I帧和IDR帧

作者&投稿：富池 2024-06-30

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https://blog.csdn.net/stpeace/article/details/8191194

在H.264中，I帧分为普通I帧和IDR帧(特殊I帧); 在H.264中，是IDR帧阻断了误差的积累, IDR帧后面的帧都不能参考该IDR帧前面的帧, 普通的I帧并没有阻断误差的积累，普通I帧后面的帧可以参考该I帧之前的帧. 在MPEG2中，I帧阻断了误差的积累，I帧后面的帧不可以参考该I帧之前的帧. 从这个意义上说，H.264中的IDR帧颇有MPEG2中I帧的味道.

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。一般来说，I帧的压缩率是 7 （跟JPG差不多），P帧是 20 ，B帧可以达到 50 。可见使用B帧能节省大量空间，节省出来的空间可以用来保存多一些I帧，这样在相同码率下，可以提供更好的画质。

IDR frame：I和IDR帧都使用帧内预测，在编码解码中为了方便，首个 I帧要和其他I帧区别开，把第一个I帧叫IDR，这样方便控制编码和解码流程，所以IDR帧一定是I帧，但I帧不一定是IDR帧；IDR帧的作用是立刻刷新,使错误不致传播,从IDR帧开始算新的序列开始编码。I帧有被跨帧参考的可能,IDR不会。

关于GOP我看到2种说法，一种说法如上，1个GOP里面只有一个 I帧，第二种说法是1个GOP里面可以有好几个 I帧，所以我就糊涂了。

第一种说法是针对 Mpeg2 的，这里面一个GOP只有且只有一个在组头的 I帧；第二种说法是针对 h264 的新特。

I帧不用参考任何帧，但是之后的P帧和B帧是有可能参考这个I帧之前的帧的。IDR就不允许这样。
如：
IDR1 P4 B2 B3 P7 B5 B6 I10 B8 B9 P13 B11 B12 P16 B14 B15 这里的B8可以跨过I10去参考P7
而
IDR1 P4 B2 B3 P7 B5 B6 IDR8 P11 B9 B10 P14 B11 B12 这里的B9就只能参照IDR8和P11，不可以参考IDR8前面的帧。

结论：

https://blog.csdn.net/stpeace/article/details/8191194

纠结概念的人不少，这是个好事，但有时用实验的方法自己亲自分析一下会更好. 一次刻骨铭心的体验胜过千百次的说教, 闲话少扯，进入正题.

在MPEG2中，有个重要的概念叫GOP(group of pictures)，假设编码的帧类型为：IBBPBBPBBPBBIBBPBBPBBPBBI..., 那么这个IBBPBBPBBPBB就叫一个GOP. 由于误差会积累，但MPEG2中的I帧可以阻断误差的积累，也就是说，在MPEG中I帧后面的帧永远不会参考I帧前面的帧，也就是说，一个GOP中的帧永远不会参考前一个GOP中的帧.(另外说句题外话：B帧可以参考下一个GOP的I帧，但在MPEG2中，B帧不会作为参考帧，所以B帧不会导致误差积累)

在H.264中就不同了.很多人说，在H.264中没有I帧这个概念了，当然这也是有道理的，标准中的确没有这么叫，但是，为了方便，也可以延续I帧这个概念，那么H.264中什么叫I帧呢？
定义：H.264中的I帧是指帧中的宏块都是采用帧内预测方式，在H.264中有两种I帧: 普通I帧和IDR帧（特殊I帧）.

在H.264中，是IDR帧阻断了误差的积累, IDR帧后面的帧都不能参考该IDR帧前面的帧. 在H.264中，普通的I帧并没有阻断误差的积累，那就是说普通I帧后面的帧就可以参考该I帧之前的帧么？事实正是如此. 下面用H.264visa加以分析验证.
将foreman编码成 IDR BBPBBPBBPBBPBBIBBPBBPBBPBBI...，用H.264visa对码流进行分析. 分析第16帧（P帧）的某一宏块，该宏块信息为:

==== MB 61(6, 5) ====
Location : (96, 80),
Slice No. : 0
Slice Type : P Slice
MB Type : (3)P_8x8
NumMbPart : 4
MbPartSize : (8, 8)
Subblock Type:
+-----------------+----------------+
| (2)P_L0_4x8 | (2)P_L0_4x8 |
+-----------------+----------------+
| (2)P_L0_4x8 | (2)P_L0_4x8 |
+-----------------+----------------+

****** Inter Info ******

Block(0, 0):
(0,0) L0=MV(63,-7),POC:24,refIdx:0,DecNo: 11
(1,0) L0=MV(71,-5),POC:24,refIdx:0,DecNo: 11

