Масштабируемое кодирование видео - Scalable Video Coding

Масштабируемое кодирование видео: (SVC) - это имя расширения Приложения G H.264 / MPEG-4 AVC стандарт сжатия видео. SVC стандартизирует кодирование высококачественного битового потока видео, который также содержит один или несколько подмножеств битовых потоков (форма многоуровневое кодирование ). Битовый поток подмножества видео получается путем отбрасывания пакетов из большего видео, чтобы уменьшить полосу пропускания, требуемую для потока битов поднабора. Подмножество битового потока может представлять более низкое пространственное разрешение (меньший экран), более низкое временное разрешение (более низкая частота кадров) или видеосигнал более низкого качества. H.264 / MPEG-4 AVC был разработан совместно ITU-T и ISO /IEC JTC 1. Эти две группы создали Joint Video Team (JVT) для разработки стандарта H.264 / MPEG-4 AVC.

Обзор

Целью стандартизации SVC было обеспечение возможности кодирования высококачественного битового потока видео, который содержит один или несколько подмножеств битовых потоков, которые сами могут быть декодированы со сложностью и качеством восстановления, аналогичными тем, которые достигаются с использованием существующего H.264 / MPEG- 4 Дизайн AVC с тем же количеством данных, что и в потоке битов поднабора. Поток битов подмножества получается путем отбрасывания пакетов из большего потока битов.

Подмножество битового потока может представлять более низкое пространственное разрешение (меньший экран) или более низкое временное разрешение (более низкая частота кадров) или видеосигнал более низкого качества (каждый отдельно или в комбинации) по сравнению с битовым потоком, из которого он получен. Возможны следующие варианты:

  • Масштабируемость по времени (частота кадров): зависимости компенсации движения структурированы так, что полные изображения (т.е. связанные с ними пакеты) могут быть отброшены из потока битов. Временная масштабируемость уже включена в H.264 / MPEG-4 AVC (также она доступна в некоторых других форматах, например VP8[1]). SVC предоставил только дополнительную информацию о расширении, чтобы улучшить его использование.
  • Пространственная масштабируемость (размер изображения): видео кодируется с несколькими пространственными разрешениями. Данные и декодированные выборки более низкого разрешения могут использоваться для прогнозирования данных или выборок более высокого разрешения, чтобы уменьшить скорость передачи данных для кодирования более высоких разрешений.
  • Масштабируемость SNR / Quality / Fidelity: видео кодируется с одним пространственным разрешением, но с разным качеством. Данные и декодированные выборки более низкого качества могут использоваться для прогнозирования данных или выборок более высокого качества, чтобы уменьшить скорость передачи битов для кодирования более высокого качества.
  • Комбинированная масштабируемость: комбинация трех описанных выше способов масштабирования.

SVC позволяет прямая совместимость для более старого оборудования: тот же поток битов может использоваться базовым оборудованием, которое может декодировать только подмножество с низким разрешением (т. е. 720p или же 1080i ), а более продвинутое оборудование сможет декодировать высококачественный видеопоток (1080p ).

Предпосылки и приложения

Масштабируемость битового потока для видео является желательной функцией для многих мультимедийных приложений. Потребность в масштабируемости возникает из-за требований постепенного ухудшения качества передачи или потребностей адаптации для пространственных форматов, скорости передачи битов или мощности. Для выполнения этих требований полезно, чтобы видео одновременно передавалось или сохранялось с различными пространственными или временными разрешениями или качествами, что является целью масштабируемости видеобитового потока.

Традиционные системы передачи и хранения цифрового видео основаны на H.222.0 /MPEG-2 TS системы для услуг вещания по спутниковым, кабельным и наземным каналам передачи, а также для DVD хранение, или на H.320 для услуг разговорной видеоконференцсвязи. Эти каналы обычно характеризуются фиксированным пространственно-временным форматом видеосигнала (SDTV или же HDTV или же CIF для видеотелефона H.320). Поведение приложения в таких системах обычно попадает в одну из двух категорий: работает или не работает.[1]

Современные системы передачи и хранения видео, использующие Интернет и мобильные сети, обычно основаны на RTP /IP для сервисов реального времени (разговорных и потоковых) и для компьютерных форматов файлов, таких как mp4 или же 3gp. Большинство сетей доступа RTP / IP обычно характеризуются широким диапазоном качества соединения и принимающих устройств. Различное качество соединения является результатом механизмов адаптивного совместного использования ресурсов в этих сетях, учитывающих изменяющиеся во времени требования к пропускной способности данных разного числа пользователей. Разнообразие устройств с различными возможностями, начиная от сотовых телефонов с маленькими экранами и ограниченной вычислительной мощностью до высокопроизводительных ПК с дисплеями высокой четкости, является результатом непрерывного развития этих оконечных устройств.

