H264学习

来源：互联网发布：网络协议主要由组成编辑：程序博客网时间：2024/04/28 18:35

最近在给MP4文件做CENC加密时需要解析H264的slice头部，才发现对于H264的一些基本概念没有搞清楚。小小的记录一下：

1. 如何判断一个H264的帧类型。帧类型包括IDR/I/P/B.

看一下标准的描述：

nal_unit( NumBytesInNALunit )
{
　　forbidden_zero_bit All 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 f(1) 
　　nal_ref_idc 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　u(2) 
　　nal_unit_type 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　u(5) 
　　NumBytesInRBSP = 0 
　　for( i = 1; i < NumBytesInNALunit; i++ )
　　{ 
　　　　if( i + 2 < NumBytesInNALunit && next_bits( 24 ) = = 0x000003 )
　　　　{ 
　　　　　　rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b(8)
　　　　　　rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b(8)
　　　　　　i += 2
　　　　　　emulation_prevention_three_byte /* equal to 0x03 */ 　　　　　　　 f(8) 
　　　　} 
　　　　else 
　　　　　　rbsp_byte[ NumBytesInRBSP++ ] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b(8) 
　　} 
}

第一个byte中的后5位 NAL_UNIT_TYPE 标志了帧类型。标准里帧类型的描述为：

在这张表里，区分了IDR帧和非IDR帧类型。NAL_UNIT_TYPE=5即IDR帧，但是非IDR帧中I/P/B帧的类型并没有明显的区分。查看了一些H264文件，发现I/P/B帧的NAL_UNIT_TYPE通常为1，也就是“Coded slice of a non-IDR picture”。看来通过NAL_UNIT_TYPE是无法彻底区分帧类型了，事实上也是。对于H264帧类型，必须解析到Slice层。

NAL_UNIT_TYPE等于1，2，5时是存在 slice_header头的。NAL_UNIT_TYPE为2，3，4的区别见下一节。

slice头的结构如下：

slice_header( ){         first_mb_in_slice                     ue(v)          slice_type                            ue(v)          pic_parameter_set_id                  ue(v)          frame_num                             u(v)          if( !frame_mbs_only_flag )         {                     field_pic_flag                u(1)                   if( field_pic_flag )                          bottom_field_flag         u(1)          }            if( nal_unit_type  = =  5 )             idr_pic_id                        ue(v)          ....}

Slice的类型，见下图：

　　1、I宏块是指每个块或宏块是通过其所在的Slice中的之前的已经编码过的数据进行预测的；
　　2、P宏块是指宏快或宏块分割是通过List0中的一个参考图像来进行预测的；
　　3、B宏块是指宏快或宏块分割是通过List0和/或List1中的参考图像来进行预测的；
　　4、SI和SP：即Switch I和Switch P，是一种特殊的编解码条带，可以保证在视频流之间进行有效的切换，并且解码器可以任意的访问。比如，同一个视频源被编码成各种码率的码流，在传输的过程中可以根据网络环境进行实时的切换；
　　5、SI宏块是一种特殊类型的内部编码宏块，按Intra_4x4预测宏块编码。

Slice类型对应的slice_type值，见下图：

在上图中，I/SI条带的值包括2,4,7,9。 P条带包括0,3,5,8。B条带包括1,6。

可能会感觉有些奇怪，0到4与5到9居然是重复的。答案是这样的，slice_type的值在5到9的范围内表示，除了当前条带的编码类型，所有当前编码图像的其他条带的slice_type的值应与当前条带的slice_type的值一样，或者等于当前条带的slice_type的值减5。

回到问题的原点，如何判断I/P/B。

首先判断NALU类型是否是5，如果是，那么以后连续出现的NALU类型为5的NALU就属于 IDR 帧（一种特殊的 I 帧）;

如果NALU不是5,则要进一步判断 slice_type 是否是 7, 如果是, 那么连续出现的 slice_type=7的slice 就属于 I 帧; 如果 slice_type=2，那么就要判断与当前 slice 同属一帧的 slice 是否都是 I slice, 如果都是, 那么这些 slice 就属于一个 I 帧。

码流中一般不会出现复杂的情况，粗略的判断标准就是 slice_type 是否等于2或7。

2. 编码条带数据分割块A/B/C区别

我查了几个h264文件，没有在实际中发现这几种类型。

以下直接引用自
H264标准句法表中C的含义理解
编码条带数据分割块A slice_data_partition_a_layer_rbsp( )
　　编码条带数据分割块B slice_data_partition_b_layer_rbsp( )
　　编码条带数据分割块C slice_data_partition_c_layer_rbsp( )
　　这是3种对于片数据的处理方式，其中2类型时，只传递片中最重要的信息，如片头，片中宏块的预测模式等，3类型是只传输残差，而4时则只可以传输残差中的AC系数。
　　对照句法表可以看到通过C中指定的数字值，限定了在各个句法元素在特定NAL类型中的使用，以达到在特定NAL中使用不同的句法元素，如不在4中传输残差的DC值，见毕书---表7.17中DC系数语法后面为3，而AC系数后面为3|4，这就达到了在编码条带数据分割块B 中可以传输所有残差，而在编码条带数据分割块C中仅可以传输AC残差。
　　据此可以得到下面的结论：
　 C是语法元素可以出现在哪种NAL中的指示，NAL的类型由nal_type_unit指定

参考：

1. h264 NAL头解析
2. h264 图像、帧、片、NALU
3. 从Slice_Header学习H.264（一）--片头语法元素介绍

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