Block(1, 0):
(0,0) L0=MV(31, 3),POC: 6,refIdx:3,DecNo: 2
(1,0) L0=MV(28, 4),POC: 6,refIdx:3,DecNo: 2

Block(0, 1):
(0,0) L0=MV(66,-6),POC:24,refIdx:0,DecNo: 11
(1,0) L0=MV(69,-3),POC:24,refIdx:0,DecNo: 11

Block(1, 1):
(0,0) L0=MV(-32,18),POC: 0,refIdx:4,DecNo: 1
(1,0) L0=MV(-29,10),POC: 0,refIdx:4,DecNo: 1

易知，该宏块中一个小块的实际运动矢量为(7, 1), 该小块参考了第4帧（P帧），也就是说第16帧参考了第4帧，而这两帧分居不同的GOP之中，可见P帧确实跨越参考了普通I帧前面的帧. 下面来进一步证实. 第16帧中这个宏块中运动矢量为（7,1）的小块对应的预测像素值为:

====================== Y Data ======================
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|135,134,134,134,|133,130,149,165,|165,186,201,195,|192,178,159,140,|
|134,134,136,137,|157,162,178,187,|175,184,189,188,|185,177,165,150,|
|133,139,148,156,|179,183,186,190,|171,181,184,182,|180,175,165,150,|
|129,141,154,162,|160,166,168,173,|165,174,176,173,|171,171,164,151,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|119,123,123,123,|123,135,145,152,|160,167,169,167,|165,165,165,153,|
|100, 97, 83, 72,| 79,102,126,134,|150,155,158,157,|153,153,158,151,|
| 95, 84, 69, 54,| 58, 72, 96,114,|136,143,145,146,|143,142,141,140,|
|120,100, 82, 70,| 65, 59, 73, 98,|119,126,129,131,|126,125,126,126,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|139,126,108,103,|109, 95, 81, 88,|108,111,109,111,|119,115,105, 92,|
|152,144,130,116,|109,106,102,106,|107,108,107,108,|107,103, 97, 95,|
|154,145,135,119,|109,104,101, 99,|106,104,105,104,|107,102,100,107,|
|158,154,146,128,|107, 96, 93, 95,|105,103,103,104,|108,110,111,115,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|172,171,170,144,|121,101, 90, 91,|103, 99,103,104,|109,114,119,122,|
|164,164,164,157,|141,119,100, 95,|103, 97,104,106,|110,115,120,124,|
|137,138,136,142,|128,129,121,113,|108,108,111,114,|111,116,123,127,|
|128,125,125,123,|116,113,113,110,|114,115,116,117,|113,118,124,128,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+

根据运动矢量（7,1）去第4帧的重建帧找预测块，果然就找到了，如下：

====================== Y Data ======================
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|159,180,194,183,|166,147,133,125,|121,122,124,128,|130,136,127,145,|
|174,190,200,192,|178,159,140,127,|122,124,126,130,|133,135,127,116,|
|177,184,186,185,|177,165,150,130,|123,126,129,131,|134,137,136,117,|
|172,182,183,180,|175,165,150,132,|124,126,130,133,|134,135,135,119,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|165,173,172,171,|171,164,151,132,|121,125,128,132,|134,135,137,116,|
|159,167,166,165,|165,165,153,139,|115,120,125,130,|133,134,136,112,|
|147,152,154,153,|153,158,151,140,|110,116,122,128,|131,134,131,107,|
|135,141,142,143,|142,141,140,127,|108,112,118,126,|130,134,131,105,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|116,122,125,126,|125,126,126,118,|106,109,116,124,|128,134,131,105,|
|104,111,112,113,|112,113,113,109,|106,106,115,123,|128,132,134,104,|
|104,109,110,112,|113,113,112,111,|109,106,113,120,|128,130,132,103,|
|104,107,108,111,|113,117,121,122,|117,111,112,120,|128,129,124,103,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+
|104,105,108,112,|115,119,125,125,|123,120,118,122,|127,129,125,103,|
|103,106,109,116,|120,123,126,127,|127,125,125,122,|127,127,120,100,|
|103,106,110,118,|123,126,128,129,|130,128,127,126,|126,124,115, 99,|
|104,106,111,118,|125,129,130,131,|130,130,128,128,|128,123,110, 98,|
+----------------+----------------+----------------+----------------+

再次总结：在H.264中，I帧分为普通I帧和IDR帧(特殊I帧); 在H.264中，是IDR帧阻断了误差的积累, IDR帧后面的帧都不能参考该IDR帧前面的帧, 普通的I帧并没有阻断误差的积累，普通I帧后面的帧可以参考该I帧之前的帧. 在MPEG2中，I帧阻断了误差的积累，I帧后面的帧不可以参考该I帧之前的帧. 从这个意义上说，H.264中的IDR帧颇有MPEG2中I帧的味道.

