Войти
Уровень сетевой абстракции (NAL) является частью H.264 / AVC и стандарты кодирования видео HEVC. Основная цель NAL - обеспечение «дружественного к сети» представления видео, адресованного «разговорным» (видеотелефония) и «не диалоговым» (хранение, широковещательная или потоковая передача) приложениям. NAL достиг значительного улучшения гибкости приложений по сравнению с предыдущими стандартами кодирования видео.
Растущее количество услуг и растущая популярность телевидения высокой четкости создают большие потребности для повышения эффективности кодирования. Кроме того, другие среды передачи, такие как кабельный модем, xDSL или UMTS, предлагают гораздо более низкие скорости передачи данных, чем широковещательные каналы, а повышенная эффективность кодирования может обеспечить передачу больше видеоканалов или более качественное видеоизображение в пределах существующих возможностей цифровой передачи. Кодирование видео для телекоммуникационных приложений отличается от услуг ISDN и T1 /E1, чтобы охватить PSTN, мобильные беспроводные сети и LAN / доставку в сети Интернет. На протяжении всей этой эволюции прилагались постоянные усилия для максимизации эффективности кодирования при одновременном рассмотрении разнообразия типов сетей и их характерного форматирования и требований устойчивости к потерям / ошибкам.
Стандарты H.264 / AVC и HEVC разработаны для технических решений, включая такие области, как вещание (по кабелю, через спутник, кабельный модем, DSL, наземный и т. Д.) Интерактивное или последовательное хранилище на оптических и магнитных устройствах, разговорные службы, видео по запросу или потоковая передача мультимедиа, службы обмена мультимедийными сообщениями и т. д. Более того, новые приложения могут быть развернуты в существующих и будущих сетях. Это поднимает вопрос о том, как работать с таким разнообразием приложений и сетей. Чтобы удовлетворить эту потребность в гибкости и настраиваемости, дизайн охватывает NAL, который форматирует (VCL) представление видео и предоставляет информацию заголовка способом, подходящим для передачи различными транспортными уровнями или носителями.
NAL разработан для обеспечения «удобства работы с сетью» для обеспечения простой и эффективной настройки использования VCL для широкого спектра систем. NAL обеспечивает возможность сопоставления данных VCL с транспортными уровнями, такими как:
Полная степень настройки видео контент, соответствующий потребностям каждого конкретного приложения, выходит за рамки усилий по стандартизации кодирования видео, но дизайн NAL предусматривает множество таких сопоставлений. Некоторыми ключевыми концепциями NAL являются блоки NAL, поток байтов и форматы пакетов, использующие блоки NAL, наборы параметров и блоки доступа. Ниже приводится краткое описание этих концепций.
Кодированные видеоданные организованы в блоки NAL, каждый из которых фактически является пакетом, содержащим целое число байтов. Первый байт каждого блока NAL H.264 / AVC представляет собой байт заголовка, который содержит указание типа данных в блоке NAL. Для HEVC заголовок был расширен до двух байтов. Все оставшиеся байты содержат данные полезной нагрузки того типа, который указан в заголовке. Определение структуры блока NAL определяет общий формат для использования как в пакетно-ориентированных, так и в ориентированных на потоки системах транспортных системах, а последовательность блоков NAL, генерируемых кодером, называется потоком блоков NAL.
В некоторых системах требуется доставка всего или частичного потока блоков NAL в виде упорядоченного потока байтов или битов, в пределах которого необходимо согласовать расположение границ блоков NAL. быть идентифицируемыми по шаблонам в самих кодированных данных. Для использования в таких системах спецификации H.264 / AVC и HEVC определяют формат потока байтов. В формате байтового потока каждая единица NAL имеет префикс из трех байтов, который называется префиксом стартового кода. Затем границы блока NAL могут быть идентифицированы путем поиска в кодированных данных уникального шаблона префикса начального кода. Использование байтов предотвращения эмуляции гарантирует, что префиксы начального кода являются уникальными идентификаторами начала нового блока NAL. Также добавляется небольшой объем дополнительных данных (один байт на видеоизображение), чтобы позволить декодерам, которые работают в системах, которые предоставляют потоки битов без выравнивания по границам байтов, восстановить необходимое выравнивание из данных в потоке. Дополнительные данные также могут быть вставлены в формат потока байтов, что позволяет увеличить объем передаваемых данных и может помочь в достижении более быстрого восстановления выравнивания байтов, если это необходимо.
