音视频封装格式解析(1)——H264格式简析,I/P/B帧是什么?H264压缩原理-5. 补充说明

I P B三种帧的说明

5.1 I帧

I帧:帧内编码帧 ,I帧表示关键帧,你可以理解为这⼀帧画⾯的完整保留;解码时只需要本帧数
据就可以完成(因为包含完整画⾯)
I帧特点:

  1. 它是⼀个全帧压缩编码帧。它将全帧图像信息进⾏JPEG压缩编码及传输;
  2. 解码时仅⽤I帧的数据就可重构完整图像;
  3. I帧描述了图像背景和运动主体的详情;
  4. I帧不需要参考其他画⾯⽽⽣成;
  5. I帧是P帧和B帧的参考帧(其质量直接影响到同组中以后各帧的质量);
  6. I帧是帧组GOP的基础帧(如果为IDR则为第⼀帧),在⼀组中只有⼀个IDR帧,⼀个或多个I
    帧(包括IDR帧);
  7. I帧不需要考虑运动⽮量;
  8. I帧所占数据的信息量⽐较⼤。

5.2 P帧

P帧:前向预测编码帧。P帧表示的是这⼀帧跟之前的⼀个关键帧(或P帧)的差别,解码时需
要⽤之前缓存的画⾯叠加上本帧定义的差别,⽣成最终画⾯。(也就是差别帧,P帧没有完整
画⾯数据,只有与前⼀帧的画⾯差别的数据)

P帧的预测与重构:P帧是以I帧为参考帧,在I帧中找出P帧“某点”的预测值和运动⽮量,取预测
差值和运动⽮量⼀起传送。在接收端根据运动⽮量从I帧中找出P帧“某点”的预测值并与差值
相加以得到P帧“某点”样值,从⽽可得到完整的P帧。

P帧特点:

  1. P帧是I帧后⾯相隔1~2帧的编码帧;
  2. P帧采⽤运动补偿的⽅法传送它与前⾯的I或P帧的差值及运动⽮量(预测误差);
  3. 解码时必须将I帧中的预测值与预测误差求和后才能重构完整的P帧图像;
  4. P帧属于前向预测的帧间编码。它只参考前⾯最靠近它的I帧或P帧;
  5. P帧可以是其后⾯P帧的参考帧,也可以是其前后的B帧的参考帧;
  6. 由于P帧是参考帧,它可能造成解码错误的扩散;
  7. 由于是差值传送,P帧的压缩⽐较⾼。

5.3 B帧

B帧:双向预测内插编码帧。B帧是双向差别帧,也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别,换⾔之,要解码B帧,不仅要取得之前的缓存画⾯,还要解码之后的画⾯,通过前后画⾯的与本帧数据的叠加取得最终的画⾯。B帧压缩率⾼,但是解码时CPU会⽐较累。

B帧的预测与重构
B帧以前⾯的I或P帧和后⾯的P帧为参考帧,“找出”B帧“某点”的预测值和两个运动⽮量,并
取预测差值和运动⽮量传送。接收端根据运动⽮量在两个参考帧中“找出(算出)”预测值并与
差值求和,得到B帧“某点”样值,从⽽可得到完整的B帧。

B帧特点
1)B帧是由前⾯的I或P帧和后⾯的P帧来进⾏预测的;
2)B帧传送的是它与前⾯的I或P帧和后⾯的P帧之间的预测误差及运动⽮量;
3)B帧是双向预测编码帧;
4)B帧压缩⽐最⾼,因为它只反映两参考帧间运动主体的变化情况,预测⽐较准确;
5)B帧不是参考帧,不会造成解码错误的扩散。
注:I、B、P各帧是根据压缩算法的需要,是⼈为定义的,它们都是实实在在的物理帧。⼀般来
说,I帧的压缩率是7(跟JPG差不多),P帧是20,B帧可以达到50。可⻅使⽤B帧能节省⼤量
空间,节省出来的空间可以⽤来保存多⼀些I帧,这样在相同码率下,可以提供更好的画质。

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