5.4.10. Компенсация движения

Компенсация движения используется для того, чтобы корректировать ошиб­ки, которые могут появиться в предсказываемых кадрах. Сравнивая положе­ние объекта в последовательных кадрах, можно точно вычислить скорость и направление движения объекта. На основе этих вычислений можно предска­зать положение объекта в последовательных кадрах (обычно в кадрах ярко­сти). Чтобы описать вектор скорости и направления движения, требуется относительно малый объем данных; эти данные поступают на генераторы кадров Р и В. Как только вектор движения определен, он используется для формирования трех составляющих изображения Y, С_R и С_B.

5.4.11. Удаление пространственной избыточности на основе дкп

Основное устройство кодирования видеоинформации – процессор дискрет­ного косинусного преобразования (ДКП). Процессор ДКП получает кадры изображения I, Р и В в виде потока блоков 8×8, организованных в макробло­ки и вырезки, образующие один видеокадр. Блоки могут являться частью кадра яркости (Y) или кадра цветности (С_R и С_B). Данные, представляющие отсчеты в каждом блоке, поступают затем в процессор ДКП (рис. 5.15), который переводит их в матрицу коэффициентов 8×8, представляющих видео­образ блока.

Р ис. 5.15. Удаление пространственной избыточности на основе ДКП

Перед ДКП каждое число в блоке 8×8 представляет значение соответствующего отсчета, т. е. яркость пиксела, представленного этим от­счетом (рис. 5.16). Процессор ДКП проверяет пространственные частотные компоненты блока в целом и переводит матрицу временной области в матри­цу частотной области. Эта операция связана с созданием нового набора ко­эффициентов в матрице 8×8, начиная с верхней левой ячейки, представля­ющей постоянную составляющую, т. Е. составляющую с частотой 0 Гц.

Рис. 5.16. Матрица ДКП типичного блока

Ко­эффициент в этой ячейке представляет среднюю яркость блока. Каждая из остальных ячеек представляет составляющую блока с возрастающей часто­той (рис. 5.17). Значения коэффициентов в других ячейках определяются количеством деталей изображения в блоке. Следовательно, блок, содержа­щий везде одинаковую яркость (или цвет), например представляющий уча­сток чистого неба, будет иметь только постоянную составляющую; коэффи­циенты в других ячейках будут нулевыми. Блок, содержащий деталь изобра­жения, будет иметь ненулевые коэффициенты в соответствующих ячейках. Грубая деталь изображения представляется малыми коэффициентами, и все­го несколько ячеек будут содержать ненулевые коэффициенты; тонкая де­таль изображения представляется коэффициентами большей величины, и много ячеек будут содержать ненулевые коэффициенты. Тонкие горизон­тальные детали изображения (высокая горизонтальная частота) представля­ются перемещением по горизонтали вправо; более крупные вертикальные детали (более высокая вертикальная частота) представляются движением по вертикали вниз, как показано на рис. 5.17. Самая тонкая деталь изображе­ния, т. е. самая высокая видеочастота, представляется нижней правой ячей­кой матрицы.

Рис. 5.17. Блок частотной области

Рис. 5.18. Блок ДКП с округлением

Как можно заметить на рис. 5.16, на котором представлена матрица ДКП типичного блока, наибольшие коэффициенты и, следовательно, большая часть энергии сосредоточены в верхнем левом углу и вблизи него; в нижнем правом квадранте очень мало коэффициентов значительной величины. Та­кое расположение коэффициентов не является неожиданным, поскольку маловероятно, что блок пикселов 8×8 передает сколько-нибудь тонкую де­таль изображения. Коэффициенты ДКП округляются в сторону увеличения или уменьшения, чтобы получить меньший набор возможных величин, что приводит к сильно упрощенному набору коэффициентов (рис. 5.18).