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Progetto - Video Error Concealment Appunti scolastici Premium

Appunti di Comunicazioni multimediali sul Progetto - Video Error Concealment basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. De Natale dell’università degli Studi di Trento - Unitn, Facoltà di ingegneria. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Comunicazioni multimediali docente Prof. F. De Natale

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ESTRATTO DOCUMENTO

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

considerare  gli  effeQ  per  il  design  di  tuCo  il  sistema  da  quando  questo  ha  un’influenza  significa'va  sulla  

u2

sensibilità  del  decodificatore  riguardo  gli  errori  residui.  Per  esempio,  anche  per  un  basso  valore  di  σ  

potrebbe  risultare  inacceCabile  la  qualità  dell’immagine  se  gli  errori  si  sono  accumula'  nel  loop  del  

decodificatore  senza  essere  sta'  aCenua'  in  qualche  modo.  

Il  leakage   (perdita)  γ  descrive  l’efficienza  del  loop  filter  nella  sua  capacità  di  rimuovere  gli  errori.  Il  suo  

valore  dipende  sulla  forza  del  loop  filtering  come  anche  dalla  dimensione  e  della  potenza  della  densità  

speCrale  dell’errore  introdoCo.  Il  leakage  solitamente  diminuisce  quanto  più  il  spa'al  filtering  (filtro  che  

esegue  una  operazione  di  “clean”)  è  applicato  nel  prediCore  o  quando  l’introduzione  di  errori  include  

frequenze  ad  ampio  speCro  che  possono  essere  facilmente  rimosse  con  un  loop  filter.  Il  range  di  valore  del  

'pico  valore  è  0  <  γ  <  1.  

Error  Control  Channel

L’affidabilità  di  una  trasmissione  può  essere  migliorata  tramite  la  Forward  Error  Correc'on  (FEC),  la  quale  

abbassa  la  error  rate  residua  P  e  la  distorsione  che  sorge  nella  fase  di  decodifica.  TuCavia,  per  riuscire  a  

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’architeCura  che  permeCe  i  processi  paralleli.  

L’HEVC  standard  è  stato  creato  per  raggiungere  diversi  obieQvi,  tra  cui  l’efficenza  di  coding,  elas'cità  sulla  

perdita  di  da'  usando  implementazioni  a  processi  paralleli.  Il  video  coding  layer  di  HEVC  usa  lo  stesso  

approccio  ibrido  usato  un  tuCe  le  compressioni  video  dal  H.261.   4

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

In  HEVC  solo  struCura  bistream  e  la  sintassi  sono  standardizzate  come  è  obbligatorio  sul  bitstream  e  la  

mappatura  per  la  generazione  di  immagini  decodificate.  La  mappatura  è  data  dalla  definizione  del  

significato  seman'co  degli  elemen'  sintaQci  e  il  processo  decodificante  è  tale  che  ogni  decoder,  che  è  

conforme  agli  standard,  produrrà  lo  stesso  output  quando  gli  verrà  proposto  un  bitstream  che  è  conforme  a  

tuQ  gli  obblighi  impos'  dallo  standard.  Questa  limitazione  permeCe  libertà  massima  per  oQmizzare  in  

modo  appropriato  alcune  specifiche  applicazioni  (compressione  bilanciata  della  qualità,  implementazione  

dei  cos',  'me  to  market,  e  altre  applicazioni).  TuCavia,  non  promeCe  garanzie  di  end-­‐to-­‐end  sulla  

riproduzione  della  qualità  ma  permeCe  alcune  tecniche  di  codifica  “crude”  che  possono  considerarsi  

conformi.  

