World inequalities

A predição intraquadro prediz macroblocos a partir de outros já codificados e pertencentes ao mesmo quadro. O primeiro quadro de uma sequência de vídeo ou os quadros classificados como quadros de acesso randômico (random access points) utilizam- se somente deste tipo de predição. Essa forma se mostra eficiente em muitas situações porque há uma grande chance de que exista uma alta correlação entre as amostras luma e chroma de blocos adjacentes. Qualquer tipo de slice pode conter macroblocos Intra, com a restrição de que, se uma slice é Intra, todos os seus macroblocos devem ser Intra [16].

De todos os tipos de codificação de slices existentes no padrão H.264/AVC, há quatro opções relacionadas à codificação intraquadro: CHROMA, INTRA-4x4, INTRA- 8x8 e INTRA-16x16. Em contraste com padrões de codificação de vídeo anteriores, que conduziam a predição no domínio das transformadas, a predição no padrão H.264/AVC é sempre conduzida no domínio do espaço, referindo-se a amostras vizinhas de blocos já codificados. Com vistas a manter todas as slices independentes entre si, não são permitidas predições intraquadros que avancem os limites da slice [24].

O tamanho de bloco CHROMA gera um bloco de predição para cada par de componentes chroma, usando blocos de quatro tamanhos possíveis. No uso do tamanho de bloco luma 4x4 (INTRA-4x4), cada bloco utiliza um modo de predição, dentre nove possíveis (uma predição DC e oito modos de predições direcionais). Para cada bloco 4x4 de amostras luma é gerado um bloco predito 4x4. O tamanho de bloco luma 8x8 (INTRA- 8x8) também suporta nove modos de predição, e, nesse caso, para cada bloco luma 8x8 é gerado um bloco predito 8x8. Com tamanho de bloco luma 16x16 (INTRA-16x16), indicado para áreas com imagens muito semelhantes ou áreas de transições graduais, uma predição uniforme é aplicada para todo o componente de luminância do macrobloco. São suportados, nesse caso, quatro modos de predição, e é gerado um único bloco predito de tamanho 16x16. As amostras de crominância de um macrobloco são preditas usando uma técnica de predição similar à do componente de luminância em macroblocos INTRA- 16x16 [24].

A escolha de qual tamanho de bloco é mais conveniente exige uma ponderação sobre dois fatores geralmente antagônicos: eficiência de cálculo da predição x custo de sinalização do modo de predição escolhido. Blocos de tamanho 16x16 normalmente produzem mais dados residuais em consequência de predições menos precisas. Como

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vantagem, menos bits são necessários para codificar a predição em si. No outro extremo, blocos de tamanho 4x4 precisam individualmente sinalizar ao decodificador o modo de predição utilizado, requerendo, assim, um maior número de bits. A vantagem é a maior acuidade da predição e o consequente menor tamanho dos dados residuais. Isso porque, com tamanho menor de bloco, há uma maior chance de os blocos atuais e preditos serem muito aproximados [24].

Conjuntamente à decisão de qual o melhor tamanho de bloco a ser utilizado, o codificador deve selecionar o modo de predição Intra a ser utilizado. Os modos têm o propósito de minimizar o número de bits dos blocos preditos e residuais.

As três tabelas abaixo resumem os modos compatíveis com os tamanhos de bloco luma 4x4/8x8, 16x16 e CHROMA, nessa ordem.

Tabela 2.3: Codificação de slices INTRA-4x4 e INTRA-8x8. Modos compatíveis com tamanhos de

bloco luma 4x4 e 8x81 Descrição

0 (Vertical) Extrapolação de amostras acima

1 (Horizontal) Extrapolação de amostras à esquerda

2 (DC) Média de amostras acima e à esquerda

3 (Diagonal Down-Left)

Interpolação a um ângulo de 45º entre amostras abaixo e à esquerda e acima e à direita

4 (Diagonal Down-Right) Extrapolação a um ângulo de 45º entre amostras abaixo e à direita

5 (Vertical Left) Extrapolação a um ângulo de 26.6º à esquerda da vertical (largura/altura = ½) 6 (Horizontal-Down) Extrapolação a um ângulo de 26.6º à abaixo

da horizontal

7 (Vertical-Right) Extrapolação ou interpolação a um ângulo de 26.6º à direita da vertical

8 (Horizontal-Up) Interpolação a um ângulo de 26.6º acima da horizontal

Tabela 2.4: Codificação de slices INTRA-16x16.

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Modos compatíveis com tamanho de

bloco luma 16x16 Descrição

0 (Vertical) Extrapolação de amostras acima

1 (Horizontal) Extrapolação de amostras à esquerda

2 (DC) Média de amostras acima e à esquerda

3 (Plane)

Função plana linear envolvendo as amostras acima e à esquerda. (Apropriada para áreas com variações sutis de luminância.)

Tabela 2.5: Codificação de slices CHROMA. Modos compatíveis com tamanho de

bloco luma CHROMA Descrição

0 (DC)2 Média de amostras acima e à esquerda

1 (Horizontal) Extrapolação de amostras à esquerda

2 (Vertical) Extrapolação de amostras acima

3 (Plane)

Função plana linear envolvendo as amostras acima e à esquerda. (Apropriada para áreas com variações sutis de luminância.)

A forma de cálculo do modo DC modifica-se dependendo de quais amostras estão disponíveis para o cálculo. Os demais modos listados nas tabelas, apesar de suportados, só podem ser usados se as amostras requeridas para a predição estiverem disponíveis [24].

As escolhas de modo de predição Intra para cada bloco devem ser sinalizadas para o decodificador. Para predições com tamanho de bloco 16x16 ou CHROMA, o modo de predição é sinalizado na própria sintaxe do macrobloco. No caso de blocos luma de tamanhos 4x4 e 8x8, contudo, o padrão H.264/AVC utiliza-se de um estilo de codificação preditiva para evitar que seja necessário um grande número de bits para esse fim. Essa solução diminui o número de bits necessários para a sinalização justamente porque blocos vizinhos tendem a ser bastante correlacionados. Assim, se um determinado bloco foi mais

2 _{Neste caso os quatro modos de predição são os mesmos dos modos compatíveis com o tamanho de bloco} luma 16x16, havendo mudança somente na numeração dos modos.

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bem predito usando o modo 1, é grande a probabilidade de que o próximo bloco também seja mais bem predito por esse modo [24].