Lo Standard JPEG per la Compressione di Immagini Fisse - InfoCom

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4.2. SUCCESSIONE DI QUADRI CON MOTOCOMPENSAZIONE 63 Tale modalità costituisce una evoluzione della motocompensazione in avanti, in quanto consente di utilizzare sia un quadro precedente che uno successivo a quello in codifica come predittori di quest’ultimo. Più in dettaglio, per ogni MB in codifica è possibile utilizzare come riferimento o un best-matching MB appartenente al quadro precedente, o un best-matching MB appartenente al quadro successivo, o la media fra tali due MB. In questo ultimo caso al MB corrente competono due MV (MV1, MV2), ciascuno relativo ad uno dei due MB di riferimento. Indicando con MB (f) i,j [0, 0] il pixel di riferimento del macroblocco (i, j) del quadro successivo, le componenti d MV1 =(d MV1 1 i.e. ,d MV1 2 ) e d MV2 =(d MV2 1 d MV1 =argmin d MV2 =argmin ,d MV2 2 ) dei due vettori spostamento sono determinante in modo indipendente, 15X 15X d∈SW n1=0 n2=0 15X 15X d∈SW n1=0 n2=0 ³ Φ ³ Φ MB (c) i,j MB (c) i,j [n] − MB(p) i,j [n] − MB(f) i,j ´ [n − d] ´ [n − d] (4.1.2) La motocompensazione bidirezionale raggiunge più alti rapporti di compressione, ma ha una serie di svantaggi che ne rendono non sempre conveniente l’impiego: richiede il doppio della memoria per immagazzinare i quadri, aumenta il ritardo di codifica, porta un generale aumento della complessità del codificatore in quanto la fase di block-matching, la più onerosa dal punto di vista computazionale di tutto il processo di codifica, deve essere eseguita due volte per ogni MB. 4.2 Successione di quadri con motocompensazione Con riferimento a un cosiddetto “Group of Pictures” (GOP), il primo quadro è sempre codificato senza motocompensazione (INTRA), gli altri sono codificati con motocompensazione (INTER), con predizione in avanti (P), o bidirezionale (B). I quadri di riferimento nella predizione bidirezionale possono essere I o P, ma non B. La dimensione e la composizione di un GOP non sono fissati dai vari standard, dipendono piuttosto dalle esigenze maturate nel corso della codifica. Un esempio è mostrato in Fig.4.3. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 I B B B P B B B Figura 4.3: Un tipico GOP. Con riferimento alla Fig.4.3, l’ordine con il quale il decoder riceverà i quadri sarà: 0 I , 4 P , 1 B , 2 B , 3 B , 8 I , 5 B , 6 B , 7 B con conseguente aumento del ritardo complessivo di codifica. I
64 CAPITOLO 4. ELEMENTI DI CODIFICA VIDEO 4.3 Gli Standard H.261 ed H.263 per la Compressione di Sequenze Video Le raccomandazioni internazionali ITU riguardanti gli standard H.261 (Video Codec for Audiovisual Services at px64 kbit/s) e H.263 (Video Codec for Narrow Telecomunication Channels at < px64 kbit/s) specificano completamente la struttura e il comportamento del codificatore, la sintassi e l’organizzazione del bitstream. La sequenza video in ingresso è costituita da una sequenza di quadri YCBCR di luminanza/crominanza, 4.1 di dimensioni CIF (288x360) o QCIF (144x180). 4.2 L’uso del CIF è opzionale, il QCIF è mandatorio. Formato Dimensioni (Y ) CODEC H.261 H.263 SQCIF 128x96 opzionale richiesto QCIF 176x144 richiesto richiesto CIF 352x288 opzionale opzionale 4CIF 704x576 non definito opzionale 16CIF 1408x1152 non definito opzionale Tabella 4.1: Formati negli standard H.261 e H.263. Il massimo frame-rate è 30000/1001 ' 29.97 fps, con la possibilità di saltare 1, 2 o 3 quadri. Si noti che occorrono 36.45 Mbit/s per trasmettere, senza compressione, un video CIF alla massima velocità di quadro, mentre per un video QCIF occorrono 9.115 Mbit/s . Le componenti di crominanza sono sottocampionate in modalità 4:2:0, i.e. sottocampionate di un fattore 2 in entrambe le direzioni, quattro pixel condividono la stessa crominanza (vedi Fig.4.4). Figura 4.4: Sottocampionamento della crominanza 4:2:2 (sinistra) e 4:2:0 (destra). Il simbolo X rappresenta un generico campione di luminanza, i due semi-quadrati rappresentano una coppia di campioni CRCB luminanza (4:2:2), o da quattro campioni di luminanza (4:2:0). condivisa da due campioni di 4.1 Dai coefficienti tricromatici del sistema di riferimento colorimentrico NTSC RN ,GN ,BN , la trasformazione in luminanza/crominanza si ottiene nel modo seguente: Y =0.299 · RN +0.587 · GN +0.114 · BN CR = RN − Y CB = BN − Y 4.2 Common Intermediate Format (CIF) e Quarter-CIF (QCIF), formati standard ITU. ; RN = CR + Y BN = CB + Y GN = Y − 0.299 · RN − 0.114 · BN 0.587
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