在现代视频压缩中，有三种基本的帧或图像类型：I 帧、P 帧和 B 帧。I 帧是完整的、自包含的图像，而 P 帧和 B 帧是部分帧，它们只存储与其他帧的变化，这就是实现压缩的方式。P 帧向前预测前一帧，B 帧则从过去和未来的帧双向预测。
这些帧类型背后的核心原则是消除时间冗余。通过存储一个完整的图像（I 帧），然后只描述后续帧中移动或变化的内容（P 帧和 B 帧），视频编解码器可以在不明显损失质量的情况下大幅减小文件大小。
基础：I 帧（帧内编码）
自包含图像
I 帧，或帧内编码帧，是一个完整的图像。您可以将其视为视频流中嵌入的标准 JPEG 或 BMP 图像。
它包含独立显示所需的所有数据，并且不依赖于任何其他帧的信息。
视频流的锚点
由于它们是自包含的，I 帧在视频文件中充当随机访问点或锚点。当您在视频中跳转到新位置时，播放器会寻找最近的前一个 I 帧来开始解码。
它们也用于新场景的开始或重大视觉变化之后。
大小和质量
与其他帧类型相比，I 帧使用的压缩量最少。因此，它们是文件大小最大的，但提供了构建其他帧的最高质量基础。
向前看：P 帧（预测帧）
只存储变化
P 帧，或预测帧，是部分帧，可提高压缩效率。它通过只编码自身与它之前的 I 帧或 P 帧之间的差异来工作。
预测如何工作
P 帧不是存储一个全新的图像，而是基本包含诸如“从前一帧的这个位置获取像素块并将其移动到这里”之类的指令。此指令称为运动矢量。
它还存储了参考帧中不存在的任何新图像数据。
效率提升
由于 P 帧只存储变化和运动矢量，它们的文件大小明显小于 I 帧，是压缩策略的关键部分。
双向参考：B 帧（双向预测）
最高效的帧
B 帧，或双向预测帧，提供最高级别的压缩。它通过引用前一帧和后续帧的数据，将预测概念向前推进了一步。
插值间隙
通过向前和向后查看，B 帧可以非常高效。例如，如果一个物体暂时被遮挡然后重新出现，B 帧可以有效地利用遮挡前后两部分的数据来插值其位置。
最高级别的压缩
这种双向引用使 B 帧成为最小、最有效的帧类型，从而最大程度地减小视频文件大小。
了解权衡
压缩与 CPU 负载
压缩效率和计算成本之间存在直接的权衡。I 帧最容易解码，而 B 帧要求最高，因为解码器必须将过去和未来的帧保存在内存中才能重建图像。
这就是为什么超低延迟流媒体应用程序有时会避免使用 B 帧以减少解码延迟。
可寻址性和错误恢复能力
I 帧之间的一长串 P 帧和 B 帧称为图像组 (GOP)。长 GOP 会导致文件大小更小，但会使寻址精度降低。
此外，I 帧或 P 帧中的错误可能会损坏所有依赖它的后续帧的显示，直到下一个 I 帧出现。
为您的目标做出正确选择
了解这些帧类型可以帮助您在编码视频时做出明智的决定。
- 如果您的主要关注点是专业编辑或存档：使用更高比例的 I 帧（短 GOP）以确保精确的帧级寻址并最大程度地减少质量损失。
- 如果您的主要关注点是低延迟直播：主要依赖 I 帧和 P 帧，通常完全避免 B 帧，以最大程度地减少观看者端的处理延迟。
- 如果您的主要关注点是最大程度地压缩以进行传输或存储：采用更长的 GOP，在 I 帧和 P 帧之间使用多个 B 帧，以实现最小的文件大小。
最终，掌握 I 帧、P 帧和 B 帧之间的相互作用，让您可以直接控制视频质量、文件大小和播放性能之间的关键平衡。
总结表：
| 帧类型 | 描述 | 主要特点 | 主要用例 |
|---|---|---|---|
| I 帧 | 自包含的完整图像 | 最高质量，文件最大，作为随机访问点 | 视频编辑、存档、场景切换 |
| P 帧 | 预测前一帧的变化 | 文件较小，使用运动矢量进行压缩 | 通用流媒体，高效压缩 |
| B 帧 | 同时参考过去和未来的帧 | 文件最小，压缩率最高，但需要更多处理 | 最大程度压缩以进行存储或传输 |
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