H265/HEVC：VPS参数集

程序员文章站 2022-07-07 14:06:35

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转载自：https://blog.csdn.net/Dillon2015/article/details/104142144/

HEVC在H.264/AVC的基础上引入了视频参数集(Video Parameter Set,VPS)。这样HEVC共定义了3类参数集：视频参数集(Video Parameter Set,VPS)、序列参数集(SequenceParameter Set,SPS)、图像参数集(Picture Parameter Set,SPS)。

在一个HEVC码流中，前三个NALU分别是VPS NALU、SPS NALU、PPS NALU。这三类参数集的NALU可以独立解码而不需要参考码流中其他NALU。每一类参数集都包含扩展机制，允许在将来的HEVC版本中扩展这个参数集而不会破坏向后兼容性。

VPS用于传送应用于多层和子层视频编码所需的信息，提供了整个视频序列的全局性信息。一个给定的视频序列的每一层都参考同一个VPS，无论它们SPS是否相同。

VPS语法元素

HEVC中定义了VPS的各个语法元素及描述子，如下表所示。描述子即语法元素的熵解码算法，描述子定义如下：

ae(v):CABAC编码。

b(8):读进连续的8比特。

f(n):读进连续的n比特。

se(v):有符号指数哥伦布编码。

u(n):读进连续的n比特，且它们解码后为无符号整数。

ue(n):无符号指数哥伦布编码。

上面描述子括号中参数为n时，表示该语法元素是定长编码，参数为v时表示该语法元素是变长编码。

H265/HEVC：VPS参数集

上表定义了VPS的语法元素，前7条语法元素采用定长编码，共4个字节，方便解码器读取，这7条语法元素包括VPS识别符，相关可用层及可用时域子层的信息。

跟随前4个字节后的语法元素包括：比特流中解码器工作的可用操作点信息。一个操作点的特性由使用的Profile、tier和level刻画。它定义了解码比特流所需的编码工具，以及对比特流尺寸或缓存容量的限制。跟在整个比特流操作点指标后的是比特流时域子层的操作点指标。

vps_video_parameter_set_id:当前VPS标识符，供PPS引用。

vps_base_layer_internal_flag 和 vps_base_layer_available_flag：

如果vps_base_layer_internal_flag=1且vps_base_layer_available_flag=1，码流中存在base layer。
否则，如果vps_base_layer_internal_flag=0且vps_base_layer_available_flag=1，base layer由本规范未规定的外部手段提供。
否则，如果vps_base_layer_internal_flag=1且vps_base_layer_available_flag=0，不存在base layer，但是VPS中包含base layer的信息就像其存在于码流中一样。
否则，如果vps_base_layer_internal_flag=0且vps_base_layer_available_flag=0，不存在base layer，但是VPS中包含base layer的信息就像其由本规范未规定的外部手段提供一样。

vps_max_layers_minus1：该值加1表示参考这个VPS的CVS(Coded Video Sequence)的最多允许的层数。为了保持码流的一致性，当vps_base_layer_internal_flag=0时vps_max_layers_minus1应该大于0。在本规范中vps_max_layers_minus1应该小于63。vps_max_layers_minus1=63留给将来扩展使用。

vps_max_sub_layers_minus1：该值加1表示参考这个VPS的CVS的最多允许的时域子层数。vps_max_sub_layers_minus1 值应该在0~6间，即最多支持7个时域子层。

vps_temporal_id_nesting_flag：当vps_max_sub_layers_minus1=0时，该参数为1；当vps_max_sub_layers_minus1大于0时，这个参数用于指定是否对帧间预测进行额外限定。该参数用于指定时域子层升档，即从低子层切换到高子层。

vps_reserved_0xffff_16bits：两字节保留位，其值等于0xFFFF。

vps_sub_layer_ordering_info_present_flag：vps_sub_layer_ordering_info_present_flag=1表示vps_max_dec_pic_buffering_minus1[ i ]，vps_max_num_reorder_pics[ i ] 和vps_max_latency _increase_plus1[ i ]作用于vps_max_sub_layers_minus1 + 1 子层。

vps_sub_layer_ordering_info _present_flag=0表示vps_max_dec_pic_buffering_minus1[ vps_max_sub_layers_minus1 ]，vps_max_num_reorder_pics[ vps_max_sub_layers_minus1 ]和vps_max_latency_increase_plus1[ vps_max_sub_layers_minus1 ] 作用于所有子层。

