Škálovatelné kódování videa - Scalable Video Coding

Nesmí být zaměňována s Scalable Video Technology - rodina softwarových kodérů Intel, která zahrnuje SVT-AV1 , SVT-VP9 a SVT-HEVC.

Scalable Video Coding: ( SVC ) je název pro rozšíření přílohy G standardu komprese videa H.264 / MPEG-4 AVC . SVC standardizuje kódování vysoce kvalitního video bitového toku, který také obsahuje jeden nebo více podmnožin bitových toků (forma vrstveného kódování ). Bitový tok videa podmnožiny je odvozen vypuštěním paketů z většího videa, aby se snížila šířka pásma požadovaná pro bitový tok podmnožiny. Bitový tok podmnožiny může představovat nižší prostorové rozlišení (menší obrazovka), nižší časové rozlišení (nižší obnovovací frekvence) nebo nižší kvalitu videosignálu. H.264 / MPEG-4 AVC byl vyvinut společně ITU-T a ISO / IEC JTC 1 . Tyto dvě skupiny vytvořily Joint Video Team (JVT) pro vývoj standardu H.264 / MPEG-4 AVC.

Přehled

Cílem standardizace SVC bylo umožnit kódování vysoce kvalitního bitového toku videa, který obsahuje jeden nebo více bitových toků podmnožiny, které lze samy dekódovat se složitostí a kvalitou rekonstrukce podobnou té, která je dosažena pomocí stávajícího H.264 / MPEG 4 AVC design se stejným množstvím dat jako v podmnožině bitstream. Bitový tok podmnožiny je odvozen zrušením paketů z většího bitového proudu.

Podmnožina bitového toku může představovat nižší prostorové rozlišení (menší obrazovka) nebo nižší časové rozlišení (nižší obnovovací frekvence) nebo méně kvalitní obrazový signál (každý samostatně nebo v kombinaci) ve srovnání s bitovým tokem, ze kterého je odvozen. Jsou možné následující způsoby:

  • Časová škálovatelnost (snímková frekvence): závislosti kompenzace pohybu jsou strukturovány tak, aby bylo možné z bitového toku vynechat celé obrázky (tj. Jejich přidružené pakety). Časovou škálovatelnost již umožňuje H.264 / MPEG-4 AVC (k dispozici je také v některých jiných formátech, například VP8 ). Společnost SVC poskytla pouze doplňkové informace o vylepšení, aby zlepšila své využití.
  • Prostorová (velikost obrazu) škálovatelnost: video je kódováno v několika prostorových rozlišeních. Data a dekódované vzorky s nižším rozlišením lze použít k předpovědi dat nebo vzorků s vyšším rozlišením, aby se snížila bitová rychlost pro kódování vyšších rozlišení.
  • Škálovatelnost SNR / kvalita / věrnost: video je kódováno v jediném prostorovém rozlišení, ale v různých kvalitách. Data a dekódované vzorky s nižší kvalitou lze použít k předpovědi dat nebo vzorků s vyšší kvalitou, aby se snížila bitová rychlost a kódovaly se vyšší kvality.
  • Kombinovaná škálovatelnost: kombinace 3 výše popsaných modalit škálovatelnosti.

SVC umožňuje dopřednou kompatibilitu pro starší hardware: stejný bitový proud může spotřebovat základní hardware, který dokáže dekódovat pouze podmnožinu s nízkým rozlišením (tj. 720p nebo 1080i ), zatímco pokročilejší hardware bude schopen dekódovat vysoce kvalitní video stream ( 1080p ).

Pozadí a aplikace

Škálovatelnost bitového toku pro video je žádoucí funkcí mnoha multimediálních aplikací. Potřeba škálovatelnosti vyplývá z ladných požadavků na přenos degradace nebo z potřeb adaptace pro prostorové formáty, bitové rychlosti nebo výkon. Pro splnění těchto požadavků je výhodné, aby bylo video současně přenášeno nebo ukládáno s různými prostorovými nebo časovými rozlišeními nebo vlastnostmi, což je účelem škálovatelnosti bitového toku videa.

Tradiční systémy pro digitální přenos a ukládání videa jsou založeny na systémech H.222.0 / MPEG-2 TS pro služby vysílání přes satelitní, kabelové a pozemní přenosové kanály a pro ukládání DVD , nebo na H.320 pro konverzační videokonferenční služby. Tyto kanály se obvykle vyznačují pevným časoprostorovým formátem video signálu ( SDTV nebo HDTV nebo CIF pro videotelefon H.320). Chování aplikace v takových systémech obvykle spadá do jedné ze dvou kategorií: funguje nebo nefunguje. [1]

Moderní systémy přenosu a ukládání videa využívající internet a mobilní sítě jsou obvykle založeny na RTP / IP pro služby v reálném čase (konverzační a streamované) a na formátech počítačových souborů, jako je mp4 nebo 3gp . Většina přístupových sítí RTP / IP se obvykle vyznačuje širokou škálou kvalit připojení a přijímacích zařízení. Měnící se kvalita připojení vyplývá z mechanismů adaptivního sdílení zdrojů těchto sítí, které řeší časově proměnné požadavky na propustnost dat různého počtu uživatelů. Řada zařízení s různými funkcemi, od mobilních telefonů s malými obrazovkami a omezeným výkonem zpracování až po špičkové počítače se zobrazením ve vysokém rozlišení, je výsledkem neustálého vývoje těchto koncových bodů.

