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MPEG4標準中的Advanced Simple Profile（ASP）完整的說明-04-3章

阿新 • • 發佈：2019-02-15

第 82 頁共 99頁碼流中的引數如重建的差分運動向量MVDx和MVDy要限定在範圍[low：high]內。另外，重建的運動向量MVx和MVy的範圍也要在[low：high]內。而允許範圍則是依賴於引數vop_fcode，如下面表4－9所示：表 4－9 –運動向量的範圍vop_fcode_forwardorvop_fcode_backwardmotion vector range inhalfsample units[low:high]motion vector range inhalfsample units(quarter_sample==1)[low:high]1 [-32,31] [-16,15.5]

2 [-64,63] [-32,31.5]3 [-128,127] [-64,63.5]4 [-256,255] [-128,127.5]5 [-512,511] [-256,255.5]6 [-1024,1023] [-512,511.5]7 [-2048,2047] [-1024,1023.5]變數r_size, f, MVDx, MVDy, high , low 和 range 都是臨時變數，它們在本文的剩餘部分中不再被使用。引數horizontal_mv_data, vertical_mv_data, horizontal_mv_residual andvertical_mv_residual 是從碼流中提取恢復而得的引數。其中
horizontal_mv_data 為運動向量水平分量資料，horizontal_mv_residual為水平運動向量殘差，vertical_mv_data 為運動向量垂直分量資料，vertical_mv_residual 為垂直運動向量殘差。變數vop_fcode 指的是vop_fcode_forward 或vop_fcode_backward，它們依各自的預測模式從碼流中恢復。P-VOP只有向前模式，而B-VOP則同時還有向後模式。如果當前巨集塊是場運動補償巨集塊，那麼兩個場的運動向量可以使用同一個預測運動向量（Px，Py）。在垂直方向，場運動向量的差分值用的是場座標，而PY 用的是幀座標，因此
場運動向量的絕對值可以由下面的式子得到：MVy = 2*( MVDyfield + PY / 2 )4.4.3 無限制運動補償只有在非短頭格式情況下(short_video_heaer==0)，才允許使用無限制運動補償，即運動向量允許指到參考幀的外面。無限制運動補償是通過將邊界畫素值向各個方向擴充套件16 個像素來實現的。在 1／4 畫素模式下，如果用來內插的樣值點位於參考幀的外面，則在使用邊界映象擴展前首先使用邊界值擴充套件。4.4.4 逐行模式P-VOP中的向量解碼過程和運動補償一個幀間巨集塊可以只有一個運動向量；也可以有四個運動向量，每個亮度塊都對應一個運動向量，這種模式也被稱為四向量模式。究竟是使用一個運動向量還是四個運動向量由碼流中的mcbpc變長碼字決定，準確來說是由mcbpc給出的mb_type決定。當mb_type等於0或1 時，只有一個運動向量，當mb_type等於1 時，有四個運動向量。為了解碼運動向量，運動向量預測值的水平和垂直分量分別使用從已解碼的相鄰巨集塊或PDF 檔案使用 "pdfFactory Pro" 試用版本建立www.fineprint.cnASIC-MP4V_VID_MPEG4_ASP_WuBC_01.doc第 83 頁共 99頁塊得到的候選運動向量(MV1, MV2, MV3)通過中值濾波計算出來。每一個塊的候選預測器的空間位置如圖4－12所示。當整個巨集塊使用一個運動向量時，使用圖4－12 中的“左上”情形；當使用視訊短頭格式時，整個巨集塊只由一個運動向量。圖 4－12 巨集塊中每一個塊的候選運動向量預測器MV1,MV2 和MV3 的定義候選預測器的取值必須符合下面四個規則：第一， 如果候選預測器所在的鄰居巨集塊超出當前VOP 邊界或者當前視訊包(videopacket)邊界，它被認為是不合法的。在短頭格式下，如果它超出當前GOB的邊界(gob_header_enmpty等於0)時，也被認為是不合法的。第二， 如果有且僅有一個候選預測器不合法，那麼它被設定為0。第三， 如果有且僅有兩個候選預測器不合法，它們被設定為第三個候選預測器的值。第四， 如果所有三個候選預測器都不合法，那麼它們都被設定為0。三個候選運動向量的中值作為預測運動向量，即作Px 和Py：Px Median MV x MV x MV xPy Median MV y MV y MV y==( , , )( , , )1 2 31 2 3舉例來說，如果MV1 = (-2, 3)、MV2 = (1, 5)和MV3 = (-1, 7)，那麼Px = -1，Py = 5。最終的運動向量使用前面所述數的一般運動向量的解碼過程得到。如果使用了四向量模式，每一個向量對應巨集塊中四個亮度塊的一個。色度塊的運動向量用的是同一個，它在碼流中是不傳輸的。它的值MVDCHR可以用下面的方法得到：如果當前巨集塊只有一個運動向量，記作(MVx, MVy)。如果是1／4 畫素模式，首先將運動向量的兩個分量除以2，得到MVx’ = MVx / 2，MVy’=MVy / 2。注意用的是“／”。然後將所得結果再除以4，此時得到得結果是整象素為單位的色度塊的運動向量，除法的結果分為整數部分和小數部分，整數部分不變，小數部分，去查下面的相應的表決定最終的取值。例如小數部分為1／4，查表4－13，得到的結果為1／2；小數部分為3／16，查表4－10可以得到應該取1／2，這裡都是整畫素單位。如果當前巨集塊有四個運動向量，如果是1／4 畫素模式，首先將各個分量除以2，用的除法是“／”。然後將水平分量和垂直分量分別求和除以16，這樣得到的是整象素為單位的PDF 檔案使用 "pdfFactory Pro" 試用版本建立www.fineprint.cnASIC-MP4V_VID_MPEG4_ASP_WuBC_01.doc第 84 頁共 99頁色度塊的運動向量。同樣按照上文提到的查表過程修改小數部分，得到最終的結果。對色度分量的內插，使用的是雙線性內插而不是使用濾波器，不管當前是不是1／4 畫素模式都是如此。