В других системах (например, в системах IP /RTP ) кодированные данные переносятся в пакетах, которые формируются транспортной системой. протокол, и идентификация границ блоков NAL в пакетах может быть установлена без использования шаблонов префикса стартового кода. В таких системах включение префиксов стартового кода в данные было бы пустой тратой пропускной способности данных, поэтому вместо этого блоки NAL могут переноситься в пакетах данных без префиксов стартового кода.
Блоки NAL подразделяются на блоки NAL VCL и не-VCL. Блоки VCL NAL содержат данные, которые представляют значения выборок в видеоизображениях, а блоки NAL, не относящиеся к VCL, содержат любую связанную дополнительную информацию, такую как наборы параметров (важные данные заголовка, которые могут применяться к большому количеству блоков NAL VCL.) и дополнительная улучшающая информация (информация о синхронизации и другие дополнительные данные, которые могут повысить удобство использования декодированного видеосигнала, но не являются необходимыми для декодирования значений выборок в видеоизображениях).
Набор параметров должен содержать информацию, которая, как ожидается, будет редко меняться, и предлагает декодирование большого количества блоков NAL VCL. Существует два типа наборов параметров:
Механизм набора параметров последовательности и изображения отделяет передачу редко изменяющейся информации от передачи кодированных представлений значений выборок в видеоизображениях. Каждый блок VCL NAL содержит идентификатор, который относится к содержимому соответствующего набора параметров изображения, и каждый набор параметров изображения содержит идентификатор, который относится к содержимому соответствующего набора параметров последовательности. Таким образом, небольшой объем данных (идентификатор) может использоваться для ссылки на больший объем информации (набор параметров) без повторения этой информации в каждом блоке VCL NAL. Наборы параметров последовательности и изображения могут быть отправлены задолго до блоков VCL NAL, к которым они применяются, и могут быть повторены для обеспечения устойчивости к потере данных. В некоторых приложениях наборы параметров могут отправляться в канале, который переносит блоки NAL VCL (так называемая «внутриполосная» передача). В других приложениях может быть выгодно передавать наборы параметров «вне полосы» с использованием более надежного транспортного механизма, чем сам видеоканал.
Использование набора параметров с надежным «внеполосным» обменом набором параметров Набор блоков NAL в заданной форме называется блоком доступа. В результате декодирования каждой единицы доступа получается одно декодированное изображение. Каждый блок доступа содержит набор блоков VCL NAL, которые вместе составляют первично кодированное изображение. Он также может быть снабжен префиксом разделителя блока доступа, чтобы помочь в определении начала блока доступа. Некоторая дополнительная улучшающая информация, содержащая данные, такие как информация о синхронизации изображения, также может предшествовать первично кодированному изображению. Первично кодированное изображение состоит из набора блоков VCL NAL, состоящих из срезов или разделов данных срезов, которые представляют выборки видеоизображения. После первично кодированного изображения могут быть некоторые дополнительные блоки VCL NAL, которые содержат избыточные представления областей одного и того же видеоизображения. Они называются избыточно кодированными изображениями и доступны для использования декодером при восстановлении после потери или повреждения данных в первично кодированных изображениях. Декодеры не обязаны декодировать избыточно кодированные изображения, если они присутствуют. Наконец, если кодированное изображение является последним изображением кодированной видеопоследовательности (последовательность изображений, которая независимо декодируется и использует только один набор параметров последовательности), может присутствовать блок NAL конца последовательности, чтобы указать конец последовательности; и если кодированное изображение является последним кодированным изображением во всем потоке блоков NAL, может присутствовать блок NAL конца потока, чтобы указать, что поток заканчивается.
Структура блока доступа NAL Кодированная видеопоследовательность состоит из серии блоков доступа, которые являются последовательными в потоке блоков NAL и используют только один набор параметров последовательности. Каждая кодированная видеопоследовательность может быть декодирована независимо от любой другой кодированной видеопоследовательности при наличии необходимой информации о наборе параметров, которая может быть передана «внутри полосы» или «вне полосы». В начале кодированной видеопоследовательности находится блок доступа мгновенного обновления декодирования (IDR). Блок доступа IDR содержит внутреннее изображение, которое является кодированным изображением, которое может быть декодировано без декодирования каких-либо предыдущих изображений в потоке блоков NAL, а наличие блока доступа IDR указывает, что никакое последующее изображение в потоке не потребует ссылки на изображения, предшествующие к внутреннему изображению, которое оно содержит, для декодирования. Поток блока NAL может содержать одну или несколько кодированных видеопоследовательностей.
