Skaalautuva videokoodaus - Scalable Video Coding

Ei pidä sekoittaa skaalautuvaan videotekniikkaan - Intelin ohjelmistokoodereiden perhe, joka sisältää SVT-AV1 , SVT-VP9 ja SVT-HEVC.

Skaalattava videokoodaus: ( SVC ) on nimi H.264 / MPEG-4 AVC -videopakkausstandardin liitteen G laajennukselle . SVC standardoi korkealaatuisen videobittivirran koodauksen, joka sisältää myös yhden tai useamman alaryhmän bittivirran ( kerrostetun koodauksen muoto ). Alijoukon videobittivirta johdetaan pudottamalla paketit suuremmasta videosta alaryhmän bittivirralle tarvittavan kaistanleveyden pienentämiseksi. Alajoukon bittivirta voi edustaa matalampaa spatiaalista resoluutiota (pienempi näyttö), matalampaa ajallista resoluutiota (pienempi kehysnopeus) tai huonolaatuisempaa videosignaalia. H.264 / MPEG-4 AVC: n ovat kehittäneet ITU-T ja ISO / IEC JTC 1 . Nämä kaksi ryhmää loivat yhteisen videotiimin (JVT) H.264 / MPEG-4 AVC -standardin kehittämiseksi.

Yleiskatsaus

SVC-standardoinnin tavoitteena on ollut mahdollistaa korkealaatuisen videobittivirran koodaus, joka sisältää yhden tai useamman alaryhmän bittivirran, jotka itse voidaan dekoodata monimutkaisuudella ja rekonstruointilaadulla, joka on samanlainen kuin nykyisellä H.264 / MPEG- 4 AVC-suunnittelu samalla datamäärällä kuin alaryhmän bittivirrassa. Alaryhmän bittivirta johdetaan pudottamalla paketteja suuremmasta bittivirrasta.

Alaryhmän bittivirta voi edustaa matalampaa spatiaalista resoluutiota (pienempi näyttö) tai matalampaa ajallista resoluutiota (pienempi kehysnopeus) tai huonolaatuisempaa videosignaalia (kukin erikseen tai yhdessä) verrattuna siihen bittivirtaan, josta se on johdettu. Seuraavat säännöt ovat mahdollisia:

  • Ajallinen (kehysnopeus) skaalautuvuus: liikkeen kompensointiriippuvuudet on jäsennelty siten, että täydelliset kuvat (eli niihin liittyvät paketit) voidaan pudottaa bittivirrasta. H.264 / MPEG-4 AVC on jo ottanut käyttöön ajallisen skaalautuvuuden (se on saatavana myös joissakin muissa muodoissa, kuten VP8 ). SVC on tarjonnut vain lisätehokkuustietoja käytön parantamiseksi.
  • Spatiaalinen (kuvakoko) skaalautuvuus: video koodataan useilla paikkatarkkuuksilla. Pienemmän resoluution dataa ja dekoodattuja näytteitä voidaan käyttää ennustamaan dataa tai näytteitä suuremmista resoluutioista bittinopeuden pienentämiseksi suurempien resoluutioiden koodaamiseksi.
  • SNR / laatu / tarkkuus skaalautuvuus: video koodataan yhdellä spatiaalisella tarkkuudella, mutta eri laatuisina. Alempilaatuista dataa ja dekoodattuja näytteitä voidaan käyttää ennustamaan tietoja tai korkeampilaatuisia näytteitä bittinopeuden pienentämiseksi korkeampien ominaisuuksien koodaamiseksi.
  • Yhdistetty skaalautuvuus: edellä kuvattujen 3 skaalautuvuusmenetelmän yhdistelmä.

SVC mahdollistaa eteenpäin yhteensopivuuden vanhemmille laitteille: peruslaitteisto voi kuluttaa samaa bittivirtaa, joka pystyy purkamaan vain pieniresoluutioisen osajoukon (ts. 720p tai 1080i ), kun taas edistyneempi laitteisto pystyy dekoodaamaan korkealaatuisen videovirran ( 1080p ).

Tausta ja sovellukset

Videon bittivirran skaalautuvuus on toivottava ominaisuus monille multimediasovelluksille. Skaalautuvuuden tarve johtuu sulavista huonontumisen siirtovaatimuksista tai tilaformaattien, bittinopeuksien tai tehon sopeutumistarpeista. Näiden vaatimusten täyttämiseksi on hyödyllistä, että video lähetetään tai tallennetaan samanaikaisesti erilaisilla spatiaalisilla tai ajallisilla resoluutioilla tai laatuilla, mikä on videobittivirran skaalautuvuuden tarkoitus.

Perinteiset digitaaliset videonsiirto- ja tallennusjärjestelmät perustuvat H.222.0 / MPEG-2 TS -järjestelmiin lähetyspalveluille satelliitti-, kaapeli- ja maanpäällisillä siirtokanavilla ja DVD- tallentamiseen tai H.320 : lle keskusteluvideoneuvottelupalveluille. Näille kanaville on tyypillistä videosignaalin kiinteä ajallinen formaatti ( SDTV tai HDTV tai CIF H.320-videopuhelimelle). Tällaisissa järjestelmissä sovelluskäyttäytyminen kuuluu tyypillisesti kahteen luokkaan: se toimii tai ei toimi. [1]

Internetin ja matkaviestinverkkoja käyttävät nykyaikaiset videonsiirto- ja tallennusjärjestelmät perustuvat tyypillisesti RTP / IP : hen reaaliaikaisille palveluille (keskustelu ja suoratoisto) ja tietokonetiedostomuotoille, kuten mp4 tai 3gp . Useimmille RTP / IP-liityntäverkoille on tyypillistä laaja valikoima yhteysominaisuuksia ja vastaanottolaitteita. Vaihteleva yhteyslaatu johtuu näiden verkkojen mukautuvista resurssienjakomekanismeista, jotka koskevat erilaisten käyttäjien ajanmuuttuvia tiedonsiirtovaatimuksia. Erilaisten laitteiden valikoima vaihtelee pienillä näytöillä ja rajoitetulla prosessointiteholla varustetuista matkapuhelimista huippuluokan tietokoneisiin, joissa on teräväpiirtonäyttö, tuloksia näiden päätepisteiden jatkuvasta kehityksestä.

