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知识路径: > 多媒体数据压缩编码技术基础 > 视频编码 > 帧内预测编码 >
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MPEG专家组定义了三种类型的图像,然后采用三种不同的算法分别对它们进行压缩。
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①帧内图像I(intra picture)。简称I图像或I帧(I-picture或I-frame),包含内容完整的图像,用于为其他帧图像的编码和解码作参考,因此也称关键帧。
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②预测图像P(predicted picture)。简称P图像或P帧(P-picture或P-frame),指以在它之前出现的帧内图像I作参考图像的图像,对预测图像P进行编码即对它们之间的差值进行编码。
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③双向预测图像B(bidirectionally-predictive picture)。也称双向插值图像B(bidirectionally-interpolated picture),简称B图像或B帧(B-picture或B-frame),指以在它之前和之后的帧图像(I和P)作参考的图像,对B进行编码就是对帧内图像I和预测图像P的差值分别进行编码。
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帧内图像I不参照过去的帧和将来的帧,而是采用与JPEG类似的压缩算法以减少空间的冗余数据。如果视像使用RGB空间表示,则首先要将其转换成YCrCb空间,然后再进行压缩编码。
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预测图像P的编码以宏块(MB)为基本编码单元,一个宏块定义为像素的图块,一般取16×16。预测图像P使用两种类型的参数表示:一种是当前要编码的图像宏块与参考图像的宏块之间的差值;另一种是宏块的移动矢量(Motion Vector, MV),如下图所示。
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假设宏块MR是宏块MP的最佳匹配块,差值即为这两个宏块中相应像素值之差。对求得的差值进行彩色空间变换,然后使用4:1:1或4:2:0格式采样。对采样得到的Y、Cr和Cb分量值仿照JPEG压缩算法进行编码。
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双向预测图像B需要对在它前后帧的像素值之差进行编码,如下图所示。具体计算方法与预测图像P的算法类似。双向预测图像B不传播编码误差。
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帧内图像I、预测图像P和双向预测图像B经过压缩后的大小如下表所示。从下表中可以看到,帧内图像I的数据量最大,而双向预测帧图像B的数据量最小。
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