تعويض الحركة

توجيه كتلة حركة (إم بي إي جي) المعروف أيضاً باسم تحويل جيب التمام المتقطع الموجه بالحركة (أم سي دي سي تي) هو أكثر التقنيات توجيه الحركة الكتلة أستخداماً [2] ويتم تقسيم الإطارات في كتل البكسل (مثل كتل ماكرو 16 × 16 بكسل في إم بي إي جي) يتم توقع كل قدرة من الكتلة المتساوية الحجم في الإطار المرجعي ولا يتم تحويل هذه الكتل بأي شكل من الأشكال بصرف النظر عن نقلها إلى موضع الكتلة المتوقعة حيث يتم تمثيل هذا التحول بواسطة ناقل الحركة.

ولاستغلال التكرار بين متجهات الكتل المجاورة (على سبيل المثال الجسم المتحرك الواحد المغطى بكتل متعددة) من الشائع تشفير الفرق فقط بين متجه الحركة الحالي والسابق في تدفق البت وكانت النتيجة العملية هي التكافئ رياضيًا لموجه الحركة الشامل القادرعلى التحريك وعلاوة على ذلك أسفل خط أنابيب التشفير كما أن سيستفيد مشفر الإنتروبيا من التوزيع الإحصائي الناتج لموجه الحركة حول المتجه الصفري لتقليل حجم الإخراج.

كما من الممكن إزاحة الكتلة بعدد غير صحيح من البكسل وهو ما يسمى دقة البكسل الفرعي إزاحة كتل حيث يتم إنشاء البيكسلات البينية عن طريق إقحام وحدات البكسل المجاورة وبشكل عام يتم استخدام دقة نصف البكسل أو ربع البكسل (عن طريق Qpelالذي يستخدم أتش.264 وإم بي إي جي-4 إي اس بيه) التكلفة الحسابية لدقة البكسل الفرعي أعلى بكثير بسبب المعالجة الإضافية المطلوبة للاستيفاء وعلى جانب التشفير يجب تقييم عدد أكبر بكثير من كتل المصدر المحتملة.

العيب الرئيسي والحقيقي لموجه الحركة يكمن في أنه يقدم انقطاعات عند حدود الكتلة (أثار تقطعية). تظهرهذه أثار التقطعية في شكل حواف أفقية ورأسية حادة يمكن رؤيتها بسهولة بالعين البشرية وتنتج حوافاً زائفة وتأثيرات تشبه الرنين (معاملات كبيرة في نطاقات فرعية عالية التردد) تحدث بسبب تكميم معاملات التحويل المرتبطه بفورييه المستخدم في تحويل ترميز في الإطارات المتبقية [4]

توجيه كتلة الحركة تصل الإطار الحالي إلى كتل غير متداخلة كما أن ناقلات توجيه الكتلة المتحركة تعرف من أين تإتي تلك المتل (هناك أعتقاد خاطئ بأن الإطار السابق تنقسم إلى كتل غير مدرجة وأن ناقلات توجيه كتلة الحركة تعلم إين تذهب تلك الكتل) تتداخل كتل المصدر عادةً في الإطار المصدر كما أنه تجمع بعض خوارزميات ضغط الفيديو الإطار الحالي من أجزاء من عدة إطارات مختلفة تم إرسالها مسبقًا.

من الممكن أيضاً توقع الإطارات من الإطارات المستقبلية حيثُ يجب بعد ذلك تشفير الإطارات المستقبلية قبل الإطارات المتوقعة وبالتالي لا يتطابق ترتيب التشفير بالضرورة مع ترتيب الإطارات الحقيقي وعادةً ما يتم توقع مثل هذه الإطارات من أتجاهين بمعنى من الإطارات أي إلى الإطارات بيه التي تسبق أو تتبع الإطار المتوقع مباشرة تسمى هذه الإطارات المتوقعة ثانئية الاتجاه إطارات <i id="mwdw">ب</i> يمكن أن يكون مخطط الترميز على سبيل المثال IBBPBBPBBPBB.

و قد تم أيضاً اقتراح استخدام رقاقة ثلاثيه توجيه الحركة بموجب هذا على غرار هذا المخطط (يتم تجنب الإطار بمثلثات) ويتم إنشاء الإطار التالي عن طريق إجراء تحويل أفيني على هذه المثلثات [5] كما يتم تسجيل / إرسال التحويلات الأفينية فقط وبهذا تكون هناك قدرة على التعامل مع التكبير والتناوب والترجمة وما إلى ذلك.

موجه تغير حجم الكتلة (ڤي بي اس أم سي) هو أستخدم لي بي أم سي مع القدرة المشفرة على تحديد حجم الكتلة الديناميكيا حيث أنه عند تشفير الفيديو يمكن أن يؤدي استخدام الكتل الأكبر إلى تقليل عدد البتات اللازمة لتمثيل موجه الحركة بينما يمكن أن يؤدي استخدام الكتل الأصغر إلى كمية أقل من معللومات التنبؤ المتبقية للتشفير كما أن مجالات العمل الأخرى تستخدم مقاييس الميزات ذات الشكل المتغير خارج حدود الكتلة والتي يمكن من خلالها حساب متجهات غلإطارات البينية [6] وعادةً ما تستخدم التصميمات القديمة مثل فيديو أتش.261 ومبيج-1 حجم كتلة ثابت بينما تعطي التصميمات الأحدث مثل أتش.263 وأم بيه أي جي -4 الجزء 2 وأتش.264 / أم بيه أي جي -4 أي في سي وفي سي-1 المشفر القدرة على الاختيار الديناميكي لحجم الكتلة الذي سيتم استخدامه لتمثيل الحركة.

