什么是宏块？
在 H.264 中，宏块是编码图像时最小的处理单位。它的核心作用包括：
- 帧内预测（Intra Prediction）
- 帧间预测（Inter Prediction）
- 变换、量化、熵编码等
标准定义：
- 一个宏块 = 16×16 像素（亮度 Y 分量）
- 包含：
- 4 个 8×8 的子块（Y 分量）
- 8 个 8×8 的色度块（U、V 分量各 4 个）
为什么用宏块？
视频压缩的本质是去冗余：
- 空间冗余（同一帧内相似区域）→ 帧内预测
- 时间冗余（帧之间变化不大）→ 帧间预测
宏块的使用使得这些处理可以局部进行，提高压缩效率、预测准确性。
宏块划分示意图
一个 1080p（1920×1080）的视频帧会被划分成：
水平宏块数 = 1920 / 16 = 120
垂直宏块数 = 1080 / 16 = 67.5 ≈ 68（不足的部分补0）
总宏块数 ≈ 120 × 68 = 8160
H.264 宏块的编码方式
每个宏块可以选择不同的预测与编码方式来达到最优压缩效果：
帧内编码（Intra）
- 预测模式：4×4、16×16（亮度）、8×8（色度）
- 利用同一帧中已编码的邻近像素预测当前宏块
┌───────────────┐
│ │ ← ← ← ← ← ← ←
│ │ 上方像素
│ 当前宏块 │ ← ← ← ← ← ← ←
│ │
│ │
└───────────────┘
← 左侧像素参与预测预测方向（示意）：
↖ ↑ ↗ ← → ↙ ↓ ↘
帧间编码（Inter）
- 运动估计（Motion Estimation）：从前/后帧找“最像”的块
- 支持子块划分（如 16×8、8×16、8×8、4×4）
- 运动矢量（MV）：表示宏块如何在时间维度上“移动”
帧 t+1 帧 t
┌────────┐ 查找最相似宏块
│ MB16x16│ ←←←←←←←←←←──────────────┐
└────────┘ 运动矢量 MV │┌──┴───────┐│宏块参考 │└──────────┘
宏块与压缩的关系
| 机制 | 说明 |
|---|---|
| 预测块分割越小 | 越能贴合图像细节 → 更高质量，但编码复杂度增加 |
| 全帧重复区域 | 多个宏块会复用相同预测块 → 压缩率提升 |
| 噪声图像/快速运动 | 预测效果差，宏块间差异大 → 码率增高 |
如何查看宏块信息？
FFmpeg + x264 编码日志
x264 --verbose --output out.mp4 input.y4m
使用 ffmpeg 分析码流：
ffmpeg -debug mb_type -i video.mp4 -f null -
你会看到每帧中宏块的预测类型（I, P, B，Intra, Inter, Skip 等）
H.265 的 CTU
在 H.265 中，宏块（MB）被更灵活的结构**CTU（Coding Tree Unit）**替代：
- 最大支持 64×64 编码单元
- 更灵活的划分（递归四叉树）
这让 H.265 的压缩效率比 H.264 提升约 50%。
| 名称 | 大小 | 用途 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 宏块 (MB) | 16x16 | H.264 最小编码单元 | 用于帧内/帧间预测，支持子块划分 |
| CTU (Coding Tree Unit) | 最大 64x64 | H.265 编码单元 | 更灵活，提升压缩效率 |
)