Škálovatelné kódování videa (SVC) je jedním z řešení problémů, které představují vlastnosti moderních systémů přenosu videa. Následující video aplikace mohou využívat SVC:

  • Streamování
  • Konference
  • Dohled
  • Přenos
  • Úložný prostor

Historie a časová osa

  • Říjen 2003: Skupina MPEG ( Moving Picture Experts Group ) vyhlásila výzvu k předkládání návrhů týkajících se technologie SVC.
  • Duben 2004: Bylo předloženo čtrnáct návrhů; dvanáct bylo založeno na kompresi vlnkami a dva byly rozšířeními H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Říjen 2004: MPEG zvolil návrh skupiny pro obrazovou komunikaci Heinrich-Hertzova institutu (HHI) jako výchozí bod pro svůj standardizační projekt SVC.
  • Leden 2005: MPEG a skupina Video Coding Experts Group (VCEG) souhlasily se standardizací projektu SVC jako novela standardu H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Červenec 2007: Projekt SVC byl definitivně schválen

Profily a úrovně

V důsledku rozšíření Scalable Video Coding obsahuje standard pět dalších škálovatelných profilů : Scalable Baseline, Scalable High, Scalable High Intra, Scalable Constrained Baseline a Scalable Constrained High Profile. Tyto profily jsou definovány jako kombinace profilu H.264 / MPEG-4 AVC pro základní vrstvu (2. slovo v názvu škálovatelného profilu) a nástrojů, které umožňují škálovatelné rozšíření:

  • Škálovatelný základní profil : Zaměřený hlavně na konverzační, mobilní a sledovací aplikace.
    • Bitový tok vyhovující škálovatelnému základnímu profilu obsahuje bitový tok základní vrstvy, který odpovídá omezené verzi základního profilu H.264 / MPEG-4 AVC.
    • Podporuje B řezy, váženou předpověď, kódování entropie CABAC a transformaci 8 × 8 luma ve vylepšených vrstvách (CABAC a transformace 8 × 8 jsou podporovány pouze pro určité úrovně), ačkoli základní vrstva musí odpovídat omezenému Baseline profilu, který nepodporuje tyto nástroje. Nástroje pro kódování prokládaných zdrojů nejsou zahrnuty.
    • Prostorové škálovatelné kódování je omezeno na poměry rozlišení 1,5 a 2 mezi po sobě jdoucími prostorovými vrstvami v horizontálním i vertikálním směru a na oříznutí zarovnané makroblokem.
    • Kvalitní a časově škálovatelné kódování je podporováno bez jakéhokoli omezení.
  • Škálovatelný vysoký profil : Primárně určen pro aplikace pro vysílání, streamování, ukládání a videokonference .
    • Bitový tok vyhovující škálovatelnému vysokému profilu obsahuje bitový tok základní vrstvy, který odpovídá vysokému profilu H.264 / MPEG-4 AVC.
    • Podporuje všechny nástroje uvedené v rozšíření Scalable Video Coding.
    • Je podporováno prostorové škálovatelné kódování bez jakéhokoli omezení, tj. Libovolné poměry rozlišení a parametry oříznutí.
    • Kvalitní a časově škálovatelné kódování je podporováno bez jakéhokoli omezení.
  • Škálovatelný vysoký profil uvnitř : Určeno hlavně pro profesionální aplikace.
    • Používá pouze obrázky s okamžitým obnovením dekodéru (IDR). IDR obrázky lze dekódovat bez odkazu na předchozí snímky.
    • Bitový tok vyhovující profilu Scalable High Intra obsahuje bitový tok základní vrstvy, který odpovídá vysokému profilu H.264 / MPEG-4 AVC, přičemž jsou povoleny pouze obrázky IDR.
    • Všechny nástroje škálovatelnosti jsou povoleny jako v profilu Scalable High, ale v jakékoli vrstvě jsou povoleny pouze obrázky IDR.
  • Škálovatelný omezený základní profil
  • Škálovatelný omezený vysoký profil

Viz také

Reference

  1. ^ Návrh IETF, P. Westin, H. Lundin, M. Glover, J. Uberti, F. Galligan, „RTP Payload Format for VP8 Video“

externí odkazy

Úvod a přehled

( Wayback Machine copy)

Výbor pro normalizaci

Smíšený