實戰排查｜為什麼遮擋推流攝像頭，會導致播放綠屏？

VideoCloudTech發表於2020-12-17

前言：做音視訊的小夥伴們多少都遇到過奇怪的BUG（如：卡頓、花屏、綠屏、變聲等），表象上矛盾點頗多，推理得出的結論都是：“不應該啊！”，最終你抽絲剝繭，發現真相只有一個：“事出反常必有妖”！

作者：安果，阿里雲高階技術專家，從事阿里雲 RTC 伺服器研發

奇怪現象

背景：RTC 互動中增加對 RTMP 的支援，實現 RTC 與 RTMP 相互訂閱。

遇到一個奇怪的 BUG，遮擋住 RTC 端的攝像頭，有的 RTMP 播放端（iPad air 2，iPad mini 2/4）會偶發綠屏。

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要不先發版？

初步分析問題後，我們認為這是：一個偶發的終端相容性問題，有很大概率需要修改 RTC 端的編碼來適配，耗時不好評估。

“距離發版本的時間不到 2 周，要不就先發版本吧？” 這個請求被產品無情的拒絕了（這次真的感謝你們的堅持），測試也反饋了新的情況：iPhone 6 也出現了綠屏，關閉 RTC 端的攝像頭也可能綠屏，Mac 攝像頭對著白色牆面也可能綠屏（測試的同學們也太能折騰了），同時確認了 RTMP 編碼 RTMP 播放時相同場景不綠屏。

編碼還是封裝的坑？

疑難雜症先會診，同編解碼的同學一起討論完後確認兩個可能的點：

1.編碼的 264 碼流不相容。
2.封裝傳送的 RTMP 資料不相容。

我們制定了後續的排查方案：

1.錄製 RTMP 編碼和 RTC 編碼的碼流做對比。
2.使用 FFmpeg 傳送 RTC 編碼的碼流確認是否綠屏。

1.碼流對比

我們錄製了一個完整測試過程中的碼流供編解碼同學分析，通過粗略的對比發現一個重要的區別 vui 中色域相關資訊不一致，色域會影響 yuv->rgb 的轉換。下圖是不綠屏碼流的 vui

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通過這個線索，我們做了兩個驗證測試：

1.我們的 vui 是否會造成黑色顯示異常，通過攝像頭採集一個黑色手機，在影像中形成大面積黑色。驗證結果：正常顯示。

2.按照正常碼流修改 vui。驗證結果：偶發綠屏。

演算法的同學接著做更深入的分析。

2.封裝對比

FFmpeg 釋出 RTMP 的示例：
ffmpeg -re -i green.h264 -c copy -f flv rtmp://localhost/live/livestream

測試結果：正常顯示測試中綠屏的場景。

封裝對比結論：封裝層問題，編解碼的同學可以休息了（感謝你們一起填坑）。

封裝填坑記

1.懷疑一切

對於這種黑盒問題，我們只能抱著懷疑一切的態度，開始各種猜測。

Metadata 排查

背景描述：我們沒有發 Metadata（不是我們懶，RTC 場景音視訊不一定都存在，沒有準確的 Metadata）,是不是 Metadata 造成的（雖然我們有自己的答案，Metadata 就算影響也是全域性的，怎麼會是特定場景，還偶發）。

驗證方法：先用 FFmpeg 確認下，不發 Metadata 是否正常，如果正常再加 Metadata。（為什麼不先加 Metadata？這次是真懶）

ffmpeg -re -i green.h264 -c copy -flvflags no_metadata -f flv rtmp://localhost/live/livestream

驗證結果：沒有綠屏，一切正常，Metadata 是無辜的。

SPS、PPS 排查

背景描述：RTC 場景 SPS、PPS 是可能變化的（螢幕共享，橫豎屏切換等），所以我們將 SPS、PPS 通過 Sequence Header 和 IDR 幀進行了傳送，FFmpeg 在這塊可能是有區別的。

