Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-1-74-81
УДК 004.627
БЫСТРЫЙ АЛГОРИТМ ВНУТРИКАДРОВОГО КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ HEVC НА ОСНОВЕ ВЕРОЯТНОСТИ ВЫБОРА РЕЖИМА
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
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
Аннотация
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.
Ключевые слова: H.265/HEVC, сжатие видеоданных, внутрикадровое предсказание, оптимизация скорости искажения, быстрый алгоритм
Список литературы
Список литературы
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
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