Bildgruppe

Die Bildgruppe (auch: Group of Pictures / GOP) ist eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Einzelbildern (engl. frames) im Bilderstrom eines Videos. Jeder MPEG-kodierte Film bzw. Videostrom besteht aus aufeinanderfolgenden Bildgruppen. Aus den darin enthaltenen MPEG-Bildern werden die sichtbaren Einzelbilder erzeugt. Eine Bildgruppe kann folgende Bildtypen enthalten:

• I-Bild (auch: I-Frame; engl. intra-coded picture) Referenzbild, entspricht einem Standbild und ist von anderen Bildtypen unabhängig. Jede GOP beginnt mit diesem Bildtyp.
• P-Bild (auch: P-Frame; engl. predictive-coded picture) enthält Differenz-Informationen aus dem vorhergehenden I- oder P-Bild.
• B-Bild (auch: B-Frame; engl. bidirectionally predictive-coded picture) enthält Differenz-Informationen aus dem vorhergehenden und/oder nachfolgenden I- oder P-Bild.
• D-Bild (auch: D-Frame; engl. DC direct coded picture) dient dem schnellen Vorlauf.

Eine MPEG-Bildgruppe beginnt mit einem I-Bild, gefolgt normalerweise von einer Anzahl von B- und P-Bildern.

Jede Bildgruppe ist unabhängig: alle Bilder, die für Hochrechnungen benötigt werden, sind in jeder Bildgruppe vorhanden.

Eine Bildgruppe kann so klein sein wie ein einzelnes I-Bild oder so gross wie gewünscht, aber normalerweise nicht mehr als 15 Bilder für MPEG-2. Eine MPEG-4-Bildgruppe kann so gross wie das maximale Keyframe-Intervall sein (üblicherweise 200-300 Bilder). Die meisten Codecs erlauben Bildgruppen beliebiger Länge.

Je länger eine Bildgruppe, desto effizienter aber unrobuster die Kodierung.

Eine MPEG-1-Bildgruppe ist immer "IBBPBBPBBPBB" (dies ist die Reihenfolge in der die Bilder angezeigt werden, nicht notwendigerweise die Reihenfolge in der sie kodiert/gespeichert werden). Eine MPEG-2-Bildgruppe sieht genauso aus. Sie kann auch drei B-Bilder enthalten. Der Divx 5 MPEG-4-Codec benutzt nur "IBPBPBPBPB", da es leichter zu implementieren ist, und weil B-Bild-Unterstützung-Support für MPEG-4-Codecs ziemlich neu ist. In Zukunft sind mehr B-Bilder zu erwarten.

I-Bild

• "Intra-coded" frames: Durchschnittliche 7:1-Reduzierung.
• wie JPEG, jedes Videobild ist unterteilt in Blöcke zu 8x8 Pixeln aus Y, R-Y, and B-Y.
• Blöcke sind in "macroblocks" zu 16x16 gruppiert.
• Die Standards besagen, dass Macroblocks horizontal in Scheiben gruppiert werden, die eine ähnliche durchschnittlichen Blockhöhe besitzen, obgleich tatsächlich vorhandene Codecs dieser Regel nicht notwendigerweise folgen.
• Die Standards besagen, dass mehrere Scheiben ein Bild formen, und dass diese Bilder die sich ergebenden I-Bilder sind, obgleich Codecs auch dieser Vorgabe nicht folgen.

P-Bild

• P-Bilder sind auf der Basis vorhergehender I- oder P-Bilder zuzüglich der Daten veränderter Macroblocks vorhergesagte Bilder.
• Durchschnittlich etwa 20:1 Reduzierung, oder etwa die Hälfte der Grösse eine I-Bildes.

Für jeden Macroblock in einem P-Bild entscheidet der Videoencoder, ob er diesen Block bereits aus dem vorhergehenden Frame kennt, oder ob es sich um ein vollständig neues Bild handelt. Im ersten Fall codiert er nur die Unterschiede (INTER mode). Im letzen Fall codiert er den gesamten Macroblock (INTRA mode).

B-Bild

• Bidirektional vorhersagbare Frames basierend auf dem Aussehen und der Position vergangener und folgender Bild-Macroblöcke.
• B-Bilder benötigen weniger Daten als P-Bilder, durchschnittlich etwa 50:1 Reduzierung.
• B-Bilder benötigen mehr Decoder-Puffer-Speicher da zwei Bilder während der Rekonstruktion miteinander verglichen werden.
• B-Bilder benötigen eine Änderung der Kodierungsreihenfolge: Bilder, die sich vom Videoencoder zum Videodecoder bewegen, sind nicht in der Reihenfolge der Präsentation.

Die Situation für B-Bilder ist wie die folgende: "Ich kennen diesen Block nicht" (INTRA mode), "Ich kenne diesen Block vom vorhergehenden I- oder P-Bild (backward mode)", "dieser Block sieht aus wie ein Block im nächsten Bild (forward mode)", oder "dieser Block sieht aus wie eine Mischung des vorhergehenden und des nachfolgenden Bildes (bidirectional mode".

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