IBP帧介绍

索引地址:系列教程索引地址

帧类型介绍

I帧:帧内编码帧

尽可能去除图像空间冗余信息来压缩传输数据量的帧内编码图像

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:前向预测编码帧

通过充分将低于图像序列中前面已编码帧的时间冗余信息来压缩传输数据量的编码图像,也叫预测帧

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。

B帧:双向预测内插编码帧

既考虑与源图像序列前面已编码帧,也顾及源图像序列后面已编码帧之间的时间冗余信息来压缩传输数据量的编码图像,也叫双向预测帧

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,因为它只反映并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,至于图像中的哪一帧是I帧,是随机的,一但确定了I帧,以后的各帧就严格按规定顺序排列。

一般地,I帧压缩效率最低,P帧较高,B帧最高。

对于视频压缩推流过程中,首先考虑将B帧取消,然后是P帧。

I、P、B 帧编码的基本流程

I 帧编码的基本流程为:

(1) 进行帧内预测,决定所采用的帧内预测模式。
(2) 像素值减去预测值,得到残差。
(3) 对残差进行变换和量化。
(4) 变长编码和算术编码。
(5) 重构图像并滤波,得到的图像作为其它帧的参考帧。

P 帧和 B 帧编码的基本流程为

(1) 进行运动估计,计算采用帧间编码模式的率失真函数(节)值。P 帧
只参考前面的帧,B 帧可参考后面的帧。
(2) 进行帧内预测,选取率失真函数值最小的帧内模式与帧间模式比较,确定采用哪种编码模式。
(3) 计算实际值和预测值的差值。
(4) 对残差进行变换和量化。
(5) 熵编码,如果是帧间编码模式,编码运动矢量

MPEG压缩中的 I、B、P帧

首先,MPEG-1压缩的基本思想:帧内压缩和帧间压缩。其次,时间相关性的统计分析:统计的结果表明,在间隔1~2帧的图像中,各像素只有10%以下的点,其亮度差值变化超过2%,而色度差值的变化只有1%以下。

采用的压缩方法:

分组:把几帧图像分为一组(GOP),为防止运动变化,帧数不宜取多。
1.定义帧:将每组内各帧图像定义为三种类型,即I帧、B帧和P帧;
2.预测帧:以I帧做为基础帧,以I帧预测P帧,再由I帧和P帧预测B帧;
3.数据传输:最后将I帧数据与预测的差值信息进行存储和传输。

GOP

GOP(Group of Pictures)策略影响编码质量:所谓 GOP,意思是画面组,一个 GOP 就是一组连续的画面。MPEG编码将画面(即帧)分为 I、P、B 三种,I 是内部编码帧,P 是前向预测帧,B 是双向内插帧。简单地讲,I 帧是一个完整的画面,而 P 帧和 B 帧记录的是相对于 I 帧的变化。没有 I 帧,P 帧和 B 帧就无法解码,这就是 MPEG 格式难以精确剪辑的原因,也是我们之所以要微调头和尾的原因。 MPEG-2 帧结构
MPEG-2 压缩的帧结构有两个参数,一个是 GOP(Group Of Picture)图像组的长度,一般可按编码方式从 1-15;
另一个是 I 帧和 P 帧之间 B 帧的数量,一般是 1-2 个。前者在理论上记录为 N,即多少帧里面出现一次 I 帧;后者描述为多少帧里出现一次 P 帧,记录为 M。


本博客所有文章除特别声明外,均采用 CC BY-SA 4.0 协议 ,转载请注明出处!