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时间: 2023-10-28 07:51:50 浏览: 99

H.264解码器流程图

### H.264解码器流程图解析 #### 一、H.264解码标准原理 H.264（也称为MPEG-4 AVC），是一种高效的视频压缩格式，广泛应用于视频通话、互联网流媒体服务以及高清电视等领域。H.264能够提供比早期标准更高的压缩效率，在相同质量下所需比特率更低。这主要得益于其先进的编码技术，如更精细的运动补偿、多参考帧选择、空间和时间冗余去除等。 **1.1 解码标准原理** H.264的解码过程可以分为几个主要步骤： - **熵解码**: 该阶段负责将接收到的比特流转换为符号。H.264支持两种熵解码方法：上下文自适应可变长度编码(CAVLC)和上下文自适应二进制算术编码(CABAC)。 - **逆量化**: 对熵解码后的量化系数进行反量化操作，恢复出原始变换系数。 - **逆变换**: 应用离散余弦变换(DCT)或整数变换的逆变换，将变换域的系数转换回空间域。 - **运动补偿**: 使用预测的运动向量来形成预测块，并与解码后的残差相加，得到最终的重建块。 - **环路滤波**: 应用环内去块效应滤波器(ILF)来平滑图像边界，减少编码伪影。 #### 二、JM代码中的解码流程 **2.1 JM12.2的解码主控流程** JM是H.264参考软件实现，其解码流程复杂且涉及多个步骤。下面详细介绍其中的关键环节。 **2.1.1 帧解码流程（decode_one_frame）** 此步骤是整个解码过程的核心，包括了对单个NAL单元的处理，直至完成整个图像的解码。主要步骤如下： - **读取NAL单元**: 从输入流中读取下一个NAL单元。 - **NAL单元类型识别**: 确定NAL单元的类型，以便执行相应的解码操作。 - **熵解码**: 进行熵解码，还原出符号信息。 - **逆量化与逆变换**: 将熵解码后的数据进行逆量化和逆变换，恢复原始信号。 - **运动补偿与预测**: 形成预测块，与残差相加得到重建块。 - **环路滤波**: 应用去块滤波器。 - **存储图像**: 将解码后的图像存入缓存。 **2.1.2 读取一个片（read_new_slice）** 在解码过程中，一个图像通常被划分为多个片(slice)，每个片都需要独立解码。这一过程涉及以下步骤： - **读取片头信息**: 获取当前片的相关参数，如切片类型、起始地址等。 - **解码片头**: 解码片头信息，确定后续处理策略。 - **执行片解码**: 对片内的宏块进行逐个解码。 **2.1.3 解码IDR帧** IDR(Intra Decoded Refresh)帧是一种特殊的帧类型，用于刷新解码器的状态。解码IDR帧的主要目的是清除所有参考帧，重新开始解码过程，确保解码器状态的独立性。 **2.1.4 变量mapUnitToSliceGroupMap的计算流程** 这一变量用于指示宏块属于哪个片组(slice group)，对于实现并行处理非常重要。计算流程涉及映射宏块到特定的片组。 **2.1.5 函数NextMbAddress(n)的流程** 该函数用于计算下一个宏块的地址，支持解码器按顺序处理宏块。 **2.1.6 图像序列号的计算（decode_poc）** 计算图片顺序计数(Picture Order Count, POC)，这对于正确处理参考帧至关重要。 **2.1.7 参考帧列表的重排序（reorder_lists）** 为了优化解码性能，需要根据图像的时间顺序调整参考帧列表。 **2.1.8 解码一个片（decode_one_slice）** 此步骤涉及解码单个片的所有宏块，包括熵解码、逆量化、逆变换、运动补偿等操作。 **2.1.9 开始一个宏块（start_macroblock）** 为解码宏块做准备，初始化相关变量和数据结构。 **2.1.10 读取一个宏块（read_one_macroblock）** 读取宏块的熵编码信息，并进行解码。 **2.1.11 从NAL中读取运动矢量信息（readMotionInfoFromNAL）** 提取运动矢量信息，用于运动补偿。 **2.1.12 从NAL中读取CBP以及残差信息（readCBPandCoeffsFromNAL）** 读取量化系数和宏块类型信息，用于逆量化和逆变换。 **2.1.13 解码一个宏块（decode_one_macroblock）** 实际执行宏块的解码操作。 **2.1.14 将宏块的预测模式及运动信息写入错误隐藏变量中（ercWriteMBMODEandMV）** 记录宏块的信息，用于错误检测和隐藏。 **2.1.15 退出图像（exit_picture）** 完成图像的解码后，进行必要的清理工作。 **2.1.16 图像的去块滤波（DeblockPicture）** 应用去块滤波器，减少块效应。 **2.1.17 图像的错误检测以及处理** 检查解码过程中可能发生的错误，并采取相应措施进行修正。 **2.1.18 store_picture到解码缓冲区（store_picture_in_dpb）** 将解码后的图像存储到解码图片缓冲区(Decoded Picture Buffer, DPB)中。 **2.1.19 IDR内存管理（idr_memory_management）** 针对IDR帧执行特定的内存管理操作，确保参考帧的正确更新。 **2.1.20 adaptive-内存管理控制（adaptive_memory_management）** 根据解码进度动态调整内存分配策略。 **2.1.21 插入图像到DPB（insert_picture_in_dpb）** 将图像插入到DPB中，供后续帧作为参考帧使用。 **2.1.22 flush-DPB（flush_dpb）** 在解码结束时清空DPB，释放不再需要的资源。通过上述流程的详尽描述，我们可以清晰地了解H.264解码器的工作机制及其内部实现细节。这些步骤共同构成了H.264高效解码的基础，使得H.264能够在各种应用场景中提供高质量的视频传输体验。

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