H264 SPS分析

SPS: sequence parameter sets01. Profile_idc它指的是码流对应的profile.1.1 基线profile(Baseline profile)遵循基线profile的 SPS: sequence parameter sets 01. Profile_idc 它指的是码流对应的profile. 1.1 基线profile(Baseline profile) 遵循基线profile的码流应该遵循以下的约束: a) 只有I和P切片存在 b) NAL单元流不应该有范围在2到4的nal_unit_type值,包括2和4. c) 序列参数集(sps)的frame_mbs_only_fag(之后介绍)应该等于1 d) 图象参数值(psp)的weighted_pred_flag和weighted_bipred_idc都应该为0 e) 图象参数值(psp)的entropy_coding_mode_flag应该等于0 f) 图象参数值(psp)的num_slice_groups_minus1应该在0到7之间,包括0和7**psp部分参数含义在关于psp的文章中给出。 g) 对于基线profile对应的level度应该满足. 符合基线profile的码流的profile_idc被赋66.符合一定level的基线Baseline的解码器应该可以解码所有的profile_idc等于66的码流或constrained_set0_flag(等会介绍)为1而且level_idc(在level部分介绍)少于或等于一个指定的level的码流。 1.2 主profile(Main profile) 符合主profile的码流应该遵循以下的约束: a) 只有I,P,B切片存在. b) NAL单元流不包括nal_unit_type值范围在2-4之内的值。包括2和4. c) 不能允许有随意顺序的切片 d) 图像参数集(psp)的num_slice_groups_minus1应该只为0 e) 图像参数集(psp)的redundant_pic_cnt_present_flag应该只为0 f) 对于主profile所要求的level级需要达到。 符合主profile的码流的profile_idc应为77。符合指定level的主profile的解码器应该可以解码所有的profile_idc为77的或constrained_set1_flag值为1且level_idc值小于或等于指定level的码流。 1.3 扩展profile(Extended profile) 符合扩展profile的码流应该遵循以下的约束: a) 序列参数集的direct_8x8_inference_flag值应该为1 b) 图像参数集的entropy_coding_mode_flag值应该为0 c) 图像参数集的num_slice_groups_minus1的值范围为0到7,包括0和7 d) 对于扩展profile指定的level级应该被达到 符合指定level级的扩展profile的解码器可以解码所有的profile_idc值为88的或constrained_set2_flag值为1的，而且level_idc小于等于指定level级的码流。 符合指定level级的扩展profile的解码器可以解码所有的profile_idc值为66的或constrained_set0_flag值为1的，而且level_idc小于等于指定level级的码流。 02. Constraint_set0_flag 当constrained_set0_flag值为1的时候，就说明码流应该遵循基线profile(Baseline profile)的所有约束.constrained_set0_flag值为0时，说明码流不一定要遵循基线profile的所有约束。 03. Constraint_set1_flag 当constrained_set1_flag值为1的时候，就说明码流应该遵循主profile(Main profile)的所有约束.constrained_set1_flag值为0时，说明码流不一定要遵循主profile的所有约束。 04. Constraint_set2_flag 当constrained_set2_flag值为1的时候，就说明码流应该遵循扩展profile(Extended profile)的所有约束.constrained_set2_flag值为0时，说明码流不一定要遵循扩展profile的所有约束。 注意：当constraint_set0_flag,constraint_set1_flag或constraint_set2_flag中不只一个值为1的话，那么码流必须满足所有相应指明的profile约束。 05. Constraint_set3_flag Reserved. Set to 0. 06. Reserved_zero_4bits Reserved. Set to 0. 07. Level_id: 12[Level 1.2] 它指的是码流对应的level级. 5.1 独立于profile的level约束 让fR是这样一个变量： a) 如果图像n是一帧，fR设为1/172 b) 如果图像n是一个场,fR设为1/(172*2) 任何profile下的指定的level都应该满足如下约束: a) 理论上可访问单元n从CPB中的移除时间满足这样的约束：t(n)-t(n-1)要比Max(PicSizeInMbs,MaxMBPS,fR)值大或相等，MaxMBPS是说在level表中指出的对于图像n的值，PicSizeInMbs是指在图像n中的宏块数。 b) 如果图像n是一个输出图像而且它不是码流的最后一个输出图象，从DPB中取出的连续的输出图象差满足：Dt(n) >= Max(PicSizeInMbs, MaxMBPS, fR), MaxMBPS是指对于图象n来说的相应的值。PicSizeInMbs指图象n的宏块。 c) 对于可访问单元0的NumBytesInNALunit变量的总和少于或等于256*ChromaFormatFactor*(PicSizeInMbs+MaxMBPS*tr(0)-trn(0)/MinCR，MaxMBPS和MinCR是图象0在level表中相应的值,PicSizeInMbs是图象0的宏块数量。 