Масштабируемое кодирование видео (SVC) - одно из решений проблем, связанных с характеристиками современных систем передачи видео. Следующие видеоприложения могут извлечь выгоду из SVC:

  • Потоковое
  • Конференц-связь
  • Наблюдение
  • Транслировать
  • Место хранения

История и хронология

  • Октябрь 2003 года. Группа экспертов по киноискусству (MPEG) объявил конкурс предложений по технологии SVC.
  • Апрель 2004 г .: подано четырнадцать предложений; двенадцать были основаны на сжатии с помощью вейвлетов, а два были расширениями H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Октябрь 2004 г .: Предложение, внесенное группой имиджевых коммуникаций Институт Генриха Герца (HHI) был выбран MPEG в качестве отправной точки своего проекта стандартизации SVC.
  • Январь 2005 г .: MPEG и Группа экспертов по кодированию видео (VCEG) согласилась стандартизировать проект SVC как поправку к стандарту H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Июль 2007: проект SVC получил окончательное одобрение.[требуется разъяснение ]

Профили и уровни

В результате расширения Scalable Video Coding стандарт содержит пять дополнительных масштабируемые профили: Scalable Baseline, Scalable High, Scalable High Intra, Scalable Constrained Baseline и Scalable Constrained High Profile. Эти профили определены как комбинация профиля H.264 / MPEG-4 AVC для базового уровня (2-е слово в имени масштабируемого профиля) и инструментов, которые достигают масштабируемого расширения:

  • Масштабируемый базовый профиль: В основном ориентирован на разговорные, мобильные приложения и приложения для наблюдения.
    • Битовый поток, соответствующий масштабируемому базовому профилю, содержит битовый поток базового уровня, который соответствует ограниченной версии базового профиля H.264 / MPEG-4 AVC.
    • Поддерживает B-срезы, взвешенное прогнозирование, CABAC энтропийное кодирование и преобразование яркости 8 × 8 в улучшающих слоях (CABAC и преобразование 8 × 8 поддерживаются только для определенных уровней), хотя базовый уровень должен соответствовать ограниченному базовому профилю, который не поддерживает эти инструменты. Инструменты кодирования для источников с чересстрочной разверткой не включены.
    • Пространственное масштабируемое кодирование ограничено коэффициентами разрешения 1,5 и 2 между последовательными пространственными слоями как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении и обрезкой с выравниванием макроблока.
    • Качественное и временное масштабируемое кодирование поддерживается без каких-либо ограничений.
  • Масштабируемый высокий профиль: В первую очередь предназначен для вещания, потоковой передачи, хранения и видео-конференция Приложения.
    • Поток битов, соответствующий профилю Scalable High, содержит поток битов базового уровня, который соответствует профилю High H.264 / MPEG-4 AVC.
    • Поддерживает все инструменты, указанные в расширении Scalable Video Coding.
    • Пространственное масштабируемое кодирование без каких-либо ограничений, т. Е. Поддерживаются произвольные коэффициенты разрешения и параметры обрезки.
    • Качественное и временное масштабируемое кодирование поддерживается без каких-либо ограничений.
  • Масштабируемый профиль High Intra: В основном разработан для профессиональных приложений.
    • Использует только изображения мгновенного обновления декодера (IDR). Изображения IDR можно декодировать без ссылки на предыдущие кадры.
    • Битовый поток, соответствующий профилю Scalable High Intra, содержит битовый поток базового уровня, который соответствует высокому профилю H.264 / MPEG-4 AVC с разрешенными только изображениями IDR.
    • Разрешены все инструменты масштабируемости, как в Scalable High Profile, но на любом уровне разрешены только изображения IDR.
  • Масштабируемый ограниченный базовый профиль
  • Масштабируемый ограниченный высокий профиль

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Проект IETF, П. Вестин, Х. Лундин, М. Гловер, Дж. Уберти, Ф. Галлиган, «Формат полезной нагрузки RTP для видео VP8»

внешняя ссылка

Введение и обзор

(Wayback Machine копия)

Комитет по стандартизации

Разное