Ogni  immagine  è  divisa  in  blocchi  chiama'  regioni,  con  le  stesse  par'zioni  che  sono  state  concordate  con  

l’encoder.  La  prima  immagine  di  una  sequenza  viene  codificata  usando  solo  l’intrapicture  predic'on,  per  

tuCe  le  altre  immagini  di  una  sequenza  possono  essere  svariate  tecniche,  tra  cui  il  random  access  point  

(permeCe  al  decodificatore  di  posizionare  lo  zero  in  pun'  diversi),  ma  spesso  viene  usata  interpicture  

coding  per  la  maggior  parte  dei  blocchi.  Il  processo  di  codifica  per  l’interpicture  predic:on  consiste  nello  

scegliere  un  mo'on  data  compreso  nella  figura  da  codificare  e  un  mo'on  vector  (MV)  da  applicare  per  

predire  il  campione  di  ogni  blocco.  Il  codificatore  e  il  decodificatore  generano  segnali  di  interpicture  

predic'on  iden'ci  così  da  applicare  la  

mo:on  compensa:on  (tecnica  algoritmica  che  predice  un  frame  in  

base  al  frame  a  cui  fa  riferimento,  solitamente  passato)  usando  il  mo'on  vector,  il  quale  è  trasmesse  

insieme  a  tuCe  le  altre  informazioni.  Il  codificatore  duplica  il  ciclo  di  elaborazione  del  decodificatore  così  che  

entrambi  generino  le  stesse  predizioni  per  una  soCo  sequenza  di  da'.  La  rappresentazione  finale  

dell’immagine  è  salvata  in  un  decoded  picture  buffer  che  verrà  usato  per  la  predizione  delle  immagini  

successive.    

Il  materiale  video  da  codificare  in  HEVC  si  aspeCa  sia  solitamente  essere  input  da  una  progressivo  flusso  di  

immagini  che  devono  essere  prima  “scansionate”.  Non  sono  presen'  codifiche  esplicite  in  HEVC  per  

supportare  lo  scan  interlacciato  (è  un  sistema  di  scansione  di  immagini  video  che  prevede  la  divisione  delle  

linee  di  scansione  in  due  par',  deCe  campi  o  semiquadri,  suddivisi  in  linee  pari  e  dispari  che  sono  

scansionate  separatamente),  tuCavia  delle  regole  sintaQche  sono  state  inserite  per  permeCere  al  

codificatore  di  capire  che  delle  immagini  con  interlacciamen'  sono  state  inviate  in  input  e  quindi  dovranno  

essere  codificate  come  immagini  separate.  Questo  permeCe  un  metodo  efficiente  di  codifica  video  senza  

aggiungere  al  decoder  un  processo  complesso  per  riuscire  a  sostenere  tali  situazioni.

Le  varie  caraCeris'che  che  sono  state  inserite  nel  coding  ibrido  di  HEVC  si  possono  riassumere  in  quanto  

segue:  

1. Alberi  di  codifica  e  struCura  a  blocchi  ad  albero:  HEVC  supporta  un  par'zionamento  della  luminanza  in  

blocchi  più  piccoli  usando  una  struCura  ad  albero  

2. Coding  units  (CUs)  e  coding  blocks  (CBs):  il  segnale  di  luma  e  chroma,  che  era  prima  diviso  a  causa  delle  

varie  struCure  quadtree  implementate,  viene  rimesso  insieme  e  si  formano  i  blocchi  o  unità  di  codifica.  

3. Predic1on  units  e  predic1on  blocks  (PBs):  in  base  alla  decisione  presa  sul  'po  di  predizione,  la  luminanza  

e  la  crominanza  CBs  possono  essere  divise  ancora  e  predeCe  dal  luma  e  chroma  predic'on  blocks.    

4. TUs  e  blocchi  di  trasformazione:  le  predizioni  rimaste  sono  codificate  usando  blocchi  di  trasformazione.  

Una  struCura  ad  albero  di  TUs  ha  le  radici  nel  livello  di  CU.  

