I帧和IDR帧

Posted 2023-03-20

参考技术A

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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.

[转] H264中I帧 和 IDR帧的区别

参考技术A

文章对I帧和IDR帧区别介绍很详细，内容如下，稍做修改：

IDR（Instantaneous Decoding Refresh） : 即时解码刷新。

I和IDR帧都是使用帧内预测的。它们都是同一个东西, 在编码和解码中为了方便，要把首个I帧和其他I帧区别开，所以 首个I帧叫IDR ，以方便控制编码和解码流程。

IDR帧的作用是立刻刷新, 使错误不致传播。从IDR帧开始, 重新算一个新的序列开始编码。而I帧不具有随机访问的能力，这个功能是由IDR承担。IDR帧会导致DPB ( DecodedPictureBuffer 参考帧列表 ——这是关键所在）清空，而I不会。
IDR帧一定是I图像，但I帧不一定是IDR图像。一个序列中可以有很多的I帧图像，I帧图像之后的图像可以引用I帧图像之间的图像做运动参考。

对于IDR帧来说，在IDR帧之后的所有帧都不能引用任何IDR帧之前的帧的内容。与此相反，对于普通的I-帧来说，位于其之后的B-和P-帧可以引用位于普通I-帧之前的I-帧。

从随机存取的视频流中， 播放器永远可以从一个IDR帧播放 ，因为在它之后没有任何帧引用之前的帧。但是，不能在一个没有IDR帧的视频中从任意点开始播放，因为后面的帧总是会引用前面的帧。