H.264标准----概念和定义

1.       访问单元：一系列NAL单元，包含一个primary coded picture，也可以包含一系列redundant coded pictures和一个auxiliary coded picture。

2.       逐行扫描：每个frame进行frame coding

隔行扫描：每个frame可以选择frame coding还是field coding

3.       inter预测的direct预测模式分为时域和空域预测两种，都不传MV

4.       layer：序列层，图像层，片层，宏块层

5.       宏块地址：非MBAFF的MB为光栅扫描序号；MBAFF的MB，每个宏块对的顶宏块为光栅扫描序号×2，底宏块为顶宏块+1.

6.       宏块位置：(x,y)表示 每右移一次，x+1

非MBAFF的宏块，下移一次y+1

MBAFF的宏块对，下移一次y+2，如果是底宏块则再y+1

7.       只有MBAFF才有宏块对(又分为帧/场宏块对) 其余分为宏块单独存在，分为帧编码和场编码

8.       nal_ref_idc = 0表示该场/帧/图像不作参考使用

9.       每个slice头部有pic_parameter_set_id，确定一个图像参数集

10.   由对应图像参数集里的seq_parameter_set_id确定的序列参数集，图像参数集由slice header里面的pic_parameter_set_id确定

11.   POC(picture order count) 代表IDR后解码顺序的图像计数值，或者清空所有ref pic后的图像计数值

12.   run(游程)表示非零系数前0值系数的数目

13.   RBSP最后，加上一个一个截止位1

14.   SODB(string of data bits)，代表语义元素，出现在RBSP截止位之前

SODB就是编码后的原始数据，封装成RBSP后装入NAL单元内

15.   比特流格式：NAL单元流和字节流，其中，附录B讲述NAL单元的组成和NAL语义

字节流是NAL单元加上起始前缀和一系列零字节后得到的，可以相应地提取出NAL单元来；

NAL单元流由NAL单元构成。

16.   辅助编码图片用于阿尔法混合（透明度混合）

17.   chroma_format_idc代表采样率，决定色度分量块的高SubHeightC和宽SubWidthC

separate_colour_plane_flag代表三个分量平面是否用独立的大小

MbWidthC = 16/SudWidthC 当c_f_i=0或者s_c_p_f = 1时为0

MbHeightC = 16/SubHeightC当c_f_i=0或者s_c_p_f = 1时为0

18.   顺序：Y->Cb->Cr

19.   slice：非MBAFF，是一系列宏块；MBAFF，是一系列宏块对

20.   separate_colour_plane_flag = 1时，每个分量被分别调入各自的slice(由colour_plane_id区别)；也就是说需要三个slice去储存每个原来一个slice的三个分量

21.   宏块分割和扫描顺序

见标准Figure6-9  6-10  6-11

每个4×4或8×8的luma block则是raster scan顺序

22.   反向扫描过程

InverseRasterScan(a,b,c,d,e)

当e=0时， 结果为( a%(d/b) )*b

当e=1时， 结果为 ( a/(d/b) )*c

a：宏块地址(宏块序号)  b：宏块宽度 d：图像/区域/块宽度 c：宏块/宏块对高度 e：标志

返回的单位是像素，本宏块的相对像素起始(x，y)

宏块       => 图像/片/帧

宏块分割   => 宏块

子宏块分割 => 子宏块

MbaffFrameFlag = 0	MbaffFrameFlag = 1
x = InverseRasterScan( mbAddr,16,16,PicWidthInSamples,0) y = InverseRasterScan( mbAddr,16,16,PicWidthInSamples,1)	x0 = InverseRasterScan( mbAddr/2,16,32,PicWidthInSamples,0) y0 = InverseRasterScan( mbAddr/2,16,32,PicWidthInSamples,1) frameMB：(宏块对里宏块没有重组)         x = x0         y = y0 + (mbAddr%2)*16 fieldMB：(宏块对里宏块已经重组)         x = x0         y = y0 + (mbAddr%2)

 

23.   宏块分割 得到值MbPartWidth MbPartHeight

对应P_8×8，P_8×8ref0或者B_8×8，有SubMbPartWidth和SubMbPartHeight

24.   反向宏块分割扫描

x = InverseRasterScan( mbPartIdx, MbPartWidth( mb_type ), MbPartHeight( mb_type ), 16, 0 ) y = InverseRasterScan( mbPartIdx, MbPartWidth( mb_type ), MbPartHeight( mb_type ), 16, 1 )

mbPartIdx表示宏块里面的分割块序号，可以有16×16，16×8，8×16，8×8四种分割

 

