H.265/HEVC学习笔记之二：码流分析

一、网络分层结构VCL和NAL

与H.264/AVC类似，H.265/HEVC采用了视频编码层（Video Code Layer，VCL）和网络适配层（Network Abstract Layer，NAL），VCL层包含了视频数据的内容，NAL主要负责对视频压缩后的数据进行划分和封装，保证数据能在不同的网络环境中传输。通过NAL，视频压缩数据将被根据其内容特性分割成具有不同特性的NAL单元（NAL Unit，NALU），并对NALU的内容特性进行标识。因此，传输网络根据NALU的标识就可以优化视频传输的性能，而不需再分析视频的内容特征。NALU可以直接作为载体进行传输，而由于不同网络支持的最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是不一样的，因此存在一个网络分组包含一个或者多个NALU，或者多个网络分组包含一个NALU。

//对于一个码流文件来说，包含一系列NAL头，根据H.265对NALU的类型定义，可以解析出其是VPS、SPS、PPS等六种类型

二、网络适配层单元NALU

NAL根据视频压缩数据的特性将其封装为不同的NALU，NALU除了承载VPS、SPS、PPS等信息，还有视频片（Slice）的压缩数据，承载视频片压缩数据的NALU被称为VCLU（VCL NALU），承载其它信息的压缩数据的NALU则被称为non-VCLU（non-VCL NALU）。H.265/HEVC下NALU包含两部分的结构：NALU头（Header）和负载（Payload），NALU头长度为固定的两个字节，反映NALU的内容特征，NALU负载长度为整数字节，承载视频压缩后的原始字节序列载荷（Raw Byte Sequence Payload，RBSP）。RBSP是对视频编码后的原始比特流片段SODB（STring OF Data Bits）进行添加尾部（添加结尾比特1，以凑足整字节）的包装。

RBSP可以包含一个SS的压缩数据，VPS、SPS、PPS、补充增强信息等，也可以为定界、序列结束、比特流结束、填充数据等。【P277】在字节流环境中，如果NALU对应的Slice为一帧的开始，则其开始码为0x00000001，若对应的Slice不是一帧的开始，则为0x000001。为避免NALU载荷中的字节流片段与的NALU的起始码及结束码发生冲突，需要对RBSP字节流做避免冲突处理，经过处理后的RBSP才可以直接作为NALU的载荷信息。同时注意到在解码的时候，这些处理是会被逆处理恢复的。

NALU的结构图（fig1）

NALU语法表（tab1）

NALU头语法（tab2）

三、视频比特流中的NALU

压缩视频比特流是由连续排列的NALU组成的，其顺序和解码顺序是一致的。H.265/HEVC引入了接入单元（Access Unit，AU）的概念，将其定义为多个按解码顺序排列的NALU，且这些NALU的解码能生成一个图像。因此也可认为压缩视频比特流是由按顺序排列的AU组成的，可将AU看成压缩视频比特流的基本单位。

参考：

完成一个H.265/HEVC码流分析工具

视音频编解码学习工程：H.264分析器