HEVC之路0：HM16.18的運行+碼流分析

1.HM下載

1. HM不能直接網頁下載，因為它是采用svn來管理代碼的，因此需要利用svn下載，這里采用TortoiseSVN(軟件下載地址為https://tortoisesvn.net/)進行下載。
   
   
   

    

2. 下載並安裝TortoiseSVN，在桌面任意位置右鍵，打開repo-browser
   
3. 在彈出來的URL框填入HM的下載地址：https://hevc.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HEVCSoftware/tags/
   svn_HEVCSoftware分成三個大類：
   trunk：主干程序，是最新的HM主線版本。
   branches：分支程序，是擴展的HM版本。
   tags：各個版本的HM版本。
   
   
   
4. 然后就能看到HM相關文件夾，所發布的HM版本在tags文件夾中
   
5. 在需要的版本中右鍵選擇“checkout”，即可進行下載。這里選擇的是最新版HM-16.17
            關於版本，可以看到早期版本中有“RExt”字樣，RExt表示Format Range Extension，用於支持4:0:0,4:2:2,4:4:4的顏色空間和額外比特深度。但到HM16.0后，RExt已經並入HM主線，因此不再單獨列出RExt。而對於有”SCM”字樣版本，即包含SHVC,MV-HEVC,3D-HEVC版本分支。

2.HM運行

1. 在HM16.18->build文件夾中，點擊對應的VS版本打開，這里以HM_vc2015.sln為例，可以看到右側出現9個項目。
   

    

2. 右擊“解決方案‘HM_vc2013’(9個項目)”->”生成解決方案”。debug,win32可選，與系統是否是64位的無關，不影響工程運行
   

   生成成功后，在HM16.7下會生成一個“bin”文件夾，在bin\vc2013\Win32\Debug中會有2個可執行文件：TAppEncoder.exe和TAppDecoder.exe

3. 我們主要對HEVC編碼器進行研究，即將yuv格式碼流編碼成HEVC格式數據，所以主要關注TAppEncoder。
   右擊解決方案中“TAppEncoder”->“設為啟動項目”
   再右擊“TAppEncoder”->”屬性”->”配置屬性”->”調試”
   在工作目錄欄指定工作目錄路徑，這里在HM16.7下創建了一個workspace的文件夾作為工作目錄。
   在命令參數欄中需要填寫的是用到的配置文件名，包含2個：
   （1）編碼器配置文件： encoder_intra_main.cfg，文件路徑：D:\HEVC\HM16.7\cfg。並把該文件復制到workspace中。
   （2）視頻源配置文件（該用於指定輸入yuv測試文件，分辨率，待編碼幀數等）：為了日后使用方便，在workspace中新建一個bitstream.cfg的配置文件，配置的編寫復制HM16.7\cfg\per-sequence中的相應配置即可。（如，我們需要壓縮BasketballDrill視頻文件，則打開BasketballDrill.cfg並把其中的配置復制到bitstram.cfg中。但注意要修改InputFile的地址，這個后面會提到）。

4. 指定源數據文件
   下載地址1：http://ftp.kw.bbc.co.uk/hevc/hm-15.0-anchors/bitstreams/i_main/ ;
   該地址下載下來的是.bin格式的265壓縮文件，需經265解碼器解碼成yuv格式文件才可為編碼器使用。
   下載地址2（已經失效）：https://pan.baidu.com/share/link?shareid=976413622&uk=204312922#list/path=%2F
   該地址下載下來的是.yuv的yuv文件，可用於265編碼器編碼。這里下載了一個BasketballDrill_832x480_50.yuv文件用於編碼測試
   
   

5. 修改配置文件
   在HM16.7\cfg\per-sequence中找到BasketballDrill.cfg，並把其中的配置復制到bitstream.cfg
   修改bitstream.cfg中的配置：
   InputFile修改為碼流路徑，注意路徑不能有中文字符，斜線方向不影響。
   FramesToBeEncoded修改為5.即只編碼5幀，這里只為縮短編碼時間。
   

