JM8.5中的7种宏块模式问题

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#google #search #lambda #table #reference #h.264

本文解析了H.264编码中宏块模式的配置选项及其对应的数值常量，并介绍了宏块与亚宏块的划分方式及运动估计的处理方法。

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Outline:

1、 CFG文件中有关可变尺寸宏块模式的相关选项

2、 7种宏块模式对应的数值常量

3、 7种宏块模式被分成宏块和亚宏块

4、如何对宏块和亚宏块的运动估计，采用一个共同的函数来处理

5、遗留问题

1、CFG文件中有关可变尺寸宏块模式的相关选项

############################################################################### #Encoder Control

###############################################################################

…

InterSearch16x16 = 1 # Inter block search 16x16 (0=disable, 1=enable)

InterSearch16x8 = 1 # Inter block search 16x8 (0=disable, 1=enable)

InterSearch8x16 = 1 # Inter block search 8x16 (0=disable, 1=enable)

InterSearch8x8 = 1 # Inter block search 8x8 (0=disable, 1=enable)

InterSearch8x4 = 1 # Inter block search 8x4 (0=disable, 1=enable)

InterSearch4x8 = 1 # Inter block search 4x8 (0=disable, 1=enable)

InterSearch4x4 = 1 # Inter block search 4x4 (0=disable, 1=enable)

解释:

各种宏块尺寸可以在程序外部进行选择。

…

2、 7种宏块模式对应的数值常量

各种宏块模式对应的数值常量如下：

16×16－1 16×8－2 8×16－3 8×8－4 8×4－5 4×8－6 4×4－7

以上的数值常量的rdopt.c的encode_one_macroblock()中的valid[]数组和mode变量中会用到，另外在mv_search.c的PartitionMotionSearch()中的blocktype变量也会用到。

3、 7种宏块模式被分成宏块和亚宏块

16x16, 16x8, 8x16（，8×8）被称为宏块级，而8×8，8×4，4×8，4×4被称为亚宏块级。

所用到的函数是：encode_one_macroblock()，rdopt.c

该函数的作用是编码一个宏块（包括帧间、帧内、帧内预测的方式）。

其中重要的程序段如下：

…

//宏块级运动估计

//===== MOTION ESTIMATION FOR 16x16, 16x8, 8x16 BLOCKS =====

for (min_cost=1<<20, best_mode=1, mode=1; mode<4; mode++)

{

if (valid[mode])//对应于程序外部（即CFG文件中）的设置

{

//对于16×16，MB只分一个块；对于16×8和8×16，MB被分成两个块

for (cost=0, block=0; block<(mode==1?1:2); block++)

{

//块匹配!!!lambda_motion用来求运动矢量消耗的码率

PartitionMotionSearch (mode, block, lambda_motion);

…

//亚宏块级运动估计

if (valid[P8x8])

{

…

//===== LOOP OVER POSSIBLE CODING MODES FOR 8x8 SUB-PARTITION =====

for (min_cost8x8=(1<<20), min_rdcost=1e30, index=(bframe?0:1); index<5; index++)

{

if (valid[mode=b8_mode_table[index]])//b8_mode_table[6] = {0, 4, 5, 6, 7};

{

curr_cbp_blk = 0;

if (mode==0) //--- Direct Mode ---

{

…

} // if (mode==0)

else

{

//--- motion estimation for all reference frames ---

PartitionMotionSearch (mode, block, lambda_motion);

…

NOTE:从上面程序段中可以看出JM8.5中对7种宏块模式是采用全部遍历的方式，所以导致的计算复杂度很高。

4、 如何对宏块和亚宏块的运动估计，采用一个共同的函数来处理

从3中的程序可以看到，对于宏块和亚宏块级的运动估计，都采用了一个共同的函数：PartitionMotionSearch(), mv_search.c

其中重要的程序段如下：

……

//各种宏块模式下的子块的起始偏移量，相对4*4块来讲，这有利于运动矢量的存放

//[5]表示宏块的类型，[4]表示各种类型下的子块序号，最多子块情况为P8X8模式下有4个

static int bx0[5][4] = {{0,0,0,0}, {0,0,0,0}, {0,0,0,0}, {0,2,0,0}, {0,2,0,2}};

static int by0[5][4] = {{0,0,0,0}, {0,0,0,0}, {0,2,0,0}, {0,0,0,0}, {0,0,2,2}};

……

int parttype = (blocktype<4?blocktype:4);//亚宏块的parttype都设为4

//step_?是用来求4*4块级别的步长，

//由于parttype和blocktype的区别使得两组步长之间存在微妙的差异，为下面的循环做好了铺垫

int step_h0 = (input->blc_size[ parttype][0]>>2);

int step_v0 = (input->blc_size[ parttype][1]>>2);

int step_h = (input->blc_size[blocktype][0]>>2);

int step_v = (input->blc_size[blocktype][1]>>2);

……

//===== LOOP OVER SUB MACRO BLOCK partitions

//这里对于亚宏块的循环是自适应的，

//假如小于8*8块尺寸时，自动采取循环

for (v=by0[parttype][block8x8]; v<by0[parttype][block8x8]+step_v0; v+=step_v)

{

pic_block_y = img->block_y + v;

for (h=bx0[parttype][block8x8]; h<bx0[parttype][block8x8]+step_h0; h+=step_h)