驗證方法：Wireshark 抓包，確認 FFmpeg 只傳送了一次 Sequence Header, SPS、PPS 也隨 IDR 幀傳送（錄製碼流中 IDR 前都有 SPS、PPS）。按 FFmpeg 的修改進行測試。

驗證結果：還是綠屏，不過概率有所下降。

驗證外延：SPS、PPS 全用 Sequence Header 傳送，不再隨 IDR 幀傳送。

驗證結果：還是綠屏，概率比前一方案更低。

警告：SPS、PPS 全用 Sequence Header 傳送，相容性差，FFplay 有概率播放失敗，vlc 無法成功播放。我們保留了 FFmpeg 相同的做法，繼續排查。

2.蛛絲馬跡

各種猜測驗證都失敗了，只好跟測試同學不斷溝通，希望可以尋找到些許線索，多次溝通和鎖定一個比較有價值的線索：Mac 在關閉攝像頭時，RTMP 端播放綠屏概率較高。

定點排查

排查全部轉移到 Mac 關閉攝像頭這個場景，從埋點資料中確認：Mac 關閉攝像頭後， RTMP 傳送的視訊數量不再增加。

用 Wireshark 抓包確認關閉攝像頭時 Mac 端是否有傳送視訊包，意外發現不僅有視訊包，還有一些 seq 不變的視訊 Padding 包（有效內容為 0），突然感覺黎明就在前方了，Review 完程式碼確認 Padding 包影響了組幀邏輯，受 Padding 包影響大部分視訊幀被丟棄了，滿懷信心的修改完程式碼。

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所謂希望越大，失望越大。綠屏依舊存在，而且嚴重了很多，多次測試下來，它成了必現問題，雖然很失望，但是從偶發問題到必現問題也是一個很大的“進步”。

3.黎明之前

最黑暗的時刻，問題終於畢現了，卻沒了有效的排查手段。

由於 TCP 粘包問題，Wireshark 並不能完全正確的解析出每一個 RTMP 包，沒有一個高效的辦法檢視 RTC 轉換的 RTMP 包。

在忘籬同學的幫助下，通過 SRS 的 srs_rtmp_dump, 將 RTMP 資料儲存為了 FLV 檔案，具體用法：

#編譯
git checkout 3.0release && ./configure --osx --with-librtmp --with-research && make -j8
#儲存flv
./objs/research/librtmp/srs_rtmp_dump -r rtmp://127.0.0.1:1935/live/livestream -o output.flv > t.log

通過 FFmpeg 釋出 FLV 檔案，綠屏問題重現了，莫名的興奮。

ffmpeg -re -i green.flv -c copy -flvflags no_metadata -f flv rtmp://localhost/live/livestream

雖然知道了 FLV 有問題，可是接下來對於 FLV 的分析卻犯難了，首先 FLV 格式分析的結果並沒有任何問題，用 FFmpeg 抽取出 FLV 中的 264，再發布時也正常。這個 FLV 檔案用 FFplay 播放也是有錯誤資訊的。

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4.完美解決

當你無計可施，看著程式碼發呆的時候，休息一下可能是個解決問題的好辦法。上班的地鐵上，終於有了頭緒：mark bit、stap，組幀邏輯判斷條件，導致了兩幀放到了一個 FLV 的 frame 中，造成部分終端不相容。最終測試通過，版本正常釋出，感謝這個過程中每一位同學的支援與配合。

總結

  1. 即使 IDR 幀，也可以很小，小到都填不滿一個 UDP 包。
  2. SPS、PPS 和很小的 IDR 可以打到一個 STAP 的 RTP 包。
  3. 純 Padding 包一定認真對待，沒有實際資料的枷鎖，它們可以做一些靈活的應用。
  4. 多幀封裝到一起，有相容性問題。
  5. “事出反常必有妖”，程式碼沒有玄學。
  6. 認真考慮資料的準確性，優先排查兩端的資料。
  7. 工具可以顯著的提升效率。

福利

SRS 的 srs_flv_parser 中增加了 h264 video frame 中每個 nalu 的資訊列印，希望對大家以後填坑有所幫助，提前釋出預覽效果，看看綠屏妖的原形。

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