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J á d is s e m o s d iv e rs a s v e z e s q u e a m a io r p a rt e d a e c o n o m ia d o d é b it o g e ra d o s e c o n s e g u e s e e x tr a ir m o s a r e d u n d â n c ia e n tr e i m a g e n s . N e n h u m a d a s t é c n ic a s a té a o m o m e n to p e rm it e f a z e r is s o . N a r e a lid a d e o q u e p ri m e ir o s e p e n s o u f o i in tr o d u z ir u m a e s p é c ie d e D P C M n a s im a g e n sT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3
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Im a g in e m o s u m a f ig u ra c o m M p o r N p ix e ls , c a d a u m d e le s d e s ig n a d o p o r p (m ,n ). A i d e ia c o n s is te e m r e a liz a r u m a p re v is ã o d e c a d a p ix e l p (m ,n ) e e n v ia r s o m e n te a d if e re n ç a e n tr e o p ix e l in ic ia l e a p re v is ã o A d if e re n ç a p a ra s e r e n v ia d a s e rá q u a n ti z a d a l o g o ~(
)
(
)
(
)
n m p n m p n m d , ~ , , − =T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 4
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te re m o s(
)
(
)
(
)
(
)
n m d n m p n m p obtendo preditor mesmo o terá receptor o n m d , ˆ , ~ , ˆ , ˆ + =T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 5
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+ Q R + Im ag em p re v is ta C o d if ic ad o r B it s P re d it o r d e m al h a fe ch ad a(
)
n m ,(
)
n m p , ~(
)
n m d ,(
)
n m d , ˆ(
)
n m p , ˆ C o d if ic a d o rT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 6
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R + Im ag em p re v is ta B it s(
)
n m p , ~(
)
n m d , ˆ C o d if ic ad o r(
)
n m p , ˆ D e s c o d if ic a d o rT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 7
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U m a f o rm a d e i m p le m e n ta r u m s is te m a d e s te c o n s is te c o n s is te e m c o n s id e ra r q u e c a d a i m a g e m é u m a p re v is ã o p a ra a s e g u in te . Is s o p o d e f u n c io n a r b e m e m s e q u ê n c ia s d e i m a g e m m u it o e s tá ti c a s m a s n ã o s e rá m u it o e fi c a z n o u tr a s s it u a ç õ e s . A t é c n ic a m a is u ti liz a d a c o n s is te e m f a z e r a c h a m a d a c o m p e n s a ç ã o d e m o v im e n to . V e ja m o s e m q u e c o n s is te .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 8
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A i m a g e m é c o m p a ra d a c o m a a n te ri o r, e m b lo c o s d e p ix e ls c o m t a m a n h o a d e q u a d o . P a ra c a d a b lo c o f a z -s e a d e te rm in a ç ã o d o b lo c o d a i m a g e m a n te ri o r m a is p a re c id o c o m e le . S e f o r o m e s m o , n ã o h á m o v im e n to . S e f o r u m b lo c o n o u tr o l o c a l d e te rm in a -s e o v e c to r d e d e s lo c a ç ã o n e c e s s á ri o , v e c to r d e m o v im e n to , e e n v ia -s e e s s e v e c to r p a ra o r e c e p to r e fe c tu a r e s s a m u d a n ç a n a i m a g e m p re v is ta .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 9
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A s d if e re n ç a s a t ra n s m it ir s e rã o c a lc u la d a s re la ti v a m e n te à im a g e m c o m c o m p e n s a ç ã o d e m o v im e n to a s s im o b ti d a . E s ta o p e ra ç ã o d e p ro c u ra b lo c o a b lo c o d o s v e c to re s d e m o v im e n to é m u it o c o m p le x a e é re s p o n s á v e l p o r u m a b o a p a rt e d o p o d e r d e c á lc u lo r e q u e ri d o n o e m is s o r. H á p o r is s o m u it o s a lg o ri tm o s e m u it a s a rq u it e c tu ra s d e s e n v o lv id a s p a ra f a c ili ta r a s u a im p le m e n ta ç ã o .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 0
