NAL 网络提取层(Network Abstraction Layer)

1.NAL全称Network Abstract Layer, 即网络抽象层。

在H.264/AVC视频编码标准中，无论是存储还是网络传输，H264 原始码流是由一个接一个 NALU（NAL Unit）组成，整个系统框架被分为两个层面：视频编码层面（VCL）和网络抽象层面（NAL）。其中，前者负责有效表示视频数据的内容，而后者则负责格式化数据并提供头信息，以保证数据适合各种信道和存储介质上的传输。

VCL：负责有效表示视频数据的内容，包括核心压缩引擎和块、宏块和片的语法级别定义，设计目标是尽可能地独立于网络进行高效的编码。
NAL：负责格式化数据并提供头信息，将 VCL 产生的比特字符串适配到各种各样的网络和多元环境中，覆盖了所有片级以上的语法级别。

2.视频压缩

2.1帧内压缩

        帧内压缩是生成I帧的算法。
        帧内压缩，指的是一帧图片的内部压缩。当H.264对图片进行 16 * 16 分块后，会对每个小块内的图像进行分析，如果2个小块图像比较相近，那么住需要存储一张即可，无需存储重复图块。这样可以有效压缩图片的存储大小。
        帧内（Intraframe）压缩的原理是：当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩是编码一个完整的图像，所以可以独立的解码、显示。帧内压缩率一般不高。

2.2帧间压缩

        帧间压缩是生成B帧和P帧的算法。
        帧间压缩，指的是图片间的图像压缩。在每帧图片划分成16 * 16 小块的图像进行分析基础上，比图片间的数据，如果两张图片比较相近，对相同的图像模块只需存储一份，对不同的部分再做存储。避免了重复数据的存储，极大改善了图片压缩空间。
        帧间（Interframe）压缩的原理是：相邻几帧的数据有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。

帧间压缩也称为时间压缩（Temporalcompression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩是无损的，它通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻帧的差值，这样可以大大减少数据量。

3.NALU的类型

在H.264/AVC中，定义了多种NALU的类型，以适应不同的应用场景。下面是一些常见的类型：

帧内预测（I）
仅使用当前帧的信息进行编码。也叫帧内压缩，可以通过视频解压算法解压成一张完整的图片，它是一帧画面的完整保留，也被成为关键帧，一般在检测到丢包时，我们会立即向对方强求一个I帧。

预测（P）
使用前一帧的信息进行编码。也叫帧间压缩，前向预测编码帧，其表示的是这一帧与前一帧的差别，即预测差值与运动矢量。

双向预测（B）
使用前一帧和后一帧的信息进行编码。双向预测编码帧，记录的是本帧与前后帧的差别，其压缩率较高，但是解码对性能要求较高，一般不使用。

序列参数集（SPS）
全称Sequence Paramater Set，包含了一组连续图像的编码信息。

图像参数集（PPS）
全称Picture Paramater Set，包含了一个图像的编码信息。

4.NALU的结构

每个NALU包含了一个字节大小的NALU头信息(NAL header)，以及一个原始字节序列负荷(RBSP，Raw Byte Sequence Payload)。

4.1头部

头部是NALU的固定部分，占1字节。它包含了以下信息：

禁止位（forbidden_zero_bit）
1比特，必须为0。

NAL引用指数（nal_ref_idc）
2比特，表示该NALU的重要性。值越大，重要性越高。解码器在解码处理不过来的时候，可以丢掉重要性为0的NALU，而不影响图像的回放。如果当前NALU是属于参考帧的片，或是序列参数集，或是图像参数集这些重要的单位时，本句法元素必需大于0。

NAL单元类型（nal_unit_type）
5比特，表示NALU的类型。例如，类型可以是编码的视频数据、参数集等。

NALU类型的详细解析表：

常见的NALU类型：

十六进制、二进制   类型重要性类型值
0x67 (0 11 00111)   SPS 非常重要 type = 7
0x68 (0 11 01000)   PPS 非常重要 type = 8
0x65 (0 11 00101)   IDR帧   关键帧非常重要 type = 5
0x61 (0 11 00001)   I帧非常重要 type=1非IDR的I帧不大常见
0x41 (0 10 00001)   P帧重要 type = 1
0x01 (0 00 00001)   B帧不重要 type = 1
0x06 (0 00 00110)   SEI 不重要 type = 6

分析：以00 00 00 01分割之后的下一个字节就是NALU类型，将其转为二进制数据后，解读顺序为从左往右算，如下:

（1）第1位禁止位，值为1表示语法出错
（2）第2~3位为参考级别
（3）第4~8为是nal单元类型

其中0x67的二进制码为：
0110 0111
4-8为00111，转为十进制7，参考第二幅图：7对应序列参数集SPS

其中0x68的二进制码为：
0110 1000
4-8为01000，转为十进制8，参考第二幅图：8对应图像参数集PPS

其中0x65的二进制码为：
0110 0101
4-8为00101，转为十进制5，参考第二幅图：5对应IDR图像中的片(I帧)

判断是否为I帧的算法为：（NALU类型 & 0001 1111） = 5 即 NALU类型 & 31 = 5

比如0x65 & 31 = 5