5.2.6 运动模式（SIMPLE/OBMC/LOCALWARP）

作者：chai51
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引言

运动模式解码确定当前块使用的运动补偿模式，包括SIMPLE（简单运动补偿）、OBMC（重叠块运动补偿）和LOCALWARP（局部warp变换）。不同的运动模式适用于不同的运动类型。

源码说明: 本文档基于作者自己编写的AV1解码器Python实现，所有代码示例和实现细节均来自实际可运行的源码。源码仓库：GitHub - av1_learning

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运动模式解码概述

位置: src/tile/tile_group.py - __read_motion_mode()

规范文档: 5.11.27 Read motion mode syntax

功能说明

确定当前块使用的运动补偿模式，包括SIMPLE、OBMC和LOCALWARP。

运动模式类型

• SIMPLE: 简单运动补偿，标准块匹配
• OBMC: 重叠块运动补偿，减少块边界伪影
• LOCALWARP: 局部warp变换，处理旋转、缩放等复杂运动
• GLOBALWARP: 全局warp变换，通过全局运动参数

解码条件

运动模式解码需要满足多个条件，如果任何条件不满足，将直接使用SIMPLE模式：

1. 非skip模式：skip_mode == 0
2. 运动模式可切换：is_motion_mode_switchable == 1
3. 块大小限制：min(Block_Width, Block_Height) >= 8
4. 全局运动检查：如果使用GLOBALMV且GmType > TRANSLATION，则只能使用SIMPLE
5. 非复合预测且无Inter-Intra：isCompound == 0 且 RefFrame[1] != INTRA_FRAME
6. 有可重叠候选：has_overlappable_candidates() == 1

解码流程

# 1. Skip模式检查
if skip_mode == 1:
    motion_mode = SIMPLE
    return

# 2. 运动模式可切换检查
if not is_motion_mode_switchable:
    motion_mode = SIMPLE
    return

# 3. 块大小检查
if min(Block_Width[MiSize], Block_Height[MiSize]) < 8:
    motion_mode = SIMPLE
    return

# 4. 全局运动检查
if YMode in [GLOBALMV, GLOBAL_GLOBALMV]:
    if GmType[RefFrame[0]] > TRANSLATION:
        motion_mode = SIMPLE
        return

# 5. 复合预测和Inter-Intra检查
if isCompound or RefFrame[1] == INTRA_FRAME or not has_overlappable_candidates():
    motion_mode = SIMPLE
    return

# 6. 查找warp样本
find_warp_samples_process()

# 7. 根据条件选择运动模式
if (force_integer_mv or 
    NumSamples == 0 or 
    not allow_warped_motion or 
    is_scaled(RefFrame[0])):
    # 只能选择SIMPLE或OBMC
    use_obmc = read_S(av1, 'use_obmc')
    motion_mode = OBMC if use_obmc == 1 else SIMPLE
else:
    # 可以选择SIMPLE、OBMC或LOCALWARP
    motion_mode = read_S(av1, 'motion_mode')
    # motion_mode: SIMPLE, OBMC, LOCALWARP

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运动模式解码流程图

运动模式解码主流程

graph TD A[运动模式解码开始<br/>__read_motion_mode] --> B{skip_mode == 1?} B -->|是| SI[motion_mode = SIMPLE] B -->|否| D{is_motion_mode_switchable == 0} SI --> END[运动模式解码完成] D -->|是| SI D -->|否| F{min Block_Width Block_Height < 8?} F -->|是| SI F -->|否| H{YMode是GLOBALMV<br/>或GLOBAL_GLOBALMV?} H -->|是| I{非恒等变换或纯平移?} H -->|否| J{复合预测或Inter-Intra<br/>或无重叠候选?} I -->|是| SI I -->|否| J J -->|是| SI J -->|否| M[查找warp样本<br/>find_warp_samples_process] M --> N{force_integer_mv<br/>或NumSamples == 0<br/>或不允许warped_motion<br/>或参考帧缩放?} N -->|是| O[解码use_obmc] N -->|否| P[解码motion_mode] O --> Q{use_obmc == 0?} Q -->|是| SI Q -->|否| S[motion_mode = OBMC] P --> END S --> END style A fill:#e1f5ff style B fill:#fff9c4 style D fill:#fff9c4 style F fill:#fff9c4 style I fill:#fff9c4 style J fill:#fff9c4 style N fill:#fff9c4 style Q fill:#fff9c4 style END fill:#c8e6c9

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总结

运动模式解码确定当前块使用的运动补偿模式。不同的运动模式适用于不同的运动类型：SIMPLE适合简单平移，OBMC减少块边界伪影，LOCALWARP处理复杂运动。

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参考资源:

• AV1规范文档
• 源码实现: GitHub - av1_learning
  • Tile解码: src/tile/tile_group.py

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