码流格式: Annex-B, AVCC(H.264)与HVCC(H.265), extradata详解
1.前言
介绍H.264结构的文章铺天盖地,无责任翻译、无责任转载以及部分经验之谈(目前搜索最靠前的一篇实际是对stackoverflow上答案的翻译。。链接后面给出了),所以缺的不是资料,是叙述准确的资料。来吧,看这篇整理就够了。
2.典型问题
iOS 硬解264视频(MP4),出现绿屏,或上半部分正常下半部分绿屏。
iOS 硬解265视频,同样也要解决的extradata处理问题。
参:iOS11 VideoToolbox硬解HEVC
首先来看两种格式:
3.Annex-B 和 AVCC/HVCC
H.264码流分Annex-B和AVCC两种格式。
H.265码流是Annex-B和HVCC格式。
(以下内容针对H.264,但大体也适用于H.265/HEVC)
3.1别名
- AVCC格式 也叫AVC1格式,MPEG-4格式,字节对齐,因此也叫Byte-Stream Format。用于mp4/flv/mkv, VideoToolbox。
- Annex-B格式 也叫MPEG-2 transport stream format格式(ts格式), ElementaryStream格式。
Annex-B
附录B, 指ITU-T的 Recommendation(h.264和h.265)在附录B中规定码流格式。
3.2 结构上的区别:
区别有两点:一个是参数集(SPS, PPS)组织格式;一个是分隔。
- Annex-B:使用start code分隔NAL(start code为三字节或四字节,0x000001或0x00000001,一般是四字节);SPS和PPS按流的方式写在头部。
- AVCC:使用NALU长度(固定字节,通常为4字节)分隔NAL;在头部包含extradata(或sequence header)的结构体。(extradata包含分隔的字节数、SPS和PPS,具体结构见下)
3.2.1 Annex B
3.2.2 extradata
H.264/AVC extradata 语法
参考:《ISO/IEC 14496-15 NAL unit structured video》AVCDecoderConfigurationRecord
结构:(最小长度7字节)
说明:
FFmpeg中,extradata解析,见ff_h264_decode_extradata()
注意:
第5字节的最后2位,表示的就是NAL size的字节数。在AVCC格式中,每个NAL前面都会有NAL size字段。NAL size可能是1字节、2字节或4字节(4字节较常见),解析extradata重要目的就是确认这个值。(而Annex-B格式,要split NAL,只要去探测0x000001就可以了)
H.264 extradata 示例(AVCC格式)
extradata 如上extrasize 47
05| FF NAL size: 4字节
06| E1 SPS num: 1
07| 00 1F SPS size: 31字节
09| 67 NAL type: SPS
40| 01 PPS num: 1
41| 00 05 PPS size: 5字节
42| 68 NAL type: PPS
H.265/HEVC extradata语法
参照HEVCDecoderConfigurationRecord
:(最小长度23字节)
HEVC extradata 示例
extradata 如上extrasize 11124| 20 NAL type: VPS25| 00 01 VPS num: 127| 00 19 VPS size: 25字节54| 21 NAL type: SPS55| 00 01 SPS num: 157| 00 29 SPS size: 41字节
100| 22 NAL type: PPS
hvcC extradata是一种头描述的格式。而annex-b格式中,则是将VPS, SPS和PPS等同于普通NAL,用start code分隔,非常简单。Annex-B格式的”extradata”:
start code
+VPS
+start code
+SPS
+start code
+PPS
3.3 实践
VideoToolbox 与 AVCC格式 1
硬解 仅支持avcC格式。 如ES格式,需要转为MPEG-4格式 P58
硬编 输出avcC格式。 P204
MediaCodec 与 Annex-B格式
硬解 支持Annex-B格式,avcC需要做转换,NALU长度替换为start code
Annex-B 转 AVCC 2
对于仅接受AVCC格式的播放器(如Quicktime v7.0),需要进行convert Annex-B to AVCC:
- start code 转为4字节 NAL size
- SPS, PPS创建 extradata
AVCC 转 Annex-B
FFmpeg “extract_extradata” bitstream filter: 3
h264码流转换:
ffmpeg -i INPUT.mp4 -codec copy -bsf:v h264_mp4toannexb OUTPUT.ts
hevc码流转换:
ffmpeg -i INPUT.mp4 -codec copy -bsf:v hevc_mp4toannexb OUTPUT.ts
4. 后续
了解了H.264 extradata以及NAL组织结构,自然引出H.264码流结构的议题,下篇干脆系统分析下H.264, HEVC码流结构。
- WWDC2014 513 ↩
- extradata syntax ↩
- FFmpeg Bitstream Filter Documentation: h264_mp4toannexb; hevc_mp4toannexb等 ↩
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