你是否需要了解？

什么是I帧以及如何判断I帧
答：其中0x67的二进制码为：0110 01114-8为00111，转为十进制7，参考第二幅图：7对应序列参数集SPS 其中0x68的二进制码为：0110 10004-8为01000，转为十进制8，参考第二幅图：8对应图像参数集PPS 其中0x65的二进制码为：0110 01014-8为00101，转为十进制5，参考第二幅图：5对应IDR图像中的片(I...

h264协议帧头数据解析
答：00 00 00 01 65 ( IDR 帧) ： I帧表示关键帧，你可以理解为这一帧画面的完整保留；解码时只需要本帧数据就可以完成（因为包含完整画面）00 00 00 01 61 (P帧) ：P帧表示的是这一帧跟之前的一个关键帧（或P帧）的差别，...

什么是I帧、P帧和B帧?
答：帧的三重奏：I帧、P帧与B帧 I帧，如同视频中的关键帧，采用帧内预测，完全依赖当前帧的信息进行编码，如IDR、CRA或BLA。由于没有参考依赖，它们在视频中扮演着至关重要的角色，特别是在故障恢复和保证视频独立解码时。P帧，即预测帧，通过时间轴上的前后帧进行帧间预测。它们仅包含帧间差异，这样在...

GOP/ 码流 /码率 / 比特率 / 帧速率 / 分辨率
答：关键帧的周期,也就是两个IDR帧之间的距离,一个帧组的最大帧数,一般而言,每一秒视频至少需要使用 1 个关键帧。增加关键帧个数可改善质量,但是同时增加带宽和网络负载。需要说明的是,通过提高GOP值来提高图像质量是有限度的,在遇到场景切换的情况时,H.264编码器会自动强制插入一个I帧,此时实际的GOP值被缩短了。

H.264视频编码的文件格式?
答：1、 H.264 视频编码标准状况 H.264 是由ITU-T 的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC 的MPEG（活动图像编码专家组）联合组建的联合视频组（JVT：joint video team）提出的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T 的H.264，又是ISO/IEC 的MPEG-4 的第10 部分。而国内业界通常所说的MPEG-4 是...

附加: FFmpeg概念理解
答：I帧:帧内编码帧 ,I帧表示关键帧,你可以理解为这一帧画面的完整保留;解码时只需要本帧数据就可以完成(因为包含完整画面) 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...

视频帧速率影响清晰度吗?
答：关键帧的周期,也就是两个IDR帧之间的距离,一个帧组的最大帧数,一般而言,每一秒视频至少需要使用 1 个关键帧。增加关键帧个数可改善质量,但是同时增加带宽和网络负载。需要说明的是,通过提高GOP值来提高图像质量是有限度的,在遇到场景切换的情况时,H.264编码器会自动强制插入一个I帧,此时实际的GOP值被缩短了。

H264 NALU分析
答：同时对于帧内⽽⾔,将图像分块为⽚、宏块和字块进⾏分⽚传输;通过这个过程实现对视频⽂件的压缩包装。 IDR(Instantaneous Decoding Refresh,即时解码刷新) ⼀个序列的第⼀个图像叫做 IDR 图像( ⽴即刷新图像),IDR 图像都是 I 帧图像。I和IDR帧都使⽤帧内预测。I帧不⽤参考任何帧,但是之后...

gop是什么意思
答：GOP有两种，封闭式GOP和开放式GOP，封闭式GOP以IDR图像开始，各个GOP之间独立压缩。开放式GOP的第一个帧内编码图像为IDR图像，后续GOP中的第一帧为non—IDR图像。通过提高GOP值来提高图像质量是有限度的，在遇到场景切换的情况时，H.264编码器会自动强制插入一个I帧，此时实际的GOP值被缩短了。另一方面...

如何在H264 ES数据中获取PTS
答：time_scale/num_units_in_tick=fps 然后根据nal_type判断slice（H264中的slice类似一个视频帧FRAME的概念）。其中nal_type值小于0x1，或大于0x5，表示这个NALU属于一个slice。// 检查是否是slice if ( i_nal_type < 1/*NAL_SLICE*/ || i_nal_type > 5/*NAL_SLICE_IDR*/ ) // 找到...

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