Skaalautuva videokoodaus (SVC) on yksi ratkaisu nykyaikaisten videonsiirtojärjestelmien ominaisuuksien aiheuttamiin ongelmiin. Seuraavat videosovellukset voivat hyötyä SVC: stä:

  • suoratoisto
  • Konferenssit
  • Valvonta
  • Lähettää
  • Varastointi

Historia ja aikajana

  • Lokakuu 2003: Liikkuvan kuvan asiantuntijaryhmä (MPEG) julkaisi ehdotuspyynnön SVC-tekniikasta.
  • Huhtikuu 2004: 14 ehdotusta jätettiin; kaksitoista perustui aaltojen puristukseen, ja kaksi olivat H.264 / MPEG-4 AVC -laajennuksia.
  • Lokakuu 2004: MPEG valitsi Heinrich-Hertz-Instituutin (HHI) kuvaviestintäryhmän ehdotuksen SVC-standardointiprojektinsa lähtökohdaksi.
  • Tammikuu 2005: MPEG ja Video Coding Experts Group (VCEG) sopivat standardoivansa SVC-projektin muutoksena H.264 / MPEG-4 AVC -standardiin.
  • Heinäkuu 2007: SVC-projekti sai lopullisen hyväksynnän

Profiilit ja tasot

Skaalautuvan videokoodauksen laajennuksen seurauksena standardi sisältää viisi muuta skaalattavaa profiilia : Skaalattava perusviiva, Skaalattava korkea, Skaalattava korkea sisäinen, Skaalattava rajoitettu perusviiva ja Skaalattava rajoitettu korkea profiili. Nämä profiilit määritellään yhdistelmänä H.264 / MPEG-4 AVC -profiilista peruskerrokselle (skaalattavan profiilin nimen 2. sana) ja työkaluille, jotka saavuttavat skaalattavan laajennuksen:

  • Skaalautuva perusprofiili : Kohdennettu pääasiassa keskustelu-, mobiili- ja valvontasovelluksiin.
    • Skaalautuvan perustason profiilin mukainen bittivirta sisältää peruskerroksen bittivirran, joka noudattaa rajoitettua versiota H.264 / MPEG-4 AVC: n perusviivaprofiilista.
    • Tukee B-viipaleita, painotettua ennustusta, CABAC- entropiakoodausta ja 8 × 8 luma-muunnosta parannuskerroksissa (CABAC ja 8 × 8-muunnos ovat tuettuja vain tietyille tasoille), vaikka peruskerroksen on oltava rajoitetun Baseline-profiilin mukainen, mikä ei tue näitä työkaluja. Lomitettujen lähteiden koodaustyökalut eivät sisälly hintaan.
    • Spatiaalisesti skaalautuva koodaus on rajoitettu peräkkäisten avaruuskerrosten välisiin erottelusuhteisiin 1,5 ja 2 sekä vaaka- että pystysuunnassa sekä makrolohkoon kohdistettuun rajaukseen.
    • Laadukasta ja ajallisesti skaalautuvaa koodausta tuetaan ilman rajoituksia.
  • Skaalautuva korkea profiili : Suunniteltu ensisijaisesti lähetys-, suoratoisto-, varastointi- ja videoneuvottelusovelluksiin .
    • Skaalautuvan korkean profiilin mukainen bittivirta sisältää peruskerroksen bittivirran, joka on H.264 / MPEG-4 AVC: n korkean profiilin mukainen.
    • Tukee kaikkia skaalautuvan videokoodauksen laajennuksessa määritettyjä työkaluja.
    • Spatiaalinen skaalautuva koodaus ilman rajoituksia, ts. Mielivaltaiset resoluutiosuhteet ja rajausparametrit ovat tuettuja.
    • Laadukasta ja ajallisesti skaalautuvaa koodausta tuetaan ilman rajoituksia.
  • Skaalautuva korkea sisäinen profiili : Suunniteltu pääasiassa ammattikäyttöön.
    • Käyttää vain hetkellisen dekooderin päivityksen (IDR) kuvia. IDR-kuvat voidaan dekoodata viittaamatta edellisiin kehyksiin.
    • Skaalautuva High Intra -profiilin mukainen bittivirta sisältää peruskerroksen bittivirran, joka on H.264 / MPEG-4 AVC: n korkean profiilin mukainen ja sallittu vain IDR-kuvat.
    • Kaikki skaalautuvuustyökalut ovat sallittuja kuten Skaalautuva korkea profiili, mutta vain IDR-kuvat ovat sallittuja missä tahansa kerroksessa.
  • Skaalautuva rajoitettu perustason profiili
  • Skaalautuva rajoitettu korkea profiili

Katso myös

Viitteet

  1. ^ Luonnos IETF, P. Westin, H. Lundin, M. Glover, J. Uberti, F. Galligan, "RTP-hyötykuorman muoto VP8-videolle"

Ulkoiset linkit

Johdanto ja yleiskatsaus

( Wayback Machine -kopio)

Standardointikomitea

Sekalaiset