SERWIS ELEKTRONIKI

procesie kwantyzacji po stronie kodera. Nastêpnie na podstawie
przeskalowanych wspó³czynników kwantyzacji odtwarzany
jest ka¿dy zakodowany blok obrazu. Bloki s¹ ³¹czone w
makrobloki, a nastêpnie dekoder wykonuje identyczn¹ predykcjê
jaka by³a dokonana w koderze, aby zdekodowaæ sygna³
wideo. Na rysunku 7 przedstawiono schematy blokowe uk³adów
predykcji kodera i dekodera H.264.
Koder H.264 zawiera dwie œcie¿ki danych: œcie¿kê kodowania
zaznaczon¹ na rysunku lini¹ ci¹g³¹ i œcie¿kê rekonstrukcji
sygna³u zaznaczon¹ lini¹ przerywan¹.
Œcie¿ka kodowania
Sygna³em wejœciowym dla œcie¿ki kodowania jest bie¿¹ca
ramka obrazu Fn. Ramka przetwarzana jest na makrobloki odpowiadaj¹ce
16×16 pikselom obrazu. Ka¿dy makroblok jest kodowany
w trybie „Intra” lub „Inter”. W obu przypadkach makroblok
P bêd¹cy predykcj¹ (prognoz¹) makrobloku bie¿¹cego jest
tworzony w oparciu o zrekonstruowan¹ ramkê. W przypadku
trybu „Intra” makroblok P jest tworzony z próbek bie¿¹cej ramki
n, która zosta³a zakodowana, zdekodowana i zrekonstruowana
(na rysunku ramka ta oznaczona jest jako uF’n).
W trybie „Inter” makroblok P jest tworzony w uk³adzie
predykcji z kompensacj¹ ruchu z jednej lub wielu ramek odniesienia
F’n-1. Ramki odniesienia mog¹ byæ jedn¹ lub dwiema
poprzednimi lub nastêpnymi ramkami, które zosta³y zakodowane
i zrekonstruowane. ZawartoϾ makrobloku P jest odejmowana
od zawartoœci bie¿¹cego makrobloku i powstaje w
ten sposób sygna³ b³êdu Dn. Sygna³ b³êdu jest transformowany
w uk³adzie transformacji T, kwantyzowany w uk³adzie
kwantyzacji Q. Na wyjœciu uk³adu kwantyzacji powstaje sygna³
X, który jest ci¹giem wspó³czynników transformacji. Sygna³
X jest odpowiednio sortowany i kodowany entropijnie.
Œcie¿ka rekonstrukcji
W œcie¿ce rekonstrukcji sygna³u wspó³czynniki kodowania
X s¹ dekodowane i odtwarzana jest ramka obrazu potrzebna
do kodowania nastêpnych makrobloków. Wspó³czynniki X
podlegaj¹ najpierw przeskalowaniu w uk³adzie Q -1 , nastêpnie
transformacji odwrotnej T -1 . Powsta³y sygna³ D’n jest zrekonstruowanym
sygna³em b³êdu. Nie jest on identyczny z oryginalnym
sygna³em Dn poniewa¿ proces kwantyzacji wprowadza
straty. Zatem sygna³ D’n jest zniekszta³con¹ wersj¹ sygna-
³u Dn. Prognozowany makroblok i sygna³ D’N s¹ dodawane
do siebie i powstaje zrekonstruowany makroblok uF’n (jest to
zniekszta³cona wersja oryginalnego makrobloku Fn). Filtr w
torze rekonstrukcji redukuje efekty zak³óceñ blokowych powstaj¹cych
na krawêdziach przetwarzanych bloków. Na wyjœciu
filtru powstaje zrekonstruowana ramka F’n.
Dekoder H.264 dokonuje detekcji entropijnej i zmiany organizacji
wejœciowego strumienia bitów w wyniku czego powstaje
sygna³ X bêd¹cy zbiorem wspó³czynników. Nastêpnie
sygna³ jest poddawany przeskalowaniu i transformacji odwrotnej
i powstaje sygna³ b³êdu D’n. Wykorzystuj¹c informacjê
zawart¹ w sygnale dekoder rekonstruuje makroblok P identyczny
z makroblokiem uformowanym w torze kodera. ZawartoϾ
makrobloku P jest dodawana do sygna³u D’n i tworzony
jest sygna³ uF’n, który nastêpnie jest filtrowany. Na wyjœciu
dekodera powstaje zdekodowana ramka obrazu F’n.