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O s c o d e c s d e v íd e o a c tu a is i n c lu e m e s ta té c n ic a c o m b in a d a c o m m u it a s d a s o u tr a s q u e d e s c re v e m o s a té a g o ra . V a m o s a s e g u ir d is c u ti r e s ta t é c n ic a d e fo rm a i s o la d a a n te s d e v e rm o s c o m o a s d iv e rs a s n o rm a s s ã o c o n s ti tu íd a s .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 1
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H á tr ê s t ip o s d e a lg o ri tm o s d e e s ti m a ç ã o d e m o v im e n to ( M E ): p ix e l a p ix e l -P ix e l R e c u rs iv e A lg o ri th m s ( P R A ) B lo c k b y B lo c k M E -B lo c k M a tc h in g A lg o ri th m s (B M A ) M a is r e c e n te m e n te O b je c t B a s e d M E P R A s ã o p o u c o u ti liz a d o s p e la s u a c o m p le x id a d e . O B M E i m p lic a c o n h e c e r o s o b je c to s e p o r is s o a in d a n ã o s e u s a e m p ro d u to sT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 2
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A s s im a t é c n ic a m a is i m p o rt a n te a c tu a lm e n te e m T V é a B M A . N e s ta t é c n ic a a a n á lis e d o m o v im e n to é e fe c tu a d a e m b lo c o s r e c ta n g u la re s d e , e m g e ra l, M x N p ix e ls . N o M P E G 2 u s a m -s e 1 6 x 1 6 o q u e c o rr e s p o n d e u a u m c o m p ro m is s o q u a lid a d e c o m p le x id a d e a d e q u a d o . A p e s q u is a i g n o ra m o v im e n to s r o ta c io n a is e a s s u m e q u e t o d o s o s p ix e ls n o b lo c o t e m o m e s m o m o v im e n to .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 3
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N e s ta c o n d iç õ e s o o b je c ti v o d o m é to d o é e n c o n tr a r o b lo c o q u e m e lh o r s e c a s a c o m o a c tu a l n a i m a g e m a n te ri o r e fe c tu a n d o d e s lo c a m e n to s l a te ra is e v e rt ic a is . A p e s q u is a é e fe c tu a d a n u m a j a n e la d e ( M + 2 m 2 )x (N + 2 n 1 ), c o m o s e m o s tr a n a f ig u ra s e g u in te .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 4
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B lo co M x N N n 1 n 1 M m 2 m 2 Ja n el a d e P es q u is a N + 2 n 1 M + 2 m 2 D iz -s e q u e o M E r an g e é d e + -n 1 p el s e + -m 2 li n h asT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 5
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ag em k Im ag em k -1 Ja n el a d e p es q u is a C o m p ar aç ão c o m t o d o s o s b lo co s d a ja n el a d e p es q u is aT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 6
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C o m o m e d ir o “ c a s a m e n to ” (M a tc h )? S e f o r X m ,n a i n te n s id a d e d e c a d a p ix e l d e c o o rd e n a d a s ( m ,n ) n a i m a g e m a c tu a l e X R m + I, n + j fo r a i n te n s id a d e n a i m a g e m a n te ri o r d o p ix e l d e c o o rd e n a d a s ( m + I, n + j) , p o d e m o s c a lc u la r o e rr o q u a d rá ti c o m é d io (M S E ) p o r(
)
∑
∑
= = + + − = M m N n j n i m R n m X X MN j i M 1 1 2 , , 1 ) ( 1 ,T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 7
