原创 H.264中POC类型之探讨

2009-9-21 13:24 3777 6 6 分类: 消费电子

 




由于POC对于参考序列的初始化,重排序及标记关系重大,所以做了如下的分析,以下讨论情况是针对帧编码


pic_order_cnt_type=0的时候:

poc与frame_num没有直接的关系,是显式地出现在bit流中为pic_order_cnt_lsb,pic_order_cnt_lsb只是一个低位的poc,对应的高位PicOrderCntMsb不出现在bit流中,这个需要编码器或者解码器对pic_order_cnt_lsb的情况来进行PicOrderCntMsb的进位。其中MaxPicOrderCntLsb在SPS(sequence parameter set)中可以得到,用于控制进位的。假定MaxPicOrderCntLsb=64,prevPicOrderCntMsb=0有如下情况:
                   I  P  B...未出现mmco==5或IDR.....P   B    B    P    B     B    P     B   B   
poc:            0  6  2                                              60  56  58   2    62    0    6     2    4   
总计 poc   0  6  2                                              60  56  58  66   62   64  70   66  68   
这里变量prevPicOrderCntLsb应该是以前参考帧的pic_order_cnt_lsb,对于pic_order_cnt_lsb=2的P,现在来计算它的poc, 此时prevPicOrderCntLsb=60,很明显满足条件prevPicOrderCntLsb>pic_order_cnt_lsb&&(prevPicOrderCntLsb-pic_order_cnt_lsb)>=64/2,
所以prevPicOrderCntMsb=prevPicOrderCntMsb+64=64,此时TopFiledOrderCnt=64+2=66;
接着计算pic_order_cnt_lsb=62的B此时prevPicOrderCntMsb=64,而prevPicOrderCntLsb=2,很明显满足
prevPicOrderCntLsb<pic_order_cnt_lsb&&(pic_order_cnt_lsb-prevPicOrderCntLsb)>=64/2,
所以PicOrderCntMsb=prevPicOrderCntMsb-64=64-64=0,此时TopFiledOrderCnt=0+62=62。对于pic_order_cnt_lsb=0的B,上述两种情况都不满足,所以其PicOrderCntMsb=64。



prevPicOrderCntMsb和prevPicOrderCntLsb在IDR或者mmco=5的时候选择性复位。这里如果考虑要场编码,则有如下情况:
             I  P  B...未出现mmco==5或IDR...Pt  Pb  Bt  Bb  Bt   Bb   Pt   Pb  Bt  Bb Bt Bb   
poc:      0  6  2                                            60  61  56  57  58   59   2    3   62  63   0     1总计 poc  0  6  2                                         60      56      58        66       62       64   
Pt的poc为60的时候包含了mmco=5,由于他不是一个底场,所以prevPicOrderCntLsb就为60,如果出现在Pt的poc为61的时候包含了mmco=5,则prevPicOrderCntLsb=0;所以在帧编码的时候mmco=5只是复位prevPicOrderCntMsb,而prevPicOrderCntLsb应该不复位。而在场编码的时候mmco=5只有出现在底场的时候复位prevPicOrderCntMsb,prevPicOrderCntLsb为0。保证prevPicOrderCntLsb初始是从顶场开始,且为偶数开始(应该不是简单如此吧,应该还有深入原因,那位想通透的告诉我一声)


pic_order_cnt_type=1的时候:

考虑如下序列情况
SPS中设置对于帧编码,offset_for_top_to_bottom_field=0;对于场编码offset_for_top_to_bottom_field=1;
序列1:       I      P       B   循环一
frame_num:    0      1       2      
poc:          0      4       2
                     P       B   循环二
frame_num:           2       3      
poc:                 8       6
                     P       B   循环三
frame_num:           3       4      
poc:                12       10

