在上篇文章中，我們對MPEG-1有了一個輪廓性的介紹，知道視像序列中的圖像類型有三種，分别為I幀、P幀、和B幀。但是我們并沒有更深入的去了解，編碼這三種類型的圖像資料時所采用的不同方式，隻知道它們都是把圖像分為以16x16像素的宏塊、8x8像素的圖塊為基本單元進行處理的。而實際上，編碼I、P、B三種類型的圖像資料的方式并不相同，不過在進一步展開之前，我們先來講講為什麼要在這個時候講這個。
我們都知道MPEG标準的制定，是一步一步來的，有了MPEG-1之後，才有MPEG-2、-4和H.264/AVC。而在這一步又一步的拓展和優化中，後者總是繼承前者，并對前者的不足進行改善和加強。而對于MPEG-2也是這樣，它的編碼原理來自MPEG-1，而又在MPEG-1的基礎上，做了一些加強。是以如果想要了解MPEG-2，就必須要對MPEG-1的編碼原理，有個基本的認識。
我想這就是自底向上的本質，也是我們不謀而合，在這個系列所采取的方法。是以下面我們開始介紹I、B、P幀的基本編碼原理，注意是基本，說明我們并不會深入去探讨某一個方法，如DCT變換、量化、DPCM、RLE、霍夫曼編碼、算術編碼。隻需要掌握以下兩點即可：
- 1、對編碼流程有一定的了解
- 2、了解I、B、P幀三者編碼的不同
1、I幀的基本編碼原理
上篇說過，MPEG-1主要在時間備援和空間備援兩個方向上，去除備援資料。時間備援是幀與幀之間産生的備援資料，而空間備援則是單幀圖像中，相鄰像素間産生的備援資料。對于I幀來說，因為它是關鍵幀，既不需要參考過去的幀，也不需要參考将來的幀。是以對I幀的編碼，是為了消除空間備援資料，而且它采用的壓縮算法，和JPEG類似。如下圖：
I幀的壓縮編碼算法
從圖中可以看到，如果圖像是用RGB顔色空間表示的，則首先把它轉換成用YCbCr空間表示的圖像。然後每個圖像平面分成8x8像素的圖塊，并對每個圖塊進行離散餘弦變換（DCT）。
這裡DCT的作用非常大，看它的名字可能會覺得非常高大上，其實它就是一個矩陣變換。關于它其實都可以專門寫一篇文章出來，不過這裡我們隻需要知道它的作用即可。DCT簡單點來說，它就是将前面8x8像素圖塊的顔色空間資料，分為高頻資料和低頻資料，是以我們也常說，DCT是把資料從空間域轉換到頻率域。
那什麼是高頻和低頻呢？這裡的高頻資料是指，圖像顔色的變化比較強烈的地方，比如人像畫的輪廓與背景的交叉處，在這裡的色值變化很快，是以稱為高頻。相對的低頻就是指，顔色變化比較緩和的地方。是以DCT的作用并不是對資料進行壓縮，而是為了友善後面的操作，比如量化、RLE行程編碼、以及霍夫曼編碼。
下一步就是量化，因為人眼對高頻區域其實并不敏感，是以利用這一點，可以将高頻部分資料進行壓縮。這樣一來，圖塊的資料就會呈現兩部分，一部分是變化平滑的低頻資料，另一部分是剛壓縮過的高頻部分，數值也變得差不多。而後再經過Zig-zig編排，資料就會呈現出連續幾個值相同的的形式，比如23334551550000。這樣一來，再經過RLE行程編碼，就可以去掉連續值相同的備援資料。
因為RLE在編碼時，對相同的數值隻編碼一次，同時計算相同數值重複的次數，是以稱為行程編碼。而與RLE處于同級的DPCM，則主要是對圖塊與圖塊之間的內插補點進行編碼。這樣一來可以再次壓縮資料，之後再通過霍夫曼編碼或者算術編碼，編碼操作也就完成了。同樣霍夫曼編碼和算術編碼，也可以單獨寫一篇文章出來。
2、P幀的基本編碼原理
P幀也就是預測圖像P，與I幀不同的是，它不僅要從空間上去除備援資料，還要從時間備援方面上着手，因為它是以在它之前出現的I幀作為參考對象來編碼的。與I幀不同的是，預測圖像P的編碼是以16x16像素的宏塊為基本編碼單元的。對于P幀，為了表示它與前面I幀的關系，我們會一直用預測圖像和參考圖像這兩個詞。
其實很好想象，因為對預測圖像編碼，就是對它和參考圖像直接的內插補點進行編碼。是以我們隻需要做到以下兩點即可：
- 1、算出目前要編碼的圖像宏塊，與參考圖像宏塊之間的內插補點
- 2、計算出宏塊的移動矢量
比如下圖：
這張圖應該一目了然，時刻1中的人像，在時刻2移動到了圖像右側。這個過程中變化的，不隻是人像的位置，因為人在移動的時候，會有其他的動作，比如低頭、轉頭、仰頭等動作。是以我們并不僅僅要計算出人像變化之後的位置，也就是移動矢量，還要計算出兩個宏塊之間的內插補點。
當然這兩者在編碼過程中，是有個先後關系的。比如我要計算出宏塊的移動矢量，那我得找到參考圖像中的宏塊，在預測圖像中的位置吧。而更進一步，那我怎麼找到預測圖像相對于參考圖像中，圖塊的位置呢？答案是預測圖像中的某個宏塊，與參考圖像中的這個宏塊的內插補點最小，也即最佳比對宏塊。
這就引起了一系列的搜尋算法，去預測圖像中去找這個宏塊，比如二維對數搜尋法、三步搜尋法、對偶搜尋法。而對預測圖像P的編碼所引起的時間，則主要是執行這個搜尋算法所占用的時間。
等找到最佳比對宏塊後，計算出內插補點和移動矢量，剩下的操作就和對I幀的編碼一緻了。
預測圖像P的壓縮編碼算法
3、B幀的基本編碼原理
B幀也是雙向預測圖像B，對它的編碼，即是對它前後幀的像素值之差進行編碼，具體的方法和對預測圖像P的算法類似。
雙向預測圖像B的壓縮編碼算法
總結
從以上介紹就可以看出，I幀是對視訊最重要的圖像幀，P幀其次，B幀更次。是以B幀的壓縮比也是最高的，P幀其次，I幀壓縮比最小。在實際應用中，對于快速運動的圖像，I幀的頻率可以高一些，B幀的數目可以少一些。而對于慢速運動的圖像，則相反。