H.265/HEVC學習筆記之二：碼流分析

一、網絡分層結構VCL和NAL

與H.264/AVC類似，H.265/HEVC采用了視訊編碼層（Video Code Layer，VCL）和網絡适配層（Network Abstract Layer，NAL），VCL層包含了視訊資料的内容，NAL主要負責對視訊壓縮後的資料進行劃分和封裝，保證資料能在不同的網絡環境中傳輸。通過NAL，視訊壓縮資料将被根據其内容特性分割成具有不同特性的NAL單元（NAL Unit，NALU），并對NALU的内容特性進行辨別。是以，傳輸網絡根據NALU的辨別就可以優化視訊傳輸的性能，而不需再分析視訊的内容特征。NALU可以直接作為載體進行傳輸，而由于不同網絡支援的最大傳輸單元（Maximum Transmission Unit，MTU）是不一樣的，是以存在一個網絡分組包含一個或者多個NALU，或者多個網絡分組包含一個NALU。

//對于一個碼流檔案來說，包含一系列NAL頭，根據H.265對NALU的類型定義，可以解析出其是VPS、SPS、PPS等六種類型

二、網絡适配層單元NALU

NAL根據視訊壓縮資料的特性将其封裝為不同的NALU，NALU除了承載VPS、SPS、PPS等資訊，還有視訊片（Slice）的壓縮資料，承載視訊片壓縮資料的NALU被稱為VCLU（VCL NALU），承載其它資訊的壓縮資料的NALU則被稱為non-VCLU（non-VCL NALU）。H.265/HEVC下NALU包含兩部分的結構：NALU頭（Header）和負載（Payload），NALU頭長度為固定的兩個位元組，反映NALU的内容特征，NALU負載長度為整數位元組，承載視訊壓縮後的原始位元組序列載荷（Raw Byte Sequence Payload，RBSP）。RBSP是對視訊編碼後的原始比特流片段SODB（STring OF Data Bits）進行添加尾部（添加結尾比特1，以湊足整位元組）的包裝。

RBSP可以包含一個SS的壓縮資料，VPS、SPS、PPS、補充增強資訊等，也可以為定界、序列結束、比特流結束、填充資料等。【P277】在位元組流環境中，如果NALU對應的Slice為一幀的開始，則其開始碼為0x00000001，若對應的Slice不是一幀的開始，則為0x000001。為避免NALU載荷中的位元組流片段與的NALU的起始碼及結束碼發生沖突，需要對RBSP位元組流做避免沖突處理，經過處理後的RBSP才可以直接作為NALU的載荷資訊。同時注意到在解碼的時候，這些處理是會被逆處理恢複的。

NALU的結構圖（fig1）

NALU文法表（tab1）

NALU頭文法（tab2）

三、視訊比特流中的NALU

壓縮視訊比特流是由連續排列的NALU組成的，其順序和解碼順序是一緻的。H.265/HEVC引入了接入單元（Access Unit，AU）的概念，将其定義為多個按解碼順序排列的NALU，且這些NALU的解碼能生成一個圖像。是以也可認為壓縮視訊比特流是由按順序排列的AU組成的，可将AU看成壓縮視訊比特流的基本機關。

參考：

完成一個H.265/HEVC碼流分析工具

視音頻編解碼學習工程：H.264分析器