H264视频传输、编解码----H264帧类别

视频其实就是播放一系列连续的图片，让人眼产生连续运动的感觉；
视频的传输，如果是全部的进行图片的传输，对当前的网络和存储来说是不可接受的。其实视频连续的几帧数据之间有很多重复数据，如果将重复的数据在发送端去掉，那么可以节约很多带宽和存储空间。因此有了各种视频压缩标准，比如H.264,H.265,MJPEG等。

减少数据量的基本方法

可以减少一帧图像内或者一系列图像帧之间的不必要的重复数据，但是这样会造成分辨率的下降。
在一系列的帧内，可以通过差分编码这样的方法来减少视频数据量，包括H.264在内的大多数视频压缩标准都采用这种方法。在差分编码中，会将一个帧与参考帧（即前面的I帧或P帧）进行对比，然后只对那些相对于参考帧来说发生了变化的像素进行编码。通过这种方法，可以降低需要进行编码和发送的像素值。例如下面的例子：

1. 如果使用J-MPEG进行编码的话，上面的三幅图片将分别作为独立的图像进行编码和发送。
2. 如果使用H264,将会使用差分编码，只有第一个图像（I帧）是将全帧图像信息进行编码，第二第三幅图像，将只对变化的部分进行编码发送。如下图：
   
   这就是H264压缩编码的基本原理，可以减少大量数据的发送。基于这种原理，就产生了H264的I帧、P帧、B帧。
   H264序列，在H264中图像以序列为单位进行组织传输，一个序列是一段图像编码后的数据流，以I帧开始，到下一个I帧结束。
   IDR帧：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。H.264 引入 IDR 图像是为了解码的重同步，当解码器解码到 IDR 图像时，立即将参考帧队列清空，将已解码的数据全部输出或抛弃，重新查找参数集，开始一个新的序列。这样，如果前一个序列出现重大错误，在这里可以获得重新同步的机会。IDR图像之后的图像永远不会使用IDR之前的图像的数据来解码。
   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），无需参考其他帧。

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
解码时仅用I帧的数据就可重构完整图像
I帧描述了图像背景和运动主体的详情
I帧不需要参考其他画面而生成
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)
I帧是帧组GOP的基础帧(第一帧),在一组中只有一个I帧
I帧不需要考虑运动矢量
I帧所占数据量比较大

P帧：前向预测编码帧。P帧表示的是这一帧跟之前的一个关键帧（或P帧）的差别，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）

P帧是I帧后面相隔1~2帧的编码帧
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)
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
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
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
由于P帧是参考帧,它可能造成解码错误的扩散
由于是差值传送,P帧的压缩比较高

B帧：双向预测内插编码帧。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（具体比较复杂），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。

B帧是由前面的I或P帧和后面的P帧来进行预测的
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
B帧是双向预测编码帧
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
B帧不是参考帧,不会造成解码错误的扩散

I、B、P各帧是根据压缩算法的需要，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。

关键帧间隔
一个序列就是一段内容差异不太大的图像编码后生成的一串数据流。当运动变化比较少时，一个序列可以很长，因为运动变化少就代表图像画面的内容变动很小，所以就可以编一个I帧，然后一直P帧、B帧了。当运动变化多时，可能一个序列就比较短了，比如就包含一个I帧和3、4个P帧，然后就是下一个序列。
如果增加关键帧之间的时间，该文件大小会减小。如果减少关键帧之间的时间，该文件大小则增加。如果视频内容主要是静态的场景，关键帧间隔可以大一点。对于运动的场景，关键帧间隔需要小一点。

GOP（Group of pictures ）画面组：

一个GOP是一组连续的画面。GOP结构一般两个数字，如M=3，N=12。M指定I帧和P帧之间的距离，N指定两个I帧之间的距离。上面的M=3，N=12，GOP结构为：IBBPBBPBBPBBI。在一个GOP内I frame解码不依赖任何的其它帧，p frame解码则依赖前面的I frame或P frame，B frame解码依赖前最近的一个I frame或P frame 及其后最近的一个P frame。

视频监控系统中预览的视频画面是实时的，对画面的流畅性要求较高。采用I帧、P帧进行视频传输可以提高网络的适应能力，且能降低解码成本所以现阶段的视频解码都只采用I帧和P帧进行传输。海康摄像机编码，I帧间隔是50，含49个P帧。