表 4－10 – 1／16畫素解析度的色度向量分量值的修改sixteenth pixel position 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 //16resulting position 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 //2表 4－11 – 1／12畫素解析度的色度向量分量值的修改twelfth pixel position 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 //12resulting position 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 2 2 //2表 4－12 – 1／8畫素解析度的色度向量分量值的修改eighth pixel position 0 1 2 3 4 5 6 7 //8resulting position 0 0 1 1 1 1 1 2 //2表 4－13 -- 1／4畫素解析度的色度向量分量值的修改fourth pixel position 0 1 2 3 //4resulting position 0 1 1 1 //2在得到亮度塊和色度塊的運動向量後，接著就是根據這些運動向量從參考幀中取出需要的巨集塊或塊，並對這些巨集塊或塊作相應的內插(如果需要的話)得到最終的參考巨集塊。這個過程在這裡就不詳細描述了，在看到後面B幀解碼過程，和場模式下運動向量的解碼過程時，可能會對這個過程有更深的理解。4.4.5 時域預測結構前向參考VOP 定義為過去的最近的已解碼的I-VOP或P-VOP(vop_coded == 1)，後向參考VOP被定義為將來的最近的已解碼的I-VOP或P-VOP，此時忽略“vop_coded”的值。一個目標P-VOP用前向參考VOP作預測。一個目標B-VOP可以參考：l 前向和／或後向參考VOP，如果後向參考VOP的“vop_coded == 1”l 只能參考前向VOP，如果後向參考VOP的“vop_coded==0”時域預測結果如圖4－13 所描述：PDF 檔案使用 "pdfFactory Pro" 試用版本建立www.fineprint.cnASIC-MP4V_VID_MPEG4_ASP_WuBC_01.doc第 85 頁共 99頁Object disappearsI0 P1 P2 P3 B4 P5 B6 P7 (vop_coded = 0)圖4－13 – 時域預測結構4.4.6 逐行模式下B-VOP的向量解碼和運動補償過程在 B-VOP 中有三種類型的運動向量，分別被稱作16×16 的向前向量，16×16 的向後向量和直接模式的delta 向量。向量的解碼和相應的向量預測器有關。差分向量基本解碼過程同上述一般運動向量的差分向量的過程完全相同，除了直接模式的delta 向量的f_code總是取1。重建的運動向量是差分運動向量加上相應的預測運動向量。delta 向量的預測運動向量永遠被設定為0，而前向和後向運動向量有著自己各自對應的預測器（這些預測器的值在每一個巨集塊行開始的時候被重置為0）。這些預測器在以下三種情形的時候被更新：l 當解碼完一個前向模式的巨集塊後，前向預測器（只有前向預測器）的值被設定為已解碼的前向運動向量的值；l 當解碼完一個後向模式的巨集塊後，後向預測器（只有後向預測器）的值被設定為已解碼的後向運動向量的值；l 當解碼完一個雙向模式的巨集塊後，前向和後向預測器分別使用相應型別的解碼向量（前向或後向）來更新。4.4.6.1 基本的運動補償過程所有ISO/IEC14496 的運動補償技術都是基於參考圖象ref[x][y]的尺寸為（width，height）的預測塊pred[x][y]的形成。當前巨集塊（或塊）在參考VOP 中的座標是(x，y)，已經解得的半象素精度的運動向量為(dx_halfpel,dy_halfpel)。運動補償的一般過程由以下的偽碼得到。在1／4 畫素模式下，預測塊的產生見4.4.1.2 小節。其中component_width()和component_height()函式給出了當前VOP的寬度和高度。實際上也就是VOL頭中的video_object_layer_width和video_object_layer_height 的值。/**************************************************************************** 這個函式用來在參考幀中取出座標為(x,y)的樣點值* 如果(x,y)超出幀邊界，則使用邊界值代替，這個函式實際上也就是實現了對無限制運動補償的支援**************************************************************************/clip_ref(ref, x, y){return(ref[MIN(MAX(x, 0), component_width(ref) - 1)] //參考取樣座標的確定[MIN(MAX(y, 0), component_height(ref) - 1)]);}mc(pred, /* prediction block */ref, /* reference component */PDF 檔案使用 "pdfFactory Pro" 試用版本建立www.fineprint.cnASIC-MP4V_VID_MPEG4_ASP_WuBC_01.doc第 86 頁共 99頁x, y, /* ref block coords for MV=(0, 0) */width, height, /* reference block dimensions */dx_halfpel, dy_halfpel, /* half-pel resolution motion vector */rounding, /* rounding control (0 or 1 ) */pred_y0, /* field offset in pred blk (0 or 1) 場模式下引數對當前預測塊的頂場還是底場進行預測的標誌，頂場時為1底場為0 */

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