【HEVC学习与研究】8.关于GOP与RAP的一些解释
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【HEVC学习与研究】8.关于GOP与RAP的一些解释
(2013-04-19 22:01:15)转载▼
标签:h.265hevc下一代视频编解码标准 | 分类:多媒体信号处理与视频编码 |
关于码流中的三种随机接入点的解释:
BLA、CRA、IDR是文献中提到过的三种随机接入点(RAP),在文献中的解释的确不是很容易理解。更关键的是,与这三个名词相应的还有GOP,open/closedGOP,RASL,RADL等等概念,环环相扣,一个不理解,剩下的也很难弄懂,下面我们一个一个解释,很多也是我自己刚刚想到的,不一定正确全面,欢迎批评。
(1)关于GOP。这是图像组(Group ofPictures)的意思,表示编码的视频序列分成了一组一组的有序的帧的集合进行编码。每个GOP一定是以一个I帧开始的,但是却不一定指代的是两个I帧之间的距离。因为一个GOP内可能包含几个I帧,只有第一个I帧(也就是第一帧)才是关键帧。在程序cfg中,GOP的长度和两个I帧的距离也是两个不同参数指定的(如IntraPeriod和GOPSize或者类似的参数)。所以,两个I帧的间距不可能大于GOP的长度,一般情况是更小的。
(2)关于IDR。这个词儿的全称是Instantaneous DecodingRefresh,是在H.264中定义的结构。在H.264中,IDR帧一定是I帧,而且一定是GOP的开始,也是H.264GOP的关键帧。但是反过来却不成立,I帧不一定是IDR帧。GOP的长度不是定死不变的,在H.264的编码器中,如果判定场景发生变化,那么即使不到原定GOP的末尾,也会在这个位置加入一个IDR,作为新一个GOP的开始。此时这个GOP的长度就被缩小了。
(3)闭合GOP和开放GOP(closedGOP/openGOP),CRA。闭合GOP是H.264中GOP的格式。在H.264的GOP中,所有的GOP都是独立解码的,与其他GOP无关,即它们都是“封闭”的。但是在HEVC中,GOP的结构发生了变化,采用了“开放”的结构,在解码过程过可能会参考其他GOP的数据。这时,一个GOP的起始帧命名为CRA,cleanrandomaccess,同样采用帧内编码,但是这个GOP内的帧间编码帧可以越过CRA参考前一个GOP的数据,这便是GOP的open。
(4)关于BLA。个人感觉BLA只是CRA在视频流切换情况下的一种特例。视频流在某个RAP上要求切换到另一个视频流继续解码,则直接将该CRA同另一个视频流中的接入CRA连接,后者便是BLA。由于BLA之前解码到缓存的视频流与当前视频流无关,因此其特性类似于直接从该点进行随机存取后的CRA。
(5)RASL和RADL。这是两种GOP间的图像类型。如果解码器从某个CRA随机接入,则按照显示顺序的后面几帧数据由于缺少参考帧而不能解码,这些图像将被解码器抛弃,即skipleading。而对于没有从当前CRA接入的数据,这些图像可以被正常解码显示,因此称为decodableleading。由于这些数据是有可能舍弃的,因此其他图像(trailingpictures)不能参考这些数据,否则万一这些图像被舍弃,将会有更多的图像受其影响而不能正常解码。
下面举个例子:
假设视频序列的显示顺序为①,这是一个完整的GOP,解码顺序为②
①I B BP B B P B B P
②I P BB P B B P B B
在H.264中,第一个I帧为IDR,GOP为闭合结构,因此两个GOP组成视频的结构为
I B B P B B P B B PI B B P B B P B BP(显示顺序)
I P B B P B B P BB I P B B P B B P BB(解码顺序)
而在HEVC中,两个I帧为CRA,GOP为开放结构,因此GOP的结构为:
I B B P B B P B B PBB I BB P B B P B (显示顺序)
I P BB P B B P B B I
B B P B B P BB...(解码顺序)
两个红色的B帧表示的是按照解码顺序在CRA之后,该GOP内参考的前一个GOP进行编码的图像。这样便很容易得知,如果选择在第二个CRA进行随机接入,这两个红色的B帧将会由于没有参考帧无法解码而被舍弃。这两个红色的B帧即RASP。如果没有选择这个CRA进行随机接入,这两个红色B帧将可以顺利解码,即成为RADP。
对于BLA,情况也是类似的。由于出现码流拼接,第二段码流的CRA之后的B也会因为没有参考帧无法解码而丢弃。很容易理解,此时缓存中的参考帧数据还来自上一段码流,跟当前码流没关系,当然不能用作B的参考了。
之余HEVC这么设计的目的,我觉得应该是为了编码效率考虑的。因为B帧的压缩比相对是最高的,引入这种设计可以在不影响随机存取性能的前提下,尽可能增大B帧的比重,提高整体压缩编码的性能。
以下是一些国外研究者在论坛中对这个问题的一些讨论,可以拿来做一下参考:
www.linkedin.com/groups/IDR-vs-CRA-3724292.S.125836481
forum.doom9.org/archive/index.php/t-105129.html
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