d) 对于可访问单元n的NumBytesInNALunit值的总和是小于或等于256*ChromaFormatFactor*MaxMBPS*(tr(n)-trn(n-1))/MinCR,MaxMBPS和MinCR的值是图像n在level级表中对应的值。 e) PicWidthInMbs * FrameHeightInMbs <= MaxFS, MaxFS是在level表中指定的值。 f) PicWidthInMbs <= Sqrt(MaxFS * 8) g) FrameHeightInMbs <= Sqrt(MaxFS * 8) h) max_dec_frame_buffering <=MaxDpbSize, MaxDpbSize等于Min(1024 * MaxDPB / (PicWidthInMbs * FrameHeightInMbs * 256 * ChromaFormatFactor,16)，MaxDPB是对于1024字节单元的MaxDPB值，max_dec_frame_buffering也叫做DPB大小值。 i) 对于VCL HRD参数值,至少对于一个SchedSelIdx值来说,码率BitRate[SchedSelIdx] <= 1000 * MaxBR且CpbSize[SchedSelIdx] <= 1000 * MaxCPB。MaxBR和MaxCPB是对于1000bits/s和1000位单元对应于level级表的值。码流应该为0到cpb_cnt_minus1中的一个值，包括0和cpb_cnt_minus1.CpbSize[SchedSelIdx]也叫做CPB大小值。 j) 对于NAL HRD参数来说,BitRate[SchSelIdx] <= 1200 * MaxBR且CpbSize[SchedSelIdx] <= 1200 * MaxCPB，MaxBR和MaxCPB是在1200bits/s和1200位的单元值在极限level下的值。码流应该满足至少SchedSelIdx值从0到cpb_cnt_minus1中的一个值。 k) 在亮度帧采样中，垂直运动向量元素范围不能超过MaxVmvR，MaxVmvR值在level极限表中提供 l) 在亮度帧采样单元中，水平运动向量范围不能超过-2048到2047.75，包括-2048和2047.75。 m) 按解码顺序的两个连续的宏愉的运动向量的数量不超过MaxMvsPer2Mb(对于当前宏块的最后一个切片和下一个宏块的第一个切片也适用),MaxMvsPer2Mb值在level极限表中提供. n) 对于任何宏块的macroblock_layer()的位数值都不能大于128 + 2048 * ChromaFormatFactor.依赖于entropy_coding_mode_flag值，macroblock_layer()的值由如下方式计算 如果entropy_coding_mode_flag值为0的话，macroblock_layer()的值由macroblock_layer()的对于一个macroblock的语法结构给出 其他情况下,对于一个宏块的macroblock_layer()值是由read_bits(1)给出的. 5.2 与profile相关的level级 对于基线profile,主profile和扩展profile的相应的level级约束在H.264的文档中有表可查。 08. seq_parameter_set_id seq_parameter_set_id指定了由图像参数集指明的序列参数集。seq_parameter_set_id值应该是从0到31，包括0和31 注意：当可用的情况下，编码器应该在sps值不同的情况下使用不同的seq_parameter_set_id值，而不是变化某一特定值的seq_parameter_set_id的参数集的语法结构中的值。 09. log2_max_frame_num_minus4 log2_max_frame_num_minus4指定了变量MaxFrameNum的值, MaxFrameNum = 2(log2_max_frame_num_minus4+4) log2_max_frame_num_minus的值应该在0到12之间，包括0和12. 10. pic_order_cnt_type pic_order_cnt_type指定了解码图像顺序的方法。pic_order_cnt_type的值是0,1,2。 pic_order_cnt_type在当一个编码 视频序列有如下限定时不为2 a) 包含非参考帧的可访问单元，并紧接着一个包含非参考可访问单元 b) 两个可访问单元，它们分别包含两个场中的一个，它们一块儿组成了一个互补的非参考场对，被紧接着一个包括非参考图像的可访问单元。 c) 一个包含非参考场的可访问单元，并紧接着一个包含另一个非参考图像的可访问单元，它们不组成互补的非参考场对。 11. log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4 log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4指出变量MaxPicOrderCntLsb的值，它是在解码过程中使用到的图像顺序计算值: MaxPicOrderCntLsb = 2(log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4+4) log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4的值为包括0和12以及它们之间的值。 12. delta_pic_order_always_zero_flag delta_pic_order_always_zero_flag等于1的时候表示当delta_pic_order_cnt[0]和delta_pic_order_cnt[1]在序列的切片头中不存在，并被认为是0。 delta_pic_order_always_zero_flag值等于0时表示delta_pic_order_cnt[0]在序列的切片头中存在而delta_pic_order_cnt[1]可能在序列的切片头中存在。 13. offset_for_non_ref_pic offset_for_non_ref_pic被用来计算一个非参考图像的图像顺序值。