vp9协议梳理-header头文件

vp9协议梳理-header头文件

本文是对vp9视频码流中header中包含的语法元素的一个分类整理，及其对具体的解码过程的影响的分析。

1. Vp9码流中的header头文件

🐶Vp9码流中的一帧图像只有一个头文件，分为uncompressed_header()，和 compressed_header( )两种； 完整的解码函数参考协议第6章（参考资料【2】）

• 🐭uncompressed_header（）中的头文件为图像大小，渲染大小，量化参数，参考帧的更新等等信息；这些信息未进行压缩，因此解码时直接从码流中读取即可；

• 🐹compressed_header（）中的头文件主要是vp9对码流解码时需要用到的概率表（概率表的作用参考这篇文章【1】）的参数；

🐰本文主要对uncompressed_header（）的信息按解码顺序进行分析；

2. profile

🐺profile_low_bit ： Profile的低bit位
🐸profile_high_bit ：Profile的高bit位

3. show_existing_frame, frame_to_show_map_idx

🐯show_existing_frame： 直接将之前解码存储的图像输出，输出格式和profile一致（show_existing_frame为1，则uncompressed_header在解码完frame_to_show_map_idx后，该帧图像解码结束）；

🐨frame_to_show_map_idx：输出索引frame_to_show_map_idx所对应的图像

4. frame_type, color_config()，frame_size()，render_size()，refresh_frame_flags，frame_context_idx

🐻frame_type ： 1表示KEY FRAME（关键帧）, 0表示非关键帧；

🐷关键帧的含义：该帧独立解码🐽色彩空间（color_config（）），🐮帧尺寸（frame_size( )），🐗渲染尺寸（render_size( )），且该帧必为帧内编码，存放帧间编码时用到的参考帧的参考槽，都将在解码后替换为该帧图像（refresh_frame_flags = 0xFF，🐵refresh_frame_flags对为1的bit位对应的参考槽进行替换）; 且vp9进行解码用到的概率表（索引为frame_context_idx，，取值范围0~3， 🐒vp9解码时，会先加载frame_context_idx对应的概率表，解码过程会更新这些表）会被初始化恢复为协议的默认值；

5 . show_frame, only_intra

🐴show_frame：该帧图像是否被显示;

• 0: 不被显示, 需要解码only_intra；
• 1：被显示, only_intra = 0；

🐑Only_intra : 1：只支持帧内预测；0：帧内帧间预测都支持；

6. error_resilient_mode， reset_frame_context，frame_parallel_decoding_mode；

🐘reset_frame_contex：

• 0 ， 1 表示无操作
• 2表示 对frame_context_idx所指向的概率表进行初始化
• 3 表示对所有概率表进行初始化

🐤error_resilient_mode:错误鲁棒模式，该flag为1时，该帧可以独立与前面的帧进行编码，具体表现为：

• 对所有概率表进行初始化；
• 分段参考功能（segmentation）所用到的FeatureData和 FeatureEnabled清零；
• ref_frame_sign_bias清零（帧间预测时只能后向参考）
• loop_filter关于参考帧的一些变量的清零

🐛总之就是该帧可以独立于前帧进行解码，相关的变量将都被清零化初始化；

🐝frame_parallel_decoding_mode ：

• frame_parallel_decoding_mode = 1表示启用并行解码模式;
• frame_parallel_decoding_mode = 0表示禁用并行解码模式。

🐜并行解码模式意味着概率不根据观察结果进行调整频率。

🐞如图所示，一帧结束后会根据各个语法元素出现的频率来更新概率表(参考资料【2】)，但error_resilient_mode 或Frame_parallel_decoding_mode为1时，将不会更新概率表；

7. ref_frame_idx，ref_frame_sign_bias，frame_size_with_refs()，allow_high_precision_mv，read_interpolation_filter()

🐌这些是帧间预测会用到的一些配置变量， 帧间编码一般用到4个可选的参考帧，存放参考帧的参考槽往往有更多个；

🐙4个ref_frame_idx，指定帧间使用哪些参考帧。对应的ref_frame_sign_bias指定每个参考帧的运动矢量在时间上的预期方向。符号偏差等于0表示参考系是向后参考系;符号偏差等于1表示参考帧是向前参考。

🐟allow_high_precision_mv:

• allow_high_precision_mv = 0指定运动矢量为1/4精度;
• allow_high_precision_mv = 1指定运动矢量为1/8精度。

🐠比如像素点值为0， 相邻像素点1 ， 按1/4像素移动， 就得到0.25这个值；

🐳read_interpolation_filter帧间预测用到的过滤器的配置；

🐋frame_size_with_refs:判断图像的frame_size直接选用参考帧的frame size，还是单独解码frame_size作为图像的尺寸信息

8. loop_filter_params( )， quantization_params( )，tile_info( )，header_size_in_bytes

🐬loop_filter_params( )，：环路滤波器的一些工作模式的配置
🐏quantization_params( )：反量化需要用的qp相关的参数
🐀tile_info( )：tile的划分大小
🐉header_size_in_bytes：uncompressed_header()在码流中所占的字符串长度；

9. segmentation_params()

🐐 vp9解码过程中采用了一种分段工作；将多组信息存储在数组FeatureData 中，数组FeatureEnabled表示FeatureData 中的信息是否有效；

🐓MAX_SEGMENTS默认为8，表示FeatureData多少组信息；
🐕segment_id表示该帧获取segment_id对应的FeatureData的信息；

🐖FeatureData 中包含的信息：

• SEG_LVL_ALT_Q ： Index for quantizer segment feature
• SEG_LVL_ALT_L : Index for loop filter segment feature
• SEG_LVL_REF_FRAME : Index for reference frame segment feature
• SEG_LVL_SKIP: Index for skip segment feature
• SEG_LVL_MAX: Number of segment features

🐊我们可以简单理解为，QP，环路滤波器（lpf），skp，和帧间编码的一些信息，这些信息在解码帧头文件的过程中存储了8组（MAX_SEGMENTS）；编码时若该帧采用的这些对应配置信息和某组数据一样，则直接编码输出segment_id，解码端解码时只需要解码出segment_id就可以得到这些数据了，从而达到节省码流的目的；

10. 参考资料

【1】Vp9解码方式概述 – Parsing Process-CSDN博客
【2】VP9_Bitstream_Specification_v0.7_ORIGINAL.docx
【3】vp9协议笔记