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en
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M a s h á o u tr a s m é tr ic a s p o s s ív e is E rr o a b s o lu to m é d io C o rr e la ç ã o c ru z a d a(
)
∑
∑
= = + + − = M m N n j n i m R n m X X MN j i M 1 1 , , 2 1 ,(
)
(
)
2 1 1 1 2 , 2 1 1 1 , 2 1 1 , , 3 , =∑
∑
∑
∑
∑
∑
= = + + = = = = + + M m N n j n i m R M m N n n m M m N n j n i m R n m X X X X j i MT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 8
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E s tr a té g ia s d e b u s c a c o m p le ta i m p lic a m q u e q u a lq u e r d e s ta s m e d id a s s e ja c a lc u la d a p a ra t o d o s o s d e s lo c a m e n to s . O c á lc u lo t e rá q u e s e r e fe c tu a d o re p e ti d a m e n te ( 2 m 2 + 1 )x (2 n 1 + 1 ) v e z e s p a ra d e p o is v e ri fi c a r q u a l o d e s lo c a m e n to q u e c o n d u z a u m m e n o r v a lo r d o e rr o . T ra ta -s e d e u m a o p e ra ç ã o e x tr a o rd in a ri a m e n te p e s a d a .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 1 9
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P a ra a lé m d e s ta q u e s tã o o f a c to d e s e c o n s id e ra re m b lo c o s l e v a a q u e m u it a s v e z e s c h e g u e m o s a r e s u lt a d o s q u e n ã o c o rr e s p o n d e m e fe c ti v a m e n te a m o v im e n to m a s a n te s r u íd o o u r e s u lt a d o s m é d io s d e m o v im e n to s m a is c o m p le x o s . H á a lg u n s a lg o ri tm o s q u e f o ra m d e s e n v o lv id o s p a ra s im p lif ic a r a s b u s c a s , re d u z in d o o n ú m e ro d e o p e ra ç õ e s a r e a liz a r s e m p re ju íz o e x a g e ra d o d o r e s u lt a d o f in a l.T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 0
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M é to d o d e p e s q u is a l o g a rí tm ic a N e s te m é to d o a p e s q u is a é e fe c tu a d a p e s q u is a n d o s ó n a d ir e c ç ã o d e m e n o r e rr o e n c o n tr a d o . E s te m é to d o f o i o p ri m e ir o a s e r u ti liz a d o e a in d a é u s a d o n a lg u n s c o d e c s h o je c o m e rc ia liz a d o s p a ra T V . A f ig u ra s e g u in te m o s tr a u m a i m p le m e n ta ç ã o .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 1
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0 1 2 3 4 5 -1 -2 -3 -4 -5 6 -6 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 1 1 11 1 1 2 3 2 3 2 3 4 4 5 5 5 m er o s in d ic am e ta p as e m q u e se r ea li za ra m c ál cu lo s, e st an d o a a m ar el o o s n ó s p ar a o s ai s se e n co n tr o u o v al o r m ín im o d a d if er en ça e n tr e b lo co s. S ó sã o e fe ct u ad o s cá lc u lo s a o s d es lo ca m en to s co rr es p o n d en te s ao s n ó s as si n al ad o s co m b o la . V ec to r as si n al ad o es ti m at iv aq f in al ( a d if er en ça p ar a o n ó am ar el o é m en o r q u e a ca lc u la d a p ar a o s n ó s et ap a 5 )T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 2
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N es te c as o f az -s e a p es q u is a em ca d a u m a d as d ir ec çõ es , al te rn a-d am en te , p ar ti n d o d o m ín im o o b ti -em c ad a p as so p ar a a p es q u is a n o p as so s eg u in te . A l ar an ja e st ão o s p o n to s d e m í-n im o e o s n ú m er o s d es ig n am a s et ap as d e cá lc u lo s u ce ss iv o . H á d iv er sa s v ar ia n te s. 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 3
