h264 NAL头解析

NAL全称Network Abstract Layer,即网络抽象层。在H.264/AVC视频编码标准中,整个系统框架被分为了两个层面:视频编码层面(VCL)和网络抽象层面(NAL)。其中,前者负责有效表示视频数据的内容,而后者则负责格式化数据并提供头信息,以保证数据适合各种信道和存储介质上的传输。NAL单元是NAL的基本语法结构,它包含一个字节的头信息和一系列来自VCL的称为原始字节序列载荷(RBSP)的字节流。


如果NALU对应的Slice为一帧的开始,则用4字节表示,即0x00000001;否则用3字节表示,0x000001。 


NAL Header:forbidden_bit,nal_reference_bit(优先级)2bit,nal_unit_type(类型)5bit。 


标识NAL单元中的RBSP数据类型,其中,nal_unit_type为1, 2, 3, 4, 5的NAL单元称为VCL的NAL单元,其他类型的NAL单元为非VCL的NAL单元。

  • 0:未规定
  • 1:非IDR图像中不采用数据划分的片段
  • 2:非IDR图像中A类数据划分片段
  • 3:非IDR图像中B类数据划分片段
  • 4:非IDR图像中C类数据划分片段
  • 5:IDR图像的片段
  • 6:补充增强信息(SEI)
  • 7:序列参数集(SPS)
  • 8:图像参数集(PPS)
  • 9:分割符
  • 10:序列结束符
  • 11:流结束符
  • 12:填充数据
  • 13:序列参数集扩展
  • 14:带前缀的NAL单元
  • 15:子序列参数集
  • 16 – 18:保留
  • 19:不采用数据划分的辅助编码图像片段
  • 20:编码片段扩展
  • 21 – 23:保留
  • 24 – 31:未规定

NAL的头占用了一个字节,按照比特自高至低排列可以表示如下:

0AABBBBB

其中,AA用于表示该NAL是否可以丢弃(有无被其后的NAL参考),00b表示没有参考作用,可丢弃,如B slice、SEI等,非零——包括01b、10b、11b——表示该NAL不可丢弃,如SPS、PPS、I Slice、P Slice等。常用的NAL头的取值如:

0x67: SPS 
0x68: PPS 
0x65: IDR   
0x61: non-IDR Slice
0x01: B Slice
0x06: SEI
0x09: AU Delimiter

由于NAL的语法中没有给出长度信息,实际的传输、存储系统需要增加额外的头实现各个NAL单元的定界。

其中,AVI文件和MPEG TS广播流采取的是字节流的语法格式,即在NAL单元之前增加0x00000001的同步码,则从AVI文件或MPEG TS PES包中读出的一个H.264视频帧以下面的形式存在:

00 00 00 01 06 ... 00 00 00 01 67 ... 00 00 00 01 68 ... 00 00 00 01 65 ...
SEI信息             SPS                PPS                IDR Slice

而对于MP4文件,NAL单元之前没有同步码,却有若干字节的长度码,来表示NAL单元的长度,这个长度码所占用的字节数由MP4文件头给出;此外,从MP4读出来的视频帧不包含PPS和SPS,这些信息位于MP4的文件头中,解析器必须在打开文件的时候就获取它们。从MP4文件读出的一个H.264帧往往是下面的形式(假设长度码为2字节):

00 19 06 [... 25 字节...] 24 aa 65 [... 9386 字节...]
SEI信息                   IDR Slice

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