Компенсація руху

Точність пророцтва при передачі зображень об'єктів, що рухаються, можна збільшити за рахунок оцінки вектору руху і компенсації цього руху, яка зменшує помилку пророцтва.

У стандарті MPEG - 2 використовується метод компенсації руху, заснований на макроблоках. Два суміжні кадри, що містять тільки активні рядки сигналу яскравості (576 активних рядків), розбиваються на макроблоки і більші зони пошуку. Розміри макроблоку мають бути узгоджені із структурою дискретизації кадру ТБ зображення. У стандарті MPEG - 2 блок - це квадратна матриця відліків розміром 16 рядків по вертикалі 16 стовпців (відліків) по горизонталі. Зона пошуку має бути досить великою, щоб швидко макроблок зображення першого кадру, що рухається, не вийшов із зони пошуку другого кадру. Розміри зони пошуку обмежуються об'ємом обчислень, які необхідно виконати в реальному масштабі часу. Ці розміри також мають бути узгоджені з прийнятою структурою дискретизації ТБ кадру. Зазвичай, вони в 4 рази більше розмірів окремого макроблоку. Іншими словами, розміри зони пошуку - це 64 на 64. Таким чином, в ТБ кадрі створюється 576/64 = 9 зон пошуку по вертикалі і 704/64 = 11 зон по горизонталі.

Компенсація руху, вживана при компресії Р і В-кадров, покращує чинник стискування в 3 рази в порівнянні з внутрішньокадровим кодуванням, де зберігається тимчасова надмірність.

Компенсація руху, що застосовується до макроблоків Р-кадрів, виробляє два види інформації: вектори руху (різниця між базовими і кодованими макроблоками) і значення помилок (різниця між передбаченими величинами і дійсними результатами).

Коли макроблок в Р-кадрі не може бути описаний з використанням компенсації руху, що трапляється, якщо з'являється деякий невідомий об'єкт, тоді він кодується тим же способом як і макроблок в I -кадре.

Компенсація руху, застосована до макроблоків В-кадра, здійснюється з використанням як передування, так і наступного опорного кадру.

Кодування за стандартом MPEG - 2 вимагає запам'ятовування одного або двох кадрів опорного макроблоку, що забезпечує дані для пророцтва з компенсацією руху. Великий об'єм комп'ютерних обчислень займає пошук і оцінка руху для підбору макроблоків в двох кадрах, щоб знайти напрям і відстань, що визначають рух макроблоку між кадрами, тобто вектор руху.

Визначуваний вектор руху використовується для пророцтва з компенсацією руху. У кодері обчислюється помилка пророцтва, тобто різниця між фактичним і передбаченим з використанням вектору руху блоками зображення, що скорочує тимчасову надмірність. Помилка пророцтва піддається ДКП, квантується і кодується в кодері із змінною довжиною слова. Такий процес зменшує і тимчасову, і просторову, і психофізичну надмірність. Вектор руху також кодується словами змінної довжини. Кодована помилка пророцтва об'єднується з кодами вектору руху, після чого формується передаваний цифровий потік.

У декодері виконується інверсне квантування, інверсне ДКП, внаслідок чого формується помилка пророцтва. Помилка пророцтва складається з декодованим зображенням попереднього кадру, утворюючи декодоване зображення поточного кадру.

Провісники з компенсацією руху в сучасних системах відеокомпресії стандарту MPEG - 2 можуть використовувати цілий ряд методів. Наприклад, макроблок може передбачатися на основі попереднього зображення, на основі наступного зображення, а також на основі і попереднього, і наступного. У чересстрочных системах поля одного кадру можуть передбачатися окремо з використанням різних векторів руху або разом з використанням загального вектору. Існує також можливість нульового пророцтва (якщо не знайдений відповідний опорний макроблок). При цьому сам поточний макроблок кодуватиметься замість помилки пророцтва, що означає відмову від міжкадрового кодування і перехід до внутрішньокадрового. Для кожного поточного макроблоку кодер вибирає метод пророцтва, що забезпечує найвищу якість декодованого зображення з урахуванням обмежень на швидкість передачі даних. Зведення про метод пророцтва включаються в загальний потік і передаються декодеру для вірного відновлення зображення.

Оцінка вектору руху і визначення найкращої стратегії пророцтва вимагає застосування складних обчислювальних процедур, які повинні здійснюватися в реальному часі. Тому кодер набагато складніший за декодер, тобто в стандарті MPEG - 2 система компресії на базі ДИКМ з компенсацією руху є асиметричною.