5. Mo'on  vector  signaling:  Avanza'  mo'on  vector  predictor  sono  u'lizza',  incluse  le  derivazioni  dei  più  

probabili  candida'  basa'  sui  più  vicini  PBs  e  le  rela've  immagini.   5

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

6. Mo'on  compensa'on:  Una  precisione  a  livello  quarter-­‐sample  è  usata  per  gli  MVs,  e  7-­‐tap  e  8-­‐tap  

filters  sono  usa'  per  l’interpolazione  della  posizione  di  campioni  frazionari.  Per  ogni  PB,  ogni  uno  o  due  

mo'on  vector  possono  essere  trasmessi,  risultando  unipredec've  o  bipredic've  rispeQvamente  

7. Intrapicture  predic'on:  La  decodifica  di  campioni  di  margine  di  blocchi  adiacen'  è  usata  come  

riferimento  per  la  spa'al  predic'on  in  regioni  dove  l’intrepicture  predic'on  non  è  disponibile.    

8. Qua'za'on  control:  Come  in  H.264,  una  quan'zzazione  di  ricostruzione  uniforme  è  usata  in  HEVC  

9. Entropy  coding:  simile  a  quello  di  H.264  ma  con  miglioramen'  nella  velocità  di  throughput,  

performance  di  compressione  e  riduzione  della  memoria  richiesta  

10. In-­‐loop  deblocking  filter:  simile  a  quello  usato  in  H.264  ma  con  un  processo  che  semplifica  la  decisione  

sul  filtering  process,  ed  è  più  facile  adaCarlo  ai  processi  paralleli  

11. Sample  adap've  offset  (SAO):  ricostruisce  meglio  l’amplificazione  originale  del  segnale    

Infine,  tre  nuove  caraCeris'che  sono  state  introdoCe  in  HEVC  per  aumentare  la  capacità  del  parallel  

processing  o  modificare  la  struCura  in  slice  data  con  l’obieQvo  della  pacche'zzare.  Ognuno  di  ques'  può  

trarre  dei  benefici  da  par'colari  contes'  di  applicazione,  e  generalmente  l’implementazione  faCa  

nell’encoder  o  decoder  determina  che  beneficio  ne  verrà  traCo.  

1. Tiles  (par'zione):  L’opzione  di  par'zionare  un’immagine  in  regioni  reCangolari  chiamate  'les  ha  un  

mo'vo  specifico:  l’obieQvo  principale  delle  'les  è  di  incrementare  la  capacità  dei  processi  paralleli  

piuCosto  che  portare  affidabilità  sugli  errori  

2. Wavefront  Parallel  Processing:  Quando  il  wavefront  parallel  processing  (WPP)  è  abilitato,  una  slice  è  

divisa  in  righe  di  CTUs.  LA  prima  riga  è  processata  in  modo  ordinario,  la  seconda  può  essere  processata  

solo  dopo  che  altri  due  CTU  abbiano  processato  la  propria  prima  riga,  la  terza  può  essere  processata  

solo  dopo  che  altri  due  CTU  abbiano  processato  la  loro  seconda  riga  e  così  via.  Questo  porta  una  forma  

di  parallelismo  al  fine  di  granularizzare  il  processo  di  ogni  slice  e  portare  una  miglior  performance  di  

compressione  delle  'les.  

3. Depend  slice  segment:  rende  disponibile  al  sistema  i  frammen'  di  pacche'zzazione  con  una  latenza  più  

bassa  rispeCo  a  quella  della  semplice  slice.  Questa  caraCeris'ca  è  molto  u'lizzata  con  un  low-­‐delay  

decoding,  quando  gli  strumen'  per  la  parallelizzazione  dei  processi  possono  penalizzare  le  performance  

di  compressione.  

Tecniche  di  codifica  video

Per  rappresentare  il  segnale  video  del  colore,  HEVC  usa  un  YCbCr  color  space  con  4:2:0  campionature  

(soCocampionamento  croma'co):  questo  separa  la  rappresentazione  in  tre  componen'  chiama'  Y,  Cb  e  Cr.  