يعد موجه حركة الكتل المتراكبة (أو بي أم سي) حلاً جيداً لهذه المشكلات لأنه لا يزيد من دقة التنبؤ فحسب بل يتجنب أيضًا حجب أثار القطع وعند استخدام أو بي أم سي عادةً ما تكون الكتل أكبر بمرتين في كل بُعد وتتداخل مع كل الكتل الثامنية المجاورة وبتالي ينتمي كل بكسل إلى 4 كتل في مثل هذا التخطيط هناك 4 تنبؤات لكل بكسل والتي يتم تلخيصها في المتوسط المرجح ولهذا الغرض ترتبط الكتل بوظيفة نافذة لها خاصية أن مجموع 4 نوافذ متداخلة يساوي 1 في كل مكان.

أظهرت دراسات تهدف إلى تقليل تعقيد أو بي أم سي إلى أن المساهمة في وظيفة النافذة هي الأصغر بالنسبة لللكتلة المجاورة قطريًا حيث يؤدي تقليل وزن هذه المساهمة إلى الصفر وزيادة الأوزان الأخرى بمقدار مساوي تقليل كبير في التعقيد دون عقوبة كبيرة في الجودة في مثل هذا المخطط ينتمي كل بكسل بعد ذلك إلى 3 كتل بدلاًمن4 وبدلاً من استخدام 8 كتل مجاورة يتم استخدام 4 فقط لكل كتلة يتم تعويضها وقد تم العثور على مثل هذا المخطط في أتش.263 Annex F الخاص بوضع التنبؤ المتقدم.

أصبح ضغط الفيديو موجه بالحركة العمالي ممكننا من خلال تطوير ترميز تحويل جيب التمام المتقطع (إم سي دي سي تي)[8] كما يسمى أيضاً موجه حركة الكتلة (بي أم سي) أو موجه الحركة (دي سي تي) حيث أن هذه خورزمية هجينة [7] كما أنه يجمع بين تقنيتين أساسيتين لضغط البيانات وهما تحويل جيب التمام المنفصل (دي سي تي) لتشفير في البعد المكاني وموجه الحركة التنبؤية في البعد الزمني حيث أن ترميز دي سي تي هو تقنية تحويل الترميز ضغط الفقد وقد تم اقتراحها لأول مرة من قبل ناصر أحمد وكان المقصد منها لضغط الصورة في عام 1972.[9]

و في عام 1974 قدم علي حبيبي من جامعة جنوب كاليفورنيا الترميز الهجين [10] [11] الذي يجمع بين الترميز التنبئي والترميز التحويلي [7] [12] ومع ذلك اقتصرت الخوارزمية في البداية على التشفيرإطار داخلي في البعد المكاني وفي عام 1975 قام جون أ.رويس وجونر أس. روبنسون بتوسيع خوارزمية حبيبي للتشفير الهجين إلى البعد الزمني باستخدام تحويل الترميز في البعد المكاني وتشفير التنبئي في البعد الزمني وتطوير إطار داخلي لموجه الحركة [13] وإما بنسبة إلى التحويل المكاني فقد جربو دي سي تي وتحويل فورييه السريع حيث قد طوروا مشفرات هجينه بين الإطارات لكليهما ووجدوا أن دي سي تي هو الأكثر كفاءة نظرًا لتقليل تعقيده وهو قادر على ضغط بيانات الصورة لأسفل ل0.25- بت في بكسل لمهاتفة الفيديوية المشهد مع جودة صورة مماثلة إلى داخل الإطار المبرمج تتطلب 2 بت لكل بكسل.[14]

و في عام 19977 طور وين هسيونغ تشن خوارزمية دي سي تي مع سي.أتش سميث وأس.سي.فراليك [15] كما في عام 1979 قام أنيل ك.جاين وجاسوانت أر.جين بتطوير ضغطالفيديو دي سي تي موجه الحركة [16] [7] ويسمى أيضاً موجه جركة الكتلة حيث إدى ذلك إلى قيام تشين بتطوير خوارزمية عملية لضغط الفيديو تسمى دي سي تي موجه الحركة أو ترميز المشهد التكيفي في عام 1981 حيث أصبح دي سي تي موجه الحركة فيما بعد تقنية التشفير القياسية لضغط الفيديو من أواخر الثمانينيات فصاعداً [17] [18]

كان أول معيار لترميز الفيديو الرقمي هو أتش.120 الذي تم تطويره من سي سي أي تي تي (المعروف الآن-أي تي يو) في عام 1984 [19] كما قد استخدمت أتش.120 في تشفير دي بي سي أم موجه الحركة [7] والذي كان غير فعال للتشفير الفيديوي [17] وبالتالي كان أتش.120غيرعملي بسبب الأداء المنخفض وتم تطوير معيار أتش.261 في عام 1988 بنائً على ضغط دي سي تي موجه الحركة [2] وكان أول معيار عملي لترميز الفيديو منذ ذلك الحين تم اعتماد ضغط دي سي تي موجه الحركة قبل جميع معايير تشفير الفيديو الرئيسية (بما في ذلك تنسيقات أتش.26أكس وإم بي إي جي) التي تلت ذلك.