JM8.5中的多参考帧问题

Outline:

1、 CFG文件中有关多参考帧的相关选项

2、多参考帧涉及到的数据结构和全局变量

3、保存重建图像为参考帧

4、编码一帧前，设置参考帧列表

5、多参考帧的使用（即参考帧的选择策略问题）

6、遗留问题

1、CFG文件中有关多参考帧的相关选项

############################################################################### #Encoder Control

###############################################################################

…

NumberReferenceFrames = 10 # Number of previous frames used for inter motion search (1-16)

解释:

a、首先通过Configure()转换成input->num_reference_frames

b、 input->num_reference_frames再通过parset.c文件中的IdentifyNumRefFrames()返回给同一文件的FillParameterSetStructures()中的sps->num_ref_frames。

c、 FillParameterSetStructures()其实被parset.c文件中的GenerateParameterSets()函数调用，所以sps又被赋给了active_sps，active_sps是全局变量。

d、 active_sps->num_ref_frames又会在lencod.c中的init_img()函数中被赋给img->num_reference_frames。

PList0References = 0 # P slice List 0 reference override (0 disable, N <= NumberReferenceFrames)

解释:

用于限制LIST0中参考帧的数目

…

###############################################################################

# B Frames

###############################################################################

…

BList0References = 0 # B slice List 0 reference override (0 disable, N <= NumberReferenceFrames)

BList1References = 0 # B slice List 1 reference override (0 disable, N <= NumberReferenceFrames)

…

2、 多参考帧涉及到的数据结构和全局变量

a、概要

多参考帧相关的重要的数据结构都在mbuffer.h文件中。

其中重要的数据结构有：StorblePicture, FrameStore, DecodedPictureBuffer

重要的全局变量有：

extern DecodedPictureBuffer dpb;

extern StorablePicture **listX[6];

extern int listXsize[6];

b、各数据结构的作用和相互之间的关系

StorblePicture存放的是一帧帧方式或场方式的重建图像

FrameStore嵌套了StorblePicture，同时增加了一些标志信息，如是否已输出到文件等，所以它可以用于通用的表示一帧的数据结构（不分场或帧）

DecodedPictureBuffer又嵌套了FrameStore，它用于保存所有的重建图像（应该保存的），其中设置很多辅助的参数，如used_size用来表示已经保存的重建图像数。

c、各全局变量的作用

dpb的作用从上面对DecodedPictureBuffer的解释中，已经可以看出是用来存储所有的重建图像。值的提醒的是它可能保存了非参考帧重建图像。

listX[6]：该变量的作用是用来在每次编码一帧图像时，将所要用到的参考帧保存在其中。但真正所要用到的参考帧图像数据是指向到dpb对应的结构元素中。

对于P帧，只要用到listX[0]。

对于B帧，要用到listX[0]，listX[1]

对于Mbaff的编码方式，可能还会用到listX[2-5]。

3、 保存重建图像为参考帧

所用到的函数是：void store_picture_in_dpb(StorablePicture* p)，mbuffer.c

该函数在image.c的encode_one_frame()的后段被调要到。

其中重要的程序段如下：

// first try to remove unused frames 当缓冲已满时

if (dpb.used_size==dpb.size)

{

remove_unused_frame_from_dpb();//只删除一帧。这种策略是否有效呢？怀疑？？？

}

// then output frames until one can be removed

while (dpb.used_size==dpb.size)

{

// non-reference frames may be output directly

if (!p->used_for_reference) //如果当前帧不作为参卡帧，可以直接输出到重建序列文件

{

get_smallest_poc(&poc, &pos);

if ((-1==pos) || (p->poc < poc))

{

direct_output(p, p_dec);

return;

}

// flush a frame

output_one_frame_from_dpb();//输出一帧到文件

}

…

insert_picture_in_dpb(dpb.fs[dpb.used_size],p); //将当前解码帧插入到dpb尾部

4、 编码一帧前，设置参考帧列表

所用到的函数是：init_lists(), mbuffer.c

该函数在image.c中的code_a_picture()的开始部分被调用到。

其中重要的程序段如下：（只举例分析帧模式的情况）

…

////////////////////////////////

//将dpb中参考帧写入ListX中去

////////////////////////////////

if ((currSliceType == I_SLICE)||(currSliceType == SI_SLICE))

{

listXsize[0] = 0;

listXsize[1] = 0;

return;

}

if ((currSliceType == P_SLICE)||(currSliceType == SP_SLICE))

{

// Calculate FrameNumWrap and PicNum

if (currPicStructure == FRAME)

{

for (i=0; i<dpb.ref_frames_in_buffer; i++)

{

if (dpb.fs_ref[i]->is_used==3)

{

if ((dpb.fs_ref[i]->frame->used_for_reference)&&(!dpb.fs_ref[i]->frame->is_long_term))

{

listX[0][list0idx++] = dpb.fs_ref[i]->frame;

}

// order list 0 by PicNum

qsort((void *)listX[0], list0idx, sizeof(StorablePicture*), compare_pic_by_pic_num_desc);

listXsize[0] = list0idx;

…

}

else//B_SLICE

{

…

}

5、 多参考帧的使用（即参考帧的选择策略问题）

所用到的函数是：PartitionMotionSearch(), mv_search.c 该函数的作用是对各种尺寸的宏块或亚宏块寻找匹配块。

其中涉及到多参考帧的程序段如下：

…

//===== LOOP OVER REFERENCE FRAMES =====

for (list=0; list<numlists;list++)

{

for (ref=0; ref < listXsize[list+list_offset]; ref++)//list_offset和场模式有关

{

…

NOTE:从上面的程序可以看出，JM8.5对多参考帧的选择，是采用的是一种完全遍历的方式，所以其计算复杂度会很高。

6、 遗留问题

a、在init_lists()对于ListX[0]和ListX[1]中参考帧数相同时，会采用一种交换机制，不知其目的如何？

b、 dpb的参考帧有short_term或long_term这样的属性，这属性会影响多参考帧机制的整个过程，但不知其具体作用和原理？

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