从H264/H265码流中获取宽、高及帧率

http://www.latelee.org/my-study/get-width-height-framerate-from-bitstream.html
在做码流分析时，图像分辨率、帧率这类的基本信息，当然不可少。本文介绍如何从NAL中计算到图像宽、高，还有分辨率。于是H264和H265有相似性，就在一起写了。
一、从码流获得宽、高
1、H264
宽高可从SPS字段计算得到，公式如下：
Width = (pic_width_in_mbs_minus1+1)16;Height = (pic_height_in_map_units_minus1+1)16;
但以上是针对宽高是16的整数倍的情况，当不是16整数倍时，frame_cropping_flag值为1，frame_mbs_only_flag为1，公式如下：(也可以认为统一使用下面的公式)
width = ((pic_width_in_mbs_minus1 +1)16) - frame_crop_left_offset2 - frame_crop_right_offset2;height= ((2 - frame_mbs_only_flag) (pic_height_in_map_units_minus1 +1) * 16) - (frame_crop_top_offset * 2) - (frame_crop_bottom_offset * 2);
比如一个1080P视频的SPS信息如下：
pic_width_in_mbs_minus1 : 119pic_height_in_map_units_minus1 : 67 frame_mbs_only_flag : 1mb_adaptive_frame_field_flag : 0direct_8x8_inference_flag : 1frame_cropping_flag : 1 frame_crop_left_offset : 0 frame_crop_right_offset : 0 frame_crop_top_offset : 0 frame_crop_bottom_offset : 4
根据第二个公式
width = (119+1) * 18 - 02 - 02 = 1920height = (2-1) * (67+1)16 - 02 - 42 = 1088 - 8 = 1080
以上公式是一年多以前在网上找的，仔细看手册，上面的公式有局限性。根据H264手册Table6-1及7.4.2.1.1，参考mkvtoolnix代码，比如稳妥的计算方法如下：
// 宽高计算公式 width = (sps->pic_width_in_mbs_minus1+1) * 16; height = (2 - sps->frame_mbs_only_flag) (sps->pic_height_in_map_units_minus1 +1) * 16); if(sps->frame_cropping_flag) { unsigned int crop_unit_x; unsigned int crop_unit_y; if (0 == sps->chroma_format_idc) // monochrome { crop_unit_x = 1; crop_unit_y = 2 - sps->frame_mbs_only_flag; } else if (1 == sps->chroma_format_idc) // 4:2:0 { crop_unit_x = 2; crop_unit_y = 2 * (2 - sps->frame_mbs_only_flag); } else if (2 == sps->chroma_format_idc) // 4:2:2 { crop_unit_x = 2; crop_unit_y = 2 - sps->frame_mbs_only_flag; } else // 3 == sps.chroma_format_idc // 4:4:4 { crop_unit_x = 1; crop_unit_y = 2 - sps->frame_mbs_only_flag; } width -= crop_unit_x * (sps->frame_crop_left_offset + sps->frame_crop_right_offset); height -= crop_unit_y * (sps->frame_crop_top_offset + sps->frame_crop_bottom_offset); }
注：一些H264分析工具，比如CodecVisa和H264Visa，1080P的视频，分辨率为1920×1088。这是不正确的。
2、H265
H.265类似，但SPS的字段不同了。公式如下：
width = sps->pic_width_in_luma_samples;height = sps->pic_height_in_luma_samples;
当窗口有裁剪时(conformance_window_flag为1)，计算如下：
sub_width_c = ((1==chroma_format_idc)||(2 == chroma_format_idc))&&(0==separate_colour_plane_flag)?2:1;sub_height_c = (1==chroma_format_idc)&& (0 == separate_colour_plane_flag)?2:1;width -= (sub_width_cconf_win_right_offset + sub_width_cconf_win_left_offset);height -= (sub_height_cconf_win_bottom_offset + sub_height_cconf_win_top_offset);
上式根据H265手册Table6-1及7.4.3.2.1小节计算宽、高。注意，手册里加了1，但实际不使用。参考mkvtoolnix讨论：https://github.com/mbunkus/mkvtoolnix/issues/1152注：对于1080P的视频，H265直接用pic_width_in_luma_samples及pic_height_in_luma_samples即得到正确的值。但对于一些奇葩的分辨率，还没有测试过。
三、帧率
H264和H265帧率计算公式相同，如下：
max_framerate = (float)(sps->vui.vui_time_scale) / (float)(sps->vui.vui_num_units_in_tick);
使用x264编码YUV序列，设置为25fps时，time_scale为50，num_units_in_tick为1，计算得50fps，与实际不符。而x265用同样的参数编码，计算得到的帧率是正常的。
网上有说法，当nuit_field_based_flag为1时，要再除以2。另外说x264将该值设置为0，所以得到的值不是实际值。参见：http://forum.doom9.org/showthread.php?t=153019
目前还没研究透这一点。
李迟 2015.9.19