当vps_base_layer_internal_flag=0时，vps_sub_layer_ordering_info _present_flag=0且解码器应该忽略该字段。

vps_max_dec_pic_buffering_minus1[ i ]：规定了HighestTid=i时，CVS的图像存储单元中解码图像所需的最大缓存。

vps_max_num_reorder_pics[ i ] ：规定了HighestTid=i时，在CVS中解码顺序在某一幅图像之后，而显示顺序在该图像前的图像最大数量。

vps_max_latency_increase_plus1[ i ] ：当HighestTid=i时，该语法元素用于计算VpsMaxLatency Pictures[i]的值。

当vps_max_latency_increase_plus1[ i ]不等于0时，VpsMaxLatencyPictures[ i ] =vps_max_num_reorder_pics[i]+vps_max_latency_increase_plus1[ i ]-1。

vps_max_layer_id：指定参考该VPS的所有CVS中的NALU的nuh_layer_id的最大值。

vps_num_layer_sets_minus1：指定VPS中层集(layer set)的数量，该值在0~1023间。

layer_id_included_flag[ i [ j] ：该语法元素为1时，表示图层标识列表 LayerSetLayerIdList[ i ]中包含nuh_layer_id=j的情况；该语法元素为0时，表示图层标识列表 LayerSetLayerIdList[ i ]中不包含nuh_layer_id=j的情况；

NumLayersInIdList[ 0 ]=1且LayerSetLayerIdList[0][0]=0,NumLayersInIdList[i]和 LayerSetLayerIdList[ i ]由下面方式生成。




n=0





for(m=0;m<=vps_max_layer_id;m++)



    if(layer_id_included_flag[i][m])



        LayerSetLayerIdList[i][n++]=m



NumLayersInIdList[i]=n

vps_timing_info_present_flag :该语法元素为1时，表示在VPS中语法元素vps_num_units_in_tick、vps_time_scale、vps_poc_proportional_to_timing_flag和vps_num_hrd_parameters存在；该语法元素为0时VPS中不存在这4个语法元素。

vps_num_units_in_tick：该语法元素规定当时钟频率为vps_time_scale Hz时所花的时间单位个数。以秒为单位时，一个时钟周期等于vps_num_units_in_tick除以vps_time_scale 。例如，当一个视频的帧率为25Hz时，vps_time_scale 等于27000000Hz，vps_num_units_in_tick就等于1080000，因此一个时钟周期就是0.04秒。

vps_time_scale：一秒内时间单位的个数。

vps_poc_proportional_to_timing_flag：该语法元素为1时，表示CVS在每幅图像（不包括第一幅图像）的POC与它的显示时间和第一幅图像的显示时间的比值成正比；否则，不成比例。

vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1：表示POC之间差值为1时，时钟周期的数目。

vps_num_hrd_parameters：指定VPS RBSP中语法结构体hrd_parameters()的数目。

hrd_layer_set_idx[ i ]：指定第i个语法结构体hrd_parameters()使用的图层集的索引。

cprms_present_flag[ i ] ：表示第i个hrd_parameters()中是否存在所有子层公用的HRD参数。

vps_extension_flag：该语法元素取0时，表示在VPS RBSP中没有语法元素vps_extension_data_flag。

vps_extension_data_flag：可以为任意值。在该版本中，解码器忽略该语法元素。

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