HEVC代碼學習0：HM使用+碼流分析教程

第一次面對如此浩大的工程代碼，真的不知如何下手。拜讀HEVC_CJL大神的博客，受益匪淺。以下將記錄個人學習過程，有不對的地方請諒解指正，十分感謝。

更新

·2016.10.10：對HM使用方法進行了描述。

·2018.01.23：對原HM使用方法進行了較大更新，增加了HM下載和碼流分析部分。

·2018.03.05：增加HM常見問題及解決方法。

·2018.03.28：增加針對編碼速度慢問題補充說明。

·2018.04.14：增加編碼輸出信息介紹。

·2018.07.23：修改 2.2 配置cfg文件中的一處錯誤。

·2018.08.16：改正 2.5 編碼輸出信息中GOP和TId解釋錯誤，感謝博友qq_25276393指正。

一、HM使用教程

1．下載
HM爲HEVC的參考軟件，下載地址：https://hevc.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HEVCSoftware/

分成三個大類：
trunk：主幹程序，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。

這裏下載需要使用TortoiseSVN，網上可以直接下載，這是一個版本控制工具軟件，具體介紹見百度百科。安裝SVN後，在桌面右鍵可以看到多了一個SVN Checkout，點擊後會出現一個對話框。

找到要下載的HM版本，打開到如下界面，將地址複製到SVN文件下載地址對應的對話框處，點OK開始下載。

在保存地址可以找到下載的HM版本。

附加：

JEM下載地址：https://jvet.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HMJEMSoftware/

JEM使用方法見https://blog.csdn.net/lin453701006/article/details/79941425，與HM類似，使用中改動在於cfg。

HM/JEM+360Lib下載地址：https://jvet.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_360Lib/

2．HM使用方法

2.1 HM工程

以HM16.6爲例，在HM-16.6目錄下打開build文件夾，用VS打開對應版本的sln，可以看到HM包含的工程。

早期的HM解決方案包含了7個工程：
(1) TAppCommon 編碼器和解碼器共用的應用函數
(2) TAppDecoder 解碼器的應用函數
(3) TAppEncoder 編碼器的應用函數
(4) TLibCommon 編碼器和解碼器共用的庫函數
(5) TLibDecoder 解碼器的庫函數
(6) TLibEncoder 編碼器的庫函數
(7) TLibVideoIO 視頻輸入、輸出庫函數
後來又增加了2個工程：TAppDecoderAnalyser和TLibDecoderAnalyser。

使用時首先右鍵TAppEncoder-設爲啓動項目，配置設爲debug x64，生產解決項目。

HEVC標準規定的是解碼端，編碼端可以隨意改動，因此一般的工作都是集中於編碼器方面。

2.2 配置cfg文件

HM使用是需要配置參數的，參數包括cfg和輸入參數。HM目錄下cfg文件夾中存儲了公共測試的配置文件，分爲4種，下面就以encoder_randomaccess_main.cfg爲例，打開encoder_randomaccess_main.cfg。在cfg下的per-sequence文件夾中，還有公共測試序列的配置文件，任意打開一個將其複製到encoder_randomaccess_main.cfg中的#======== Profile ================前，添加到原始的#======== File I/O ===============部分BitstreamFile之前，如下圖。

這裏面通過英文可以瞭解參數對應內容，不做具體解釋了。一般需要修改的就是輸入文件、分辨率和編碼幀數，再就是QP。

2.3 改輸入參數

右擊TAppEncoder選擇屬性，打開調試，如圖更改以下內容

命令參數：-c cfg地址\xxx.cfg

-c是指定使用該配置文件的參數進行編碼。

2.4 運行

命令行顯示如下圖，需要耐心等待，生成編碼後的yuv和bin文件

編碼結束會在命令行下輸出編碼後的bit數、YUV、編碼時間等信息，爲記錄方便，在2.3輸入參數中增加>out.txt。編碼結束找到輸出文件打開可以看到相關信息，如下圖：

2.5 編碼輸出信息

上圖是HM輸出在命令行窗口的信息，很多新手都會想知道編碼質量在哪看，就在這裏，下面大概介紹下編碼輸出的信息。

編碼結束後輸出的信息中給出了編碼質量、時間，這也是就是爲什麼強調用>out.txt保存這些信息。

首先會輸出一些編碼的輸入參數：

然後就是在每編完一幀後，會輸出一個該幀的編碼信息，其中重要的是：POC（對應圖像時域播放順序的序號，這裏POC 0 就是時域播放第一幀）、TId（temporal id 時域層序號，一個幀只能參考時域層低於他的幀，不能參考更高層的幀），總比特數，YUV各自的PSNR值。

這裏再補充介紹下POC和TId，上圖是分層B幀結構。其中第x幀中的x，即爲當前幀的POC，即播放順序，注意和編碼順序區分，詳見分層B幀碼預測結構。右側的Temporal Level對應就是TId，比如第0幀和第8幀 TId爲0，第4幀 TId爲1，第4幀可以參考第0幀和第8幀，反之不可以。

最後就是在編完要求的幀數後輸出的總的編碼信息，包括全部幀的總bit數、YUV各自及總的PSNR值，以及I、P、B幀的幀數、bit數、YUV各自及總的PSNR值，還有編碼時間。I幀、P幀、B幀的概念這裏不再贅述。

論文中在說編碼性能時一般會提到BD-rate和編碼時間，時間就是這裏Total Time，而BD-rate是根據總的bitrate和YUV三通道的PSNR計算得到的，但一般要使用4個QP的測試結果來進行比較，如下圖。這裏就不再詳細介紹BD-rate的具體計算方法。

2.6 HM常見問題及解決方法

HM是個十分龐大的工程，因此出錯是十分常見的，尤其對於新手。下面列舉一下常見的問題及解決方法。

程序異常中斷是有提示信息的，但需要注意，如果直接使用VS進行調試，程序異常跳出會直接結束，很可能命令行窗口直接自動關閉了，無法查看錯誤，因此建議使用>out.txt的方法來記錄命令行信息。

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，但是運行什麼都沒有，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. 對代碼進行改動後報錯。

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，因爲很可能是因爲你的機子太慢了，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後如下圖，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爲10，這不是錯誤，無法正常顯示是因爲重構圖像是10bit圖像，而一般YUV播放器只支持8bit圖像，像素值越界。這裏提供一個本人自己改的10bit YUV播放器：http://blog.csdn.net/lin453701006/article/details/79892864。

2.7 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，因此在這裏單獨說明一下。

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，沒什麼可說的。

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。

二、碼流分析軟件

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，以後共享資源我儘量用百度雲）：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1jJE2W8A 密碼：gmof

打開Elecard HEVC Analyzer，然後打開編碼得到的.bin文件。