預測編碼是視訊壓縮中最基本的編碼工具，常見的預測編碼為幀間預測和幀內預測。

視訊編碼中，主要的冗餘資訊是時間冗餘，其次是空間冗餘，視訊編碼通過幀間預測消除時間冗餘，通過幀內預測消除空間冗餘。接下來說說幀間預測。

幀間預測就是時域預測，旨在消除時域冗餘資訊，簡單點說就是利用之前編碼過的影象來預測要編碼的影象。

先說下幀間預測的兩個概念：

1、運動估計。

運動估計是尋找當前編碼的塊在已編碼的影象(參考幀)中的最佳對應塊，並且計算出對應塊的偏移(運動向量)。

圖1

P為當前幀，Pr為參考幀，B為當前碼塊，Br是Pr中與B塊相減殘差最小的塊，Br稱為B的最佳匹配塊。

B*與B在影象中的座標位置相同，Br座標為(Xr,Yr),B*座標為(Xr,Yr)。Br座標減去B*的座標就是運動向量MV。

2、運動補償。

運動補償是根據運動向量和幀間預測方法，求得當前幀的估計值過程。其實說白了就是將運動向量引數貼到參考幀上獲取當前幀。另外運動補償是一個過程。

幀間預測工作流程圖如下：

圖2

圖3

圖2為幀間預測編碼過程，圖3是解碼過程。

幀間預測包括前向預測，後向預測和雙向預測。後向預測和雙向預測一般不會在實時應用中使用，例如視訊會議，視訊電話，比方說有第一幀，第二幀，第三幀，這時如果對第二幀進行後向預測或者雙向預測的話，必須先編碼第三幀，這樣的話勢必會產生編碼延時，所以實時性不OK。對實時性要求不高的應用可以使用，比如網路視訊中就使用了大量的雙向預測編碼。

運動估計準則：

在運動搜尋尋找最佳匹配塊的過程中，對於兩個塊是否匹配得有一個規則判斷。目前有以下幾種：

1、絕對誤差和(SAD)。

2、最小變化域絕對誤差和(SATD)。

3、差值平和和(SSD)。

4、平均絕對差值(MAD)。

5、平均平方誤差(MSD)。

由於SAD的計算最為簡單，只有加減法和絕對值運算，便於硬體實現，該函式在實際中使用最多。

運動搜尋演算法：

在搜尋允許範圍內，查詢最佳匹配塊的過程。

1、全搜尋演算法。

全域性搜尋就是把運動搜尋範圍內的每個可能位置都搜尋一遍，此演算法複雜度太高，效率低。

2、快速搜尋演算法。

快速搜尋就是避開不太可能的位置，找到最佳匹配塊。搜尋大致流程為：

a、確定初始搜尋點。

b、搜尋到某點確定是否是最佳匹配位置若不是繼續按照規則遞迴搜尋。

最後說下亞畫素預測和重疊塊運動補償(OBMC,Overlapped Block Motion Compensation)

在上面提到的搜尋過程中，都是以整畫素為但是進行的，為了提高搜尋精度，在運動搜尋過程中用到了1/2,1/4,1/8畫素步長進行搜尋。

視訊中只包含整數畫素點，亞畫素點則需要通過插值計算出來，1/2畫素由整數點插值得到，1/4畫素點由1/2畫素點和整畫素點通過插值得到。

OBMC主要是為了提高預測精度和降低編碼的塊效應。塊效應的產生主要是由於相鄰塊編碼損傷程度不同，從而產生灰度的跳躍性變化，人眼對灰度的階躍比較敏感。

在OBMC中，當前編碼塊包含多個運動向量，除了自身的，還包含周圍的。通過引入一組加權係數，對每個候選的運動預測塊加權得到最終的運動預測。另外不是每個巨集塊採用OBMC都有增益，在編碼時給編碼塊一個是否採用OBMC的標誌，可以進一步增加編碼的靈活性。