视频文件解码与起始码(startcode) 研究

1. H.264起始码

在网络传输h264数据时，一个UDP包就是一个NALU,解码器可以很方便的检测出NAL分界和解码。 但是如果编码数据存储为一个文件，原来的解码器将无法从数据流中分别出每个NAL的起始位置和终止位置，为此h.264用起始码来解决这一问题。(mpeg-4的startcode在后面讨论)

 

  H.264编码时，在每个NAL前添加起始码 0x000001，解码器在码流中检测到起始码，当前NAL结束。为了防止NAL内部出现0x000001的数据，h.264又提出'防止竞争 emulation prevention"机制，在编码完一个NAL时，如果检测出有图下表左侧的四个字节序列，就在最后一个字节前插入一个新的字节，0x03，从而变成下表右侧的样子。 当解码器在NAL内部检测到0x000003的数据，就把0x03抛弃，恢复原始数据。

   0x000000  >>>>>>0x000000300

   0x000001  >>>>>>0x000000301

   0x000002  >>>>>>0x000000302

   0x000003  >>>>>>0x000000303

 

 附上h.264解码nalu中检测起始码的算法流程 

1. for(;;)
2.         {
3.     
4.             if next 24 bits are 0x000001
5.         {
6.            startCodeFound = true
7.            break;
8.         }
9.             else
10.             {
11.                 flush 8 bits 
12.             }
14.         }// for(;;)
17.         if(true == startCodeFound)
18.         {
19.             //startcode found
20.             // Flush the start code found
21.             flush 24 bits 
23.             //Now navigate up to next start code and put the in between stuff
24.             // in the nal structure.
25.            for(;;)
26.            {
27.                get next 24 bits & check if it equals to 0x000001
28.               if(false == (next 24 bits == 000001))
29.                {
30.                    // search for pattern 0x000000
31.                    check if next 24 bits are 0x000000
32.                    if(false == result)
33.                    {
34.                        // copy the byte into the buffer
35.                        copy one byte to the Nal unit 
36.                                        
37.                    }
38.                    else
39.                    {
40.                        break;
41.                    }
42.                }
43.                else
44.                {
45.                    break;
46.                }
47.            }//for(;;)

  2. MPEG4起始码

        mpeg4的特色是VOP，没有NALU的概念，仍使用startcode对每帧进行分界。mpeg4的起始码是001. 另外mpeg4中很多起始码也很有用，比如visual_object_sequence_start_code 0001B0 表示一个视频对象序列的开始,VOP_start_code 0001B6 表示一个VOP的开始. 000001b6之后的两位，是00表示 I frame， 01 表示 P frame， 10 表示 B frame.

 

   PS:VLC是非常强大的开源视频解码工程，里面mpeg4和h.264的解码部分很有参考价值。建议大家下载看看。http://www.videolan.org/vlc

 

  参考文献 毕厚杰《新一代视频压缩编码标准--H.264/AVC》

                    MPEG4标准文档mpeg-4-14496-2