La  componente  Y  è  la  luminanza  (intensità  luminosa),  e  rappresenta  la  lucentezza.  Le  due  componen'  

croma'che  Cb  e  Cr  rappresentano  il  modo  in  cui  il  colore  si  distanzia  dal  blu  e  dal  rosso  rispeQvamente.  

Considerando  che  il  sistema  visivo  umano  è  più  sensibile  alla  luminanza  che  alla  crominanza,  ogni  

componente  croma'co  ha  un  quarto  dei  campioni  del  componente  di  luminanza.

Una  immagine  è  par'zionata  in  alberi  di  codifica  (CTUs),  i  quali  contengono  luna  CTBs  e  chroma  CTBs.  HEVC  

supporta  dimensioni  variabili  di  CTBs  selezionate  in  base  alle  necessità  del  codificatore  in  termini  di  requisi'  

di  memoria  e  computazionali.  Il  supporto  di  grandi  CTBs  rispeCo  a  prima  è  par'colarmente  benefico  

quando  si  hanno  a  che  fare  con  codifiche  di  video  ad  alta  risoluzione.  

I  blocchi  specifica'  come  luma  e  chroma  CTBs  possono  essere  usa'  direCamente  come  code  block  o  

possono  essere  divisi  ancora  in  ulteriori  CB.  Le  par'zioni  sono  salvate  usando  una  struCura  ad  albero.     6

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

(In  figura:  un  CTB  suddiviso  nei  vari  CB  [e  TB],  nel  quale  le  

linee  più  spesse  indicano  i  margini  dei  CB  e  le  traCeggiate  i  

margini  dei  TB)

L’albero  di  par'zioni  in  HEVC  è  generalmente  applicato  

simultaneamente  sia  alla  componente  croma'ca  che  a  

quella  di  luminanza,  faCa  eccezione  quando  la  

componente  croma'ca  raggiunge  le  dimensioni  minime.  Le  

CTU  con'ene  una  sintassi  quadtree  che  permeCe  la  

divisione  dei  CBs  in  dimensioni  selezionate  basate  sul  segnale  caraCeris'co  di  una  regione  che  è  stata  

coperta  da  CTB.  I  bordi  di  una  immagine  sono  defini'  in  unità  CB  della  dimensione  minima  permessa.  Come  

risultato,  nel  bordo  destro  e  nel  bordo  in  basso  di  una  immagine,  alcune  CTUs  possono  coprire  regioni  che  

sono  parzialmente  fuori  dal  bordo  dell’immagine.  Questa  condizione  è  rilevata  dal  decoder  e  la  CTU  

quadtree  è  divisa  implicitamente  quanto  è  necessario  per  ridurre  la  dimensione  del  CB  per  far  sì  che  l’intero  

CB  sia  compreso  nell’immagine.    

La  modalità  di  predizione  per  la  CU  è  segnata  come  intra  o  inter,  in  base  che  si  usi  l’intrapicture  (spa'al)  

predic'on  o  l’interpicture  (temporal)  predic'on.  Quando  la  modalità  di  predizione  è  segnata  come  intra,  la  

dimensione  del  PB,  la  quale  è  la  dimensione  del  blocco  alla  quale  la  modalità  di  intrapredic'on  è  stata  

stabilita,  è  la  stessa  per  tuQ  i  blocchi  della  bitstream.  Per  l’ul'mo  caso,  un  flag  è  usato  per  indicare  quando  

il  CB  è  diviso  in  quaCro  PB  e  che  ognuno  ha  la  sua  intrapicture  predic'on  mode.  La  ragione  per  meCere  

questa  divisione  è  quella  di  aQvare  una  intrapicture  predic'on  mode  stabilita  selezionata  per  i  blocchi  più  

piccoli  come  quelli  di  dimensione  4x4.  

Quando  la  predic'on  mode  è  segnalata  come  inter,  è  segnalato  quando  i  CBs  dei  luma  e  chroma  sono  divisi  

in  uno,  due  o  quaCro  o  PBs.

