XMedia Recode: H.264 Codec | Bewegungsschätzung

Motion Estimation (M.E.) ist der Prozess, bei dem die Bewegung von Bildteilen zwischen aufeinanderfolgenden Frames eines Videos geschätzt wird. Dies hilft dabei, die Datenmenge zu reduzieren, indem nur die Änderungen oder Bewegungen zwischen den Frames gespeichert werden, anstatt jedes Bild vollständig zu kodieren.

M.E. Range

Der M.E. Range legt fest, wie groß der Suchbereich für die Bewegungsschätzung sein darf. Das bedeutet, der Codec sucht nach Bewegungen innerhalb eines festgelegten Rahmens um ein Referenzpixel. Ein größerer M.E. Range erhöht die Genauigkeit der Bewegungsschätzung, kann jedoch auch die Rechenleistung und die Kompressionseffizienz beeinflussen.

Der typische Wertebereich reicht von 16 bis 64

Scene Change Sensitivity (Szenenwechselerkennung)

Szenewechsel treten auf, wenn es einen abrupten Wechsel im Bildinhalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frames gibt

Der Wert beeinflusst, wie empfindlich der Codec auf Szenewechsel reagiert. Typischerweise wird dieser Wert von 0 bis 100 eingestellt

Legt fest, wie groß der Unterschied von einem Frame zum nächten Frame sein muss, damit ein I-Frame eingefügt wird.

• Niedriger Wert (z. B. 0): Der Codec ist weniger empfindlich gegenüber Szenewechseln. Er fügt nur dann Keyframes ein, wenn der Bildinhalt wirklich stark verändert wurde.
• Hoher Wert (z. B. 100): Der Codec ist sehr empfindlich und erkennt auch kleine Änderungen im Bildinhalt als Szenewechsel. Das führt dazu, dass häufiger Keyframes erzeugt werden, was den Bitratenverbrauch erhöhen kann, aber auch die Qualität bei der Wiedergabe verbessern kann, insbesondere bei Szenen mit schnellen Änderungen.

M.E. Algorithmus

Legt fest, welcher Algorithmus für die Bewegungssuche verwendet wird.

Die Motion Estimation Search Algorithms im libx264-Codec ist entscheidend für die Effizienz und Qualität der Video-Kompression. Sie bestimmen, wie die Bewegung zwischen den Frames geschätzt wird, um P-Frames zu erzeugen. Verschiedene Suchmethoden wie Diamond Search, Hexagon Search und Full Search bieten verschiedene Kompromisse zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand.

• Diamond ( schnell )
• Hexagon
• Multi hex
• Exhaustive ( langsam )
• SATD Exhaustive ( sehr langsam )

Subpixel Refinement ( Subpixel-Bewegungssuche )

Das Subpixel Refinement im libx264-Codec ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verbesserung der Bewegungsmodellation bei der Video-Kompression. Es erhöht die Genauigkeit der Bewegungsschätzung und sorgt so für eine bessere Bildqualität und eine effizientere Kompression, indem es feinere Bewegungsdetails zwischen benachbarten Frames erfasst. Diese Funktion ist besonders nützlich bei Szenen mit subtilen Bewegungen oder feinen Texturen, wo herkömmliche Bewegungsschätzungen auf Ganzzahl-Pixeln ungenau sein könnten.

• 0 - Fullpel only (keine Subpixel-Bewegungssuche)
• 1 - QPel SAD (schnell)
• 2 - QPen SATD
• 3 - HPel on MB then QPen (Weniger genau, aber schneller)
• 4 - Always QPen
• 5 - QPen & Bidir ME
• 6 - RD on I/P frames
• 7 - RD on all frames (Sehr genaue Subpixel-Schätzung, aber auch rechenintensiv)
• 8 - RD refinement on I/P frames
• 9 - RD refinement on all frames
• 10 - QP-RD (sehr langsam)

Chroma M.E.

Chroma Motion Estimation (Chroma M.E.) ist ein Verfahren, das in der Videokompression, insbesondere beim Codieren von Video mit dem libx264-Codec, verwendet wird. Es bezieht sich auf die Schätzung der Bewegung von Farbkomponenten (Chroma) eines Bildes, im Gegensatz zur Helligkeitskomponente (Luma), die traditionell stärker fokussiert wird.

Durch die Berücksichtigung der Farbinformationen bei der Bewegungsschätzung wird die Kompression effizienter, was zu einer besseren Nutzung des verfügbaren Speicherplatzes führt.

Ist Chroma Motion Estimation deaktiviert werden nur die Helligkeits - Informationen zur Ermittlung der Bewegungsrichtung verwendet.

Ist Chroma Motion Estimation aktiviert werden Helligkeit und wechselnde Farbigkeit zur Ermittlung der Bewegungsrichtung verwendet.

Weighted pred. P-frames

Beim x264-Codec bezieht sich "Weighted Pred. P-Frames" (gewichtete Vorhersage für P-Frames) auf eine Technik, die die Bildvorhersage für P-Frames verbessert, indem sie Gewichtungen auf die Vorhersage des Referenzbildes anwendet.

Gewichtung der Referenzbilder: Anstatt die Referenzbilder gleich zu behandeln, wird ein Gewicht auf jedes Referenzbild angewendet. Das bedeutet, dass die Wichtigkeit und der Einfluss jedes Referenzbildes auf das aktuelle Bild angepasst werden kann.

• Disabled
• Blind offset

  In diesem Fall wird bei der gewichteten Vorhersage ein "blinder Offset" verwendet. Das bedeutet, dass eine festgelegte Gewichtung auf das Referenzbild angewendet wird, ohne eine detaillierte Analyse des Bildinhalts. Dies kann zu einer schnelleren, aber weniger optimierten Kompression führen. Es ist eine einfachere Methode zur Gewichtung, die nicht versucht, den idealen Wert für jedes Bild dynamisch zu berechnen.

• Smart analysis

  Bei dieser Einstellung wird die gewichtete Vorhersage für P-Frames unter Verwendung einer intelligenten Analyse des Bildinhalts angepasst. Das bedeutet, dass der Codec automatisch erkennt, wie die Referenzbilder gewichtet werden sollten, basierend auf Faktoren wie Bewegung, Helligkeit und Bildkomplexität. Diese Methode führt in der Regel zu einer besseren Kompression und Bildqualität, da sie das Verhalten der Frames genauer analysiert und optimiert.

Vorteile der gewichteten Vorhersage:

• Verbesserte Kompressionseffizienz:

  Durch die Anpassung der Gewichtung der Referenzbilder kann der Codec effizienter codieren, besonders in Szenen mit stark variierenden Helligkeiten oder komplexen Bewegungen. Dies kann zu einer besseren Bildqualität bei geringerem Bitrate führen.

• Bessere Handhabung von Übergängen: Besonders bei Szenen mit schnellen Bewegungen oder Lichtverhältnissen, die sich ändern, hilft die gewichtete Vorhersage, artefaktfreie Videos zu erzeugen.