視頻傳輸原理

視頻是由一幅幅幀圖像和一組音頻構成的，視頻的播放過程可以簡單理解為一幀幀的畫面按照時間順序呈現(xiàn)出來的過程。但是在實際應用中，并不是每一幀都是完整的畫面，因為如果每一幀畫面都是完整的圖片，那么一個視頻的體積就會很大。這樣對于網(wǎng)絡傳輸或者視頻數(shù)據(jù)存儲來說成本太高，所以通常會對視頻流中的一部分畫面進行壓縮（編碼）處理。

編碼器將多張圖像進行編碼后生產(chǎn)成一段一段的?GOP ( Group of Pictures )?如下圖，?解碼器在播放時則是讀取一段一段的?GOP?進行解碼后讀取畫面再渲染顯示。GOP (Group of Pictures) 是一組連續(xù)的畫面，由一個 I 幀和數(shù)個 B / P 幀組成，是視頻圖像編碼器和解碼器存取的基本單位，它的排列順序將會一直重復到影像結束。

由于壓縮處理的方式不同，視頻中的畫面幀就分為了不同的類別，其中包括：I 幀、P 幀、B 幀。I 幀是內部編碼幀（也稱為關鍵幀），P 幀是前向預測幀（前向參考幀），B 幀是雙向內插幀（雙向參考幀）。簡單地講，I 幀是一個完整的畫面，而 P 幀和 B 幀記錄的是相對于 I 幀的變化。如果沒有 I 幀，P 幀和 B 幀就無法解碼。

I 幀

I 幀（Intra coded frames）：I 幀圖像采用幀內編碼方式，即只利用了單幀圖像內的空間相關性，而沒有利用時間相關性。由于 I 幀不依賴其它幀，所以是隨機存取的入點，同時是解碼的基準幀。

I 幀主要用于視頻播放的初始化，I 幀圖像的壓縮倍數(shù)相對較低。I 幀圖像是周期性出現(xiàn)在圖像序列中的，出現(xiàn)頻率可由編碼器選擇。在視頻畫面播放過程中，如果 I 幀丟失了，則后面的 P 幀也就隨著解不出來，就會出現(xiàn)視頻畫面黑屏或卡頓的現(xiàn)象。

P 幀

P 幀（Predictive-coded frames）前向預測編碼圖像幀：P 幀采用幀間編碼方式，即同時利用了空間和時間上的相關性。P 幀圖像只采用前向時間預測，可以提高壓縮效率和圖像質量。P 幀是差別幀，P 幀沒有完整畫面數(shù)據(jù)，只有與前一幀的畫面差別的數(shù)據(jù)。

若 P 幀丟失了，則視頻畫面會出現(xiàn)花屏、馬賽克等現(xiàn)象。

B 幀

B 幀（Bi-directional predicted frames），B 幀圖像采用雙向時間預測，可以大大提高壓縮倍數(shù)。值得注意的是，由于 B 幀圖像采用了未來幀作為參考，因此 MPEG-2 編碼碼流中圖像幀的傳輸順序和顯示順序是不同的。

這就帶來一個問題：在視頻流中，先到來的 B 幀無法立即解碼，需要等待它依賴的后面的 I、P 幀先解碼完成，這樣一來播放時間與解碼時間不一致了，順序打亂了，那這些幀該如何播放呢？這時就需要我們來了解另外兩個概念：DTS 和 PTS。

DTS 和 PTS

DTS（Decoding Time Stamp）：即解碼時間戳，這個時間戳的意義在于告訴播放器該在什么時候解碼這一幀的數(shù)據(jù)。

PTS（Presentation Time Stamp）：即顯示時間戳，這個時間戳用來告訴播放器該在什么時候顯示這一幀的數(shù)據(jù)。

DTS 和 PTS 都是在編碼的時候由編碼器生成的。

比如上圖的 GOP，他的采集順序是 IBBBP，那顯示順序 PTS 也是

I B B B P PTS: ? ? 12345

編碼器的編碼順序是：

I P B B B DTS: ? ? 12345 PTS: ? ? 15234

推流順序也是按編碼順序，即：

I P B B B DTS: ? ? 12345 PTS: ? ? 15234

接收端接收的視頻流也是 IPBBB。

解碼也是按接收到的視頻流去解，接收一幀解碼一幀，解碼順序：

IPBBB

而解碼順序和顯示順序不同，我們需要按 PTS 重新調整解碼后的幀，即：

I B B B P PTS: ? ? 12345 DTS: ? ? 13452

另外音頻的播放，也有 DTS、PTS 的概念，但是音頻沒有類似視頻中 B 幀，不需要雙向預測，所以音頻幀的 DTS、PTS 順序是一致的。

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總結

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