自己动手写 H.264 解码器---AnnexB 和 avcC

引言

更多文章请访问 自己动手写 H.264 解码器

目前 H.264 流行的包装方式有两种,一种叫做 AnnexB,一种叫做 avcC。对于这两种格式,各家的支持程度也不太一样,例如,Android 硬解码 MediaCodec 只接受 AnnexB 格式的数据,而 Apple 的 VideoToolBox,只支持 avcC 的格式。所以这就需要我们从业者对两种格式都有一个了解。本章,我们先来介绍 AnnexB

AnnexB

假如我们把多个 NALU 写到一个文件里面去,多个 NALU 首位相连穿成一串,因为 NALU 本身长度不一,也没有具体的标识符用来表明自己是一个独立的 NALU,那么我们在读取这个文件的时候其实并没有办法将写到一起 NALU 有效得进行区分。为了解决这个问题,我们必须给 NALU 添加上一些数据,将各个 NALU 进行分割。 AnnexB 就是用来对 NALU 层进行包装的一种格式。

AnnexB 格式的原理非常简单,就是在一个 NALU 前面加上三个或者四个字节,这些字节的内容是 0 0 0 1 或者 0 0 1。当我们读取一个 H264 流的时候,一旦遇到 0 0 0 1 或者 0 0 1,我们就认为一个新的 NALU 开始了,因此,这些用来做分隔符的字节,一般也被称为 start code, 起始码。

dab008e78c476e10261aeb51e5f46a0e.png

防竞争字节 (Emulation Prevention Bytes)

但是只在 NALU 前面加上起始码是会产生问题了,因为原始码流中,是有可能出现 0 0 0 1 或者 0 0 1 的,这样就会导致读取程序将一个 NALU 误分割成多个 NALU。为了防止这种情况发生,AnnexB 引入了防竞争字节(Emulation Prevention Bytes)的概念。

所谓防竞争字节(Emulation Prevention Bytes),就是在给 NALU 添加起始码之前,先对码流进行一次遍历,查找码流里面的存在的 0 0 0,0 0 1,0 0 2,0 0 3 的字节,然后对其进行如下修改

0 0 0 => 0 0 3 0
0 0 1 => 0 0 3 1
0 0 2 => 0 0 3 2
0 0 3 => 0 0 3 3

即在上面的 4 种情况下,在 0 0 之后,插入一个字节,内容是 3。经过这样处理的码流,就不会再和起始码(0 0 1, 0 0 0 1)重复而发生冲突。

ec5f494d73cd26b7f849cd4a17692ed8.png

当然,在解码过程中,通过起始码成功分割 NALU 数据之后,还要将防竞争字节去掉。

0 0 3 0 => 0 0 0
0 0 3 1 => 0 0 1
0 0 3 2 => 0 0 2
0 0 3 3 => 0 0 3

这样才能得到真正的 NALU 码流。

avcC

AnnexB 的原理是在每个 NALU 前面写上一个特殊的起始码,通过这个起始码来当做 NALU 的分隔符,从而分割每个 NALU。而 avcC 则采用了另外一种方式。那就是在 NALU 前面写上几个字节,这几个字节组成一个整数(大端字节序)这个整数表示了整个 NALU 的长度。在读取的时候,先把这个整数读出来,拿到这个 NALU 的长度,然后按照长度读取整个 NALU。

avcC 详解

在介绍 avcC 格式之前,我们先来介绍一下两个特殊的 NALU,这两个 NALU 就是 SPS 和 PPS,SPS 和 PPS 存放了解码一路 H.264 码流的必要的参数信息,也就是说,你想要解码一路 H.264,就必须首先获取到 SPS 和 PPS。在后面的课程中,我们会详细介绍 SPS 和 PPS,现在你只需要知道,SPS 和 PPS 是特殊且重要的两个 NALU。

在 AnnexB 中,SPS 和 PPS 被当做了普通的 NALU 进行处理;而在 avcC 中,SPS 和 PPS 信息被当做了特殊的信息进行了处理。

在一路采用 avcC 打包的 H.264 流之中,我们首先看到的将是一段被称之为 extradata 的数据,这段数据定义了这个 H.264 流的基本属性数据,当然,也包含了 SPS 和 PPS 数据。

我们来看一下 extradata 数据格式

bits      
8   version ( always 0x01 )  
8   avc profile ( sps[0][1] )  
8   avc compatibility ( sps[0][2] )  
8   avc level ( sps[0][3] )  
6   reserved ( all bits on )  
2   NALULengthSizeMinusOne    // 这个值是(前缀长度-1)
3   reserved ( all bits on )  
5   number of SPS NALUs (usually 1)  
        repeated once per SPS:  
16  SPS size  
        variable SPS NALU data  
8   number of PPS NALUs (usually 1)  
        repeated once per PPS  
16  PPS size  
        variable PPS NALU data 

我们注意一下这个值 NALULengthSizeMinusOne,通过将这个值加 1 ,我们就得出了后续每个 NALU 前面前缀(也就是表示长度的整数)的字节数

例如,这个 NALULengthSizeMinusOne 是 3,那么每个 NALU 前面前缀的长度就是 4 个字节。我们在读取后续数据时,可以先读 4 个字节,然后把这四个字节转成整数,就是这个 NALU 的长度了,注意,这个长度并不包含起始的4个字节,是单纯 NALU 的长度。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,185评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,445评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,684评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,564评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,681评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,874评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,025评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,761评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,217评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,545评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,694评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,351评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,988评论 3 315
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,778评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,007评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,427评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,580评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容