БЫСТРЫЙ АЛГОРИТМ ВНУТРИКАДРОВОГО КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ HEVC НА ОСНОВЕ ВЕРОЯТНОСТИ ВЫБОРА РЕЖИМА 

Доан Тиен Бан, Тропченко А.А. Быстрый алгоритм внутрикадрового кодирования для HEVC на основе вероятности выбора режима // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 1. № 1. С. 74–81. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-1-74-81

Предмет исследования. Рассмотрен процесс внутрикадрового кодирования в стандарте высокоэффективного кодирования видеоизображений. Проведен анализ вероятности выбора режимов, предложен алгоритм быстрого выбора режима предсказания. Метод. Из 35 возможных режимов стандартного алгоритма «по умолчанию» предлагается выбирать набор из 11 режимов с наибольшей вероятностью выбора в качестве входных данных для дальнейшего уточненного выбора. В зависимости от полученных результатов добавляется еще один этап, где уменьшается выбор до четырех режимов. Выбранные режимы используются в двухэтапном процессе оптимиза- ции, в результате чего выбирается наилучший режим для текущего блока кодирования. Основные результаты. Предложенный алгоритм реализован в среде разработки С++. Для тестирования использован ряд стандартных видеопоследовательностей с четырьмя значениями параметра квантования (Quantization Parameter). Результаты проведенных экспериментов показали, что предложенный быстрый алгоритм сокращает время кодирования на 17,03 % по сравнению с эталонным программным обеспечением HM-16.20, с увеличением скорости передачи на 1,26 % и потерей качества всего на 0,033 дБ. Практическая значимость. Предложенный быстрый алгоритм обеспечивает снижение вычислительных затрат при крайне незначительной потере качества восстанавливаемой видеопоследовательности. Он может быть использован в виде стандартного блока видеокодека стандарта Н.265 для замены существующего блока внутрикадрового предсказания в эталонной программе, чтобы ускорить процесс сжатия видео.

1. Ohm J.-R., Sullivan G.J., Schwarz H., Tan T.K., Wiegand T. Comparison of the coding efficiency of video coding standards- including high efficiency video coding (HEVC) // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2012. V. 22. N 12. P. 1669–1684. doi: 10.1109/TCSVT.2012.2221192
2. Wiegand T., Sullivan G.J., Bjontegaard G., Luthra A. Overview of the H.264/AVC video coding standard // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2003. V. 13. N 7. P. 560–576. doi: 10.1109/TCSVT.2003.815165
3. Sullivan G.J., Ohm J.-R., Han W.-J., Wiegand T. Overview of the high efficiency video coding (HEVC) standard // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2012. V. 22. N 12. P. 1649–1668. doi: 10.1109/TCSVT.2012.2221191
4. Lainema J., Bossen F., Han W.-J., Min J., Ugur K. Intra coding of the HEVC standard // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2012. V. 22. N 12. P. 1792–1801. doi: 10.1109/TCSVT.2012.2221525
5. Piao Y., Min J., Chen J. Encoder improvement of unified intra prediction // JCT-VC, C207. Guangzhou, CN, 2010.
6. Hosseini E., Pakdaman F., Hashemi M.R., Ghanbari M. A computationally scalable fast intra coding scheme for HEVC video encoder // Multimedia Tools and Applications. 2019. V. 78. N 9. P. 11607–11630. doi: 10.1007/s11042-018-6713-y
7. Min B., Cheung R.C. A fast CU size decision algorithm for the HEVC intra encoder // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2015. V. 25. N 5. P. 892–896. doi: 10.1109/TCSVT.2014.2363739
8. Нгуен Ван Чыонг, Тропченко А.А., Доан Тиен Бан. Повышение эффективности метода кодирования внутрикадровым предсказанием в стандарте H.265/HEVC // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 2. С. 255–261. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-2-255-261
9. Jamali M., Coulombe S. Coding unit splitting early termination for fast HEVC intra coding based on global and directional gradients // Proc. 18th IEEE International Workshop on Multimedia Signal Processing (MMSP 2016). 2016. P. 7813356. doi: 10.1109/MMSP.2016.7813356
10. Kim H.-S., Park R.-H. Fast CU partitioning algorithm for HEVC using an online-learning-based Bayesian decision rule // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2016. V. 26. N 1. P. 130–138. doi: 10.1109/TCSVT.2015.2444672
11. Tseng C.-F., Lai Y.-T. Fast coding unit decision and mode selection for intra-frame coding in high-efficiency video coding // IET Image Processing. 2016. V. 10. N 3. P. 215–221. doi: 10.1049/iet-ipr.2015.0154
12. Zhang H., Ma Z. Fast intra prediction for high efficiency video coding // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). 2012. V. 7674. P. 568–577. doi: 10.1007/978-3-642-34778-8_53
13. Gwon D., Choi H., Youn J.M. HEVC fast intra mode decision based on edge and SATD cost // Proc. 1st Asia Pacific Conference on Multimedia and Broadcasting. 2015. P. 74–78. doi: 10.1109/APMediaCast.2015.7210287
14. Kim T.S., Sunwoo M.H., Chung J.-G. Hierarchical fast mode decision algorithm for intra prediction in HEVC // Proc. IEEE International Symposium Circuits and Systems (ISCAS). 2015. P. 2792–2795. doi: 10.1109/ISCAS.2015.7169266
15. Lu X., Xiao N., Hu Y., Wu Z., Martin G. Fast mode decision for HEVC intra coding with efficient mode skipping and improved RMD // Proc. 18th IEEE International Workshop on Multimedia Signal Processing (MMSP 2016). 2016. P. 7813355. doi: 10.1109/MMSP.2016.7813355

16. Wang Y., Fan X., Zhao L., Ma S., Zhao D., Gao W. A fast intra coding algorithm for HEVC // Proc. IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). 2014. P. 4117–4121. doi: 10.1109/ICIP.2014.7025836

17. Shang X., Wang G., Fan T., Li Y. Fast CU size decision and PU mode decision algorithm in HEVC intra coding // Proc. IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). 2015. P. 1593–1597. doi: 10.1109/ICIP.2015.7351069

18. Zhang T., Sun M.-T., Zhao D., Gao W. Fast intra-mode and CU size decision for HEVC // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2017. V. 27. N 8. P. 1714–1726. doi: 10.1109/TCSVT.2016.2556518

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License