h.264的POC计算

本文参考自http://wenku.baidu.com/link?url=ZPF0iSKzwLQg_8K02pnnd_-Zd6ISnsOGWsGYb98ucLkELZO4nOv-X-v2GKLzI3r0VMN4R0TC8cM6AQy7xOjDZ4AQJBYWT_-VOYlxQFCvaj_

视频编码顺序与视频的播放顺序，并不完全相同

视频编码时，如果采用了B帧编码，由于B帧很多时候都是双向预测得来的，这时会先编码B帧的后向预测图像（P帧），然后再进行B帧编码，

因此会把视频原来的播放顺序打乱，以新的编码顺序输出码流

而在解码断接收到码流后，需要把顺序还原成原本的播放顺序，以输出正确的视频

在编解码中，视频的播放顺序序号叫做POC（picture order count）

POC有两种类型：

1、把POC的低位编进码流内        （pic_order_cnt_type = 0）

2、依赖frame_num求解POC      （pic_order_cnt_type = 1）

对于第一种类型，POC的低位pic_order_cnt_lsb可以从码流内得到，而POC的高位PicOrderCntMsb则要求解码器自行计数

计数方式依赖于前一编码帧（PrevPicOrderCntMsb与PrevPicOrderCntLsb），代码如下

    // Calculate the MSBs of current picture
    if( img->pic_order_cnt_lsb  <  img->PrevPicOrderCntLsb  &&  
      ( img->PrevPicOrderCntLsb - img->pic_order_cnt_lsb )  >=  ( MaxPicOrderCntLsb / 2 ) )
      img->PicOrderCntMsb = img->PrevPicOrderCntMsb + MaxPicOrderCntLsb;
    else if ( img->pic_order_cnt_lsb  >  img->PrevPicOrderCntLsb  &&
      ( img->pic_order_cnt_lsb - img->PrevPicOrderCntLsb )  >  ( MaxPicOrderCntLsb / 2 ) )
      img->PicOrderCntMsb = img->PrevPicOrderCntMsb - MaxPicOrderCntLsb;
    else
      img->PicOrderCntMsb = img->PrevPicOrderCntMsb;

可以对比下图分析

如果序列内出现了mmco==5，
如果是场模式，并且出现在底场，PrevPicOrderCntMsb与PrevPicOrderCntLsb都要清零
如果出现在顶场，只需要清零PrevPicOrderCntMsb
如果mmco==5出现在帧模式，也是只清零PrevPicOrderCntMsb

另外如果出现了IDR，那么PrevPicOrderCntMsb与PrevPicOrderCntLsb都要清零

代码如下

    // 1st
    if(img->idr_flag)
    {
      img->PrevPicOrderCntMsb = 0;
      img->PrevPicOrderCntLsb = 0;
    }
    else
    {
      if (img->last_has_mmco_5) 
      {
        if (img->last_pic_bottom_field)
        {
          img->PrevPicOrderCntMsb = 0;
          img->PrevPicOrderCntLsb = 0;
        }
        else
        {
          img->PrevPicOrderCntMsb = 0;
          img->PrevPicOrderCntLsb = img->toppoc;
        }
      }
    }

可以对比下图分析

对于第二种类型，是通过frame_num来计算得出POC
在解析步骤之前通过下图来分析一下帧序列结构

该序列分3个循环，

除开I帧外，每个循环有相同的结构其中frame_num是由解码器计数的，这里不在讨论范围内，直接拿来用，

另外有两个参数是从码流内（sps）获取：

num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle    除I帧外，每个循环内有多少个参考帧（P帧）

offset_for_ref_frame[i]                             一个循环内参考帧之间的间隔

假设我们需要计算POC为42的B帧的poc值

有如下步骤：

1、判断IDR，mmco==5

2、根据frame_num获取AbsFrameNum，如果是B帧则需要减一

3、计算POC，其中又分为以下几个步骤：

• 计算一个循环的长度，即offset_for_ref_frame[i]所有元素加起来，4+6+8 = 18
• 计算AbsFrameNum所在循环的位置（9-1）/ 3 = 2 ，即第三个循环
• 计算AbsFrameNum在循环内的偏移（9-1）%3 = 2，偏移2，即需要加上offset_for_ref_frame[0],offset_for_ref_frame[1]两个
• 计算前两个循环的长度 2x18 = 36
• 前两个循环长度加上偏移长度 36 + 4 + 6 = 46
• 由于是B帧，最后要加上offset_for_non_ref_pic，offset_for_non_ref_pic = -2*(连续B帧的数量)，而这里由于有多个连续B帧，所以取平均值2，即 offset_for_non_ref_pic = -2*2 = -4
• 最后加上delta_pic_order_cnt[0] = 0，delta_pic_order_cnt[1] = 0 ， 即POC = 42