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3
p
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-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 P es q u is as f ei ta s co m sa lt o s d ec re sc en te s -4 , 2 , 1 p ix el n a fi g u ra a o la d o . E st e m ét o d o é fá ci l d e es te n d er s e se p re te n d er o b te r M V c o m r es o lu -çõ es i n fe ri o re s a u m p ix el c o m o e m c er ta s n o rm as m ai s re ce n te s. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 4
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E s ta t é c n ic a i m p lic a d e c im a r a i m a g e m ( s u b a m o s tr a r) e c o m e ç a r o p ro c e s s o p e la i m a g e m d e b a ix a r e s o lu ç ã o . O v e c to r d e m o v im e n to e n c o n tr a d o e m b a ix a re s o lu ç ã o é u ti liz a d o c o m o e s ti m a ti v a i n ic ia l p a ra o M V e m r e s o lu ç ã o f in a l. E s te p ro c e s s o p o d e f a z e r-s e c o m m a is d e d u a s re s o lu ç õ e s d if e re n te s . O q u e s e p o u p a n o s a lg o ri tm o s t e m q u e s e r s u fi c ie n te p a ra c o m p e n s a r a s o p e ra ç õ e s d e s u b -a m o s tr a g e m .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 5
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O s a lg o ri tm o s q u e a té a o m o m e n to t iv e ra m m a is s u c e s s o n a c o d if ic a ç ã o d e v íd e o s ã o o s c h a m a d o s h íb ri d o q u e r e c o rr e m à e s ti m a ç ã o d e m o v im e n to e à s t ra n s fo rm a d a s , ta m b é m d e s ig n a d o s p o r h íb ri d o s D P C M /D C T . A i d e ia b a s e e s tá e m c o n s ti tu ir n o c o d if ic a d o r u m a im a g e m p re v is ã o d a i m a g e m p re s e n te a p a rt ir d o s b lo c o s d e s lo c a d o s d a i m a g e m a n te ri o r, u s a n d o e s ti m a ç ã o d e m o v im e n to , e m a n d a r a i n fo rm a ç ã o s o b re o s v e c to re s d e m o v im e n to p a ra o r e c e p to r q u e a s s im p o d e r e c o n s ti tu ir a m e s m a i m a g e mT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 6
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C o n tu d o , p o rq u e e s ta e s ti m a ti v a s e rá e m m u it o s c a s o s i m p e rf e it a , c a lc u la -s e a d if e re n ç a e n tr e a im a g e m e s ti m a d a a p a rt ir d a a n te ri o r e a i m a g e m q u e e fe c ti v a m e n te a c o n te c e u , c o d if ic a -s e e s s a d if e re n ç a u s a n d o a D C T e e n v ia -s e p a ra o d e s c o d if ic a d o r, p a ra q u e e s te p o s s a p ro c e d e r à c o rr e c ç ã o d a i m a g e m p re v is ta q u e j á te m e a s s im c o lo c a r e m m e m ó ri a u m a v e rs ã o c o rr e c ta d a im a g e m a c tu a l. E s te p ro c e s s o r e p e te -s e i n d e fi n id a m e n te e n q u a n to d u ra r o v íd e o .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 7
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A s s im s e n d o , e u m d e te rm in a d o b lo c o n ã o p u d e r s e r e n c o n tr a d o n a i m a g e m a n te ri o r o u f o r m a l e n c o n tr a d o , o q u e s u c e d e é q u e a i m a g e m d if e re n ç a t e rá m a io r v a lo r n e s s a z o n a e g a s ta rá m a io r n ú m e ro d e b it s p a rt a e n v ia r. O f a b ri c a n te d o c o d if ic a d o r v a i te r p o r is s o q u e a v a lia r o q u e v a le a p e n a i n v e s ti r n a e s ti m a ç ã o d e m o v im e n to e m f u n ç ã o d o d é b it o /q u a lid a d e q u e p re te n d e o b te r.T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 8
