十一、H.264的Slice Header解析
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H.264中的条带(Slice)
1. Slice的概念
我们已经知道,整个H.264的码流结构可以分为两层:网络抽象层NAL和视频编码层VCL。在NAL层,H.264的码流表示为一系列的NAL Units,不同的NAL Units中包含不同类型的语法元素。前面两篇中所解析的序列参数集SPS和图像参数集PPS就是其中重要的两个部分,其中包含了控制解码过程的一些通用的参数。
实际保存原始视频的图像数据的部分保存在其他的VCL层的NAL Units中。这部分数据在码流中称作是条带(Slice)。一个Slice包含一帧图像的部分或全部数据,换言之,一帧视频图像可以编码为一个或若干个Slice。一个Slice最少包含一个宏块,最多包含整帧图像的数据。在不同的编码实现中,同一帧图像中所构成的Slice数目不一定相同。
在H.264中设计Slice的目的主要在于防止误码的扩散。因为不同的slice之间,其解码操作是独立的。某一个slice的解码过程所参考的数据(例如预测编码)不能越过slice的边界。
2. Slice的类型
根据码流中不同的数据类型,H.264标准中共定义了5总Slice类型:
- I slice: 帧内编码的条带;
- P slice: 单向帧间编码的条带;
- B slice: 双向帧间编码的条带;
- SI slice: 切换I条带,用于扩展档次中码流切换使用;
- SP slice: 切换P条带,用于扩展档次中码流切换使用;
在I slice中只包含I宏块,不能包含P或B宏块;在P和B slice中,除了相应的P和B类型宏块之外,还可以包含I类型宏块。
3. Slice的组成
每一个Slice总体来看都由两部分组成,一部分作为Slice header,用于保存Slice的总体信息(如当前Slice的类型等),另一部分为Slice body,通常是一组连续的宏块结构(或者宏块跳过信息),如下图所示:
4. Slice Header结构
Slice header中主要保存了当前slice的一些全局的信息,slice body中的宏块在进行解码时需依赖这些信息。其中比较常见的一些语法元素有:
- first_mb_in_slice: 当前slice中包含的第一个宏块在整帧中的位置;
- slice_type:当前slice的类型;
- pic_parameter_set_id:当前slice所依赖的pps的id;
- colour_plane_id:当标识位separate_colour_plane_flag为true时,colour_plane_id表示当前的颜色分量,0、1、2分别表示Y、U、V分量。
- frame_num:表示当前帧序号的一种计量方式。
- field_pic_flag:场编码标识位。当该标识位为1时表示当前slice按照场进行编码;该标识位为0时表示当前slice按照帧进行编码。
- bottom_field_flag:底场标识位。该标志位为1表示当前slice是某一帧的底场;为0表示当前slice为某一帧的顶场。
- idr_pic_id:表示IDR帧的序号。某一个IDR帧所属的所有slice,其idr_pic_id应保持一致。该值的取值范围为[0,65535]。
- pic_order_cnt_lsb:表示当前帧序号的另一种计量方式。
- delta_pic_order_cnt_bottom:表示顶场与底场POC差值的计算方法,不存在则默认为0;
- slice_qp_delta:用于计算当前slice内所使用的初始qp值。
整个slice header的结构如下表所示:
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