Œcie¿ka rekonstrukcji w torze kodera jest zastosowana po
Telewizja HDTV
to, aby ramki odniesienia s³u¿¹ce do wytworzenia makrobloku
P w torze kodera i dekodera by³y identyczne. Gdyby ramki
odniesienia dekodera i kodera by³y ró¿ne, powodowa³oby to
dryft i narastaj¹cy b³¹d detekcji obrazu.
Predykcja „Intra”
W trybie predykcji „Intra” prognozowany blok lub makroblok
P jest tworzony z poprzednio zakodowanych i zrekonstruowanych
bloków lub makrobloków. Przed dalszym kodowaniem
zawartoœæ prognozy P jest odejmowana od zawartoœci
bie¿¹cego bloku lub makrobloku. W przypadku sygna³u luminancji
prognoza P mo¿e byæ tworzona jako blok o wymiarach
4×4 lub 16×16. Bloki sygna³u luminancji o wymiarach 4×4
mog¹ byæ prognozowane w 9 ró¿nych trybach. Makrobloki
16×16 sygna³u luminancji mog¹ byæ prognozowane w 4 trybach.
Bloki 4×4 sygna³u chrominancji s¹ prognozowane tylko
w jednym trybie.
Prognozowanie „Intra” bloków luminancji 4x4
Na rysunku 8 przedstawiono tryby prognozowania bloków
luminancji 4×4.
M
I
J
K
L
A B C D E F G H
M A B C D E F G H M A B C D E F G H M A B C D E F G H
I a b c d I i i i i
I
J a b c d J j j j j
J
K a b c d K k k k k
K
L a b c d L l l l l
L
M
I
J
K
L
A B C D E F G H
A B C D E F G H
A B C D E F G H
Tryb 6 - poziomo w dó³ Tryb 7 - pionowo w lewo Tryb 8 - poziomo do góry
M A B C D E F G H M A B C D E F G H M A B C D E F G H
I
J
K
L
prognozowany
blok P
Tryby prognozowania
Tryb 0 -pionowy Tryb 1 - poziomy Tryb 2- DC
Tryb 3 - przek¹tna w
dó³ - w lewo Tryb 4 - przek¹tna w dó³ - w prawo Tryb 5 - pionowo w prawo
M
I
J
K
L
I
J
K
L
Ramka 4×4 z rysunku 8 ma byæ prognozowana. Próbki powy¿ej
ramki i z jej lewej strony z zawartoœci¹ oznaczon¹ jako
A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M pochodz¹ z poprzednio
zakodowanych i zrekonstruowanych bloków i s¹ dostêpne w
koderze i dekoderze jako odniesienia dla uk³adu predykcji. Prognozowany
blok jest rekonstruowany z wykorzystaniem próbek
A-M. Jak widaæ z rysunku, tryb 0 i 1 s¹ trybami podstawowymi,
a wszystkie nastêpne s¹ modyfiksacjami trybów 0,
1, 2 w zale¿noœci od tego, jakie próbki s¹ dostêpne do wykorzystania
w predykcji.
Tylko próbki z aktualnego wycinka obrazu s¹ wykorzystane
do predykcji. W trybie DC prognozowany blok jest wype³niany
wartoœci¹ œredni¹ próbek A-D i I-L. Tryb ten mo¿e byæ
modyfikowany w zale¿noœci od tego, które próbki s¹ dostêpne
do predykcji. W trybach gdzie wykorzystywane s¹ próbki E-
H, je¿eli nie s¹ one dostêpne, to s¹ zastêpowane wartoœci¹ prób-
SERWIS ELEKTRONIKI 6/2007 11
M
I
J
K
L
I
J
K
L
wartoϾ
œrednia
A-D
I-L
Rys.8. Tryby prognozowania bloków luminancji 4×4