5.3.2.3. Инструменты эффективного кодирования

Следующие инструменты, входящие в простой профиль, способны повысить степень сжатия. Их нельзя использовать в моде с коротким заголовком.

Четыре вектора движения на макроблок. Известно, что чем меньше размер макроблока, тем эффективнее может быть компенсация движения. По умолчанию делается компенсации движения блоков сэмплов 16 х 16 (яркость) и 8 х 8 (хроматичность). В результате получается один вектор движения на макроблок. Данный инструмент позволяет кодеру выбирать меньший размер макроблока, а именно 8x8 (яркость) и 4 х 4 (хроматичность), что дает четыре вектора движения на один макроблок размером 16 х 16 или 8x8. Эта мода позволяет лучше минимизировать энергию остатка при компенсации движения, особенно в областях со сложными перемещениями объектов или возле границ кадров. Однако при этом кодер должен посылать 4 вектора движения вместо одного, и у него имеется выбор для более эффективного управления ресурсами на уровне макроблоков (см. рис. 5.9).

Рис. 5.9. Один или четыре вектора движения на макроблок.

Рис. 5.10. Ссылочный VOP и текущий VOP.

Заграничные векторы движения. Бывают случаи, когда лучшее совпадение для некоторого блока может состоять из блока размером 16 х 16, выходящего за границы ссылочного VOP. На рис. 5.10 показан левый нижний угол текущего VOP (правое изображение и предыдущего, ссылочного VOP (левое изображение). Рука, держащая смычок, входит в текущий VOP поэтому хороший прогноз для отмеченного макроблока находится вне ссылочного VOP. На рис. 5.11 сделана интерполяция (расширение) ссылочного кадра за его границы. Лучшее предсказание можно получить, если позволить вектору движения выходить па рамки ссылочного VOP и указывать на подобные экстраполированные области (на рис. 5.11 выделен наилучший макроблок-прогноз для этого случая). Инструмент «заграничный вектор движения» UMV (Unrestricted Motion Vector) позволяет вектору движения указывать на области, выходящие за границы ссылочных VOP. Если сэмплы, на которые указывает вектор движения, находятся вне ссылочного VOP, то вместо них используются ближайшие сэмплы этого VOP. Мода UMV способна повышать эффективность компрессии, особенно для объектов, входящих в кадр видеокамеры или покидающих его.

Рис. 5.11. Ссылочный VOP, экстраполированный за его границы

Рис. 5.12. Макроблок, кодируемый в моде intra.

Прогноз в моде intra. Низкочастотные коэффициенты преобразования соседних блоков, кодируемых в моде intra, часто бывают коррелированными. В этой моде для коэффициентов DC и (опционно) коэффициентов АС первой строки и первого столбца intra-блока 8x8 можно делать прогнозы по ранее закодированным блокам. На рис. 5.12 показан макроблок, кодируемый в моде intra, а значения коэффициентов DCT каждого из четырех 8 х 8-блоков яркости изображены на графиках рис. 5.13. Коэффициенты DC (на графиках верхние левые), очевидно, имеют близкие значения. Корреляция же первых строк и первых столбцов коэффициентов АС этих блоков менее заметна.

Рис. 5.13. Коэффициенты DCT (яркость блоков).

Коэффициент DC текущего блока (X на рис. 5.14) будет прогнозироваться по коэффициентам DC ранее закодированного верхнего (С) или левого (А) блока 8x8. Деквантованные значения коэффициентов DC блоков А, В и С определяют метод прогноза DC. Если блоки А, В или С лежат за границами VOP или находятся вне текущего видеопакета (см. далее) или они не закодированы модой intra, то значения их коэффициентов DC полагаются равными 1024 (значение DC-коэффициента блока однородно серого цвета). Направление прогноза определяется по следующему правилу:

Направление наименьшего градиента коэффициента DC выбирается за направление прогноза блока X. Сам прогноз  получается делением коэффициента DC выбранного соседнего блока на масштабируемый коэффициент, после чего  вычитается из истинного квантованного коэффициента DC () и их разность () кодируется и передается.

Рис. 5.14. Прогноз коэффициентов DC.

Рис. 5.15. Прогноз коэффициентов АС.

Прогноз коэффициентов АС делается по аналогичной схеме, причем направление прогноза первой строки и первого столбца коэффициентов АС определяется направлением прогноза коэффициента DC (см. рис. 5.15). Например, если направление прогноза — из блока А, то первый ряд коэффициентов АС в блоке X прогнозируется по первому ряду коэффициентов АС блока А, а если направление прогноза - из блока С, то первая строка коэффициентов АС в блоке X прогнозируется по первой строке коэффициентов АС блока С. Прогноз масштабируется в зависимости от шага квантователя для блоков X и А или С.