Progetto - Video Error Concealment

L

mantenere  una  data  rate  di  canale  R  che  sia  costante,  la  data  rate  disponibile  in  decodifica  deve  essere  

c

ridoCa  aCraverso  R  =   r

R  dove   r   è  la  rate  di  codifica  del  canale.  Per  oQmizzare  la  distorsione  totale  del  

e c

canale,  è  importante  capire  quanta  affidabilità  può  portare  una  riduzione  della  rate  di  codifica.  

Per  simboli  compos'  da   m  bits,  la  codifica  per  (

n,k)  il  codificatore  raggruppa  il  flusso  di  da'  in  entrata  in  

blocchi  di   k

 simboli  di  informazioni  ( km   bits).  Il  blocco  di  lunghezza  

n  determina  il  ritardo  introdoCo  dallo  

schema  FEC,  in  quanto  un  buffer  in  ricezione  è  necessario  per  poter  contenere  

n  simboli.  Dall’altro  lato,  la  

capacità  di  correzione  degli  errori  della  codifica  è  solita  crescere  all’aumentare  della  lunghezza  dei  blocchi.

Considerando  L  la  media  del  numero  di  simboli  consecu'vi  contenen'  errori,  la  combinazione  del  modello  

B

di  canale  con  i  parametri  P  e  L con  un  interleaver  che  copre  

i   blocchi  può  essere  descriCa  con  un  modelli  di  

B B  

canale  equivalente  con  i  parametri  P  e  L Dal  momento  in  cui  i  simboli  sono  trasmessi  in  ordine  

.  

B,i   B,i

differente,  la  symbol  error  rate  rimane  costante  con  P =  P .  La  media  della  dimensione  del  flusso,  tuCavia,  

B,i   B

è  effeQvamente  ridoCa  e  può  portare  ad  approcciarsi  al  caso  come  la  situazione  in  cui  si  richiede  minor  

memoria.  

Decoded  Video  Quality

L’INTRA  rate  β  ha  una  certa  influenza  sul  distorsione  D  che  nasce  nella  fase  di  decodifica.  Da  un  lato,  un  

v

incremento  della  percentuale  di  INTRA  macroblocks  codifica'  aiuta  a  ridurre  l’interframe  error  propaga'on  

e  quindi  poi  aiuta  a  ridurre  la  D .  Dall’altro  lato,  una  alta  INTRA  rate  aumenta  la  distorsione  D  che  causa  una  

v e

compressione  del  segnale  a  una  certa  bit  rate.  Prima,  se  si  considera  il  caso  con  errore  pari  a  zero  (P =  0%),  

B    

incrementando  β  si  ha  una  grande  influenza  sul  PSNR  del  codificatore.  Questo  è  par'colarmente  vero  per  le  

sequenze  Mother&Daughter  (ossia  sequenze  con  contenu'  a  basso  movimento  e  bassa  frequenza),  in  

quanto  queste  possiedono,  appunto,  un  background  prevalentemente  sta'co  e  piccoli  movimen'.  Quindi,  il  

costo  addizionale  del  codificare  macroblocks  in  INTRA  mode,  invece  di  usare  la  mo'on  compensed  

predic'on,  è  grande.  Per  sequenze  con  movimen'  più  complessi,  come  nel  caso  Foreman,  lo  stesso  

aumento  della  INTRA  rate  produce  meno  effeQ.

Possiamo  quindi  dire  che  solo  per  una  alta  distorsione  indoCa  dal  canale  D  l’accuratezza  del  modello  è  

V

leggermente  minore.  Si  no'  che  la  variazione  di  PSNR  come  funzione  di  

r   è  più  decisa  per  le  sequenze  

Foreman  che  per  le  sequenze  Mother&Daughter  e  questo  perché  gli  errori  nelle  sequenze  Foreman  sono  

u2

più  difficili  da  correggere/nascondere  e  la  sensibilità  agli  errori  (σ )  è  maggiore.  Quindi,  visto  che  un  

incremento  della  dimensione  dei  blocchi  ha  effeQ  simili  all’interleaving,  FEC  è  più  efficace  per  blocchi  più  

grandi.  In  questo  caso  la  selezione  della  code  rate  diventa  molto  importante.    

Si  può  dire  che  i  parametri  oQmali  di  β  e   r

 dipendono  molto  dalla  error  rate  P e  dalla  lunghezza  me

  dia  L .  

B B

Per  diminuire  l’error  rate,  l’INTRA  rate  oQmale β  aumenta  in  modo  monotono  e  la  miglior  code  rate   r

  3

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

generalmente  decresce  in  corrispondenza  della  forza  della  FEC.  Per  grandi  lunghezze  medie  L ,  l’oQma  

B

INTRA  rate  β  tende  ad  avere  valori  grandi  quando  la  FEC  non  è  molto  efficiente.  Per  contrasto,  per  piccoli  

valori  di  L  o  errori  indipenden',  solo  un  piccolo  valore  di  INTRA  code  rate  è  necessario  in  quanto  la  FEC  è  

B

molto  affidabile.  

Conclusioni

Modelli  per  la  codifica  video,  flussi  di  trasmissione  su  canale  e  errori  di  propagazione,  vengono  combina'  

nel  decodificatore  video  per  creare  un  modello  di  scenario  che  sia  simile  a  un  sistema  di  trasmissione  video  

reale.  Il  modello  proposto  di  propagazione  degli  errori  include  gli  effeQ  dell’INTRA  coding  e  lo  spa'al  loop  

filtering.  Il  modello  viene  usato  per  determinare  la  percentuale  oQma  di  INTRA  macroblocks  codifica'  e  

l’oQma  channel  code  rate  per  un  dato  canale  con  determinate  caraCeris'che.  Il  risultato  è  che  per  un  

canale  senza  memoria,  FEC  è  molto  importante,  anche  se  error  resilience,  INTRA  coding  ecc.  ,  non  sono  

importan'  in  questo  caso.  TuCavia,  per  canali  con  flusso  di  da'  elevato,  l’uso  di  FEC  è  limitato  e  l’INTRA  è  

essenziale.    

4.  High  Ef*iciency  Video  Coding  (HEVC)  Standard  

HEVC  è  il  più  recente  progeCo  di  codifica  video  delle  organizzazioni  di  standardizzazione  VCEG  e  MPEG.  La  

maggior  parte  della  codifica  video  è  presa  direCamente  dal  progeCo  H.264/MPEG-­‐4  AVC,  la  quale  è  stata  

sviluppata  inizialmente  nel  periodo  tra  il  1999  e  il  2003  mentre  HEVC  è  stato  approvato  nel  Gennaio  2013.  E’  

stato  sviluppato,  quindi,  su  un  modello  già  esistente  con  l’obbieQvo  però  di  aumentare  la  risoluzione  video  

e  migliorare  l&rsquo