CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT MÃ HÓA VIDEO
2.3. Kỹ thuật mã hóa video H.265/HEVC
2.3.5.2. Chế dự đoán liên ảnh
Dự đoán Inter là kỹ thuật dự đốn nhằm loại bỏ thơng tin giống nhau giữa các ảnh liên tiếp, chỉ mã hóa phần thơng tin khác nhau giữa chúng. Dựa vào nguyên tắc đó, các bộ mã hóa sẽ quét lần lượt từng CU và phát hiện xem có sự thay đổi từ frame này sang frame khác không đồng thời cịn dự đốn sự xuất hiện của các CU khi biết vị trí và hướng chuyển động của nó. Do đó chỉ có sự thay đổi giữa các khối mới truyền đến phía thu.
H.265 tăng cường phương pháp Inter- prediction, sử dụng sửa đổi để có được nhiều đối tượng nhất có thể, từ dữ liệu của các PBs liền kề và những ảnh tham khảo. Ở đây có một chế độ kết hợp mới cho mã hóa vecstor chuyển động (MV) tương tự như chế độ trực tiếp trên H.264 mà ở đó khơng cần truyền thông tin của vector chuyển động. Chúng được tạo ra trong bộ giải mã từ một danh sách đối tượng của thông số chuyển động.
Đối với phần dự đốn inter của tiêu chuẩn mã hóa video HEVC khơng được giới thiệu một thiết kế mới tồn diện mang tính đột phá. Tuy nhiên nó được xem là một cải tiến đều và khái quát hóa cho tất cả các bộ phận được biết đến trước đây là H.264/AVC. Hình 2.18 mơ tả khái qt dự đốn inter trong H.265/HEVC.
Hình 2.18. Sơ đồ tổng quát dự đoán inter trong H.265/HEVC [7]
Dữ liệu chuyển động của một block là tương quan với block lân cận. Để khai thác mối tương quan này, dữ liệu chuyển động không được mã hóa trực tiếp trong dịng bit dữ liệu nhưng nó được mã hóa dựa trên dữ liệu lân cận. Trong chuẩn mã hóa H.265/HEVC có hai khái niệm được sử dụng cho điều này là dự đoán tiên tiến vector chuyển động và kỹ thuật hợp nhất dự đoán inter.
Trong dự đoán liên ảnh, những CU ở cấp độ cuối cùng trong cây CU có thể được chia ra thành nhiều khối hình chữ nhật gọi là đơn vị dự đốn (PU). Với những CU có kích thước 2N×2N, HEVC hỗ trợ những PU với kích thước 2N×2N, 2N×N, N×2N và N×N (trừ những PU có kích thước 4x4). Nếu N>4, H.265 có thể sử dụng đa xử lý không đối xứng (AMP), AMP cho phép chia CU thành 2 PU khơng cân xứng có kích thước là 2N×N/2 và 2N×3N/2 hoặc ngược lại.
Các thơng số chuyển động chói kết hợp với mỗi PU bao gồm vector chuyển động (MV) và hình ảnh tham khảo, tham số chỉ hướng dự đoán (Idxs). Trong HEVC, những thơng số này có thể có được từ chế độ kết hợp (merge mode) hoặc được ước tính thơng qua chế độ nén liên ảnh bình thường (inter mode). Trong cả 2 trường hợp này, những MV màu có thể có được từ MV chói.
Hình 2.19. CU được mã hóa Inter có thể sử dụng phân chia chuyển động đối xứng (4 kiểu) hoặc bất đối xứng (4 kiểu) [7]
Chế độ kết hợp (merge mode) suy ra những thơng số chuyển động kết hợp cho tiến trình PU từ khơng gian và thời gian liền kề của mã hóa liên ảnh PU. HEVC MP chỉ ra 4 đối tượng kết hợp không gian (lân cận PU) và 1 đối tượng kết hợp thời gian (tạm thời ở cùng PU). Nếu số lượng ứng viên khơng gian, thời gian đặc biệt có sẵn nhỏ hơn 5, nhiều ứng viên khác sẽ được tạo từ cái đã có để số lượng những ứng viên này là 5.
Trong chế độ inter ( inter mode ), các thơng số động có thể có được thơng qua dự đốn chuyển động (ME), bao gồm giai đoạn integer ME (IME) và fractional ME (FME). ME tiếp cận dung lượng từ bộ đệm hình ảnh giả mã (DPB) có chứa hình ảnh tham khảo đã được tái tạo (Dref). Giai đoạn đầu tiên của ME là IME, IME tìm ứng viên tốt nhất cho PU từ Dref. HEVC tăng cường IME thơng qua dự đốn MV tiên tiến tạo ra MV tốt nhất từ 2 ứng viên không gian và 1 ứng viên thời gian liền kề. Quá trình lựa chọn MV tốt nhất tuân theo quá trình của chế độ kết hợp trừ trường hợp số lượng ứng viên cuối cùng của không gian, thời gan là 2. IME vận chuyển những MV và Idxs phù hợp nhất với FME, FME lọc MV chói đến độ chính xác 1/4 pixel và MV màu đến độ chính xác 1/8 pixel. HEVC sử dụng bộ lọc nội suy IPOL 8-tap riêng lẻ cho mẫu ¼ pixel chói và bộ lọc IPOL 4-tap riêng lẻ cho mẫu 1/8 pixel màu. Cả 2 bộ lọc này đều được nâng cấp từ H.264/AVC.