 |
|
Компенсация движения на основе областей, подпиксельная компенсация движения.
Временная модель.Одна из трех функциональных единиц видеокодера.Целью временной модели является удаление избыточности между передаваемыми кадрами. Для этого создается кадр-прогноз, который вычитается из текущего кадра. Выходом этого процесса является остаточный кадр (разность кадров). Он кодируется и посылается декодеру, который воспроизводит кадр-прогноз по некоторым уже построенным кадрам, складывает его с остаточным кадром и, таким образом, восстанавливает текущий кадр. Кадр-прогноз формируется по одному или неск. прошлым или будущим «ссылочным» кадрам. Точность прогноза можно улучшить компенсированием движения между ссылочными кадрами и текущим кадром.
Подпиксельная компенсация движения.В некоторых случаях лучший прогноз компенсации движения можно построить на основе интерполированных (промежуточных) положений сэмплов на ссылочном кадре. Подпиксельная оценка и компенсация движения использует при поиске промежуточные пиксельные позиции наряду с целыми позициями.
Кодер ищет позицию, которая обеспечит наилучшее совпадение макроблоков (т.е. минимизирует энергию остатка) на основе целых и дробных значений позиций для прогноза компенсированного движения в порядке от целого к минимальному дробному.
В общем случае более «тонкая» интерполяция дает лучшие характеристики компенсации движения (с меньшой разностью) при существенном увеличении объема вычислений. Компенсация движения ослабевает с уменьшением шага интерполяции.
Поиск подходящих блоков 4 х 4 с интерполяцией по четвертьпикселям является более сложной задачей по сравнению с использованием блоков 16 х 16 без интерполяции. При уменьшении размера блока приходится передавать больше векторов. Также больше битов необходимо использовать для представления векторов движения по полу- и четвертьпикселям. Поэтому необходимо компромиссное решение для получения эффективного сжатия связанное с более сложной схемой компенсации движения, так как более точная компенсация требует больше бит для кодирования поля векторов, но меньше бит для кодирования остаточного кадра, в то время как меньшая точность компенсации использует меньше бит для поля векторов, но больше бит для кадра остатка.
Компенсация движения на основе областей. «Реальные» объекты, перемещающиеся в естественных видеосценах, редко бывают выровнены по границам прямоугольных блоков. Обычно их границы имеют нерегулярную форму. Они могут находиться в любом месте кадра и иногда менять свою форму от кадра к кадру и бывает, что ни одна из позиций на ссылочным кадре не является удовлетворительной. Например, объект в форме овала движется и перекрывает прямоугольный объект, который стоит на месте.
Можно добиться лучших результатов с помощью компенсации движения на основе областей произвольной формы. Например, если мы пытаемся скомпенсировать только движение пикселей внутри овала, то можно найти хорошее соответствие на ссылочном кадре. Однако тут возникают новые практические трудности, включающие необходимость точного и достоверного описания границы области, сегментации и кодирования контура границы объекта для декодера, кодирование остатка после компенсации движения и многое другое. Стандарт MPEG-4 включает в себе ряд инструментов, реализующих компенсацию движения на основе областей.