I帧、P帧、B帧的概述

关于视频帧类型的一点总结，如有不足之处，敬请指出:)

1.I、P、B帧概念简述

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

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

不同视频编码格式有不同的帧类型判断方法。

MPEG4视频中，I帧、P帧、B帧的判定：MPEG4的每一帧开头是固定的00 00 01 b6格式，接下来的2bit分别代表着不同类型的视频帧。00代表I Frame，01代表 P Frame，10代表 B Frame。

通过代码判断的方法如下：

//寻找00 00 01 b6的下一个bit所在的索引值

static char*Find_VOP_Start(unsigned char *addrp, unsigned int FindSizes)

{

   int i = 0;

   while(i < FindSizes)

   {

       if(addrp[i] == 0x00)

           if(addrp[i + 1] == 0x00)

               if(addrp[i + 2] == 0x01)

                   if(addrp[i + 3] == 0xB6)

                       break;

       i++;

   }

   if(i < FindSizes - 4)

       return addrp + i + 4;

   else

       return 0;

}

//打印该帧的类型

unsigned int *p;

p=(int*)Find_VOP_Start(inbuf,recv_size);

 switch((*p) & 0xC0)

       {

           case 0x00:

               fprintf(stdout,"The typeof frame is:I\n");// I Frame

               break;

           case 0x40:

               fprintf(stdout,"The typeof frame is:P\n");// P Frame

               break;

           case 0x80:

               fprintf(stdout,"The type of frame is:B\n");// B Frame

               break;

           default:

               fprintf(stdout,"No properframe !\n");

               exit(1);

       }

如果是MPEG2视频，则先找到00 00 01 00，然后根据其后的3bit来判断，001是I帧，011是B帧，010是P帧，判断方法和MPEG4的判断方法完全相同，不同的是在于相关的类型标识比特位。

如果是H.264视频，要先把H264的ES流数据解析出来，然后分析出每一个NAL（Network Abstract Layer，网络抽象层），再解析出哪些NAL为一个Frame，最后解析Slice类型，根据Slice类型就可以判断这个Frame的IPB类型。判断方法较MPEG2与MPEG4复杂。