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A p ri m e ir a n o rm a q u e u ti liz o u b o a p a rt e d e s ta s té c n ic a s d e c o m p re s s ã o c o m b in a d a s e n tr e s i fo i a J P E G . É u m a n o rm a I S O /I E C q u e s e d ir ig e à c o m p re s s ã o d e f o to g ra fi a s , h o je e m d ia m u it o e x p a n d id a , q u e p e rm it e v a ri a d a s r e s o lu ç õ e s . H á o u tr a s n o rm a s p a ra o u tr o s t ip o s d e im a g e n s ( c o m p u te r g ra p h ic s , d e s e n h o t é c n ic o , e tc .) q u e n ã o s ã o b e m c o m p ri m id a s p o r J P E G , d e s ta c a n d o -s e o J B IG .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 2 9
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O s o b je c ti v o s d e c o m p re s s ã o s u p o rt a d o s s ã o o s s e g u in te s , a e s c o lh e r d e a c o rd o c o m a a p lic a ç ã o E x is te m d if e re n te s m o d o s : s e q u e n c ia l, p ro g re s s iv o , s e m p e rd a s e h ie rá rq u ic o . A c tu a lm e n te e x is te j á n o v a v e rs ã o m a is p o te n te – J P E G 2 0 0 0 C o m p ri m e n to e m b it s /p ix e l Q u a li d a d e 0 ,2 5 -0 ,5 m o d e ra d a a b o a 0 ,5 a 0 ,7 5 b o a a m u it o b o a o ,7 5 -1 ,5 e x c e le n te 1 ,5 2 ,0 in d is ti n g u ív e l d o o ri g in a lT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 0
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U ti liz a a D C T a d u a s d im e n s õ e s s e g u id a d e q u a n ti z a ç ã o , R u n -L e n g th e V L C c o n fo rm e d is c u ti d o s . C o n s u lt a r a rt ig o s o u , p o r e x e m p lo , c a p . 8 d e : T e c h n iq u e s & S ta n d a rd s f o r Im a g e , V id e o a n d A u d io C o d in g , K . R . R a o e J . J . H w a n g , P re n ti c e H a ll, 1 9 9 6T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 1
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E s ta f o i a p ri m e ir a n o rm a a a p lic a r u m a lg o ri tm o h íb ri d o à c o d if ic a ç ã o d e v íd e o , p a ra a p lic a ç õ e s e m v íd e o -c o n fe rê n c ia . E m c o n ju n to c o m o u tr a s c o n s ti tu i a n o rm a H .3 2 0 -e q u ip a m e n to v íd e o t e le fo n e d e b a n d a e s tr e it a H .2 6 1 -a lg o ri tm o d e v íd e o a p x 6 4 k b it /s H .2 2 1 -e s tr u tu ra d e t ra m a d o s t e le -s e rv iç o s H .2 3 0 -s in a is c o n tr o lo e i n d ic a ç ã o H .2 4 2 -e s ta b e le c im e n to d a c o m u n ic a ç ã o u s a n d o c a n a is 2 M b it /sT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 2
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A s o lu ç ã o e n c o n tr a d a i n s e re o s b it s re p re s e n ta n d o o v íd e o c o m p ri m id o e o á u d io d ig it a l u m a t ra m a q u e é s ín c ro n a c o m o s re ló g io s d o v íd e o e á u d io . A t ra n s m is s ã o u ti liz a u m c ó d ig o c o rr e c to r d e e rr o s B C H . D a d o q u e o c o n te ú d o d a s i m a g e n s é v a ri á v e l, é n e c e s s á ri o c ri a r u m m e c a n is m o d e c o n tr o lo d o c o d if ic a d o r d e m o d o a q u e e s te p re e n c h a a c a p a c id a d e d o c a n a l, c o n fo rm e f ig u ra s e g u in te .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 3
