5.3.3 Warp预测（仿射变换）

作者：chai51
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引言

Warp预测（Block Warp）是帧间预测生成过程中的高级技术，使用仿射变换（warp）进行运动补偿，适用于旋转、缩放等复杂运动。Warp预测支持局部warp和全局warp两种模式。

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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Warp预测概述

位置: src/reconstruction/prediction.py - _block_warp()

规范文档: 7.11.3.5 Block warp process

功能说明

使用仿射变换（warp）进行运动补偿，适用于旋转、缩放等复杂运动。Warp预测支持局部warp和全局warp两种模式。

过程

1. Warp参数设置

   if useWarp == 1:  # 局部warp
       warp_params = _LocalWarpParams
   elif useWarp == 2:  # 全局warp
       warp_params = gm_params[refFrame]
   

2. 坐标变换

   # 将当前块坐标变换到参考帧坐标
   dstX, dstY = warp_transform(x, y, warp_params)
   

3. Setup Shear

   alpha, beta, gamma, delta = _setup_shear(warp_params)
   

4. 水平Warp插值

   # 使用Warped_Filters进行水平插值
   intermediate = horizontal_warp_interpolation(...)
   

5. 垂直Warp插值

   # 使用Warped_Filters进行垂直插值
   pred = vertical_warp_interpolation(intermediate, ...)
   

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Warp预测详细流程图

graph TD A[Warp预测开始<br/>_block_warp] --> B[获取参考帧<br/>FrameStore refIdx] B --> C[计算子采样参数] C --> D[计算源坐标<br/>srcX srcY] D --> E{useWarp类型} E -->|1| F[使用局部Warp参数<br/>_LocalWarpParams] E -->|2| G[使用全局Warp参数<br/>gm_params] F --> H[计算目标坐标<br/>dstX dstY] G --> H H --> I[剪切过程<br/>_setup_shear<br/>计算alpha beta gamma delta] I --> J[计算整数和分数部分<br/>ix4 sx4 iy4 sy4] J --> K[水平Warp插值] K --> L[遍历中间行] L --> M[遍历中间列] M --> N[计算sx] N --> O[应用Warped_Filters<br/>水平插值] O --> P[存储中间结果<br/>intermediate] P --> Q{还有列?} Q -->|是| M Q -->|否| R{还有行?} R -->|是| L R -->|否| S[垂直Warp插值] S --> T[遍历输出行] T --> U[遍历输出列] U --> V[计算sy] V --> W[应用Warped_Filters<br/>垂直插值] W --> X[存储最终预测<br/>pred] X --> Y{还有列?} Y -->|是| U Y -->|否| Z{还有行?} Z -->|是| T Z -->|否| AA[Warp预测完成] style A fill:#e1f5ff style K fill:#fff9c4 style S fill:#fff9c4 style AA fill:#c8e6c9

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总结

Warp预测使用仿射变换进行运动补偿，适用于旋转、缩放等复杂运动。它支持局部warp和全局warp两种模式，是帧间预测生成过程中的高级技术。

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参考资源:

• AV1规范文档
• 源码实现: GitHub - av1_learning
  • 预测实现: src/reconstruction/prediction.py

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