H264解码器原理之一

H264解码器原理之一H264的层次结构包括VCL(视频编码层)与NAL(网络提取层),具体的语法结构,在之前的文章已经提到过,这里就不再赘述了。NAL主要是把VCL的内容进行封装,帮助更好的适合复杂的网络环境。在解码端,NAL解码器又复杂拆分,进行图像重构建,如下图所示解码流程图。大致的解码流程为,解码器接收到压缩的码流,经过熵解码,再经过反量化,再反变换,得到残差数据,当解码器获得解码的头信息后构建一个预测块PR…

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H264的层次结构包括VCL(视频编码层)与NAL(网络提取层),具体的语法结构,在之前的文章已经提到过,这里就不再赘述了。NAL主要是把VCL的内容进行封装,帮助更好的适合复杂的网络环境。在解码端,NAL解码器又复杂拆分,进行图像重构建,如下图所示解码流程图。大致的解码流程为,解码器接收到压缩的码流,经过熵解码,再经过反量化,再反变换,得到残差数据,当解码器获得解码的头信息后构建一个预测块PRED,预测块与残差叠加求和就可以得到图像数据UF,最后通过各类滤波器,得到重构图像。

解码流程
1.NAL单元与结构

NAL单元是基于包交换技术在网络中传输,符合传输层和存储介质的数据格式,同时具有头信息功能,各类型封装,比如RTSP,RTMP,都是基于NAL单元的基本封装。NAL单元不仅仅可以基于包,还可基于bit流系统的基本格式,两者区别就是bit流都有一个start code,会在头部记录正确,丢失等信息。

如果NAL单元携带一个编码片,有一个SPS或PPS,它的头部包含3个长比特区,类型T,参考ID,隐藏bit位F。在实际的环境中,如果有一个从无线到有线的环境,当NAL单元到达无线环境,有线传输的校验会检测失败,那么中间的路由可以选择从码流去掉这个NALU,也可以传输,有些解码器可以重构,有些只能抛弃。
NALU头结构
2.NAL单元解码流程

NAL单元解码首先提取RBSR,根据NALU不同的类型进行识别,进入不同类型解码过程。详细的解码过程,都是需要根据不同类型的语法结构去解码。
NAL单元解码
一帧图像的详细解码流程,如下图所示,NAL单元解码,再根据NALU的类型进行SLICE解码,再进行BLOCK解码,最终才是预测块叠加,然后去方块滤波处理,重建图像。
一帧图像详细解码流程
2.图像序列号

在解码端,解码完,需要显示,但是解码的图片往往不能立即显示,因为解码顺序与播放顺序是不一样。在H264用什么来标记播放顺序呢?POC,每个帧都分为顶场和底场序列号,详细的信息如下。根据不同类型的帧,进行排序和调整。
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顶场和底场的函数类型。
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POC类型为0,表示基于前一个参考图像计算当前场或帧,大部分参数都是基于此计算。详细如图所示。
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当POC为1表示是基于前一帧的偏移计算顶场或底场数量。详细流程如下。
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当POC为2时,计算流程如下所示,不能用于连续非参考图像序列中。
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3.参考图像标记过程

当完成一帧图像解码后,需要对已解码图像进行详细处理,当nal_ref_idc不等于0,表示要被标记短期参考或长期参考。具体的操作流程如下图所示。如果图像出现不连续,则用公式PrevRefFrameNum不等于(PrevRefFrameNum+1)%MaxFrameNum。
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今天这里讲解的只是解码端的冰山一角,后面还会补充,欢迎关注微信公众号和头条号同步更新。
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