offset_for_non_ref_pic值取值范围为(-2)^(31)到2^(31)-1，包括边界值。 14. offset_for_top_to_bottom_field offset_for_top_to_bottom_field被用来计算一帧中的下场的图像顺序值。 offset_for_top_to_bottom_field值的取值范围为(-2)^(31)到(2)^(31)-1，包括边界值。 15. num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle在解码过程中被用来计算图像顺序值。 num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle在0到255之间取值，包括边界值。 16. offset_for_ref_frame[i] offset_for_ref_frame[i]是一列num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle中的一个元素，它被在解码过程的解码顺序值中使用。 offset_for_ref_frame[i]的值为(-2)^31到(2)^(31)-1，包括边界值。 17. num_ref_frames num_ref_frames指定了长期的和短期的参考帧的最大总数目，互补的参考场对和在解码过程。 18. gaps_in_frame_num_value_allowed_flag gaps_in_frame_num_value_allowed_flag值指明了frame_num允许的值和解码过程中的frame_num的差距值。 19. pic_width_in_mbs_minus1 pic_width_in_mbs_minus1加1指明了对于每个解码图像中的宽度值。在宏块单元中的图像宽度的变量值为: PicWidthInMbs = pic_width_in_mbs_minus1+1; 对于亮度元素来说图像宽度变量的值： PicWidthInSamplesL = PicWidthInMbs * 16; 对于色度元素来说图像宽度变量的值： PicWidthInSamplesC = PicWidthInMbs * 8; 20. pic_height_in_map_units_minus1 pic_height_in_map_units_minus1指明了解码帧或场中的一个切片组的高度。变量PicHeightInMapUnits的值和PicSizeInMapUnits： PicHeightInMapUnits = pic_height_in_map_units_minus1 + 1; PicSizeInMapUnits = PicWidthInMbs * PicHeightInMapUnits 21. frame_mbs_only_flag frame_mbs_only_flag等于0指明了视频序列的编码图象可能是编码场或编码帧。frame_mbs_only_flag等于1指明了每个编码视频序列的编码图像都是只含帧宏块的编码帧。 依赖于frame_mbs_only_flag的值，pic_height_in_map_units_minus1如下定义： 如frame_mbs_only_flag等于0，pic_height_in_map_units_minus1就是宏块单元的场高 如frame_mbs_only_flag等于1，pic_height_in_map_units_minus1就是宏块单元的场宽 FrameHeightInMbs的值： FrameheightInMbs = ( 2 - frame_mbs_only_flag ) * PicHeightInMapUnits 22. mb_adaptive_frame_field_flag mb_adaptive_frame_field_flag等于0表明在一个图像内不能切换使用帧和场宏块。 mb_adaptive_frame_field_flag等于1表示在一帧中有可能使用场和帧的切换，当mb_adaptive_frame_field_flag没有设定的时候，应该赋给0. 23. direct_8x8_inference_flag direct_8x8_inference_flag指明了在亮度运动向量生成B_Skip，B_Direct_16x16和B_Direct_8x8的方法。 当frame_mbs_only_flag为0时，direct_8x8_inference_flag应为1 24. frame_cropping_flag frame_cropping_flag等于1表明在sps中下一个使用的帧剪切偏移量参数。frame_cropping_flag等于0表明帧剪切偏移量不存在。 25. frame_crop_left_offset 26. frame_crop_left_offset 27. frame_crop_top_offset 28. frame_crop_bottom_offset 指明了在一个窗中一帧的采样值。 29. vui_parameters_present_flag vui_parameters_present_flag等于1表示vui_parameters()在码流中是存在的，vui_parameters_present_flag等于0表明vui_parameters()在码流中不存在。 30. rbsp_trailing_bits( ) rbsp_stop_one_bit 恒等于1 rbsp_alignment_zero_bit 恒等于0. Note: More detail need refer to  1). Advanced video coding for generic audiovisual services.pdf P63. 2). Refer to ISOIEC 14496-10-2005-PDAM 3.doc P40 rbsp_trailing_bits( ) { C Descriptor  rbsp_stop_one_bit /* equal to 1 */ All f(1)  while( !byte_aligned( ) )  rbsp_alignment_zero_bit /* equal to 0 */ All f(1)  }