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COMPENSACIÓN DE MOVIMIENTO CODIFICADOR Y DECODIFICADOR MPEG-1 ESPECIFICACIONES ISO MPEG.

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1 COMPENSACIÓN DE MOVIMIENTO CODIFICADOR Y DECODIFICADOR MPEG-1 ESPECIFICACIONES ISO MPEG

2 COMPENSACIÓN DE MOVIMIENTO Es un proceso mediante el cual se mide eficazmente el movimiento de los objetos de una imagen a otra. De este modo se consigue medir qué tipos de movimientos redundan entre imágenes. La Figura 131 muestra que la imagen en movimiento puede ser expresada en un espacio de tres dimensiones que resulta de mover a lo largo del eje del tiempo dos imágenes consecutivas.

3 Figura 131. Objetos viajando en un espacio de tres dimensiones

4 En el caso de un objeto que permanezca estático, el movimiento de este solo se ve en el eje del tiempo. Sin embargo, cuando un objeto está en movimiento, este se mueve en el eje de trayecto óptico (eje horizontal y vertical en el tiempo).

5 El eje de trayecto óptico une los puntos de movimiento de un objeto a medida que este se mueve a través de varias imágenes. Este trayecto puede ser nulo en valores que representen un objeto en movimiento que solo cambia con respecto al eje del tiempo. De igual manera, al mirar un objeto en movimiento que cambia su apariencia

6 Para un simple movimiento de traslación los datos que representan un objeto son altamente redundantes con respecto al eje de trayecto óptico. Así, que de este modo, el eje de trayecto óptico puede ser hallado, generando un código de ganancia cada vez que se observa la presencia de un mismo objeto en movimiento.

7 Un codificador de compensación de movimiento trabaja de la siguiente forma. Una imagen I es enviada, pero esta es almacenada de tal modo que pueda ser comparada con la siguiente imagen de entrada para encontrar así varios vectores de movimiento, los cuales pueden ser utilizados en diferentes áreas de la imagen. Luego la imagen I es combinada de acuerdo a estos vectores o cancelada a una codificación espacial debido a su no conveniencia. La imagen prevista resultante es comparada con la imagen actual para producir una predicción de error también llamada residual. La predicción de error es transmitida con los vectores de movimiento. En el receptor la imagen I original es también retenida en la memoria, esta es cambiada de acuerdo con los vectores de movimiento transmitidos para crear la imagen prevista y luego la predicción de error es adicionada recreando la imagen original. Cuando una imagen es codificada de esta manera, es llamada imagen P en MPEG.

8 CODIFICADOR Y DECODIFICADOR MPEG-1

9 Un codificador de MPEG-1 incluye módulos de estimación de movimiento, selección de modos de compresión por macrobloques, conjunto de valores para la matriz de cuantificación, predicción de compensación de movimiento, cuantificador y decuantificador, transformada discreta del coseno (DCT), transformada inversa discreta del coseno (IDCT), códigos de longitud variable (VLC), un multiplexor, una memoria intermedia y un regulador de memoria. Ver Figura 132.

10 Figura 132. Esquema simplificado del codificador MPEG-1

11 La decuantificación y la transformada discreta del coseno inversa (IDCT) se necesitan en el codificador, porque la predicción de imágenes está basada en la reconstrucción de datos. El número relativo de imágenes I, P y B en la GOP depende específicamente de la aplicación a utilizar. El estándar MPEG-1 especifica que se debe utilizar mínimo una imagen I, cada 132 imágenes para así evitar la propagación de errores en el módulo IDCT, creando de esta manera diferencias entre el codificador y el decodificador.

12 El uso de imágenes B es opcional. Ni el algoritmo de estimación de movimiento, ni el criterio de selección del modo de compresión, ni la matriz de cuantificación son parte del estándar. En general, la estimación de movimiento es calculada usando los datos de luminancia solamente. Un solo vector de movimiento es calculado para cada macrobloque. El rango para estimar el movimiento de un objeto en un macrobloque es de medio pixel. Un vector de movimiento que se refiera a unos pixeles que se hallan fuera de la imagen actual no es tomado en cuenta.

13 En resumen Un codificador típico de MPEG-1 realiza los siguientes pasos: Define los parámetros M y N que determinan de qué forma se encadenan las imágenes I, P y B en una GOP. Estima los vectores de movimiento para cada macrobloque en las imágenes P y B. Determina el modo de compresión para cada macrobloque de la imagen seleccionada (compresión espacial o temporal). Selecciona la matriz de cuantificación.

14 Un decodificador MPEG-1 revierte las operaciones del codificador. Donde la secuencia de video codificada de entrada es demultiplexada en coeficientes DCT y por otro lado es sacada la información de modos de compresión, vectores de movimiento y matriz de cuantificación. Ver Figura 133.

15 Figura 133. Esquema simplificado del decodificador MPEG-1

16 Especificaciones ISO MPEG.

17 IS (Sistema) - Describe la sincronización y multiplexación de señales de audio y vídeo. IS (Vídeo) - Describe la compresión de señales de vídeo, centrándose en el escaneo progresivo y considerando especialmente las aplicaciones de vídeo en CD. IS (Audio) - Describe una familia genérica de codificación de audio, con tres miembros jerárquicamente compatibles, denominados esquema-1, esquema-2 y esquema-3.

18 IS (Tests de conformidad) - Describe los procedimientos para determinar las características de los bitstreams codificados y el proceso de decodificación, así como los tests de conformidad con los requerimientos establecidos en las otras partes. DTR (Simulación por software) - Es un informe técnico sobre la implementación por software de las tres primeras partes de MPEG-1.


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