I帧，P帧，B帧，GOP和IDR之间的关系

1，视频传输原理

视频是利用人眼视觉保留的原理，通过播放一系列图片，使人眼感觉运动。 视频仅被发送，并且视频量非常大，这对于现有的网络和存储来说是不可接受的。 为了使视频易于传输和存储，人们发现视频具有大量重复信息。 如果将重复信息从发送端删除并在接收端恢复，则视频数据文件将大大减少，因此可以使用H.264视频压缩标准。

视频中的原始图像数据将以H.264编码格式压缩，音频采样数据将以AAC编码格式压缩。 经过编码和压缩后，视频内容确实有利于存储和传输。 然而，当观看回放时，也相应地需要解码处理。 因此，显然在编码和解码之间既需要编码器也需要解码器来理解一种约定。 在视频图像编码和解码方面，此公约很简单：

编码器对多个图像进行编码，并在一个片段中产生一个GOP（图片组）。 播放时，解码器读取一部分GOP进行解码，然后读取图片，然后渲染显示。 GOP（图片组）是一系列连续的图片，由一个I帧和几个B / P帧组成。 它是视频图像编码器和解码器访问的基本单元。 将重复其排列顺序，直到图像结束。 I帧是内部编码帧（也称为关键帧），P帧是前向预测帧（前向参考帧），而帧B是双向插值帧（双向参考帧）。 简而言之，第I帧是完整的图片，而P和B记录相对于I帧的变化。 没有I帧，则无法解码P和B帧。

在H.264压缩标准中，I帧，P帧和B帧用于表示传输的视频图像。
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2，框架I，P，框架B，GOP

框架I
帧I：即帧内编码的图片。 第一帧代表关键帧，您可以理解该帧的图片已完全保留； 解码仅需要帧的数据完成（因为它包含完整的图片）。 I帧也称为内部图片，通常是每个GOP（MPEG使用的视频压缩技术）的第一帧。 经过适度压缩后，它可以用作随机访问参考点，并且可以视为图像。 在MPEG编码中，某些视频帧序列被压缩为I帧。 一些被压缩成P帧； 有些被压缩为B帧。 I帧方法是一种帧内压缩方法，也称为“关键帧”压缩方法。 I帧方法是基于DCT（离散余弦变换）的压缩技术，类似于JPEG压缩算法。 通过使用I帧压缩可以实现1/6的压缩比，而没有明显的压缩痕迹。

[我框架特征]
1.它是一个全帧压缩编码帧。 它通过JPEG压缩编码和传输整个帧图像信息；
2.解码时只能使用I帧的数据来重建完整的图像；
3.第一帧描述图像的背景和运动物体的细节；
4. I帧不是通过参考其他图片生成的；
5. I帧是P帧和B帧的参考帧（其质量直接影响同一组中每个帧的质量）；
6. I帧是帧组GOP的基本帧（第一帧），一个组中只有一个I帧；
7.帧I不需要运动矢量；
8. I帧的信息比较大。

[I帧编码处理]
（1）进行帧内预测以确定帧内预测模式。
（2）像素值减去预测值以获得残差。
（3）对残差进行变换和量化。
（4）可变长度编码和算术编码。
（5）对图像进行重构和滤波，并将该图像用作其他帧的参考帧。

例如，在视频会议系统中，终端发送给MCU的图像（或MCU发送给终端的图像）不是一次发送完整的图像到远端，而是仅发送基于前一个图像后发生变化的部分。图片。 如果网络条件不好，终端会收到远端或丢包发送给远端图片，图片会被阻塞。 在这种情况下，如果没有帧机制将新的完整图像发送到本地（或本地将新的完整图像发送到远程），则会显示终端输出图像的花屏。将会变得越来越严重，这将导致会议无法正常进行。

在视频屏幕播放过程中，如果I帧丢失，后面的P帧一旦无法解决也将出现，并出现黑屏现象。 如果丢失P帧，视频屏幕将显示花屏和马赛克现象。

在视频会议系统中，I帧只会出现在会议的带宽限制之内，并且不会超过会议的带宽而生效。 I帧机制不仅存在于MCU中，而且还存在于电视墙服务器和视频服务器中。 解决网络状况不好的情况下的丢包问题，如图像屏幕，按钮等会影响会议正常进行的情况。

