IDR（Instantaneous Decoder Refresh）和 CRA（Clean Random Access）帧是视频编码中的 IRAP（Random Access Pictures）类型，特别是 HEVC 视频编解码器，可确保正确的视频解码和播放。它们作为解码器的参考点，允许视频从特定点开始播放，而不需要来自较早帧的信息（在大多数情况下，我们将看到）。
本文深入分析了 IDR 和 CRA 图片、它们的区别以及它们的用例。
IDR 帧
Instantaneous Decoder Refresh (IDR) 帧是视频编码中的关键参考帧，通常用于 H.264/AVC 和 H.265/HEVC 编解码器。IDR 帧是一个独立的帧，不需要任何其他帧来正确解码图像——它只包含 I 切片。
它们也被称为 I 帧（帧内编码帧），因为它们仅使用帧内预测来压缩数据。帧内预测利用帧内的空间冗余，与帧间预测相反，帧间预测利用连续帧之间的时间冗余。
当解码器遇到 IDR 帧时，它可以立即从该点开始解码视频。
IDR 帧还具有以下属性：
- 它们用作后续帧间编码（P 和 B）帧的参考帧。
- IDRs 重置解码器的状态，使视频解码有一个干净的开始。这也被称为冲刷解码器状态，并删除所有存储在解码器缓冲区的图片。
- IDR 定义了一组图片（GOP）的开始，这是一个以 IDR 帧开始的帧序列，后面是引用它的帧间（P和B）。因此，IDRs 与封闭的 GOP 相关联–IDR 之后的图片不能引用 IDR 之前的图片。
IDR 帧的用例：
IDR 帧在随机访问至关重要的场景中特别有用，例如视频流服务、视频会议应用程序和广播电视。它们允许用户从视频中的任何点无缝开始播放，支持快进和倒退，并在视频数据在传输过程中丢失或损坏时促进错误恢复。
在常见的视频流协议中，例如 HLS 或 MPEG-DASH，每个视频片段都以一个 IDR 帧开始。这允许视频的每个片段都可以在视频播放器上独立解码。
CRA Pictures
在H.265/HEVC编解码器中引入的 Clean Random Access（CRA）图片与IDR帧类似，但有一点不同。
虽然它们允许解码器从该点开始解码，但它们不会完全重置解码器的状态（不像IDR帧那样导致解码器被刷新）。
相反，CRA帧参考同一解码会话中的其他帧，保留了前一个GOP的一些信息。这种被称为“Open GOP”的的功能有利于降低比特率，因为与IDR帧相比，CRA帧通常需要更少的比特来表示相同的图像质量。
通过防止解码器被刷新，CRA 帧允许解码器继续使用 CRA 帧之前的参考帧用于后续帧间编码帧，从而提高压缩效率。
这一特性使得 CRA 帧在某些场景下可以提供比 IDR 帧更好的整体压缩性能，并允许随机访问。
CRA 帧的使用案例
CRA 帧非常适用于提高压缩效率和随机访问能力的应用，如自适应比特率流，其中视频质量需要根据可用带宽动态调整。CRA 帧能够在不同的质量水平之间无缝切换，不会出现突然的视觉伪影。
IDR 和 CRA 帧之间的差异
随机访问级别
IDR 帧提供最高级别的随机访问，因为它们允许解码器从任何 IDR 帧开始解码，而不需要先前的帧。CRA 帧还提供随机访问功能，但通过不强制丢弃参考帧来保持“干净”状态。
压缩效率
IDR 帧在压缩方面效率最低，因为它们仅使用帧内预测并且是独立的。
CRA 帧通过允许继续使用参考帧改进了 IDR 帧，从而带来更好的压缩性能。
容错能力
IDR 帧也可以促进错误恢复，但它们通常需要更高的视频序列插入频率，这会增加整体比特率。CRA 帧不是实现错误恢复的好选择，但在某些情况下提供比 IDR 帧更好的解决方案。
结论
总之，IDR 帧提供最高级别的随机访问和错误恢复，而 CRA 帧在随机访问和压缩效率之间取得平衡。
本文为原创稿件，版权归作者所有，如需转载，请注明出处：https://www.nxrte.com/jishu/21243.html