此时
对于
num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=1,num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle表示IDR后一个循环内参考帧的总数.offset_for_ref_frame[0]=4,offset_for_ref_frame表示IDR后参考帧之间的偏移。
如果要计算poc=12的P帧的POC,如何得到呢?首先已经知道frame_num=3,num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=1,offset_for_ref_frame[0]=4,则可以得到
absFrameNum=3,picOrderCntCycleCnt =(3-1)/1=2;frameNumInPicOrderCntCycle=(3-1)%1=0;
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle = 0
for( i = 0; i < num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle; i++ )
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle += offset_for_ref_frame[ i ]
则expectedDeltaPerPicOrderCntCycle =4;
expectedPicOrderCnt = picOrderCntCycleCnt * expectedDeltaPerPicOrderCntCycle
for( i = 0; i <= frameNumInPicOrderCntCycle; i++ )
expectedPicOrderCnt = expectedPicOrderCnt + offset_for_ref_frame[ i ]
则expectedPicOrderCnt =12;可以得到
由于是P-slice,此时slice header中
delta_pic_order_cnt[ 0 ]=0;delta_pic_order_cnt[ 1 ]=0;
TopFieldOrderCnt = 12;BottomFieldOrderCnt = 12;
序列2:       I      P       B     B      循环一
frame_num:    0      1       2     2
poc:          0      6       2     4
                     P       B     B      循环二
frame_num:           2       3     3     
poc:                 12      8     10
                     P       B     B      循环三
frame_num:           3       4     4
poc:                18      14    16

此时
对于
num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=1,
offset_for_ref_frame[0]=6。
如果要计算poc=16的B帧的POC,如何得到呢?首先已经知道frame_num=4,num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=1,offset_for_ref_frame[0]=6,则可以得到
absFrameNum=4-1(因为是B帧不用于参考),picOrderCntCycleCnt =(3-1)/1=2;frameNumInPicOrderCntCycle=(3-1)%1=0;
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle =6;
由于offset_for_non_ref_pic=-2*(连续B帧的数量);这里应该是-4
expectedPicOrderCnt =14;可以得到,
此时slice_header中delta_pic_order_cnt[ 0 ]=2,delta_pic_order_cnt[ 1 ]=0;
TopFieldOrderCnt = 16;BottomFieldOrderCnt = 16;
序列2:       I      P       B     P     B    B    P    B   B   B      循环一
frame_num:    0      1       2     2     3    3    3    4   4   4
poc:          0      4       2     10    6    8    18   12  14  16
  
                     P       B     P     B    B    P    B   B   B      循环二
frame_num:           4       5     5     6    6    6    7   7   7     
poc:                 22      20    28    24   26   36   30  32  34
                     P       B     P     B    B    P    B   B   B      循环三
frame_num:           7       8     8     9    9    9   10   10  10
poc:                40       38    46    42   44   54  48   50  52
此时
对于
num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=3,
offset_for_ref_frame[3]={4,6,8}。
如果要计算poc=54的P帧的POC,如何得到呢?首先已经知道frame_num=9,num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=3,offset_for_ref_frame[3]={4,6,8},则可以得到
absFrameNum=9,picOrderCntCycleCnt =(9-1)/3=2;frameNumInPicOrderCntCycle=(9-1)%3=2;
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle =18;
expectedPicOrderCnt =18*2+4+6+8=54;可以得到,
此时slice_header中delta_pic_order_cnt[ 0 ]=0,delta_pic_order_cnt[ 1 ]=0;
TopFieldOrderCnt = 54;BottomFieldOrderCnt = 54;
如果要计算poc=50的B帧的POC,如何得到呢?由于是B帧
absFrameNum=10-1=9,picOrderCntCycleCnt =(9-1)/3=2;frameNumInPicOrderCntCycle=(9-1)%3=2;
由于连续B帧数目是变化的取平均值为2,此时offset_for_non_ref_pic=-4,
expectedPicOrderCnt =18*2+4+6+8-4=50;此时slice_header中delta_pic_order_cnt[ 0 ]=0,delta_pic_order_cnt[ 1 ]=0;


pic_order_cnt_type=2的时候:

poc是由frame_num推导出来的,这个比较简单,但是应该注意,在这种情况下不存在连续的非参考图象(注释),且解码输出的顺序和显示输出顺序一致(注释),意思就是说不出现B帧,但可以出现非参考的P场,这也是为什么当nal_ref_idc=0的时候tempPicOrderCnt = 2 * ( FrameNumOffset + frame_num ) – 1的情况。这里保证了参考场的POC始终为偶数,并且大于同帧的另外一个场。


综合三种poc的,类型2应该是最省bit的,因为直接从frame_num获得,但是序列方式限制最大;
类型1,只需要一定的bit量在sps标志出一些信息还在slice header中表示poc的变化,但是比类型0要节省bit,但是其序列并不是随意的,要周期变化;对于类型0因为要对poc的 lsb进行编码所以用到的bit最多,优点是序列可以随意。

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