问答题 MPEG-1/2的帧间预测与H.264的帧间预测有何不同?
【正确答案】H.264使用运动估计和运动补偿来消除时间冗余,并具有以下4个特点:
   (1)预测时所用块的大小可变。在基于块的运动模型中,假设块内的所有像素都做了相同的平移,但在运动比较剧烈或者运动物体的边缘处这一假设会与实际有较大出入,从而导致较大的预测误差,这时减小块的大小可以使假设在小的块中依然成立。另外,小的块所造成的块效应相对也小,所以,一般来说,小的块可以提高预测的效果。
   为此,H.264一共采用了7种方式对一个宏块进行分割,每种方式下块的大小和形状都不相同,这就使编码器可以根据图像的内容选择最好的预测模式。
   与仅使用16×16块进行预测相比,使用不同大小和形状的块可以使码率节省15/%以上。
   (2)更精细的预测精度。在H.264中,luma分量的运动矢量使用1/4像素精度,chroma分量的运动矢量由luma分量的运动矢量导出。由于chroma分辨率是luma的一半(对4:2:0),因此其运动矢量精度将为1/8,也就是说,1个单位的chroma分量的运动矢量所代表的位移仅为chroma分量取样点间距离的1/8。如此精细的预测精度较之整数精度可以使码率节省超过20/%。
   (3)支持多参考帧预测,即可以有多于1个(最多5个)的在当前帧之前解码的帧作为参考帧产生对当前帧的预测。这适用于视频序列中含有周期性运动的情况。采用这一技术,可以改善运动估计(ME)的性能,提高H.264解码器的错误恢复能力,但同时电增加了缓存的容量以及编/解码器的复杂性。但是,H.264的提出是基于半导体技术的飞速发展,因此上述两个负担在不久的将来会变得微不足道。较之只使用1个参考帧,使用5个参考帧可以节省码率5/%~10/%。
   (4)支持抗块效应滤波器。抗块效应滤波器的作用是消除经反量化和反变换后重建图像中由于预测误差产生的块效应,即块边缘处的像素值跳变,从而改善图像的主观质量,减少预测误差。H.264中的抗块效应滤波器还能够根据图像内容做出判断,只对由于块效应产生的像素值跳变进行平滑,而对图像中物体边缘处的像素值不连续给予保留,以免造成边缘模糊。经过滤波后的图像将根据需要放在缓存中用于帧间预测,而不是仅仅在输出重建图像时用来改善主观质量,也就是说,该滤波器位于解码环中而非解码环的输出外,因而它又称做环路滤波器(Loop Filter)。需要注意的是,对于帧内预测,使用的是未经过滤波的重建图像。
【答案解析】