MPEG-1、MPEG-2 和 MPEG-4 都是 ISO/IEC 的活动图像专家组（MPEG, Moving Picture Experts Group）制定的视音频编码标准。
I帧、P帧、B帧的概念最早是由 MPEG-1 标准引入的编码帧中的概念。
四种编码帧指的是I帧、P帧、B帧、D帧。其中D帧为仅含 DCT 的直流分量的帧，用它可以提供一种简单而具有一定质量的画面质量，如用于快进模式等。
视频压缩中，每帧代表一幅静止的图像，而在进行实际压缩时会采取各种算法以减少数据量，其中IPB帧就是最常见的一种。
- I 帧是帧内编码帧（Intra-coded Frame），完全由图像包含的内容所表示，也即是我们常说的关键帧（keyframe）。
与 P 帧 和 B 帧相比其压缩率最低，但解码时不需要其他视频帧的信息。也就是说，I帧编码的是一张完整的图像，就像JPG或者BMP文件那样。其可以看作一个图像经过压缩后的产物，I帧压缩可以得到6:1的压缩比而不会产生可察觉的模糊现象。
P 帧和 B 帧编码的只是图像信息的一部分，即帧与帧相比发生变化的部分信息。
- P 帧是帧间预测帧（Predicted Frame），只编码与之前的帧相比发生变化的部分的信息，也称为增量帧（Delta Frame）。
对 P 帧的解码需要前面 I 帧或 P 帧的信息，可能是前一帧，也可能是非直接相邻的之前的帧。由于可以使用先前帧中的数据进行解压缩，压缩率比I帧要高。
例如，在汽车经过固定背景时，只需对汽车的运动进行编码。编码器不需要在P帧中存储不变的背景像素，从而节省了空间。
- B 帧是双向预测帧（Bidirectional predicted Frame），需要来自之前和之后 I 帧和 P 帧的信息。
B帧可以同时使用前向帧和后续帧作为数据参考，通过编码当前帧与前后帧之间的差异来节省更多空间，以最大程度地压缩数据。
从解码的角度来看，I帧资深可以通过视频解压算法解压成一张单独的完整视频画面，所以I帧去除的是视频帧在空间维度上的冗余信息。P帧需要参考其前面的一个I帧或P帧、B帧需要参考其前一个I帧或P帧及其后的一个P帧来解码成一张完整的视频画面，所以P帧与B帧去掉的是视频帧在时间维度上的冗余信息。
在 H264 的概念中有一个帧称为IDR帧（Instantaneous Decoding Refresh Frame）。因为 H264 采用了多帧预测，所以I帧之后的P帧有可能会参考I帧之前的帧，使得在随机访问时不能以找到I帧作为参考条件，因为即使找到了I帧，I帧之后的帧还是有可能解析不出来。而IDR帧就是一种特殊的I帧，这一阵之后的所有参考帧只会参考到这个IDR帧，而不会再参考前面的帧。在解码器中，一旦收到一个IDR帧，就会立即清理参考帧缓冲区，并将IDR帧作为被参考的帧。
（全文完）
参考资料
[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
本文作者 ：phillee
发表日期 ：2021年1月26日
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