{

……

发表于 @ 2004年11月08日 15:37:00|评论(10 )|编辑

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# guest 发表于2005-08-24 15:10:00 IP: 211.100.4.*

在mv_search.c中函数SetMotionVectorPredictor的一段代码该如何理解，谢谢了！
if (mb_y > 0)
{
if (mb_x < 8) // first column of 8x8 blocks
{
if (mb_y==8)
{
if (blockshape_x == 16) block_c.available = 0;
else block_c.available &= 1;
}
else
{
if (mb_x+blockshape_x != 8) block_c.available &= 1;
else block_c.available = 0;
}
}
else
{
if (mb_x+blockshape_x != 16) block_c.available &= 1;
else block_c.available = 0;
}
}

# autumn 发表于2005-10-19 10:32:00 IP: 211.100.21.*

李老师:您好
您说原来做过帧内预测,这里想请教一个问题:
我现在是在看JM的intra帧内预测,我发现在在编I帧时,其实最主要就在encode_one_macroblock ()中给mode= mb_mode_table[index]赋值，index 分别为0~8时对mode应着0, 1, 2, 3, P8x8, I16MB, I4MB, I8MB, IPCM.然后在mode为I16MB, I4MB, I8MB, IPCM时,进入函数compute_mode_RD_cost（）,这个函数应该就是在编I帧最消耗时间的地方，我觉得应该是在I16MB, I4MB, I8MB, IPCM中选择一种模式,是这样吗?
在函数compute_mode_RD_cost（）中有"mb_type=mode",而在I片中mb_type的定义好象和I16MB, I4MB, I8MB, IPCM对应不上,I16MB, I4MB, I8MB, IPCM到底代表什么意义呢?能否说一下compute_mode_RD_cost（）方面的信息.
希望得到您的解答，非常感谢!

# blueautumn2000 发表于2005-10-19 15:17:00 IP: 211.100.21.*

李老师:您好
您说原来做过帧内预测,这里想请教一个问题:
我现在是在看JM的intra帧内预测,我发现在在编I帧时,其实最主要就在encode_one_macroblock ()中给mode= mb_mode_table[index]赋值，index 分别为0~8时对mode应着0, 1, 2, 3, P8x8, I16MB, I4MB, I8MB, IPCM.然后在mode为I16MB, I4MB, I8MB, IPCM时,进入函数compute_mode_RD_cost（）,这个函数应该就是在编I帧最消耗时间的地方，我觉得应该是在I16MB, I4MB, I8MB, IPCM中选择一种模式,是这样吗?
而函数中有"mb_type=mode",而在I片中mb_type的定义好象和I16MB, I4MB, I8MB, IPCM对应不上,I16MB, I4MB, I8MB, IPCM到底代表什么意义呢?
希望得到您的解答，非常感谢!

# 李世平发表于2005-10-25 14:54:00 IP: 211.100.21.*

to blueautumn2000 ，你好，
我估计你看的是jm90之后的版本，我以前看的是jm86不包含亮度8x8，不过我估计整个编码框架应该还是一致的。
1、jm86中是RDCost_for_macroblocks（）这个函数来处理宏块层模式之间的选择，我猜测和你说的compute_mode_RD_cost（）函数一致，这个函数内部又调用了各种帧内块(i4x4,i16x16)的模式选择，从局部来讲，帧内模式选择中最耗时的时i4x4的9中预测模式的选择，从帧内来讲，可以说耗时部分都集中在RDCost_for_macroblocks函数中
2、jm86中，是有个表进行转换的，这个问题我估计你看仔细一点就能找到原因。

# olive 发表于2006-01-06 19:47:00 IP: 218.249.179.*

李老师你好：
我在jm里面的encoder.cfg里面将rdoptimazation选择为with losses时，在编码调试的时候，发现亮度的PSNR值一下子降下去了。是不是编码端模拟丢包了？
谢谢你，李老师。

# xletow 发表于2006-04-27 21:58:00 IP: 218.81.158.*

李先生：
你好，当mode=2是，宏块对应2个16X8的子块儿，也就是每一块对应1个运动矢量。我单步执行时，发现是8个，有人说是为了编程方便采用每4X4块一个矢量存放，这8个是相等的，且为了后续的滤波，这是怎么回事呢？谢谢！

# jsdadong 发表于2006-04-28 11:36:00 IP: 61.183.67.*

Mr. lee:
你好！
JM86以后的版本是否已经禁止使用了LA-RDO？设置文件中的lossrateA好像已经没什么作用了。
另外，JM86中的LA-RDO好像也不完善，设置lossrateA为任何值，结果竟然都一样！
是否是这样的呢？

# 李世平发表于2006-04-29 10:08:00 IP: 192.168.8.*

to olive :
不清楚

TO xletow
是这样的，
原因就是为了编程实现上的方便。

to jsdadong :
对的，loss mode rdo在jm86中就没有完整实现的。

# joy 发表于2008-05-07 10:19:45 IP: 158.132.21.*

李先生您好：
请问在解码时，一个宏块有几个运动矢量？是每个4*4对应一个，还是8*8，还是一个宏块只有一个？
谢谢您！

2008-06-05 23:15:52作者回复

每个4*4对应一个