3.4. Стандарт кодированного представления визуальной информации н.264/avCилиMpeg-4Part10

3.4.1. Структура стандарта видеокомпрессии н.264 Основные механизмы кодирования, используемые в стандарте н.264

Диапазон битовых скоростей и размеров изображений, поддерживаемых стандартом Н.264/AVC, весьма широк. Возможности его видеокодирования простираются от малых битовых скоростей и малой частоты кадров с разрешением видеокадра типа «почтовая марка» для мобильной телефонии и способов передачи по обычным телефонным линиям до телевидения высокой четкости (HDTV).

По ходу разработки нового стандарта Н.264/AVCбыло применено много новых технических приемов и усовершенствований. Например, была повышена эффективность кодирования по многим параметрам и улучшены алгоритмы предсказания, а именно [33]:

• компенсация движения на основе малых блоков;

• точность в четверть пикселя при компенсации движения;

• векторы движения, выходящие за границы кадров;

• компенсация движения изображения со многими ссылочными кадрами;

• использование порядка ссылочных кадров, отличного от хронологического порядка кадров;

• разделение метода представления кадров и возможности использования снимков для ссылок;

• взвешенное предсказание;

• улучшенный «пропущенный» и «прямой» вывод движения;

• направленное пространственное предсказание для внутреннего кодирования;

• деблокирующее фильтрование внутри цикла.

В дополнение к методам улучшенного предсказания в целях повышения эффективности кодирования были также усилены другие стороны конструкции стандарта. К наиболее важным относятся следующие моменты:

• преобразование малых размеров блоков;

• иерархическое преобразование блока;

• преобразование коротких длин слов;

• преобразование по точному совпадению;

• арифметическое энтропийное кодирование;

• контекстно-адаптивное энтропийное кодирование.

Формирование закодированных снимков

При кодировании полукадра (чересстрочного видео) или кадра (прогрессивного или чересстрочного видео) формируется закодированный снимок (кадр), который имеет номер кадра, присутствующего в битовом потоке, но не обязательно соответствует хронологическому порядку декодирования. Ранее закодированные ссылочные снимки могут использоваться для inter-прогнозирования последующих кадров на основе временнóго прогнозирования и компенсации движения.

Закодированный снимок состоит из множества макроблоков, каждый из которых содержит 1616 яркостных элементов изображения и соответствующее число хроматических пикселей (88 элементовС_Bи 88 пикселейС_R). Внутри каждого снимка макроблоки объединяются в слои.Слой – множество макроблоков, расположенных в растровом порядке сканирования(но они не обязательно являются смежными).I-слой может состоять только из макроблоков типаI,P-слой содержит макроблоки типаРиI, аВ-слой – макроблоки типаВиI. Помимо этого имеется еще два вида слоев:SI­-слои, закодированные в модеintra, то есть без использования времен­нóго прогнозирования, иSP-слои, закодированные в модеinter.

Макроблоки типа Iпрогнозируются в модеintraна основе закодированных элементов текущего слоя. Прогноз формируется или для всего макроблока, или для каждого блока пикселей яркости размером 44 данного макроблока.

Макроблоки типа Р прогнозируются в моде inter на основе ссылочных снимков (одного или нескольких). Закодированные в моде inter макроблоки могут быть разделены на части макроблоков, то есть на блоки элементов яркости размером 168, 816 или 88 (и соответствующие блоки элементов цветности). Если выбрано разделение размером 88, то каждый подмакроблок 88 допускает дальнейшее разделение на подмакроблоки 84, 48 или 44 (элементов яркости и соответствующее число элементов цветности).

Макроблоки типа Впрогнозируются в модеinterтакже с помощью ссылочных снимков.

Таблица 3.12