视频编码中的Closed GOP 和 Open GOP

在本文中，我们将了解Closed GOP 和 Open GOP 的概念。这两种 GOP 类型在视频流中都很常见，并且会影响您的压缩效率、流的错误恢复能力以及 ABR 流中的可切换性。

什么是视频编码中的 GOP 或图片组？

顾名思义，图片组 (GOP) 是具有明确定义的顺序的图片集合，它们将按照这些顺序进行编码/解码和显示。

注意：如果您不熟悉压缩和帧类型，请参阅本文以获取I 帧、P 帧和 B 帧的简化说明。

GOP 或图片组由不同类型的图片（帧）组成。从根本上说，这些照片要么

I 帧（仅限帧内预测），
P 帧（根据显示顺序中出现在它之前的帧预测）
B 帧（根据显示顺序前后可能出现的帧预测）。

好的，现在有了这些基本的图片类型，我们就可以构建 GOP（即图片组）。

GOP 通常以 I 图像开始，然后是一系列 P 和 B 帧。
两个连续的 I 帧之间的距离称为 GOP 的大小或 GOP 的长度。
连续 P 帧之间的距离称为 mini-GOP 大小。

P 帧和 B 帧参考其他帧以进行时间预测。用作预测器的帧可以是 I、P 或参考 B 帧。在 H.264/AVC 允许的多个预测变量的情况下，这三种类型的组合。

那么问题来了——在显示顺序中分析时预测器/参考帧的位置/位置是什么。换句话说，P或B-frame是否可以指代几个GOP之前的帧？这可能是最佳匹配——为什么不呢？

为了回答这些问题，我们需要了解 Open 和 Closed GOP 的概念。所以，让我们继续吧！

什么是 Closed GOP？

顾名思义，Closed GOP 不对外开放！属于 Closed GOP 的帧只能引用其自己的 GOP 中的帧。

在上图中，第一个 GOP 以 P 帧而不是 B 帧结束，这允许编码器确保来自下一个 GOP 的帧不用作预测器。作为旁注，如果 GOP 的最后一帧是 B 帧，您认为会发生什么？B 帧不是设计用来引用它之前和之后的帧吗？

那么，在这种情况下，编码器应确保后向预测器（引用未来帧）为空。您可以生成一个空的后向预测器，B 帧现在表现得像 P 帧！然而，十有八九，你的编码器将确保最后一帧是 P 图片，这简化了“关闭”GOP 的过程。

封闭 GOP 在视频流和压缩中非常有用。它们表示视频彻底中断，并确保该 GOP 中可能发生的任何问题都仅限于该 GOP。

封闭的 GOP 以称为 IDR 或瞬时解码器刷新的 I 帧开始。之所以称为 IDR，是因为当解码器遇到IDR 帧时，它可以刷新其图片缓冲区（D coded Picture B uffer 或DPB），因为在 IDR 之前出现的帧都不能用作出现的图片的参考在那个 IDR 之后。这是序列中的一个干净的中断。

那么，IDR 或 Closed GOP 有什么用呢？

ABR 流式传输：正如您在 ABR 流式传输中所了解的那样，播放器可以根据带宽和解码器的缓冲区满度在不同的配置文件（视频的比特率-分辨率组合）之间切换。如果播放器必须从 1080p 切换到 360p，则需要一种干净的切换方式。IDR 对此有所帮助，因为现在播放器可以刷新其缓冲区并为 360p 流让路。如果您是 ABR 的新手，请阅读我们对 ABR 流的简化介绍。
错误恢复：例如，如果您正在使用 HLS 进行流式处理，并且每个段都以 IDR 开头，那么这意味着属于特定段的帧不能引用属于先前/未来段的帧。因此，如果您由于某些错误而丢失了一个片段，那么播放器可以继续从下一个片段开始播放。值得注意的一点是，Apple 的 HLS 规范提到应每两秒使用一次 IDR。（注意：规范并没有说片段持续时间应该是两秒——它说 GOP 的大小是两秒）。
技巧模式：正如我们之前提到的，IDR 在实现技巧模式（向前和向后搜索）方面非常有帮助。播放器需要寻找最近的 IDR，它可以从该点开始流式传输。

了解了 Closed GOP 后，让我们继续讨论 Open GOP。