圖像幀

H.264 是一次概念的革新，它打破常規，完全沒有 I 幀、P幀、B 幀的概念，也沒有 IDR 幀的概念。對於 H.264 中出現的一些概念從大到小排序依次是：序列、圖像、片組、片、NALU、宏塊、亞宏塊、塊、像素。

基本介紹

• 中文名：圖像幀
• 外文名：image frame
• 排序：序列、圖像、片組
• 說明：一幅圖像只有一個片組
• 概念：IDR 幀
• 協定：H.264

定義

這裡有幾點值得說明：

（1）、在 H.264 協定中圖像是個集合概念，頂場、低場、幀都可以稱為圖像（本文後面內容用到圖像概念時都是集合概念，不再重複說明）。因此我們可以知道，對於 H.264 協定來說，我們平常所熟悉的那些稱呼，例如：I 幀、P 幀、B 幀等等，實際上都是我們把圖像這個概念具體化和細小化了。我們在 H.264 里提到的“幀”通常就是指不分場的圖像；

（2）、如果不採用 FMO（靈活宏塊排序） 機制，則一幅圖像只有一個片組；

（3）、如果不使用多個片，則一個片組只有一個片；

（4）、如果不採用 DP（數據分割）機制，則一個片就是一個 NALU，一個 NALU 也就是一個片。否則，一個片由三個 NALU 組成（即標準“表7-1”中 nal_unit_type 值為 2、3、4 的三個 NALU 屬於一個片）；

（5）、以上所述的片和 NALU 的大小關係並不是抽象概念上的從屬關係。從概念的從屬關係上來看，NALU其實又是片的一個集合概念，例如：標準“表7-1”中 nal_unit_type 值為 5 的 NALU 包括 I 片或者 SI 片。

一幅圖像根據組成它的片類型來分，可以分為標準“表7-5”中的 8 種類型。我們平常套用中所最常見到的其實是這些類型的特例。例如：我們平常所謂的“I 幀”和“IDR 幀”，其實是 primary_pic_type 值為 0 的圖像，我們平常所謂的“P幀”其實是 primary_pic_type 值為 1 的圖像的特例，我們平常所謂的“B幀”其實是 primary_pic_type 值為 2 的圖像的特例。

一幅圖像根據概念來分可以分為兩種：IDR 圖像和非 IDR 圖像。一幅圖像是否是 IDR 圖像是由組成該圖像的 NALU 決定的，如果組成該圖像的 NALU 為標準“表7-1”中 nal_unit_type 值為 5 的 NALU，則該圖像為 IDR 圖像，否則為非 IDR 圖像。

說明

（1）、nal_unit_type 值為 5 的 NALU 只會出現在 IDR 圖像中，而 IDR 圖像中的所有 NALU 都是nal_unit_type 值為 5 的 NALU；

（2）、我們以組成一幅圖像的片的類型來區分該圖像是否是 IDR 圖像是錯誤的。例如：一幅圖像中的所有片都是 I 片並不代表這幅圖像就是 IDR 圖像。因為 I 片也可以從屬於 nal_unit_type 值為 1 的 NALU。只不過我們平常最常見到的形式是：所有片都是 I 片的圖像就是 IDR 圖像。其實這個時候 IDR 圖像的概念也被我們具體化和細小化了。

一幅圖像由 1～N 個片組組成，而每一個片組又由一個或若干個片組成。圖像解碼過程中總是按照片進行解碼，然後按照片組將解碼宏塊重組成圖像。從這種意義上講，片實際是最大的解碼單元。而一個片又包含哪些類型的宏塊呢？標準“表7-10”做了最好的說明。一個 I 宏塊又分為哪些類型呢？標準“表7-11”做了最好的說明。一個 P 宏塊又分為哪些類型呢？標準“表7-13”做了最好的說明。一個 B 宏塊又分為哪些類型呢？標準“表7-14”做了最好的說明。一個 P 宏塊的亞宏塊又分為哪些類型呢？標準“表7-17”做了最好的說明。一個 B 宏塊的亞宏塊又分為哪些類型呢？標準“表7-18”做了最好的說明。

frame

一個frame是可以分割成多個Slice來編碼的，而一個Slice編碼之後被打包進一個NAL單元，不過NAL單元除了容納Slice編碼的碼流外，還可以容納其他數據，比如序列參數集SPS。

