H.264编码常用参数

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视频编码系统的基本结构如图所示：

自1989年ITU-T发布第一个数字视频编码标准——H.261以来，已陆续发布了H.263等视频编码标准及H.320、H.323等多媒体终端标准。ISO下属的运动图像专家组（MPEG）定义了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等娱乐和数字电视压缩编码国际标准。

2003年3月份，ITU-T颁布了H.264视频编码标准。它不仅使视频压缩比较以往标准有明显提高，而且具有良好的网络亲和性，特别是对IP互联网、无线移动网等易误码、易阻塞、QoS不易保证的网络视频传输性能有明显的改善。

H.264编码常用参数有：

1.QP值

QP为量化步长，在量化和反量化过程中，量化步长QP决定量化器的编码压缩率及图像精度。如果QP比较大，则量化值动态范围较小，其相应的编码长度较小，但反量化时损失较多的图像细节信息；如果QP比较小，则动态范围较大，相应的编码长度也较大，但图像细节信息损失较少。编码器可以根据图像实际动态范围自动改变QP值，在编码长度和图像精度之间折衷，达到整体最佳效果。

在H.264中，量化步长Qstep共有52个值。当QP取最小值0时代表最精细的量化，当QP取最大值51时代表最粗糙的量化。

2 I帧

如果一帧都采用帧内模式编码，这一帧就称为I帧。一般用于一个序列的第一帧。它的特点是高码率，但是可单独解码，无需参考前一帧，因此也被称为关键帧。

3 P帧

参考前一帧图像进行单向预测编码得到的帧称为P帧，它的特点是码流低，但是不能单独解码，必须参考前一帧解码后的图像数据才能解码，如果丢失了前一帧数据强行解码的话解出来的图像会花掉，直到解I帧才能恢复。

4 B帧

参考前后2帧图像进行双向预测编码得到的帧称为B帧，它的特点是可以反向解码，即观看视频时可以倒退观看。

5GOP：

这是Group Of Picture的意思，GOP的值定义了每隔多少个P/B帧编一个I帧（关键帧），如下图所示：

图 GOP=10时帧数据

如果码流传输过程中P帧丢失或破坏后会引起后续P帧解码错误从而显示花屏，因此设置适当的GOP可以让编码器定期编出I帧来阻止错误扩散并恢复图像。

I帧详解：

I帧（I frame）又称为内部画面 (intra picture)，I 帧通常是每个 GOP（MPEG 所使用的一种视频压缩技术）的第一个帧，经过适度地压缩，做为随机访问的参考点，可以当成图象。在MPEG编码的过程中，部分视频帧序列压缩成为I帧；部分压缩成P帧；还有部分压缩成B帧。I帧法是帧内压缩法，也称为“关键帧”压缩法。I帧法是基于离散余弦变换DCT（Discrete Cosine Transform）的压缩技术，这种算法与JPEG压缩算法类似。采用I帧压缩可达到1/6的压缩比而无明显的压缩痕迹。

帧是组成视频图像的基本单位。关键帧也叫I帧，它是帧间压缩编码里的重要帧；它是一个全帧压缩的编码帧；解码时仅用I帧的数据就可重构完整图像；I帧不需要参考其他画面而生成。视频文件是由多个连续的图片组成。

在视频会议系统中，终端发送给MCU（或者MCU发送给终端）的图像，并不是每次都把完整的一幅幅图片发送到远端，而只是发送后一幅画面在前一幅画面基础上发生变化的部分。如果在网络状况不好的情况下，终端的接收远端或者发送给远程的画面就会有丢包而出现图像花屏、图像卡顿的现象，在这种情况下如果没有I帧机制来让远端重新发一幅新的完整的图像到本地（或者本地重新发一幅新的完整的图像给远端），终端的输出图像的花屏、卡顿现象会越来越严重，从而造成会议无法正常进行。

在视频画面播放过程中，若I帧丢失了，则后面的P帧也就随着解不出来，就会出现视频画面黑屏的现象；若P帧丢失了，则视频画面会出现花屏、马赛克等现象。

在视频会议系统中I帧只会在会议限定的带宽内发生，不会超越会议带宽而生效。I帧机制不仅存在于MCU中，电视墙服务器、录播服务器中也存在。就是为了解决在网络状况不好的情况下，出现的丢包而造成的如图像花屏、卡顿，而影响会议会正常进行。

P帧详解：

在针对连续动态图像编码时，将连续若干幅图像分成P,B,I三种类型，P帧由在它前面的P帧或者I帧预测而来，它比较与它前面的P帧或者I帧之间的相同信息或数据，也即考虑运动的特性进行帧间压缩。P帧法是根据本帧与相邻的前一帧（I帧或P帧）的不同点来压缩本帧数据。采取P帧和I帧联合压缩的方法可达到更高的压缩且无明显的压缩痕迹。

P帧特点：

①P帧是I帧后面相隔1～2帧的编码帧。

②P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。

④P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。

⑤P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。

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。

P帧丢失，视屏画面会出现花屏或者马赛克的现象。

B帧详解：

B帧法是双向预测的帧间压缩算法。当把一帧压缩成B帧时，它根据相邻的前一帧、本帧以及后一帧数据的不同点来压缩本帧，也即仅记录本帧与前后帧的差值。只有采用B帧压缩才能达到200：1的高压缩。一般地，I帧压缩效率最低，P帧较高，B帧最高。

I图像（帧）是靠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； P图像（帧）是通过充分降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； B图像（帧）是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；一般地，I帧压缩效率最低，P帧较高，B帧最高。