БЫСТРЫЙ АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ДВИЖЕНИЯ В ВИДЕОКОДЕКЕ СТАНДАРТА HEVC

Доан Тиен Бан, Тропченко А.А. Быстрый алгоритм оценки движения в видеокодеке стандарта HEVC // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 6. С. 802-806. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-6-802-806

Предмет исследования. Рассмотрена оценка движения как самый сложный и ресурсозатратный этап в стандарте высокоэффективного кодирования видеоизображений. Предложен быстрый алгоритм, позволяющий пропустить оценку движения дробных пикселей. Метод. Оценка движения дробных пикселей, включающая в себя оценку движения в половину и четверть пикселя, используется в качестве процесса уточнения оценки движения целочисленных пикселей, для обеспечения лучшей эффективности кодирования. Представленный алгоритм заключается в пропуске оценки движения дробных пикселей для блоков предсказания, если блок размерности 2N × 2N, содержащий больше информации, чем блоки других размеров, закодирован с целочисленной оценкой движения. Решение также может быть принято в ссылочных кадрах, так что оценка движения на уровнях половины и/или четверти пикселя для сокращения времени кодирования может быть пропущена. Основные результаты. Алгоритм реализован в эталонном программном обеспечении HM-16.20. Для оценки его эффективности использовался ряд стандартных видеопоследовательностей, предлагаемых международным союзом электросвязи ITU (International Telecommunication Union). Экспериментальные результаты показали, что предложенный быстрый алгоритм сокращает время кодирования в среднем на 64 % при потере производительности менее 1 %. Практическая значимость. Алгоритм обеспечивает сокращение времени кодирования при незначительной потере производительности и может быть использован для замены существующего блока в стандарте Н.265 для ускорения процесса сжатия видео.

1. 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

2. Wiegand T., Sullivan G.J., Bjøntegaard 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. 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

4. Bossen F., Bross B., Sühring K., Flynn D. HEVC complexity and implementation analysis // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2012. V. 22. N 12. P. 1685–1696. doi: 10.1109/TCSVT.2012.2221255

5. Grellert M., Shafique M., Khan M.U.K., Agostini L., Mattos J.C., Henkel J. An adaptive workload management scheme for HEVC encoding // Proc. 20th IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2013). 2013. P. 1850–1854. doi: 10.1109/ICIP.2013.6738381

6. Fan R., Zhang Y., Li B., Wang G. Multidirectional parabolic prediction-based interpolation-free sub-pixel motion estimation // Signal Processing: Image Communication. 2017. V. 53. P. 123–134. doi: 10.1016/j.image.2017.02.005

7. Zhang Y., Shen T. Motion information based adaptive block classification for fast motion estimation // Proc. 2008 IEEE International Conference on Neural Networks and Signal Processing (ICNNSP). 2008. P. 686–691. doi: 10.1109/ICNNSP.2008.4590438

8. Dai W., Au O.C., Pang C., Sun L., Zou R., Li S. A novel fast two step sub-pixel motion estimation algorithm in HEVC // Proc. IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). 2012. P. 1197–1200. doi: 10.1109/ICASSP.2012.6288102

9. Jia S., Ding W., Shi Y., Yin B. A fast sub-pixel motion estimation algorithm for HEVC // Proc. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). 2016. P. 566–569. doi: 10.1109/ISCAS.2016.7527303

10. Medhat A., Shalaby A., Sayed M.S., Elsabrouty M., Mehdipour F. Adaptive low-complexity motion estimation algorithm for high efficiency video coding encoder // IET Image Process. 2016. V. 10. N 6. P. 438–447. doi: 10.1049/iet-ipr.2015.0666

11. Zuo X., Yu L. A novel interpolation-free scheme for fractional pixel motion estimation // Proc. 31st Picture Coding Symposium (PCS 2015). 2015. P. 80–84. doi: 10.1109/PCS.2015.7170051

12. Lim D.B., Choi Y.K., Lee H.J., Chae S.I. A fast fractional motion estimation algorithm for high efficiency video coding // Proc. 15th International Conference on Electronics, Information, and Communications (ICEIC). 2016. P. 7562986. doi: 10.1109/ELINFOCOM.2016.7562986

13. Pan Z., Lei J., Zhang Y., Sun X., Kwong S. Fast motion estimation based on content property for low-complexity H.265/HEVC encoder // IEEE Transactions on Broadcasting. 2016. V. 62. N 3. P. 675–684. doi: 10.1109/TBC.2016.2580920

14. Bossen F. Common test conditions and software reference configurations. Document JCTVC-L1100, JCT-VC. 2012.

15. Bjontegaard G. Calculation of average PSNR differences between RD-curves. Document VCEG-M33, ITU-T. 13th VCEG Meeting. 2001.

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