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// H.264 NAL type
enum H264NALTYPE{
H264NT_NAL = 0,
H264NT_SLICE,
H264NT_SLICE_DPA,
H264NT_SLICE_DPB,
H264NT_SLICE_DPC,
H264NT_SLICE_IDR,
H264NT_SEI,
H264NT_SPS,
H264NT_PPS,
};
int H264GetNALType(LPVOID pBSBuf, const LONG nBSLen)
{
if ( nBSLen < 5 ) // 不完整的NAL單元
return H264NT_NAL;
UINT8* pBS = (UINT8 *)pBSBuf;
ULONG nType = pBS[4] & 0x1F; // NAL類型在固定的位置上:)
if ( nType <= H264NT_PPS )
return nType;
return 0;
}

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其中 H264NT_SLICE_IDR 是關鍵幀，H264NT_SLICE 是P幀

常見問題

1、NAL、Slice與frame意思及相互關係

NAL指網路提取層，裡面放一些與網路相關的信息

Slice是片的意思，264中把圖像分成一幀（frame）或兩場（field），而幀又可以分成一個或幾個片（Slilce）；片由宏塊（MB）組成。宏塊是編碼處理的基本單元。

2、NALnal_unit_type中的SEI、SPS、PPS

NAL nal_unit_type為序列參數集（SPS）、圖像參數集（PPS）、增強信息（SEI）不屬於啥幀的概念。表示後面的數據信息為序列參數集（SPS）、圖像參數集（PPS）、增強信息（SEI）。

h.264解碼中首先過濾碼流獲得參數集，參數集是H.264標準的一個新概念，是一種通過改進視頻碼流結構增強錯誤恢復能力的方法。眾所周知，一些關鍵信息比特的丟失（如序列和圖像的頭信息）會造成解碼的嚴重負面效應，而H.264把這些關鍵信息分離出來，憑藉參數集的設計，確保在易出錯的環境中能正確地傳輸。這種碼流結構的設計無疑增強了碼流傳輸的錯誤恢復能力。

H.264的參數集又分為序列參數集（Sequence parameter set）和圖像參數集（Pictureparameterset）。其中，序列參數集包括一個圖像序列的所有信息，即兩個IDR圖像間的所有圖像信息。圖像參數集包括一個圖像的所有分片的所有相關信息，包括圖像類型、序列號等，解碼時某些序列號的丟失可用來檢驗信息包的丟失與否。多個不同的序列和圖像參數集存儲在解碼器中，編碼器依據每個編碼分片的頭部的存儲位置來選擇適當的參數集，圖像參數集本身也包括使用的序列參數集參考信息。

參數集具體實現的方法也是多樣化的：（1）通過帶外傳輸，這種方式要求參數集通過可靠的協定，在首個片編碼到達之前傳輸到解碼器；（2）通過帶內傳輸，這需要為參數集提供更高級別的保護，例如傳送複製包來保證至少有一個到達目標；（3）在編碼器和解碼器採用硬體處理參數集。

序列參數集以及圖像參數集要在解碼前傳輸，在解碼的過程中被激活。一旦被激活，則上一個序列參數集或者圖象參數集就失效了。圖象參數集是被使用它的slice data或者使用它的A分割的Nalu激活的。而序列參數集是被使用它的圖象參數集或者包括緩衝期訊息的SEInalu所激活。同一個IDR圖象的序列參數集有相同的seq_parameter_set_id，直到一個圖象的最後一個accessunit或者包括緩衝期訊息的SEI Nalu，這時需要出現下一個圖象的序列參數集。下一個圖象的序列參數集被SEInalu激活。如果序列參數集和圖象參數集是通過其他傳輸管道傳送的，則要保證以上的傳輸順序。