反向子宏块分割扫描

mb_type = P_8x8, P_8x8ref0, or B_8x8,	others
x = InverseRasterScan(   subMbPartIdx, SubMbPartWidth(sub_mb_type[mbPartIdx]) SubMbPartHeight(sub_mb_type[mbPartIdx]),   8, 0 ) y = InverseRasterScan( subMbPartIdx, SubMbPartWidth(sub_mb_type[mbPartIdx]), SubMbPartHeight(sub_mb_type[mbPartIdx]), 8, 1 )	x = InverseRasterScan( subMbPartIdx, 4, 4, 8, 0 ) y = InverseRasterScan(  subMbPartIdx, 4, 4, 8, 1 )   //----默认子宏块分割成4×4的块

此处 sub_mb_type为数组，分别记录了每个mbPartIdx对应的子宏块类型，此处mbPartIdx就是子宏块号，它的分割被subMbPartIdx索引

 

25.   块扫描(得到每个分块相对于该宏块起点的起始偏移(x,y))

1)         4×4luma

将16×16宏块分为4个8×8的块，再把8×8的块分成4个4×4的块

x = InverseRasterScan( luma4x4BlkIdx / 4, 8, 8, 16, 0 ) + InverseRasterScan( luma4x4BlkIdx % 4, 4, 4, 8, 0 ) y = InverseRasterScan( luma4x4BlkIdx / 4, 8, 8, 16, 1 ) + InverseRasterScan( luma4x4BlkIdx % 4, 4, 4, 8, 1 )

 

2)         4×4chroma

当ChromaArrayType = 3时使用，同4×4luma

 

3)         8×8luma

x = InverseRasterScan( luma8x8BlkIdx, 8, 8, 16, 0 ) y = InverseRasterScan( luma8x8BlkIdx, 8, 8, 16, 1 )

 

4)         8×8chroma

当ChromaArrayType = 3时使用，同8×8luma

 

26.   宏块地址可用性---------------获得mbAddr

当mbAddr < 0 ; mbAddr > CurrMbAddr ; mbAddr 与 CurrMbAddr属于不同Slice，则mbAddr不可用；

 

当MbaffFrameFlag = 0时

mbAddrX代表X的地址和其可用性

mbAddrA = CurrMbAddr – 1 当CurrMbAddr % PicWidthInMbs=0时不可用

mbAddrB = CurrMbAddr − PicWidthInMbs

mbAddrC = CurrMbAddr − PicWidthInMbs + 1 当( CurrMbAddr + 1 ) % PicWidthInMbs = 0时不可用

mbAddrD = CurrMbAddr − PicWidthInMbs – 1 当CurrMbAddr % PicWidthInMbs=0时不可用

 

27.   相邻宏块，块，分割可用性的推导过程

 

N	xD	yD
A	-1	0
B	0	-1
C	predPartWidth	-1
D	-1	-1

 

MbaffFrameFlag = 0时

 

1)       由相对于当前宏块左上角位置的偏移(xN,yN)得到可用性的过程：

亮度：maxW = maxH = 16

色度：maxW = MbWdithC，maxH = MbHeightC

 

由(xN,yN)得到对应mbAddr

xN	yN	mbAddrN
<0	<0	mbAddrD
<0	0…maxH-1	mbAddrA
0…maxW-1	<0	mbAddrB
0…maxW-1	0…maxH-1	CurrMbAddr
>maxW-1	<0	mbAddrC
>maxW-1	0…maxH-1	不可用
	>maxH-1	不可用

得到对应于mAddr里偏移的位置(xW,yW)

xW = (xN + maxW)%maxW

yW = (yN + maxH)%maxH

只要有mbAddrN，则该宏块就可用，相应信息比如mb_type等等写入该结构体

 

2)       相邻宏块可用性

输出为mbAddrA和mbAddrB

xN = xD,yN = yD

计算mbAddrN

 

3)       相邻8×8亮度块可用性

输入：luma8×8BlkIdx，当前宏块的8×8亮度块序号

输出：mbAddrA(可能等于CurrMbAddr，也可能是左边一个MbAddr)，luma8×8BlkIdxA，mbAddrB，luma8×8BlkIdxB

步骤：

xN = (luma8×8BlkIdx%2)*8 + xD

yN = (luma8×8BlkIdx/2)*8 + yD

计算mbAddrN并得到(xW,yW)；

计算luma8×8BlkIdxN(如果mbAddrN不可用，则它也不可用)

 

4)       相邻8×8色度块可用性(ChromaArrayType = 3)

同8×8亮度块

 