Per  minimizzare  il  caso  peggiore  di  bandwidth  di  memoria,  PBs  per  la  luminanza  non  permeCono  la  

dimensione  4x4  per  la  interpicture  predic'on,  e  i  PBs  per  la  luminanza  con  dimensioni  4x8  o  8x4  sono  

limita'  a  codifiche  non  prediQve.    

Intrapicture  Predic:on

L’intrapicture  predic'on  opera  in  base  alla  dimensione  dei  TB  vicini  che  precedentemente  sono  sta'  

codifica'  sul  bordo  per  capirne  la  loro  spazialità  e  questo  viene  usato  per  predire  il  segnale.  Per  la  

crominanza,  le  predizioni  orizzontali,  ver'cali,  planar  e  DC  possono  essere  segnalate  esplicitamente  oppure  

la  predic'on  mode  per  la  crominanza  sarà  la  stessa  indicata  per  la  luminanza.  

Ogni  CB  può  essere  codificato  per  solo  una  'pologia  di  codifica,  la  quale  dipende  dal  'po  di  slice:  

similmente  a  H.264/AVC,  l’intrapicture  predic'on  coding  è  supportata  per  tuCe  le  slice  ma  in  HEVC  sono  

supportate  anche  tecniche  di  intrapredic'on  coding  diverse  da  quelle  preceden':  

1. PB  Par11oning:  

Si  divide  il  CB  in  quaCro  PB  (se  il  size  del  CB  è  superiore  al  minimo)  e,  ovviamente,  la  

somma  delle  dimensioni  dei  quaCro  PB  sarà  esaCamente  quella  del  CB  iniziale.  Si  fa  questa  operazione  

perché  l’intrapredic'on  è  più  stabile  al  livello  di  PB.  

2. Intra_Angular  Predic1on:  

L’intrapicture  in  HEVC  è  simile  a  quella  che  opera  nel  dominio  dello  spazio,  ma  

viene  estesa  in  termini  di  significa'  per  incrementare  la  dimensione  del  TB  e  aumentare  il  numero  delle  

predic'on  direc'ons  selezionabili.    

3. Intra_Planar  e  Intra_DC  Predic1on:  

Mentre  Intra_DC  predic'on  usa  la  media  dei  valori  dei  campioni  per  

la  predizioni,  la  media  dei  valori  di  due  predizioni  lineari  usata  sui  quaCro  angoli  viene  usata  

nell’Intra_Planar  predic'on  per  prevenire  discon'nuità  lungo  i  blocchi  di  margine.  L’intra_Planar   7

Andrea Brunelli - Video Error Concealment Mat. 157384

predic'on  mode  è  supportata  da  tuQ  i  blocchi  di  HEVC,  mentre  H.264/AVC  supporta  solo  la  plane  

predic'on.  

4. Reference  Sample  Smoothing:  

HEVC  applica  una  operazione  di  smoothing  più  adaCabile,  in  base  alla  

direzionalità,  la  somma  delle  discon'nuità  rilevate  e  la  dimensione  dei  blocchi.  In  H.264/AVC  il  

smoothing  filter  non  viene  applicato  per  blocchi  di  dimensione  4x4  

5. Boundary  Value  Smoothing:  

Per  rimuovere  le  discon'nuità  lungo  i  blocchi  di  margine,  si  usano  

l’Intra_DC  e  l’Intra_Angular  per  sos'tuire  i  campioni  di  bordo  nei  TB  con  valori  filtra'.  

6. Reference  Sample  Subs1tu1on:  

quando  l’intra  predic'on  non  è  affidabile,  i  campioni  che  vengono  

predeQ  nei  PB  vicini  tramite  inter-­‐predic'on  sono  considera'  disponibili  così  da  evitare  decodifiche  

corroCe  a  priori  e  non  lasciare  che  l’errore  si  propaghi  tra  i  segnali  di  predizione.  HEVC  permeCe  l’uso  di  

altre  intrapicture  modes  dopo  la  sos'tuzione  del  campione  non  disponibile  con  campioni  vicini  di  valori  

più  probabili.    