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d if ic ad o r v íd eo V íd eo m u lt ip le x er B u ff er tr an sm is sã o C o d if ic ad o r tr an sm is sã o D es -d if ic ad o r v íd eo V íd eo D em u x B u ff er re ce p çã o D es co d if ic ad o r ca n al C o n tr o la d o r C o d if ic a d o r D e s c o d if ic a d o r ca n alT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 4
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H á a q u i u m a s p e c to n o v o q u e é a n e c e s s id a d e d e c o n tr o la r e m t e m p o r e a l a q u a lid a d e d o s in a l p o r fo rm a a m a n te r o d é b it o c o n s ta n te . E s te f o i u m a s p e c to m u it o c o m p le x o d a n o rm a p ri n c ip a lm e n te o p e n s a r n a s f o rm a s d e n o rm a liz a r e s te a s p e c to g a ra n ti d o q u e o s s is te m a s f u n c io n a m b e m m a s , a o m e s m o t e m p o s e d e ix a e s p a ç o p a ra i n o v a ç ã o n a s e m p re s a s fa b ri c a n te s d e e q u ip a m e n to .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 5
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N o s m o m e n to s e m q u e a c o m p le x id a d e o u a c ti v id a d e d a i m a g e m a u m e n ta m b a ix a a q u a lid a d e d a c o d if ic a ç ã o , v a ri a n d o q u a n ti fi c a ç ã o e tc ., p o r fo rm a a m a n te r c o n s ta n te o d é b it o n o c a n a l. N a s z o n a s d e b a ix a a c ti v id a d e p o d e a té s e r n e c e s s á ri o r e c o rr e r à in tr o d u ç ã o d e b it s d e e n c h im e n to . A p e n a s f o rm a to s C IF e Q C IF s ã o s u p o rt a d o s A f ig u ra s e g u in te a p re s e n ta u m d ia g ra m a d e b lo c o s d e u m c o d if ic a d o r H .2 6 1 .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 6
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D ec is ão In tr a/ In te r D C T b lo co s 8 x 8 C IF Q C IF In te r In tr a Q V L C E st im ad o r M o v im en to F il tr o n a m al h a In te r In tr a M u x e B u ff er B lo ck T y p e V L C M C N o M C Q -1 ID C T -+ + M em ó ri a Im ag em N o M C M C Im ag em an te ri o r re co n st ru íd a V L C V ec to re s d e m o v im en to co m an d o s in fo rm aç ãoT V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 7
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A s i m a g e n s p o d e m s e r c la s s if ic a d a s i n tr a e n e s s e c a s o s ã o c o d if ic a d a s d e f o rm a a u tó n o m a u ti liz a n d o D C T e tc . o u I n te r e n e s s e c a s o u s a -s e a e s ti m a ç ã o d o m o v im e n to a p a rt ir d a i m a g e m a n te ri o r. O c o d if ic a d o r d e c id e e m f u n ç ã o d o s d a d o s r e c e b id o s à e n tr a d a . O f ilt ro d a m a lh a é u ti liz a d o p a ra r e d u z ir a lt a s fr e q u ê n c ia s n a d if e re n ç a e n tr e a s i m a g e n s p re v is ta e a q u e f o i c a p a ta d a .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 8
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E s ta n o rm a p e rm it iu u m a q u a lid a d e m u it o b o a p a ra a s i m a g e n s C IF . E s ta s s e m c o m p re s s ã o te m u m a q u a lid a d e s u p e ri o r a o V H S l o g o e s tá v a m o s a f a la r d e t e c n o lo g ia s u ti liz á v e is n o m e rc a d o d e c o n s u m o . O s r e s u lt a d o s e ra m m u it o b o n s p a ra d é b it o s s u p e ri o re s a c e rc a d e 0 ,5 M b it /s , p a rt ic u la rm e n te a c im a d o s 1 M b it /s . A s i m a g e n s C IF e ra m n ã o e n tr e la ç a d a s m a s is s o , a e s te s n ív e is d e q u a lid a d e , tr a d u z ia b e m d e e p a ra P A L e N T S C .T V D ig it a l 2 0 0 6 /7 3 9
