Ўзбекистон республикаси ахборот технологиялари ва коммуникацияларини ривожлантириш вазирлиги муҳаммад ал-хоразмий номидаги

ВНУТРИКАДРОВОЕ КОДИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В 
СТАНДАРТЕ H.264 
Д.Б.Мухамедова (докторант, ТУИТ им. Мухаммада аль-Хоразмий) 
В отличие от предыдущих стандартов, где внутрикадровое кодирование 
боков пикселей (Intra) осуществлялось независимо по стандарту JPEG и 
обеспечивало сравнительно невысокие коэффициенты сжатия опорных 
кадров, в H.264 впервые применен метод кодирования блоков с их 
предсказанием. Это позволяет существенно уменьшить объем кодированных 
видеоданных и соответственно увеличить величину компрессии опорных 
кадров при сохранении их визуального качества. 
Так, в стандарте H.264 внутрикадровое предсказание происходит на 
основе декодированных соседних опорных пикселей, расположенных в 
колонке слева, в строке сверху и сверху справа от кодируемого на данный 
момент блока. 
У каждого режима Intra предусмотрены дополнительные режимы пред-
сказания, которые используют различные направления и способы предска-
зания значений пикселей. Так у режимов Intra_4x4 (рис.1) и Intra_8x8 поддер-
живается 9 дополнительных режимов предсказания пикселей: 

0 – режим вертикального предсказания, 

1 – режим горизонтального предсказания , 

2 – режим усреднённого (DC) предсказания , 

3 – режим диагонального предсказания вниз влево, 

4 – режим диагонального предсказания вниз вправо, 

5 – режим вертикального предсказания вправо, 

6 – режим горизонтального предсказания вниз, 

7 – режим вертикального предсказания влево, 

8 – режим горизонтального предсказания вверх. 
Рис.1. Режимы внутрикадрового предсказания 

---

82 
Для режима Intra с блоками 8x8 пикселей оценка предсказания
реализуется по такой же схеме.
Режим Intra_16x16 поддерживает 4 дополнительных режимов 
предсказания: 

0 – режим вертикального предсказания, 

1 – режим горизонтального предсказания, 

2 – режим усреднённого дискретно-косинусного (DC) предсказания,

3 – режим плоскостного предсказания. 
В случае, если отсчеты E-H (рис.1), используемые для режима 
диагонального предсказания влево - вниз, не доступны, например, из-за того, 
что они ещё не декодированы или находятся за пределами последовательной 
группы кодированных макроблоков (слайса) или расположены не внутри 
макроблока, то эти отсчеты заменяются отсчетом D. 
Первые три дополнительных режима Intra_16x16 схожи с 
дополнительными режимами Intra_4x4, за исключением того, что вместо 
четырех опорных пикселей в строке и в столбце вокруг предсказываемого 
блока используется по 16 опорных пикселей. 
Четвертый дополнительный режим в основном используется в 
макроблоках с плавным переходом яркости. 
При предсказании значений пикселей вычисляются значения во всех 
дополнительных режимах, а затем на основе минимального значения разнос-
ти исходного и предсказанного блоков выбирается наиболее подходящий 
режим из девяти или четырех режимов предсказания. 
Таким образом, внутрикадровое предсказание в стандарте H.264 за счет 
своего предсказания и на его основе дальнейшей экстраполяции пикселей 
позволяет в разы сократить объем пространственной избыточности и как 
следствие объем передаваемой информации. Наличие различных режимов 
предсказания позволяет кодеку,более гибко адаптироваться к различным 
текстурам кодируемого изображения длядостижениябольшей степени сжатия 
Однако, использование крайних пикселей в столбцах и строках 
окружающих предсказываемый блок приводят к потере достаточно большой 
части полезной информации исходного изображения. А это в свою очередь 
сказывается на визуальном качестве восстановленного декодером 
изображения. 
Применение блоков с размерами 4х4 увеличивает качество и точность 
предсказания малоразмерных видеообъектов, в результате чего улучшается 
качество восстановленных изображения. Таким образом, выбор размера 
блоков сильно сказывается на эффективности сжатия. Поэтому, выбирая 
блоки больших размеров для однородных областей изображения, а блоки 
малых размеров мелкоструктурных областей, можно существенно увеличить 
эффективность кодирования. 
Следует учитывать, что цветоразностные компоненты в макроблоках 
имеют в 2 раза меньший размер разрешения по вертикали и горизонтали 
относительно яркостной компоненты. При этом в макроблоках с 

---

83 
цветоразностными компонентами действуют те же правила разложения на 
субмакроблоки и части, что и у макроблоков яркостной компоненты. Однако, 
при размере субмакроблока в 16х8 пикселей у яркостной компоненты, размер 
субмакроблока цветоразностной компоненты составит 8х4, а при размере