I B P 简介

1. I P B 帧概念简述 \color{#4285f4}{I}\color{#ea4335}{n}\color{#fbbc05}{t}\color{#4285f4}{r}\color{#34a853}{o}\color{#ea4335}{d}\color{#fbbc05}{u}\color{#4285f4}{c}\color{#34a853}{t}\color{#ea4335}{i}\color{#fbbc05}{o}\color{#4285f4}{n}

视频压缩中,每帧代表一幅静止的图像。而在实际压缩时,会采取各种算法减少数据的容量,其中IPB就是最常见的。简单地说,I帧是关键帧,属于帧内压缩,解码时单独的该帧便可完成解码;P帧为向前预测编码帧,即P帧解码时需要参考前面相关帧的信息才能解码;B帧为双向预测编码帧,解码时既需要参考前面已有的帧又需要参考后面待解码的帧;他们都是基于I帧来压缩数据。

I帧表示关键帧,I帧画面完整保留,解码时只需要本帧数据就可以完成(因为包含完整画面)。

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)

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。

因此,I帧和P帧的解码算法比较简单,资源占用也比较少,I帧只要自己完成就行了,至于P帧,也只需要解码器把前一个画面缓存一下,遇到P帧时就使用之前缓存的画面就行。如果视频流只有I和P,解码器可以不管后面的数据,边读边解码,线性前进。如果视频流还有B帧,则需要缓存前面和当前的视频帧,待后面视频帧获得后,再解码。

2. I P B 帧特点分析 \color{#4285f4}{F}\color{#ea4335}{e}\color{#fbbc05}{a}\color{#4285f4}{t}\color{#34a853}{u}\color{#ea4335}{r}\color{#fbbc05}{e}\color{#4285f4}{s}

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(第一帧),在一组中只有一个I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。

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。

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,因为它只反映丙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。

3. I P B 帧的判断 \color{#4285f4}{C}\color{#ea4335}{o}\color{#fbbc05}{d}\color{#4285f4}{e}

\color{red}{MPEG-4}的每一帧开头是固定的:00 00 01 b6,那么我们如何判断当前帧属于什么帧呢?在接下来的2bit,将会告诉我们答案。注意:是2bit,不是byte,下面是各类型帧与2bit的对应关系:
  \color{red}{00}: I Frame
  \color{red}{01}: P Frame
  \color{red}{10}: B Frame

为了更好地说明,我们举几个例子,以下是16进制显示的视频编码:

  00 00 01 b6 10 34 78 97 09 87 06 57 87 ……                             I帧

  00 00 01 b6 50 78 34 20 cc 66 b3 89 ……                                P帧

  00 00 01 b6 96 88 99 06 54 34 78 90 98 ……                             B帧

下面我们来分析一下为什么他们分别是I、P、B帧:
  \color{orange}{0x10} = \color{red}{00}\color{black}{01} \color{black}{0000}
  \color{green}{0x50} = \color{red}{01}\color{black}{01} \color{black}{0000}
  \color{blue}{0x96} = \color{red}{10}\color{black}{01} \color{black}{0100}

大家看红色的2bit,再对照开头说的帧与2bit的对应关系,是不是符合了呢?

下面给出一段c++代码供大家参考:

switch(buf[i] & (BYTE)0xc0)
{
  case 0x00:
      //I Frame
      break;
  case 0x40:
      //P Frame
      break;
  case 0x80:
      //B Frame
      break;
  default:
      break;
}
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