图像、帧、片、NALU

转自： http://blog.csdn.net/zhymxt/article/details/6654891

图像、帧、片、NALU 是学习 H.264的人常常感到困惑的一些概念，我在这里对自己的理解做一些阐述，欢迎大家讨论：


H.264 是一次概念的革新，它打破常规，完全没有 I 帧、P帧、B 帧的概念，也没有 IDR帧的概念。对于 H.264中出现的一些概念从大到小排序依次是：序列、图像、片组、片、NALU、宏块、亚宏块、块、像素。这里有几点值得说明：
（1）、在 H.264协议中图像是个集合概念，顶场、底场、帧都可以称为图像（本文图像概念时都是集合概念）。因此我们可以知道，对于H.264 协议来说，我们平常所熟悉的那些称呼，例如：I 帧、P 帧、B帧等等，实际上都是我们把图像这个概念具体化和细小化了。我们在 H.264里提到的“帧”通常就是指不分场的图像；
（2）、如果不采用FMO（灵活宏块排序） 机制，则一幅图像只有一个片组；
（3）、如果不使用多个片，则一个片组只有一个片；
（4）、如果不采用DP（数据分割）机制，则一个片就是一个NALU，一个 NALU 也就是一个片。

否则，一个片由 三个 NALU 组成（即标准“表7-1”中 nal_unit_type 值为2、3、4 的三个 NALU 属于 一个片）；

2编码条带数据分割块A slice_data_partition_a_layer_rbsp()

3 编码条带数据分割块Bslice_data_partition_b_layer_rbsp( )

4 编码条带数据分割块Cslice_data_partition_c_layer_rbsp( )

（5）、以上所述的片和 NALU的大小关系并不是抽象概念上的从属关系。从概念的从属关系上来看，NALU其实又是片的一个集合概念，例如：标准“表7-1”中nal_unit_type 值为 5 的 NALU 包括I 片或者 SI片。

一幅图像根据组成它的片类型来分，可以分为标准“表7-5”中的 8种类型。我们平常应用中所最常见到的其实是这些类型的特例。例如：我们平常所谓的“I帧”和“IDR 帧”，其实是primary_pic_type 值为 0的图像，我们平常所谓的“P帧”其实是 primary_pic_type 值为 1的图像的特例，我们平常所谓的“B帧”其实是 primary_pic_type 值为 2的图像的特例。

一幅图像根据概念来分可以分为两种：IDR 图像和非 IDR图像。一幅图像是否是IDR 图像是由组成该图像的 NALU决定的，如果组成该图像的 NALU 为标准“表7-1”中 nal_unit_type 值为 5 的NALU，则该图像为 IDR 图像，否则为非 IDR图像。这里也有几点值得说明：

（1）、nal_unit_type 值为 5 的 NALU 只会出现在 IDR 图像中，而 IDR图像中的所有 NALU 都是nal_unit_type 值为 5 的NALU；
（2）、我们以组成一幅图像的片的类型来区分该图像是否是IDR 图像是错误的。

例如：一幅图像中的所有片都是 I 片并不代表这幅图像就是 IDR 图像。因为 I片也可以从属于 nal_unit_type 值为 1 的 NALU也即非IDR图像有可能全部包含I片。只不过我们平常最常见到的形式是：所有片都是 I片的图像就是 IDR 图像。其实这个时候IDR 图像的概念也被我们具体化和细小化了。但IDR图像必定全部包含I片或SI片，不过只有用NALU的类型才能判断是不是IDR图像

一幅图像由 1～N个片组组成，而每一个片组又由一个或若干个片组成一个片由一个NALU或三个NALU（假如有数据分割）组成。图像解码过程中总是按照片进行解码，然后按照片组将解码宏块重组成图像。从这种意义上讲，片实际是最大的解码单元。

一个片又包含哪些类型的宏块呢？

标准“表7-10”做了最好的说明。

一个 I 宏块又分为哪些类型呢？

标准“表7-11”做了最好的说明。

一个 P 宏块又分为哪些类型呢？

标准“表7-13”做了最好的说明。

一个 B 宏块又分为哪些类型呢？

标准“表7-14”做了最好的说明。

一个 P 宏块的亚宏块又分为哪些类型呢？

标准“表7-17”做了最好的说明。

一个 B 宏块的亚宏块又分为哪些类型呢？

标准“表7-18”做了最好的说明。



怎么区分H.264视频流的I frame 和 Pframe？

怎么区分H.264视频流的I frame 和 P frame？


我是新手，前些天自己看那H.264规范文档及其他资料寻找答案时，
还有几个概念的关系还没能理解清楚，望达人指点一二：
NAL、Slice与frame意思及相互关系

NALnal_unit_type中的1（非IDR图像的编码条带）、2（编码条带数据分割块A）、3（编码条带数据分割块B）、4（编码条带数据分割块C）、5（IDR图像的编码条带）种类型

与
Slice种的三种编码模式：I_slice、P_slice、B_slice

还有frame的3种类型：I frame、P frame、 B frame之间有什么映射关系么？


最后，NAL nal_unit_type中的6（SEI）、7（SPS）、8（PPS）属于什么帧呢？

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1 frame的数据可以分为多个slice.
每个slice中的数据，在帧内预测只用到自己slice的数据， 与其他slice数据没有依赖关系。
NAL 是用来将编码的数据进行大包的。 比如，每一个slice 数据可以放在NAL 包中。
I frame 是自己独立编码，不依赖于其他frame 数据。
P frame 依赖 I frame 数据。
B frame 依赖 I frame, P frame 或其他 B frame 数据。

