【H.264/AVC视频编解码技术详解】十一、H.264的Slice Header解析

《H.264/AVC视频编解码技术详解》视频教程已经在“CSDN学院”上线，视频中详述了H.264的背景、标准协议和实现，并通过一个实战工程的形式对H.264的标准进行解析和实现，欢迎观看！

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只有自己按照标准文档以代码的形式操作一遍，才能对视频压缩编码标准的思想和方法有足够深刻的理解和体会！

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H.264中的条带(Slice)

1. Slice的概念

我们已经知道，整个H.264的码流结构可以分为两层：网络抽象层NAL和视频编码层VCL。在NAL层，H.264的码流表示为一系列的NAL Units，不同的NAL Units中包含不同类型的语法元素。前面两篇中所解析的序列参数集SPS和图像参数集PPS就是其中重要的两个部分，其中包含了控制解码过程的一些通用的参数。

实际保存原始视频的图像数据的部分保存在其他的VCL层的NAL Units中。这部分数据在码流中称作是条带(Slice)。一个Slice包含一帧图像的部分或全部数据，换言之，一帧视频图像可以编码为一个或若干个Slice。一个Slice最少包含一个宏块，最多包含整帧图像的数据。在不同的编码实现中，同一帧图像中所构成的Slice数目不一定相同。

在H.264中设计Slice的目的主要在于防止误码的扩散。因为不同的slice之间，其解码操作是独立的。某一个slice的解码过程所参考的数据（例如预测编码）不能越过slice的边界。

2. Slice的类型

根据码流中不同的数据类型，H.264标准中共定义了5总Slice类型：

• I slice: 帧内编码的条带；
• P slice: 单向帧间编码的条带；
• B slice: 双向帧间编码的条带；
• SI slice: 切换I条带，用于扩展档次中码流切换使用；
• SP slice: 切换P条带，用于扩展档次中码流切换使用；

在I slice中只包含I宏块，不能包含P或B宏块；在P和B slice中，除了相应的P和B类型宏块之外，还可以包含I类型宏块。

3. Slice的组成

每一个Slice总体来看都由两部分组成，一部分作为Slice header，用于保存Slice的总体信息（如当前Slice的类型等），另一部分为Slice body，通常是一组连续的宏块结构（或者宏块跳过信息），如下图所示：

4. Slice Header结构

Slice header中主要保存了当前slice的一些全局的信息，slice body中的宏块在进行解码时需依赖这些信息。其中比较常见的一些语法元素有：

1. first_mb_in_slice: 当前slice中包含的第一个宏块在整帧中的位置；
2. slice_type：当前slice的类型；
3. pic_parameter_set_id：当前slice所依赖的pps的id；
4. colour_plane_id:当标识位separate_colour_plane_flag为true时，colour_plane_id表示当前的颜色分量，0、1、2分别表示Y、U、V分量。
5. frame_num:表示当前帧序号的一种计量方式。
6. field_pic_flag:场编码标识位。当该标识位为1时表示当前slice按照场进行编码；该标识位为0时表示当前slice按照帧进行编码。
7. bottom_field_flag:底场标识位。该标志位为1表示当前slice是某一帧的底场；为0表示当前slice为某一帧的顶场。
8. idr_pic_id:表示IDR帧的序号。某一个IDR帧所属的所有slice，其idr_pic_id应保持一致。该值的取值范围为[0,65535]。
9. pic_order_cnt_lsb:表示当前帧序号的另一种计量方式。
10. delta_pic_order_cnt_bottom:表示顶场与底场POC差值的计算方法，不存在则默认为0；
11. slice_qp_delta：用于计算当前slice内所使用的初始qp值。

整个slice header的结构如下表所示：