音視頻基礎知識之視頻 I/P/B 幀

MPEG-一、MPEG-2 和 MPEG-4 都是 ISO/IEC 的活動圖像專家組（MPEG, Moving Picture Experts Group）制定的視音頻編碼標準。

I幀、P幀、B幀的概念最先是由 MPEG-1 標準引入的四種編碼幀中的其中三種。

四種編碼幀指的是I幀、P幀、B幀、D幀。其中D幀爲僅含 DCT 的直流份量的幀，用它能夠提供一種簡單而具備必定質量的畫面質量，如用於快進模式等。

圖1 不一樣幀類型示意

• I 幀是幀內編碼幀（Intra-coded Frame），徹底由圖像包含的內容所表示，也便是咱們常說的關鍵幀（keyframe）。

  與 P 幀 和 B 幀相比其壓縮率最低，但解碼時不須要其餘視頻幀的信息。也就是說，I幀編碼的是一張完整的圖像，就像JPG或者BMP文件那樣。
  P 幀和 B 幀編碼的只是圖像信息的一部分，即幀與幀相比發生變化的部分信息。

• P 幀是幀間預測幀（Predicted Frame），只編碼與以前的幀相比發生變化的部分的信息，也稱爲增量幀（Delta Frame）。

  對 P 幀的解碼須要前面 I 幀或 P 幀的信息，多是前一幀，也多是非直接相鄰的以前的幀。因爲可使用先前幀中的數據進行解壓縮，壓縮率比I幀要高。
  例如，在汽車通過固定背景時，只需對汽車的運動進行編碼。編碼器不須要在P幀中存儲不變的背景像素，從而節省了空間。

• B 幀是雙向預測幀（Bidirectional predicted Frame），須要來自以前和以後 I 幀和 P 幀的信息。

  B幀能夠同時使用前向幀和後續幀做爲數據參考，經過編碼當前幀與先後幀之間的差別來節省更多空間，以最大程度地壓縮數據。

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參考資料

[1] Moving Picture Experts Group https://wiki.multimedia.cx/index.php/Moving_Picture_Experts_Group

[2] MPEG-1 Video https://mpeg.chiariglione.org/standards/mpeg-1/video

[3] Frame Types https://wiki.multimedia.cx/index.php/Frame_Types

[4] MPEG Video https://users.cs.cf.ac.uk/Dave.Marshall/Multimedia/node256.html#SECTION04291000000000000000

[5] Video Compression https://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/LOCAL_COPIES/AV0506/s0561282.pdf

[6] I-P-B Frames https://nonuruzun.medium.com/i-p-b-frames-b6782bcd1460

本文做者 ：phillee
發表日期 ：2021年1月26日
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