SERWIS ELEKTRONIKI

Telewizja HDTV
ki D. W trybach 3-8 prognozowane próbki s¹ wartoœci¹ œredni¹
wa¿on¹ próbek A-M.
Koder wybiera taki tryb predykcji, który najlepiej minimalizuje
sygna³ b³êdu Dn. Dla prognozowanego bloku koder
wylicza próbki we wszystkich trybach 0-8, nastêpnie obliczany
jest b³¹d prognozy. W efekcie koñcowym wybierana jest
prognoza z najmniejszym b³êdem.
Prognozowanie „Intra” makrobloków luminancji 16×16
Dla prognozowania makrobloków o wymiarach 16×16 stosowane
s¹ cztery tryby pokazane na rysunku 9.
Tryb 0 - pionowy Tryb 1 - poziomy Tryb 2- DC Tryb 3 - "plane"
H H H H
V ...... V .
V
WartoϾ
œrednia V
.
.
(H+V)
Rys.9. Tryby prognozowania makrobloków 16×16
Wykorzystywane jest prognozowanie w kierunku poziomym,
pionowym, DC i p³askie. W trybie poziomym próbki
s¹siedniego lewego makrobloku s³u¿¹ do tworzenia prognozowanego
bloku. W trybie pionowym próbki górnego makrobloku
s³u¿¹ do tworzenia prognozowanego makrobloku. W trybie
DC makroblok jest prognozowany na podstawie wartoœci
œredniej z próbek górnego i lewego makrobloku. W trybie p³askim
- „plane” próbki z górnego i lewego makrobloku s³u¿¹
do wyliczenia wartoœci prognozowanego makrobloku. Przy
prognozowaniu pe³nych makrobloków metoda przyjêta do prognozowania
jest wybierana przez koder na podstawie treœci
makrobloku.
Prognozowanie „Intra” bloków chrominancji 8×8
Bloki chrominancji s¹ prognozowane na podstawie próbek
chrominancji pochodz¹cych z obrazu odniesienia poprzednio
zakodowanego i zrekonstruowanego. Próbki musz¹ le¿eæ od
góry i z lewej strony prognozowanego bloku. Wykorzystuje
siê cztery metody prognozowania analogicznie jak przy prognozowaniu
makrobloków luminancji 16×16, zamienione s¹
tylko numery trybów:
• tryb 0 oznacza metodê DC,
• tryb 1 metodê poziom¹, tryb 2 metodê pionow¹,
• tryb 3 metodê „plane”.
Ta sama metoda jest przyjmowana dla obu bloków 8×8 sygna³u
chrominancji (dla obu sygna³ów ró¿nicowych koloru).
Je¿eli makroblok luminancji odpowiadaj¹cy sygna³owi chrominancji
jest kodowany metod¹ „Intra”, oba sygna³y chrominancji
s¹ równie¿ kodowane metod¹ „Intra”.
Predykcja typu „Inter”
Standard AVC dokonuje prognozowania typu „Inter” na
blokach o rozmiarach od 16×16 do 4×4. Sygna³ luminancji z
ka¿dego makrobloku o wymiarach 16×16 mo¿e byæ podzielony
na partycje o nastêpuj¹cych rozmiarach: 16×16, 16×8, 8×16,
8×8. Je¿eli wybrana zostaje partycja 8×8, to mo¿e ona byæ dzielona
dalej na mniejsze podpartycje: 8×8, 8×4, 4×8, 4×4. Na
rysunku 10 przedstawiono partycje i podpartycje makrobloku.
Dla ka¿dej partycji i podpartycji tworzony jest oddzielny
wektor ruchu. Ka¿dy wektor ruchu musi byæ zakodowany i
przes³any dalej. Dodatkowo w strumieniu wyjœciowych z ko
dera H.264 musi byæ dodana informacja o wielkoœci partycji.
12 SERWIS ELEKTRONIKI 6/2007
Du¿e partycje (16×16, 16×8, 8×16) oznaczaj¹ wiêc mniejsz¹
liczbê bitów wymaganych do przes³ania informacji. Ma³e partycje
wymagaj¹ wiêkszej liczby bitów do przes³ania wektora
ruchu i rozmiaru partycji. Zatem wybór wielkoœci partycji ma
zasadniczy wp³yw na efektywnoœæ kompresji. Du¿e partycje
wybierane s¹ dla obrazów jednorodnych o niewielkiej iloœci
zmian w obrazie. Ma³e partycje s¹ wykorzystywane przy przesy³aniu
obrazów o du¿ej iloœci detali.
Partycje makrobloku 16×16
16×16
0
8×16
Podpartycje partycji 8×8
8×8
4×8
0
0
0
8×16
1
4×8
1
16×8
Ka¿demu blokowi sygna³u luminancji odpowiadaj¹ dwa
bloki sygna³u chrominancji o wymiarach poziomych i pionowych
o po³owê mniejszych. Ka¿dy blok chrominancji jest dzielony
w taki sam sposób jak blok luminancji. Wektor ruchu dla
bloków chrominancji jest równie¿ dwa razy mniejszy w kierunku
poziomym i pionowym w stosunku do wektora ruchu
dla sygna³u luminancji.
Ka¿da partycja makroblokou prognozowanego metod¹ „Inter”
jest tworzona z partycji o takim samym rozmiarze pochodz¹cej
z obrazu odniesienia. RozdzielczoϾ wektora ruchu (najmniejszy
wektor ruchu) jest równa 1/4 piksela sygna³u luminancji
i 1/8 piksela sygna³u chrominancji. Tak du¿a rozdzielczoœæ
wektora ruchu uzyskiwana jest metod¹ interpolacji próbek
pochodz¹cych z kilku obrazów odniesienia.
Kodowanie wektora ruchu dla ka¿dej partycji mo¿e wymagaæ
du¿ej liczby bitów, szczególnie gdy partycje maj¹ ma³e
rozmiary. Wektory ruchu w s¹siaduj¹cych partycjach s¹ bardzo
podobne do siebie, dlatego te¿ ka¿dy wektor ruchu jest
prognozowany na podstawie wektorów z s¹siaduj¹cych, poprzednio
zakodowanych partycji. Prognozowany wektor ruchu
MVp jest tworzony z poprzednio wyliczonych wektorów
ruchu. Tworzony jest wektor MVD bêd¹cy ró¿nic¹ wektora
bie¿¹cego i prognozowanego MVp. Wektor MVD jest dalej
kodowany i przesy³any.
Metoda tworzenia wektora MVp zale¿y od rozmiaru partycji
i od dostêpnoœci s¹siednich wektorów ruchu. W torze dekodera
wektor prognozowany MVp jest tworzony w ten sam
sposób i dodawany do wektora MVD. W ten sposób odtwarzany
jest wektor ruchu bie¿¹cego bloku.
Filtr kodera i dekodera H.264
Wad¹ kodowania operuj¹cego na blokach jest powstawanie
zak³óceñ na krawêdziach bloków. Filtr stosowany w torze
kodera i dekodera ma za zadanie usuniêcie tych zak³óceñ.
Filtr umieszczony jest w torze przed uk³adem tworz¹cym
obraz odniesienia. Filtr przetwarza krawêdzie bloków i uzupe³nia
ich zawartoœæ w s¹siaduj¹cych blokach. Korzyœci p³y-
0
1
16×8
8×4
0
1
8×4
8×8
0
2
8×8
4×4
0
2
4×4
Rys.10. Partycje i podpartycje makrobloku
8×8
1
3
8×8
4×4
1
3
4×4