   修改encoder_intra_main.cfg中的配置：
   將QP值修改為51，以減小壓縮后的碼流量大小
   

   注意：以上配置不能亂改，一旦不滿足規范，則程序無法正常運行。  （如IntraPeriod和GOPSize這兩個參數的修改就有點復雜，一些都選1，即都是I幀，如果不是，還要設置一些參數，而不是簡單改變數值。例子見encoder_lowdelay_main_rext.cfg）。

6. 運行程序
   運行過程中出現如下界面，運行結束后在workspace中生成2個文件：str.bin和rec.yuv。前者是編碼后的碼流文件，后者是重建的yuv格式圖像
   

3.碼流分析

目前HEVC有幾款不錯的碼流分析軟件，CodecVisa，Elecard HEVC Analyzer等，但CodecVisa收費，Elecard HEVC Analyzer可以找到破解版，下面來簡單介紹Elecard HEVC Analyzer的使用方法。

Elecard HEVC Analyzer破解版下載地址，內附激活教程（CSDN現在沒法傳免費資源，以后共享資源我盡量用百度雲）：鏈接：https://pan.baidu.com/s/1jJE2W8A 密碼：gmof
打開Elecard HEVC Analyzer，然后打開編碼得到的.bin文件。

左上角選擇Chart Bar可以查看每幀視頻碼流分配情況：

 

Thumbnails查看視頻的縮略圖及對應的編碼索引和時間索引。

 

 

上方三個按鈕控制顯示塊划分、預測角度（幀內方向，幀間MV），分塊類型。

 

 

左側可以看到幀級別的統計信息，比如色度格式、分辨率、各類型幀所分配的比特比例等，下面可以更換查看VPS、SPS等其他級別的信息。

 

 

右側可以查看CU級別的信息，塊的位置、尺寸、預測方向等等。

 

 

詳細教程見Elecard自帶的User Guided。

4.錯誤分析

1. 沒有進行任何改動，程序開始運行一閃就自動結束了。

尤其是新手！注意了！很多人一上手就跑程序，成功生成了，但是運行什么都沒有，就這個問題！HM是需要設置輸入參數和cfg的！

使用HM的肯定都會遇到，一般都是輸入參數或cfg文件的問題，查看輸出的out.txt可以看到相關提示。檢查輸入參數是否正確（閱讀用戶手冊查錯），cfg文件中的輸入YUV地址是否填寫正確，對應位置是否有對應的YUV文件。

 

2. 對代碼進行改動后報錯。

同上，查看輸出的的out.txt看相關提示，找到對應位置進行修正。各類問題很多，就是很基本的C程序調試，不具體說了。

 

3. 運行程序，也不報錯，也沒有正常編碼的提示。

首先還是建議等，因為很可能是因為你的機子太慢了，HM還好，如果使用JEM，編一幀都可以睡一覺了，耐心等一下。如果超過幾個小時還不動，那就是程序的問題了，去找錯吧。

 

4.正常編碼輸出的重構圖像打開后如下圖，有兩種可能：

 

(1)編碼輸入的分辨率錯誤，只能改好重新編碼一下。

(2)cfg中設置的InternalBitDepth為10，這不是錯誤，無法正常顯示是因為重構圖像是10bit圖像，而一般YUV播放器只支持8bit圖像，像素值越界。這里提供一個本人自己改的10bit YUV播放器：http://blog.csdn.net/lin453701006/article/details/79892864。

 

4.針對編碼速度慢問題補充說明

新手肯定對於編碼速度有很多疑問，也有很多人問我這個問題，因此在這里單獨說明一下。

HM的編碼速度相關的因素：

(1). 很重要一定要記住，在真正測試時一定要用release版！release相比debug版本速度會快很多，x64也要比x86速度快一些。這個具體原因不深究了，有興趣可以自己研究下。

(2).輸入參數，編碼幀數、QP等。建議在檢驗你的代碼是否正確和初步檢測性能優劣時，用較少幀。而QP是公共測試條件限定的，沒法從QP方面入手提高速度。

(3).視頻序列的分辨率，這一點很好理解，沒什么可說的。

(4).所有人都能想到，電腦配置也會影響。不過我嘗試過，配置只要夠用，運行速度差異不大，主要還是C++的運行效率限制了運行速度。

5.參考鏈接

1. https://blog.csdn.net/u011025888/article/details/78841829
   

2. https://blog.csdn.net/lin453701006/article/details/52775820