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那NAL nal_unit_type中的哪几种类型是Iframe，现在只能确定nal_unit_type==5（IDR图像的编码条带）是I frame

sps、pps、SEI算不算I frame呢？ 还有 属于编码条带分割的DPA、DPB、DPC呢？

能给个从视频流中提取I frame 和P frame的方法么？


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一个frame是可以分割成多个Slice来编码的，而一个Slice编码之后被打包进一个NAL单元，不过NAL单元除了容纳Slice编码的码流外，还可以容纳其他数据，比如序列参数集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单元
return H264NT_NAL;

UINT8* pBS = (UINT8 *)pBSBuf;
ULONG nType = pBS[4] & 0x1F; // NAL类型在固定的位置上:)
if ( nType <= H264NT_PPS )
return nType;

return 0;
}

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其中 H264NT_SLICE_IDR 是关键帧，H264NT_SLICE 是P帧

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一个frame是可以分割成多个Slice来编码的，而一个Slice编码之后被打包进一个NAL单元，不过NAL单元除了容纳Slice编码的码流外，还可以容纳其他数据，比如序列参数集SPS。

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1、NAL、Slice与frame意思及相互关系

NAL指网络提取层，里面放一些与网络相关的信息
Slice是片的意思，264中把图像分成一帧（frame）或两场（field），而帧又可以分成一个或几个片（Slilce）；片由宏块（MB）组成。宏块是编码处理的基本单元。

2、NALnal_unit_type中的1（非IDR图像的编码条带）、2（编码条带数据分割块A）、3（编码条带数据分割块B）、4（编码条带数据分割块C）、5（IDR图像的编码条带）种类型
与 Slice种的三种编码模式：I_slice、P_slice、B_slice
NAL nal_unit_type 里的五种类型，代表接下来数据是表示啥信息的和具体如何分块。
I_slice、P_slice、B_slice表示I类型的片、P类型的片，B类型的片.其中I_slice为帧内预测模式编码；P_slice为单向预测编码或帧内模式；B_slice中为双向预测或帧内模式。

3、还有frame的3种类型：I frame、P frame、 Bframe之间有什么映射关系么？
I frame、P frame、 B frame关系同I_slice、P_slice、B_slice，slice和frame区别在问题1中已经讲明白。

4、最后，NALnal_unit_type中的6（SEI）、7（SPS）、8（PPS）属于什么帧呢？
NAL nal_unit_type为序列参数集（SPS）、图像参数集（PPS）、增强信息（SEI）不属于啥帧的概念。表示后面的数据信息为序列参数集（SPS）、图像参数集（PPS）、增强信息（SEI）。

h.264解码中首先过滤码流获得参数集，参数集是H.264标准的一个新概念，是一种通过改进视频码流结构增强错误恢复能力的方法。众所周知，一些关键信息比特的丢失（如序列和图像的头信息）会造成解码的严重负面效应，而H.264把这些关键信息分离出来，凭借参数集的设计，确保在易出错的环境中能正确地传输。这种码流结构的设计无疑增强了码流传输的错误恢复能力。

H.264的参数集又分为序列参数集（Sequence parameter set）和图像参数集（Pictureparameterset）。其中，序列参数集包括一个图像序列的所有信息，即两个IDR图像间的所有图像信息。图像参数集包括一个图像的所有分片的所有相关信息，包括图像类型、序列号等，解码时某些序列号的丢失可用来检验信息包的丢失与否。多个不同的序列和图像参数集存储在解码器中，编码器依据每个编码分片的头部的存储位置来选择适当的参数集，图像参数集本身也包括使用的序列参数集参考信息。

参数集具体实现的方法也是多样化的：（1）通过带外传输，这种方式要求参数集通过可靠的协议，在首个片编码到达之前传输到解码器；（2）通过带内传输，这需要为参数集提供更高级别的保护，例如发送复制包来保证至少有一个到达目标；（3）在编码器和解码器采用硬件处理参数集。

序列参数集以及图像参数集要在解码前传输，在解码的过程中被激活。一旦被激活，则上一个序列参数集或者图象参数集就失效了。图象参数集是被使用它的slice data或者使用它的A分割的Nalu激活的。而序列参数集是被使用它的图象参数集或者包括缓冲期消息的SEInalu所激活。同一个IDR图象的序列参数集有相同的seq_parameter_set_id，直到一个图象的最后一个accessunit或者包括缓冲期消息的SEI Nalu，这时需要出现下一个图象的序列参数集。下一个图象的序列参数集被SEInalu激活。如果序列参数集和图象参数集是通过其他传输管道发送的，则要保证以上的传输顺序。

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H.264视频流是以NAL单元传送的。。。但在一个NAL单元里面，可能既存放I-Slice（P-Slice或B-Slice），同事也可能存放图像的其他信息
那么 是不是说 I frame， P frame，B frame是把收到的NAL单元中的VCL的信息先提取出，然后按内容进行I、P、Bframe分类？

而我们只能通过NAL nal_unit_type来判别NAL单元中数据的类型哈~~~

呵呵 不好意思 还没有完全理解~~


NAL单元中首先会有一个H.264 NAL type，根据这个可以判断是啥信息。如果是
H264NT_SLICE_DPA,H264NT_SLICE_DPB,H264NT_SLICE_DPC,H264NT_SLICE_IDR视频数据相关的，里面还会有Slicehead头信息，根据这个头信息，可以判断属于I-Slice（P-Slice或B-Slice），之后对于每个宏块，都会有MB head信息，根据宏块头信息可以判断块模式。

H264就是这样以分层的方式组织信息的。不知道你理解没有。