視頻壓縮的目標(biāo)是在盡可能保證視覺(jué)效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)率。視頻壓縮比一般指壓縮后的數(shù)據(jù)量與壓縮前的數(shù)據(jù)量之比。由于視頻是連續(xù)的靜態(tài)圖像，因此其壓縮編碼算法與靜態(tài)圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處，但是運(yùn)動(dòng)的視頻還有其自身的特性，因此在壓縮時(shí)還應(yīng)考慮其運(yùn)動(dòng)特性才能達(dá)到高壓縮的目標(biāo)。

    通常視頻流中視頻數(shù)據(jù)分幀傳輸，幀分三種類型I幀、P幀和B幀。

    I幀（Intra幀）：描述當(dāng)前圖像的所有信息，信息比較多，所以占空間和帶寬比較大。I圖為不要基準(zhǔn)圖像編碼作為基準(zhǔn)所產(chǎn)生的圖像，稱為幀內(nèi)編碼圖（ICP-IntraCodedPictures）。特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)量最大；幀內(nèi)中等程度壓縮；無(wú)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)，可采用自相關(guān)性，即幀內(nèi)相鄰像素、相鄰行的亮度、色度信號(hào)都具有漸變的空間相關(guān)性，可作靜止圖像處理，無(wú)條件傳送；圖像可隨機(jī)進(jìn)入壓縮圖像數(shù)據(jù)序列，進(jìn)行編碼。

    P幀（Inter幀）：描述當(dāng)前圖像和上一幀圖像不同的地方或某塊區(qū)域移動(dòng)信息，需要對(duì)照上幀解碼后的圖像進(jìn)行解碼，這樣就減小了該幀的數(shù)據(jù)量。P圖是以最近的上一個(gè)I圖或P圖為基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的圖像，稱為預(yù)測(cè)編碼圖（PCP-PredictiveCodedPictures）。P圖的特點(diǎn)是：本身是前I圖或P圖的前向預(yù)測(cè)（FP-ForwardPrediction）結(jié)果，也是產(chǎn)生下一個(gè)P圖的基準(zhǔn)圖像；高編碼效率，與I圖相較，可提供更大的壓縮比；前一個(gè)P圖是下一個(gè)P圖補(bǔ)償預(yù)測(cè)的基準(zhǔn)，如果前者存在誤碼，則后者會(huì)將編碼誤差積累起來(lái)、傳播下去。

    B幀：描述當(dāng)前圖像和上一幀以及下一幀圖像不同的地方或某些區(qū)域的移動(dòng)信息，由于可以參考下一幀的信息進(jìn)行編碼，從而減小B幀的大小。目前對(duì)B圖有兩種趨同的理解：其一，B圖是同時(shí)以前面的I圖或P圖和后面的P圖或I圖為基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的圖像，稱為雙向預(yù)測(cè)編碼圖（BPCP-BidirectionalPredictiveCodedPicture）。前面的I圖或P圖代表“過(guò)去信息”，后面的P圖或I圖代表“未來(lái)信息”，由于同時(shí)使用了“過(guò)去”和“未來(lái)”兩種信息，所以稱為雙向預(yù)測(cè)。其二，由于幀序列相鄰幀畫(huà)面間的運(yùn)動(dòng)部分具有連續(xù)到時(shí)間相關(guān)性，可將當(dāng)前畫(huà)面看成是前一畫(huà)面某一時(shí)刻圖像的位移，當(dāng)然位移方向及幅值在幀內(nèi)各處未必相同，只要用前面最近時(shí)刻的I圖或P圖及代表運(yùn)動(dòng)的位移信息，便可預(yù)測(cè)出當(dāng)前圖像，稱為前向預(yù)測(cè)（FP）。根據(jù)某時(shí)刻的圖像及反映位移信息的運(yùn)動(dòng)矢量，預(yù)測(cè)出某時(shí)刻以前的圖像，以便預(yù)測(cè)出前一幀中沒(méi)有顯露而現(xiàn)在出現(xiàn)的信息，稱為后向預(yù)測(cè)（BP-BackwordPrediction）。B圖是將前向預(yù)測(cè)（FP）與后向預(yù)測(cè)（BP）同時(shí)使用并取其平均值后所產(chǎn)生的圖像，稱為雙向預(yù)測(cè)圖或平均值預(yù)測(cè)圖。

    為了在高效壓縮編碼的條件下、獲得可隨機(jī)存取的高壓縮比、高質(zhì)量圖像，MPEG定義了I、P、B三種圖像格式，分別簡(jiǎn)稱為幀內(nèi)圖（IntraPicture）、預(yù)測(cè)圖(PredictedPicture)及雙向圖(BidirectionalPicture),即I圖、P圖及B圖，用于表示1/30s時(shí)間間隔的幀序列畫(huà)面。因?yàn)?，要滿足隨機(jī)存取的要求，僅利用I圖本身信息進(jìn)行幀內(nèi)編碼就可以了；要滿足高壓縮比和高質(zhì)量圖像的要求，單靠I圖幀內(nèi)編碼還不行，還要加上由P圖和B圖參與的幀間編碼，以及塊匹配運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，即用前一幀圖像預(yù)測(cè)當(dāng)前圖像的因果預(yù)測(cè)和用后一幀圖像預(yù)測(cè)當(dāng)前圖像的內(nèi)插預(yù)測(cè)。這就要求幀內(nèi)編碼與幀間編碼平衡，因果預(yù)測(cè)與內(nèi)插預(yù)測(cè)間的平衡。平衡的結(jié)果是隨機(jī)存取的高壓縮比、高質(zhì)量圖像的統(tǒng)一。

    一個(gè)GOP由I為起始的一串IBP幀組成，GOP的長(zhǎng)度是前一個(gè)I幀到下一個(gè)I幀之前的B幀之間的間隔，如I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10中從I1到B9就是GOP的長(zhǎng)度。GOP越長(zhǎng)，MPEG-2編碼越有效，而數(shù)據(jù)流的編輯及組接越困難。一般，最多由12幀組成?；鶞?zhǔn)幀重復(fù)頻率的不同，可提供不同的輸出碼率。GOP的結(jié)構(gòu)隨碼率變化而不同，如碼率大于40Mbps時(shí)，幀重復(fù)方式為只有I幀，GOP最短，具有高效率的優(yōu)點(diǎn)；碼率為15-40Mbps時(shí)，幀重復(fù)方式為IB，GOP較短；碼率小于15Mbps時(shí)，幀重復(fù)方式為IBP或IBBP，GOP較長(zhǎng)，有延遲，影響存取速度。總之，圖像質(zhì)量隨著碼率10-50Mbps的升高而提高，隨著幀重復(fù)方式I-IB-IBBP使GOP變長(zhǎng)而增長(zhǎng)。盡管幀重復(fù)方式可以是IP,IB,IBP,IBBP,甚至是只有I幀，但針對(duì)不同的應(yīng)用及碼率，有不同的GOP結(jié)構(gòu)：新聞編采，碼率18Mbps，采用IB幀的GOP結(jié)構(gòu)；節(jié)目分配，碼率20Mbps，采用IBBP幀的GOP結(jié)構(gòu)；存檔，碼率30Mbps，采用IB幀的GOP結(jié)構(gòu)：后期制作，碼率50Mbps，采用I幀GOP結(jié)構(gòu)。圖13表示了GOP與圖像質(zhì)量的關(guān)系及應(yīng)用,圖中編碼規(guī)則是：I幀4:2:2@MLMPEG速率為40-50Mbps；IBIBIB序列速率為25-30Mbps；長(zhǎng)GOPIBP序列速率為12-18Mbps。