openh264 Pskip 模式决策过程源码分析

本文主要是介绍openh264 Pskip 模式决策过程源码分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

skip模式

视频编码中的 “skip” 模式是一种优化技术，用于提高编码效率，减少不必要的编码工作。当编码器确定某个宏块（Macroblock,
MB）在当前帧和参考帧之间没有显著的运动或变化时，可以采用skip模式。以下是skip模式的一些关键点：

1. 宏块未变化：在视频序列中，许多宏块在连续的帧之间可能看起来相同或非常相似。如果编码器检测到这种情况，它可以决定不对这些宏块进行编码。

2. 运动向量（Motion Vector, MV）：编码器会计算当前宏块和参考帧中相应宏块之间的运动向量。如果运动向量为零或非常小，表明宏块没有显著运动，可以考虑使用skip模式。

3. 编码效率：使用skip模式可以减少编码器需要处理的数据量，从而提高编码效率。由于不需要对这些宏块进行变换、量化和编码，编码器可以将资源集中在那些确实发生变化的宏块上。

4. P-skip和B-skip：

   • P-skip：在P帧（预测帧）中，如果宏块与前一帧中的对应宏块相同或非常相似，可以使用P-skip模式。
   • B-skip：在B帧（双向预测帧）中，如果宏块与前后两个参考帧中的对应宏块相同或非常相似，可以使用B-skip模式。

5. 条件判断：编码器通常会根据一些条件来判断是否使用skip模式，例如宏块的运动向量、编码成本、宏块类型等。

6. 预测和更新：在决定使用skip模式之前，编码器可能需要进行一些预测和成本计算。如果预测的成本低于实际编码的成本，编码器可能会选择skip模式。此外，编码器还需要更新相关的状态和缓存信息，以确保解码器能够正确地重建视频帧。

7. 编码器复杂性：虽然skip模式可以提高编码效率，但它也可能增加编码器的复杂性，因为编码器需要准确地判断何时使用skip模式。

8. 编码标准：不同的视频编码标准（如H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9等）可能有不同的skip模式实现和优化策略。

总的来说，skip模式是一种有效的视频编码技术，可以在保持视频质量的同时减少编码工作量和提高编码速度。

openh264 中 Pskip 决策过程分析

Pskip 判断逻辑的函数关系图

• 说明：可以看到Pskip 决策的核心函数是WelsMdInterJudgePskip、WelsMdInterDecidedPskip两个函数。

Pskip 判断的逻辑原理

skip 类型判断的核心函数

1. WelsMdInterJudgePskip函数

• 功能：判断当前宏块是否应该尝试使用P-skip模式进行编码。
• 原理：
  • 函数的返回值bRet初始化为true；
  • 如果参考帧是P-slice类型，并且宏块缓存中的参考宏块类型是P-skip或背景类型，或者bTrySkip为true，则进入判断逻辑；
    • 调用PredictSadSkip函数来预测P-skip宏块的SAD成本；
    • 调用WelsMdPSkipEnc函数尝试P-skip编码。如果成功，则bRet保持true；如果失败，则设置为false；
    • return 返回值 bRet；
  • return 返回 false；
• 源码：

//
//  try the ordinary Pskip
//
bool WelsMdInterJudgePskip (sWelsEncCtx* pEncCtx, SWelsMD* pWelsMd, SSlice* pSlice, SMB* pCurMb, SMbCache* pMbCache,bool bTrySkip) {bool bRet = true;if (((pEncCtx->pRefPic->iPictureType == P_SLICE) && (pMbCache->uiRefMbType == MB_TYPE_SKIP|| pMbCache->uiRefMbType == MB_TYPE_BACKGROUND)) ||bTrySkip) {PredictSadSkip (pMbCache->sMvComponents.iRefIndexCache, pMbCache->bMbTypeSkip, pMbCache->iSadCostSkip, 0,& (pWelsMd->iSadPredSkip));bRet = WelsMdPSkipEnc (pEncCtx, pWelsMd, pCurMb, pMbCache) ? true : false;return bRet;}return false;
}

2. WelsMdInterDecidedPskip函数

• 功能：将一个宏块标记为P-skip，并执行与此相关的编码操作。
• 原理：
  • 从编码上下文中获取当前解码层（Decoding Queue Layer）的指针；
  • 将当前宏块的类型设置为 MB_TYPE_SKIP，表明这是一个P-skip宏块；
  • 调用 WelsRecPskip 函数来记录P-skip宏块；
  • 调用 WelsMdInterUpdatePskip 函数来更新P-skip宏块的编码信息。
• 源码：

//
//  Pskip mb encode
//
void WelsMdInterDecidedPskip (sWelsEncCtx* pEncCtx, SSlice* pSlice, SMB* pCurMb, SMbCache* pMbCache) {SDqLayer* pCurDqLayer = pEncCtx->pCurDqLayer;pCurMb->uiMbType = MB_TYPE_SKIP;WelsRecPskip (pCurDqLayer, pEncCtx->pFuncList, pCurMb, pMbCache);WelsMdInterUpdatePskip (pCurDqLayer, pSlice, pCurMb, pMbCache);
}

3. WelsMdInterDoubleCheckPskip函数

• 功能：在特定条件下检查并可能更新宏块的类型为P-skip。
• 原理：
  • 检查当前宏块的类型是否为16x16模式，并且宏块的CBP（Coded Block Pattern）是否为0。如果都满足，表示宏块没有被编码，可能是由于没有显著变化；
    • 检查当前宏块的参考帧索引是否为0，这可能表示宏块使用的是帧内预测；
      • 初始化一个运动向量结构体sMvp；
      • 调用PredSkipMv函数预测跳过的宏块的运动向量，并将结果存储在sMvp中；
      • 比较预测的运动向量和当前宏块的运动向量是否相同；
        • 如果运动向量相同，将宏块类型设置为P-skip；
    • 根据当前宏块的运动向量是否为0，设置一个标志bCollocatedPredFlag，表示是否使用了同位置的预测。
• 源码：

//
//  doublecheck if current MBTYPE is Pskip
//
void WelsMdInterDoubleCheckPskip (SMB* pCurMb, SMbCache* pMbCache) {if (MB_TYPE_16x16 == pCurMb->uiMbType && 0 == pCurMb->uiCbp) {if (0 == pCurMb->pRefIndex[0]) {SMVUnitXY sMvp = { 0 };PredSkipMv (pMbCache, &sMvp);if (LD32 (&sMvp) == LD32 (&pCurMb->sMv[0])) {pCurMb->uiMbType = MB_TYPE_SKIP;}}pMbCache->bCollocatedPredFlag = (LD32 (&pCurMb->sMv[0]) == 0);}
}

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