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H.264编码格式详解：Annex-B vs AVCC

news 2025/8/15 10:20:13

📋 概述

H.264视频编码标准在不同容器格式中采用两种不同的封装方式：

Annex-B格式：使用起始码标识NALU边界
AVCC格式：使用长度前缀标识NALU大小

理解这两种格式的区别对于视频处理、流媒体传输和系统集成至关重要。

🔍 Annex-B格式

基本特征

标识方式：使用起始码标识NALU边界
标准格式：H.264标准定义的原始格式
流媒体友好：适合实时传输和流媒体应用

数据结构

[起始码][NALU数据][起始码][NALU数据][起始码][NALU数据]...

起始码类型

类型	字节序列	说明
4字节起始码	`00 00 00 01`	标准起始码，兼容性最好
3字节起始码	`00 00 01`	短起始码，节省空间

示例数据

# SPS (Sequence Parameter Set)
00 00 00 01 67 42 00 1E 9A 74 40 00 00 03 00 40 00 00 0F 03 C6 0C 44 80# PPS (Picture Parameter Set)  
00 00 00 01 68 CE 3C 80# IDR帧
00 00 00 01 65 B8 40 22 9E 3C 59 7B E1 08 40 00 00 03 00 40 00 00 0F 03 A6 0C 44 80

优势

✅ 标准兼容性好
✅ 流媒体播放器支持度高
✅ 实时传输效率高
✅ 无需额外解析长度信息

劣势

❌ 数据大小略大（每个NALU多3-4字节起始码）
❌ 不支持随机访问优化

📦 AVCC格式

基本特征

标识方式：使用长度前缀标识NALU大小
容器优化：针对MP4容器格式优化
随机访问友好：支持快速定位和跳转

数据结构

[4字节长度][NALU数据][4字节长度][NALU数据][4字节长度][NALU数据]...

长度前缀解析

字节序：大端序（Big-Endian）
格式：4字节无符号整数
计算：长度 = (字节0 << 24) | (字节1 << 16) | (字节2 << 8) | 字节3

示例数据

# 长度前缀：0x1A = 26字节
00 00 00 1A 67 42 00 1E 9A 74 40 00 00 03 00 40 00 00 0F 03 C6 0C 44 80# 长度前缀：0x0C = 12字节  
00 00 00 0C 68 CE 3C 80# 长度前缀：0x1F = 31字节
00 00 00 1F 65 B8 40 22 9E 3C 59 7B E1 08 40 00 00 03 00 40 00 00 0F 03 A6 0C 44 80

优势

✅ 支持随机访问和快速跳转
✅ 容器格式优化
✅ 数据组织更紧凑
✅ 适合本地存储和播放

劣势

❌ 需要解析长度前缀
❌ 某些播放器兼容性较差
❌ 实时传输效率略低

🌐 RTSP传输格式

标准要求

RTSP传输H.264视频时，必须使用Annex-B格式，这是由RFC 6184标准强制规定的。

原因分析

流媒体特性：RTSP是实时流媒体协议，需要支持随机接入
起始码识别：Annex-B的起始码便于接收端快速定位NALU边界
标准兼容：符合H.264标准定义，兼容性最好
实时解析：接收端无需预先知道数据长度，可以边接收边解析

传输过程

H.264 Annex-B → RTP封装 → 网络传输 → RTP解封装 → H.264 Annex-B

🔧 格式转换

AVCC → Annex-B转换

std::string ConvertToAnnexB(const uint8_t* data, int size) {std::string annex_b_data;annex_b_data.reserve(size + 1024); // 预分配空间int i = 0;while (i < size - 4) { // 至少需要4字节长度前缀// 读取4字节长度前缀（大端序）uint32_t nalu_length = (data[i] << 24) | (data[i+1] << 16) | (data[i+2] << 8) | data[i+3];// 检查长度是否合理if (nalu_length == 0 || nalu_length > size - i - 4) {break; // 长度无效，跳过剩余数据}// 添加Annex-B起始码annex_b_data.push_back(0x00);annex_b_data.push_back(0x00);annex_b_data.push_back(0x00);annex_b_data.push_back(0x01);// 添加NALU数据annex_b_data.append(reinterpret_cast<const char*>(data + i + 4), nalu_length);// 移动到下一个NALUi += 4 + nalu_length;}return annex_b_data;
}

转换要点

长度解析：正确读取大端序长度值
边界检查：确保数据完整性
起始码添加：为每个NALU添加标准起始码
数据复制：保持NALU数据内容不变

🎯 应用场景

Annex-B格式适用

实时流媒体：RTSP、HLS、DASH
广播系统：DVB、ATSC
网络传输：RTP封装
TS容器：MPEG-2 Transport Stream

AVCC格式适用

本地存储：MP4、MOV、3GP文件
点播系统：支持随机访问
编辑软件：视频编辑和后期处理
移动设备：iOS、Android原生支持

📊 性能对比

特性	Annex-B	AVCC
解析速度	快（直接查找起始码）	中等（需要读取长度）
内存占用	稍高（起始码开销）	较低（无额外开销）
兼容性	优秀	良好
随机访问	困难	容易
流媒体	优秀	中等

🔧 实际应用

CyberRT兼容性

期望格式：Annex-B格式
MP4处理：需要自动转换为Annex-B
TS处理：直接使用原始数据
播放器支持：确保H.264数据能被正确解析

格式检测和转换

// 获取H.264数据并进行格式转换
std::string h264_data;
if (IsMP4Format()) {// MP4格式：转换为Annex-B格式h264_data = ConvertToAnnexB(packet_->data, packet_->size);
} else {// 非MP4格式（如TS）：直接使用原始数据h264_data = std::string(reinterpret_cast<const char*>(packet_->data), packet_->size);
}