Interpicture  Predic:on

Anche  la  interpicture  predic'on  in  HEVC  ha  sviluppato  caraCeris'che  e  funzionalità  diverse  per  aumentare  

l’affidabilità  della  predizione  ed  evitare  la  propagazione  degli  errori.  

1. PB  Par11oning:  

funziona  come  nell’intra  predic'on  e  il  CB  viene  scomposto  in  quaCro  PB  perché  la  

predizione  a  livello  PB  è  più  affidabile.  

2. Frac1onal  Sample  Interpola1on:  

ecceCo  nel  caso  in  cui  il  mo'on  value  abbia  un  valore  intero,  il  

frac'onal  sample  interpola'on  è  usato  per  generare  le  predizione  di  campioni  in  posizioni  non  intere.    

3. Merge  Mode:  HEVC  include  un  merge  mode  per  derivare  le  informazioni  di  movimento  dalla  spazialità  e  

temporalità  dei  blocchi  vicini  in  quanto  forma  merged  regions  che  sono  la  condivisione  di  più  

informazioni  di  movimento.  E’  usato  anche  H.264/AVC  ma  con  fondamentali  differenze:  la  trasmissione  

delle  informazioni  viene  accostata  ad  un  indice  e  quindi  le  informazioni  vengono  indicizzate  in  uno  

schema  per  poter  stabilire  quale  è  il  candidato  migliore  da  cui  aQngere  le  informazioni  e  non  prendere  

quindi  valori  da  posizioni  predefinite.

In  HEVC,  la  skip  mode  (uno  skipped  macroblock  è  un  macroblock  le  quali  informazioni  non  sono  inviate  

al  decoder)  è  traCata  come  un  caso  speciale  della  merge  mode  dove  tuQ  le  flag  dei  CB  sono  di  valore  

zero.  Nel  caso  specifico,  solo  lo  skip  flag  e  il  corrispondente  indice  di  merge  sono  trasferi'  al  decoder.  

4. Mo1on  Vector  Predic1on  for  Nonmerge  mode:  

Quando  un  interpicture  predicted  CB  non  è  codificato  

nello  skip  o  nel  merge  mode,  il  mo'on  vector  è  codificato  differentemente  usando  un  mo'on  vector  

predic'on,  scelto  come  nella  merge  mode  aCraverso  l’indice  dei  candida'  della  merge.  

Entropy  Coding

HEVC  usa  soltando  un  metodo  di  entropy  coding,  CABAC  (Context-­‐adap've  binary  arithme'c  coding,  

tecnica  di  compressione  loseless),  a  differenza  dei  due  usa'  in  H.264/AVC  (CABAC  e  CAVLC).  L’algoritmo  

CABAC  non  è  cambiato  e  viene  u'lizzato  in  HEVC  in  quanto  segue:  

1. Context  Modeling:  

la  selezione  appropriata  di  un  modello  di  contesto  è  risaputa  essere  uno  dei  faCori  

chiave  per  migliorare  l’efficienza  del  CABAC  coding.  Il  numero  dei  contes'  usa'  in  HEVC  è  

sostanzialmente  minore  rispeCo  quelli  usa'  in  H.264/AVC  e  l’entropy  coding  design  porta  una  migliore  

compressione  di  quella  prodoCa  in  H.264/AVC.  Per  di  più,  un  uso  più  estensivo  è  stato  faCo  in  HEVC  del  

bypass  mode  delle  operazioni  CABAC  così  da  aumentare  in  throughput  e  ridurre  il  totale  dei  da'  che  

necessitano  essere  codifica'  con  CABAC.   8


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sumo993

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria dell'informazione e organizzazione d'impresa
SSD:
Università: Trento - Unitn
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher sumo993 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Comunicazioni multimediali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Trento - Unitn o del prof De Natale Francesco.

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