代码如下：

  case 1: // POC MODE 1
    // 1st
    if(img->idr_flag)
    {
      img->FrameNumOffset=0;     //  first pix of IDRGOP, 
      img->delta_pic_order_cnt[0]=0;                        //ignore first delta
      if(img->frame_num)  error("frame_num != 0 in idr pix", -1020);
    }
    else 
    {
      if (img->last_has_mmco_5)
      {
        img->PreviousFrameNumOffset = 0;
        img->PreviousFrameNum = 0;
      }
      if (img->frame_num<img->PreviousFrameNum)
      {             //not first pix of IDRGOP
        img->FrameNumOffset = img->PreviousFrameNumOffset + img->MaxFrameNum;
      }
      else 
      {
        img->FrameNumOffset = img->PreviousFrameNumOffset;
      }
    }

    // 2nd
    if(active_sps->num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle) 
      img->AbsFrameNum = img->FrameNumOffset+img->frame_num;
    else 
      img->AbsFrameNum=0;
    if(img->disposable_flag && img->AbsFrameNum>0)
      img->AbsFrameNum--;

    // 3rd
    img->ExpectedDeltaPerPicOrderCntCycle=0;

    if(active_sps->num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle)
      for(i=0;i<(int) active_sps->num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle;i++)
        img->ExpectedDeltaPerPicOrderCntCycle += active_sps->offset_for_ref_frame[i];

    if(img->AbsFrameNum)
    {
      img->PicOrderCntCycleCnt = (img->AbsFrameNum-1)/active_sps->num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle;
      img->FrameNumInPicOrderCntCycle = (img->AbsFrameNum-1)%active_sps->num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle;
      img->ExpectedPicOrderCnt = img->PicOrderCntCycleCnt*img->ExpectedDeltaPerPicOrderCntCycle;
      for(i=0;i<=(int)img->FrameNumInPicOrderCntCycle;i++)
        img->ExpectedPicOrderCnt += active_sps->offset_for_ref_frame[i];
    }
    else 
      img->ExpectedPicOrderCnt=0;

    if(img->disposable_flag)
      img->ExpectedPicOrderCnt += active_sps->offset_for_non_ref_pic;

    if(img->field_pic_flag==0)
    {           //frame pix
      img->toppoc = img->ExpectedPicOrderCnt + img->delta_pic_order_cnt[0];
      img->bottompoc = img->toppoc + active_sps->offset_for_top_to_bottom_field + img->delta_pic_order_cnt[1];
      img->ThisPOC = img->framepoc = (img->toppoc < img->bottompoc)? img->toppoc : img->bottompoc; // POC200301
    }
    else if (img->bottom_field_flag==0)
    {  //top field 
      img->ThisPOC = img->toppoc = img->ExpectedPicOrderCnt + img->delta_pic_order_cnt[0];
    } 
    else
    {  //bottom field
      img->ThisPOC = img->bottompoc = img->ExpectedPicOrderCnt + active_sps->offset_for_top_to_bottom_field + img->delta_pic_order_cnt[0];
    }
    img->framepoc=img->ThisPOC;

    img->PreviousFrameNum=img->frame_num;
    img->PreviousFrameNumOffset=img->FrameNumOffset;
    
    break;

　　

计算POC还有一种类型，这种最简单，直接通过frame_num推导，应用在没有连续的非参考帧的情况下（即一个间隔最多只能包含一个非参考帧）。

即没有B帧的，这种最简单，直接通过frame_num推导，

但是应该注意，在这种情况下不存在连续 的非参考图象（注释），且解码输出的顺序和显示输出顺序一致（注释），意思就是说不出现B帧，但可以出现非参考的P场，这也是为什么当 nal_ref_idc=0的时候

tempPicOrderCnt = 2 * ( FrameNumOffset + frame_num ) –1的情况。这里保证了参考场的POC始终为偶数，并且大于同帧的另外一个场

代码如下

  case 2: // POC MODE 2
    if(img->idr_flag) // IDR picture
    {
      img->FrameNumOffset=0;     //  first pix of IDRGOP, 
      img->ThisPOC = img->framepoc = img->toppoc = img->bottompoc = 0;
      if(img->frame_num)  error("frame_num != 0 in idr pix", -1020);
    }
    else
    {
      if (img->last_has_mmco_5)
      {
        img->PreviousFrameNum = 0;
        img->PreviousFrameNumOffset = 0;
      }
      if (img->frame_num<img->PreviousFrameNum)
        img->FrameNumOffset = img->PreviousFrameNumOffset + img->MaxFrameNum;
      else 
        img->FrameNumOffset = img->PreviousFrameNumOffset;


      img->AbsFrameNum = img->FrameNumOffset+img->frame_num;
      if(img->disposable_flag)
        img->ThisPOC = (2*img->AbsFrameNum - 1);
      else
        img->ThisPOC = (2*img->AbsFrameNum);

      if (img->field_pic_flag==0)
        img->toppoc = img->bottompoc = img->framepoc = img->ThisPOC;
      else if (img->bottom_field_flag==0)
         img->toppoc = img->framepoc = img->ThisPOC;
      else img->bottompoc = img->framepoc = img->ThisPOC;
    }

    if (!img->disposable_flag)
      img->PreviousFrameNum=img->frame_num;
    img->PreviousFrameNumOffset=img->FrameNumOffset;
    break;