视频基础知识(一)-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了视频基础知识(一)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1. 码率

视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般用的单位是kbps即千位每秒。通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件。

较低的码率会导致视频的数据量减少，从而降低视频的质量。视频会出现压缩失真、模糊、锯齿状边缘和细节模糊等问题。低码率的视频在高动态场景下可能会出现模糊、抖动或者帧丢失的情况，导致视频不流畅。

较高的码率会提供更多的视频数据，从而提高视频的质量。视频的细节、清晰度和颜色渲染等方面会得到改善。高码率的视频能够更准确地还原原始画面，细节更加清晰，但同时也需要更大的带宽支持，传输速度较慢。

2. 分辨率

视频分辨率是指视频画面的像素数量，它决定了视频的清晰度和细节水平。分辨率通常由宽度和高度两个数字表示，例如，720p（1280x720像素），1080p（1920x1080像素）。

较高的分辨率意味着视频有更多的像素，因此能够呈现更多的细节和更清晰的图像。相比之下，较低的分辨率会有较少的像素，图像可能会显得模糊或者失去一些细节。

需要注意的是，视频分辨率不仅仅与画面的清晰度有关，还会影响视频文件的大小和传输带宽需求。较高的分辨率会产生更多的像素数据，因此需要更大的存储空间和更高的带宽来传输。

3. 帧率

帧率（Frame Rate）指的是视频中每秒显示的图像帧数。它表示视频播放速度的快慢，以"帧/秒"（fps）为单位进行计量。

视频是由一系列静止的图像帧组成的，每一帧都是视频中的一个静止画面。帧率决定了这些静止画面以多快的速度连续播放，从而形成流畅的动画效果。

较高的帧率意味着每秒显示更多的图像帧，视频播放会更加流畅和细腻。人眼会感知到更多的动态变化，特别是在快速移动的场景中。常见的视频帧率有24fps、30fps、60fps等。

4. 帧的类型

（1）I帧：帧内编码帧，是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其他图像便可独立进行解码，可以简单理解为一张静态画面。视频序列中的第一个帧始终都是I帧，因为它是关键帧。

（2）P帧：帧间预测编码帧，需要参考前面的I帧才能进行编码。表示的是当前帧画面与前一帧（前一帧可能是I帧也可能是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。与I帧相比，P帧通常占用更少的数据位，但不足是，由于P帧对前面的P和I参考帧有着复杂的依耐性，因此对传输错误非常敏感。

（3）B帧：B帧又称双向预测编码帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别。也就是说要解码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，但是对解码性能要求较高。

（4）IDR帧：理想情况下，一个视频流，从一个I帧开始后面轻微运动都是 P/B，直到遇到场景切换就再插一个I，如此往复。一般来说，P/B 参考范围不会越过I帧。但也有特例，我们可以强行指定 P/B 参考不允许越过 I 帧，这样的I帧我们叫它 IDR 帧，每个 IDR 帧（Instantaneous Decoding Refresh）的间隔我们称作一个 GOP（Group of Pictures）

IDR帧与 I帧的理解

在 H264 的概念中有一个帧称为 IDR 帧，那么 IDR 帧与 I 帧的区别是什么呢?首先来看一下 IDR 的英文全称 instantaneous decoding refresh picture，因为 H264 采用了多帧预测，所以 I 锁之后的 P 帧有可能会参考 I 帧之前的锁，这就使得在随机访问的时候不能以找到 I 帧作为参考条件，因为即使找到 I 帧， I 帧之后的帧还是有可能解析不出来，而 IDR 帧就是一种特殊的 I 帧，即这一帧之后的所有参考帧只会参考到这个 IDR 帧，而不会再参考前面的帧。在解码器中，一旦收到一个 IDR 帧，就会立即清理参考帧缓冲区，并将 IDR 帧作为被参考的帧。

5. PTS和DTS

在视频编码和解码中，PTS（Presentation Time Stamp）和DTS（Decoding Time Stamp）是用于控制和同步视频帧显示的时间戳。

PTS（Presentation Time Stamp）：PTS表示视频帧应该在播放器中显示的时间。它指示了帧的展示时间点，播放器根据PTS来确定何时显示帧。PTS是相对于视频流开始的时间进行计算的。
DTS（Decoding Time Stamp）：DTS表示解码器接收和解码视频帧的时间。它指示了帧的解码时间点，解码器根据DTS来确定帧的解码顺序。DTS也是相对于视频流开始的时间进行计算的。

通常情况下，PTS和DTS是相同的，视频帧按照接收的顺序进行解码和显示。但在一些特殊情况下，可能会存在帧的解码顺序与显示顺序不同的情况，这时就需要使用PTS和DTS来进行控制和同步。

例如，当视频流中存在B帧（Bidirectional Frame）时，B帧依赖于前后的参考帧进行解码。在这种情况下，解码器可能会先解码一个B帧需要的参考帧，然后再解码该B帧。所以，B帧的DTS会比PTS要早，以确保在播放时能正确地使用参考帧。

播放器根据PTS来确定何时显示帧，以确保视频的连续播放和同步。通过使用PTS和DTS，可以控制和处理视频编码和解码过程中的时间顺序和同步问题，保证视频帧在播放器中正确地显示出来。

6. 视频的编码格式

（1）VP8：视频压缩解决方案厂商On2 Technologies公司现已推出最新的视频压缩格式On2 VP8。On2 VP8是第八代的On2视频，能以更少的数据提供更高质量的视频，而且只需较小的处理能力即可播放视频，为致力于实现产品及服务差异化的网络电视、IPTV和视频会议公司提供理想的解决方案。

（2）H.264（流媒体音视频格式）：H.264是国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同提出的继MPEG4之后的新一代数字视频压缩格式H.264最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍。正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在 MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps-2Mbps的传输速率。

（3）VP9：VP9 是由 Google 开发的开放式、无版权费的视频编码标准，在开发初期曾经被命名为 Next Gen Open Video，VP9 也被视为是 VP8 的下一代视频编码标准。

（4）H.265：H.265 在 H.264 的基础上保留其中的部分技术，并对相关技术加以改进研发而成。新技术主要通过提升压缩效率、鲁棒性，提高错误恢复能力，减少实时时延、减少信道获取时间等方面，让视频编码达到效率更高。同时 H.265 可以实现利用 1~2Mbps 传输速度传送 720P 普通高清音视频。

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