P框
P帧：即预测编码图像。 P帧表示此帧与上一个关键帧（或P帧）之间的差异。 解码时，此帧中定义的差异需要叠加在先前缓存的图片上以生成最终图片。 （也就是说，差异帧，P帧没有完整的图片数据，只有与前一帧不同的数据）

[P帧的预测和重构]
P帧是参考I的帧，其中在I帧中找到P帧的“点”的预测值和运动矢量，并且将预测差和运动矢量一起发送。 根据接收器的运动矢量，从I帧中找到P帧“点”的预测值，并相加差值以获得P帧“点”的样本值，从而可以得到完整的P帧。获得。

[P框功能]
1. P帧是在I帧之后1-2帧的编码帧；
2. P帧采用运动补偿的方式传输P帧与I帧之间的差异和运动矢量（预测误差）；
3.在重构完整的P帧图像之前，必须对I帧中的预测值和预测误差进行求和。
4.P帧属于前向预测帧间编码。 它仅指最靠近其前面的I帧或P帧；
5. P帧可以是其后的P帧的参考帧，也可以是其前后的B帧的参考帧；
6，由于P帧为参考帧，可能会引起解码误差的扩散；
7.由于传输的差异，P帧的压缩率比较高。

框架B
帧B：即双向预测的图像。 帧B是双向差分帧，即，该帧与前后帧之间的差异记录在B帧中。 换句话说，为了解码B帧，不仅需要先前的高速缓存图片，而且还需要解码的图片。 通过前后图像与帧数据的叠加获得最终图像。 B帧压缩率很高，但是解码时CPU会更累。

[B帧的预测和重构]
帧B基于前面的I或P帧以及后面的P帧作为参考帧。 找到帧B的预测值和两个“一个点”的运动矢量，并采用预测差和运动矢量进行发送。 接收器根据运动矢量在两个参考帧中“发现（计算）”预测值并求和，求出B帧“确定点”的采样值，从而得到完整的B帧。 通过运动预测在帧之间进行双向预测编码

[B框特征]
1.帧B是由前I或P帧以及后P帧预测的；
2. B帧在其与I帧或P帧与后面的P帧之间传输预测误差和运动矢量；
3. B帧是双向预测编码帧；
4，B帧的压缩率最高，因为它只反映了C个参考帧之间运动主体的变化，预测更准确；
5. B帧不是参考帧，不会引起解码误差的扩散

[为什么需要B框]
由上可知，I和P的解码算法相对简单，资源占用相对较小。 我只需要自己完成即可。 P.它只需要解码器来缓存先前的图片。 遇到P时，最好使用以前缓存的图片。 如果视频流仅具有I和P，则解码器可以在读取和线性前进的同时进行读取和解码。 我不喜欢前进，这对我们来说很舒服。 那么为什么要介绍B框架呢？
网络上的许多电影都采用B帧，因为B帧记录的前后帧之间的差异可以比P帧节省更多空间。 但是，文件很小，并且解码器有麻烦。 在解码中，不仅使用了之前缓存的图片，还使用了下一个I或P图片（即预读和解码）。 此外，不能简单地丢失帧B，因为B帧实际上包含图像信息，所以如果仅丢失该图像并与前一张图像重复，则会导致图像卡（实际上是丢失了）。 为了节省空间，网络上的电影经常使用很多B帧。 B帧使用得越多，对于不支持B帧的播放器会造成更多的麻烦，并且画面被卡住的可能性也越大。

GOP（序列）和IDR
在h264中，图像是按顺序组织的，一个序列是图像编码后的数据流。
序列中的第一个图像称为IDR图像（立即刷新图像），并且IDR图像是I帧图像。 H.264引入IDR图像以重新同步解码。 当解码器对IDR图像进行解码时，它将立即清空参考帧队列，输出或丢弃所有解码数据，重新搜索参数集并开始新的序列。 这样，如果先前序列中存在重大错误，则可以在此处重新进行同步。 IDR图像之后的图像将永远不会使用先前IDR图像中的数据进行解码。

序列是在图像编码后产生的一系列数据流，其内容差异很小。 当运动变化较小时，序列可能会很长，因为运动变化较小代表图像图片的内容变化非常小，因此可以先制作I帧，然后再制作P帧和B帧。 当运动变化很大时，一个序列可能会更短，例如，它包含一个I帧和3或4个P帧。

在视频编码序列中，GOP是一组图片，它是指两个I帧之间的距离，而参考是指两个P帧之间的距离。 在两个I帧之间形成一组图像，即GOP（一组图像）。

 

 

 

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