5)       相邻4×4亮度块可用性

输入：luma4×4BlkIdx

输出：mbAddrA，luma4×4BlkIdxA，mbAddrB，luma4×4BlkIdxB

步骤：

进行块扫描得到相对于当前宏块的起始偏移(x,y)

xN = x + xD; yN = y + yD

计算mbAddrN并得到(xW,yW)

计算luma4×4BlkIdxN

 

6)       相邻4×4色度块可用性

ChromaArrayType = 1，2

  输入：chroma4×4BlkIdx

输出：mbAddrA，chroma4×4BlkIdxA，mbAddrB，chroma4×4BlkIdxB

步骤：

      x = InverseRasterScan( chroma4x4BlkIdx, 4, 4, 8, 0 )
y = InverseRasterScan( chroma4x4BlkIdx, 4, 4, 8, 1 )

xN = x + xD; yN = y + yD

计算mbAddrN并得到(xW,yW)

计算chroma4×4BlkIdxN

 

ChromaArrayType = 3

  同4×4亮度块

 

7)       相邻分区(划分子宏块)可用性

输入：mbPartIdx (当前宏块分区号/当前子宏块号)

currSubMbType(当前子宏块类型)

subMbPartIdx(当前子宏块里面的分区号)

   输出：mbAddrN/mbPartIdxN/subMbPartIdxN (N=A/B/C/D)；

步骤：

   (1)扫描出当前宏块分割相对于宏块的偏移(x,y)，即子宏块相对于宏块的偏移

   (2)如果mb_type为P_8x8, P_8x8ref0 or B_8x8，扫描出当前子宏块里分区相对于子宏块的偏移(xS,yS),否则(xS,yS) = (0,0)

   (3) 表中predPartWidth的确定：

      mb_type = P_skip/B_skip/B_Direct_16×16：predPartWidth = 16

      mb_type = B_Direct_8×8：predPartWidth = 16

      mb_type = P_8×8/B_8×8(非B_Direct_8×8)：

predPartWidth = SubMbPartWidth( sub_mb_type[ mbPartIdx ] )

        其他：predPartWidth = MbPartWidth( mb_type )

     (4) xN = x+xS+xD; yN = y+yS+yD

       计算mbAddrN，得到(xW,yW)

     (5)如果mbAddrN不可用，mbAddrN/mbPartIdxN/subMbPartIdxN不可用

       否则：   mbTypeN和相应submbtypeN(如果有)被赋给mbAddrN

宏块中，覆盖(xW,yW)的宏块分割块被指定为mbPartIdxN，相应覆盖(xW,yW)的子宏块分割块被指定为subPartIdxN，如果相应mbPartIdxN和subPartIdxN还没有被解码出来，则不可用

28.   块和分区的index计算方法

输入：(xP,yP) 代表相对于该宏块(亮度/色度)的偏移

输出：

luma4×4BlkIdx = 4*(x/8) + ( (x%8)/4 ) + 8*(y/8) + 2*( (y%8) /4 )

chroma4×4BlkIdx = 2*(y/8) + (x/8)   (ChromaArrayType = 1,2)

luma8×8BlkIdx = 2*(y/8) + (x/8)

 

mbPartIdx和subMbPartIdx

mbType为I宏块，mbPartIdx = 0   I宏块不分区，

否则，mbPartIdx = 2 * ( yP / MbPartHeight( mbType ) ) + ( xP / MbPartWidth( mbType ) )

 

mbType为非P_8×8，P_8×8ref0，B_8×8，B_skip，B_Direct_16×16，subMbPartIdx = 0

mbType为B_skip，B_Direct_16×16，subMbPartIdx = 2 * ( ( yP % 8 ) / 4 ) + ( ( xP % 8 ) / 4 )

mbType为P_8×8，P_8×8ref0，B_8×8，

subMbPartIdx = 2 * ( ( yP % 8 ) / SubMbPartHeight( subMbType[ mbPartIdx ] ) )

+( ( xP % 8 ) / SubMbPartWidth( subMbType[ mbPartIdx ] ) )
 
总结： I宏块中，只有luma4×4BlkIdx，luma8×8BlkIdx，mbPartIdx=0，宏块不分区
       P/SP/B宏块，如果不是8×8   subMbPartIdx = 0，无子宏块分区
 
29.   NAL单元：网络抽象层，包含一些信息，分为NAL头和RBSP
RBSP：有各种类型，如果是编码片(或分区)数据，形成的NAL单元就是VCL NAL单元
非VCL NAL单元的NAL单元，里面的RBSP就是一些信息，比如PPS和SPS等控制信息
访问单元：包含一个完整编码图像，由一些NAL单元组成
视频序列：包含一系列访问单元，第一个必须是IDR访问单元，并且有且只有一个IDR访问单元
视频：包含一些视频序列