pkt_size=1316：パケットサイズ1316（MPEG-TS向け）

ファイル作成（参考）

Windows

ffmpeg -f dshow -video_size 640x480 -framerate 30 -pixel_format yuyv422 -i video="FaceTime HD Camera" -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -t 10 ファイル
  • -f dshow：入力フォーマットWindowsのカメラ/オーディオデバイス（DirectShow）
  • -video_size 640x480：解像度
  • -framerate 30：フレームレート（1秒間に30フレーム）
  • -pixel_format yuyv422：ピクセルフォーマットyuyv422（YUYV 4:2:2）
  • -i video="FaceTime HD Camera": カメラデバイス
  • -pix_fmt yuv420p：出力フォーマットyuv420p（YUV 4:2:0）
  • -c:v libx264：ビデオコーデックH.264
  • -preset ultrafast：エンコード速度を最速（低遅延化）
  • -t 10：録画時間（10秒）
  • -an：音声なし
  • ファイル：作成するファイル名

Lubuntu

ffmpeg -f v4l2 -video_size 1280x720 -framerate 30 -input_format yuyv422 -i /dev/video0 -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -an -t 10 ファイル
  • -f v4l2：入力フォーマットVideo4Linux2
  • -video_size 640x480：解像度
  • -framerate 30：フレームレート（1秒間に30フレーム）
  • -input_format yuyv422：ピクセルフォーマットyuyv422（YUYV 4:2:2）
  • -i /dev/video0: カメラデバイス
  • -pix_fmt yuv420p：出力フォーマットyuv420p（YUV 4:2:0）
  • -c:v libx264：ビデオコーデックH.264
  • -preset ultrafast：エンコード速度を最速（低遅延化）
  • -t 10：録画時間（10秒）
  • -an：音声なし
  • ファイル：作成するファイル名

検証

FFmpegでSRT転送を行い、Wiresharkで取得したデータの解説。

正常

Start_NoLoss - コピー.PNG

  • 送信側IPアドレス”10.0.2.15”、受信側IPアドレス”192.168.56.1”（以降共通）
  • 相互のControl:UMSG_HANDSHAKEによるネゴシエーション（赤枠）
  • DATAによる実際のデータ送信（赤枠）
  • 受信側Control:UMSG_ACK/送信側Control:UMSG＿ACKACKによるデータ受信確認（青枠）

MiddleNoLoss - コピー.PNG

  • Control:UMSG_ACK：シーケンス番号”1869575761”まで受信確認（1868575760かもしれない）
  • Control:UMSG_ACKACK：UMSG_ACKの確認

End_NoLoss - コピー.PNG

  • 送信側Control:UMSG_SHUTDOWNによる転送終了（赤枠）
  • 青枠DATAの受信側のデータ受領確認は行っていないかもしれない（？）

パケットロス

下記Linuxコマンドにより、Lubuntu（送信側）からWindows（受信側）へのパケットを20%ドロップさせる。

$ sudo tc qdisc add dev enp0s3 root netem drop 20%

Lost1 - コピー.PNG

  • Control:UMSG_LOSSREPORTにより、受信側”192.168.56.1”がシーケンス番号”1340075526”を受信していないことを送信側に通知

ReTransmit1 - コピー.PNG

  • シーケンス番号”1340075526”のDATA再送（Retransmitted）（赤枠）
  • 青枠のメッセージ番号”msgno”と比べると、まとめて再送を実施している様子

OriginalSent - コピー.PNG

  • 参考：再送でない場合、”Original”

FilterOnlyLossコピー.png

  • ”srt.type == 3”でフィルターすると、Control:UMSG_LOSSREPORTのみ表示
  • 20%Loss設定だが、実際には12.3%のロス（詳細不明）

参考、下記は入出力グラフ（上：SRT全体、下：Control:UMSG_LOSSREPORTのみ）。

20%Loss入出力グラフ+パケットロス.png

終わりに

FFmpegは多数のオプションあり。低ビットレートの回線を想定した転送もオプションにより実現できるようだ。

EOF

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