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本節(jié)內容整理自：H264–1–編碼原理以及I幀B幀P幀，作者：dxpqxb

H264是一種高壓縮率的編碼標準，如何壓縮嘞？一般的視頻采集都是25幀/秒，也就是每秒截圖25次，其實每一張圖片的內容都相差不大，壓縮的辦法就是利用算法，只將每張圖片變動差異化的部分保存下來，這樣視頻文件就小多了。

三種幀

在H264協(xié)議里定義了三種幀，完整編碼的幀叫I幀，參考之前的I幀生成的只包含差異部分編碼的幀叫P幀，還有一種參考前后的幀編碼的幀叫B幀。

H264采用的核心算法是幀內壓縮和幀間壓縮，幀內壓縮是生成I幀的算法，幀間壓縮是生成B幀和P幀的算法。

I幀:幀內編碼幀 ，I幀表示關鍵幀，你可以理解為這一幀畫面的完整保留；解碼時只需要本幀數據就可以完成（因為包含完整畫面）

P幀:前向預測編碼幀。P幀表示的是這一幀跟之前的一個關鍵幀（或P幀）的差別，解碼時需要用之前緩存的畫面疊加上本幀定義的差別，生成最終畫面。（也就是差別幀，P幀沒有完整畫面數據，只有與前一幀的畫面差別的數據）

B幀:雙向預測內插編碼幀。B幀是雙向差別幀，也就是B幀記錄的是本幀與前后幀的差別（具體比較復雜，有4種情況，但我這樣說簡單些），換言之，要解碼B幀，不僅要取得之前的緩存畫面，還要解碼之后的畫面，通過前后畫面的與本幀數據的疊加取得最終的畫面。B幀壓縮率高，但是解碼時CPU會比較累。

序列的概念

在H264中圖像以序列為單位進行組織，一個序列是一段圖像編碼后的數據流，以I幀開始，到下一個I幀結束。

一個序列的第一個圖像叫做 IDR 圖像（立即刷新圖像），IDR 圖像都是 I 幀圖像。H.264 引入 IDR 圖像是為了解碼的重同步，當解碼器解碼到 IDR 圖像時，立即將參考幀隊列清空，將已解碼的數據全部輸出或拋棄，重新查找參數集，開始一個新的序列。這樣，如果前一個序列出現重大錯誤，在這里可以獲得重新同步的機會。IDR圖像之后的圖像永遠不會使用IDR之前的圖像的數據來解碼。

一個序列就是一段內容差異不太大的圖像編碼后生成的一串數據流。當運動變化比較少時，一個序列可以很長，因為運動變化少就代表圖像畫面的內容變動很小，所以就可以編一個I幀，然后一直P幀、B幀了。當運動變化多時，可能一個序列就比較短了，比如就包含一個I幀和3、4個P幀。

片、場、幀、片的概念

H264結構中，一個視頻圖像編碼后的數據叫做一幀，一幀由一個片（slice）或多個片組成，一個片由一個或多個宏塊（MB）組成，一個宏塊由16×16的yuv數據組成。宏塊作為H264編碼的基本單位。

1幀 = n個片
1片 = n個宏塊
1宏塊 = 16x16yuv數據

場和幀：視頻的一場或一幀可用來產生一個編碼圖像。在電視中，為減少大面積閃爍現象，把一幀分成兩個隔行的場。

宏塊：一個編碼圖像通常劃分成若干宏塊組成，一個宏塊由一個16×16亮度像素和附加的一個8×8 Cb和一個8×8 Cr彩色像素塊組成。

片：每個圖象中，若干宏塊被排列成片的形式。片分為I片、B片、P片和其他一些片。

• I片只包含I宏塊，P片可包含P和I宏塊，而B片可包含B和I宏塊。
• I宏塊利用從當前片中已解碼的像素作為參考進行幀內預測。
• P宏塊利用前面已編碼圖象作為參考圖象進行幀內預測。
• B宏塊則利用雙向的參考圖象（前一幀和后一幀）進行幀內預測。

數據結構

H264編碼后的數據分為兩層：

1. VCL（video coding layer）視頻編碼層：它是對核心算法引擎，塊，宏塊及片的語法級別的定義，最終輸出編碼完的數據 SODB。
2. NAL（network abstraction layer）網絡提取層：定義片級以上的語法級別（如序列參數集和圖像參數集，針對網絡傳輸），同時支持以下功能：獨立片解碼，起始碼唯一保證，SEI以及流格式編碼數據傳送，NAL層將SODB打包成RBSP然后加上NAL頭，組成一個NALU（NAL單元）。

分層的好處顯而易見，對于RTMP傳輸數據，我們只需了解NAL層就足夠了。

H264在網絡傳輸的是NALU，NALU的結構是：NAL頭+RBSP，如圖所示：

從前面的分析我們知道，VCL層出來的是編碼完的視頻幀數據，這些幀可能是I、B、P幀，而且這些幀可能屬于不同的序列，再者同一個序列還有相對應的一套序列參數集和圖片參數集等等，所以要完成視頻的解碼，不僅需要傳輸VCL層編碼出來的視頻幀數據，還需要傳輸序列參數集、圖像參數集等數據。

NALU頭用來標識后面的RBSP是什么類型的數據，他是否會被其他幀參考以及網絡傳輸是否有錯誤。

RBSP用來存放下表中的一種：

其中參數集包括：序列參數集 SPS 和圖像參數集 PPS

• SPS 包含的是針對一連續(xù)編碼視頻序列的參數，如標識符 seq_parameter_set_id、幀數及 POC 的約束、參考幀數目、解碼圖像尺寸和幀場編碼模式選擇標識等等。
• PPS 對應的是一個序列中某一幅圖像或者某幾幅圖像，其參數如標識符 pic_parameter_set_id、可選的 seq_parameter_set_id、熵編碼模式選擇標識、片組數目、初始量化參數和去方塊濾波系數調整標識等等。

這里 SPS 和 PPS 的含義可以不用深入追究，需要明白的是，在視頻發(fā)送時，這兩個參數需要作為第一幀發(fā)送出去，這樣后邊的I、B、P 幀才能順利解碼播放。

數據分割：組成片的編碼數據存放在 3 個獨立的 DP（數據分割，A、B、C）中，各自包含一個編碼片的子集。分割Ａ包含片頭和片中每個宏塊頭數據。分割Ｂ包含幀內和 SI 片宏塊的編碼殘差數據。分割 C包含幀間宏塊的編碼殘差數據。每個分割可放在獨立的 NAL 單元并獨立傳輸。（這個還沒搞明白，先知道有這么回事）