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音视频 - H264结构

2022-11-24 21:38:26为了维护世界和平_

目录

帧类型

GOP

Slice

宏块

码流格式

NALU


帧类型

 帧类型预测方式参考帧特点
I帧帧内编码帧帧内预测能独立编解码,压缩率小
P帧前向编码帧帧间/帧内预测参考前面已经编码的帧和P帧压缩率比I帧高,必要参考帧才能解码
B帧双向编码帧帧间/帧内预测参考前面或者后面已经编码的I帧和P帧压缩率最好,需要存储帧,延时高

IDR帧,立即刷新帧,

        IDR帧之后的帧不参考IDR帧之前的帧,避免错误帧传递。

        IDR帧是特殊的I帧。普通的I帧就是指当前帧只使用帧内预测编码,但是后面的P帧和B帧还是可以参考普通的I帧之前的帧。一般情况下不太使用这种普通I帧,大多数情况下还是直接使用IDR帧。

GOP

        从一个IDR帧开始,到下一个IDR帧的前一帧为止。称为一个GOP(图像组)

        IDR帧间隔越大,两个IDR相隔就会越远

        GOP越大,编码的I帧就会越少,相对而言P帧,B帧压缩率就越高。

        但GOP太大,点播场景进行视频的seek操作就会不方便。

        RTC和直播场景中,网络丢包,引起长时间的花屏和卡顿

Slice

        为了并行编码设计的,一帧图像可以划分几个Slice,之间相互独立,互不依赖,独立编码

        可以使用多线程对多个Slice进行编码,提高编码速度。

        slice相互独立,帧内预测,不能跨Slice进行,因此编码性能差一些。

宏块

        H264中编码的基本单元

        一个Slice包含整数个宏块

        宏块MB大小是16x16

        在做帧内预测和帧间预测时,宏块又可以划分为不同大小的子块

        以上概念之间的关系如下


码流格式

        1、Annexb格式:

        使用起始码表示一个编码数据的开始,起始码不是图像编码的内容,只是用来分割。

        两种起始码

                4字节的 00 00 00 01

                3字节的 00 00 01

         如果编码图像中出现00 00 00 01 ;00 00 01;h264图像编码时做以下处理

                00 00 00 修改为 00 00 03 00

                00 00 01 修改为 00 00 03 01

        2、MP4格式:

        没有起始码,在图像编码数据的开始使用了4字节作为长度标识,用来表示编码数据的长度。

NALU

        H264两个重要的参数集

        SPS 序列参数集:主要包含图像的宽、高、YUV格式和位深等信息

        PPS 图像参数集:主要包含熵编码类型,基础QP和最大参考帧数量等基本编码信息;

H264码流结构组成如下

如何在码流中找到相应的帧内容 ?

H264设计了NALU 网络抽象层单元

                                NALU Header + NALU Data

  • Header 头里有相应的位表示NALU类型,对于非I帧,还要继续解析 Slice Header。
  • Slice header 中有 first_mb_in_slice字段,表示当前Slice的第一个宏块MB在当前编码图像中的序号。用来区分当前Slice 是否是一帧的第一个Slice,等于0代表是。 

实战分析

1)一段h264码流分析

红色为起始码,后面跟的是帧类型。

67为SPS帧  68为PPS帧  65为IDR帧。

2)使用Elecard Stream Analyzer工具分析

 

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