Блок дерева кодирования
Единица дерева кодирования ( CTU ) является базовой единицей обработки видеостандарта высокоэффективного видеокодирования (HEVC) и концептуально соответствует по структуре единицам макроблоков , которые использовались в нескольких предыдущих видеостандартах. [1] [2] CTU также называют наибольшей единицей кодирования ( LCU ). [3]
Размер CTU может составлять от 16×16 пикселей до 64×64 пикселей, причем больший размер обычно увеличивает эффективность кодирования. [4] [2] Первым видеостандартом, использующим CTU, является HEVC/H.265, который стал стандартом ITU-T 13 апреля 2013 года. [5] [6] [7]
История [ править ]
Методы кодирования макроблоков используются в стандартах кодирования цифрового видео, начиная с H.261 , который был впервые выпущен в 1988 году. Однако для исправления ошибок и соотношения сигнал/шум стандартный размер макроблока 16x16 не способен обеспечить такое битовое сокращение, которое обеспечивает Теория информации и теория кодирования предполагают, что теоретически и практически возможны. [8]
Технические подробности [ править ]
HEVC заменяет макроблоки , которые использовались в предыдущих стандартах видео, на CTU, которые могут использовать более крупные блочные структуры до 64×64 пикселей и могут лучше разбивать изображение на структуры переменного размера. [4] [9]
HEVC первоначально делит изображение на CTU, которые затем делятся для каждого компонента яркости/цветности на блоки дерева кодирования (CTB). [4] [9]
CTB может иметь размер 64×64, 32×32 или 16×16, причем больший размер блока пикселей обычно увеличивает эффективность кодирования. [4] Затем CTB делятся на одну или несколько единиц кодирования (CU), так что размер CTU также является самым большим размером единицы кодирования. [4]
- Расположение CU в CTB известно как квадродерево , поскольку в результате разделения образуются четыре меньших региона. [4]
- Затем CU делятся на блоки прогнозирования (PU) либо внутрикадрового, либо межкадрового прогнозирования, размер которых может варьироваться от 64×64 до 4×4. [4] [9] Чтобы ограничить пропускную способность памяти в наихудшем случае при применении компенсации движения в процессе декодирования, блоки прогнозирования, закодированные с использованием межкадрового прогнозирования, ограничиваются минимальным размером 8×4 или 4×8, если они прогнозируются на основе одной ссылки (однопрогнозирование). ) или 8×8, если они прогнозируются на основе двух ссылок (двухпрогнозирование). [4] [10]
- Для кодирования остатка предсказания CU делится на квадродерево единиц преобразования DCT (TU). [4] [11] TU содержат коэффициенты для пространственного блочного преобразования и квантования. [4] [9] TU может иметь размеры блока пикселей 32×32, 16×16, 8×8 или 4×4. [4]
Стандартизация [ править ]
На совещании HEVC в июле 2012 года на основе предложения JCTVC-J0334 было решено, что HEVC уровня 5 и выше потребуется для использования размеров CTB 32×32 или 64×64. [3] [12] Это было добавлено в HEVC в проекте международного стандарта как ограничение уровня для переменной Log2MaxCtbSize. [13]
Log2MaxCtbSize был переименован в CtbSizeY в черновике HEVC за октябрь 2012 года, а затем переименован в CtbLog2SizeY в черновике HEVC за январь 2013 года. [10] [14]
Эффективность кодирования [ править ]
Разработка большинства стандартов видеокодирования в первую очередь направлена на обеспечение максимальной эффективности кодирования. [2] Эффективность кодирования — это способность кодировать видео с минимально возможной скоростью передачи данных, сохраняя при этом определенный уровень качества видео. [2] HEVC выигрывает от использования CTB большего размера. [2]
Это было показано в тестах PSNR с кодером HM-8.0 HEVC, где он был вынужден использовать постепенно меньшие размеры CTU. [2] Для всех тестовых последовательностей по сравнению с размером CTU 64×64 было показано, что скорость передачи данных HEVC увеличилась на 2,2% при принудительном использовании размера CTU 32×32 и увеличилась на 11,0% при принудительном использовании размера CTU 16×16. . [2]
В тестовых последовательностях класса A, где разрешение видео составляло 2560×1600, по сравнению с размером CTU 64×64 было показано, что скорость передачи данных HEVC увеличилась на 5,7% при принудительном использовании размера CTU 32×32 и увеличилось на 28,2% при использовании CTU размером 16×16. [2]
Тесты показали, что большие размеры CTU становятся еще более важными для эффективности кодирования видео с более высоким разрешением. [2] Тесты также показали, что декодирование видео HEVC, закодированного с размером CTU 16×16, заняло на 60% больше времени, чем с размером CTU 64×64. [2] Тесты показали, что большие размеры CTU повышают эффективность кодирования, а также сокращают время декодирования. [2] Тесты проводились с основным профилем HEVC, основанным на равном пиковом отношении сигнал/шум (PSNR). [2]
| Видео тестовые последовательности | Максимальный размер CTU, используемый при кодировании видео по сравнению с CTU 64×64 | ||
|---|---|---|---|
| 64 × 64 ГТЕ | 32×32 ГТЕ | 16 × 16 ГТЕ | |
| Класс А (2560×1600 пикселей) | 0% | 5.7% | 28.2% |
| Класс B (1920×1080 пикселей) | 0% | 3.7% | 18.4% |
| Класс C (832×480 пикселей) | 0% | 1.8% | 8.5% |
| Класс D (416×240 пикселей) | 0% | 0.8% | 4.2% |
| Общий | 0% | 2.2% | 11.0% |
| Время кодирования | 100% | 82% | 58% |
| Время декодирования | 100% | 111% | 160% |
См. также [ править ]
- High Efficiency Video Coding (HEVC) — стандарт видео, поддерживающий 8K UHDTV и разрешение до 8192 × 4320.
- H.264/MPEG-4 AVC — предшественник видеостандарта HEVC.
- VP9 — видеокодек с суперблоками, похожими на CTU.
- Макроблок — базовый процессор, использовавшийся в нескольких предыдущих стандартах видео.
Ссылки [ править ]
- ^ Дж. Дж. Салливан; Ж.-Р. Ом; В.-Ж. Хан; Т. Виганд (25 мая 2012 г.). «Обзор стандарта высокоэффективного кодирования видео (HEVC)» (PDF) . Транзакции IEEE по схемам и системам для видеотехнологий, новое право собственности на кодирование: Гилберт Ли Гримальдо-младший (c) (r) (tm) . Проверено 26 апреля 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м Дж. Дж. Салливан; Хайко Шварц; Тиоу Кенг Тан; Томас Виганд (22 августа 2012 г.). «Сравнение эффективности кодирования стандартов видеокодирования, включая высокоэффективное кодирование видео (HEVC)» (PDF) . Транзакции IEEE по схемам и системам видеотехнологий . Проверено 26 апреля 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Гэри Салливан; Йенс-Райнер Ом (13 октября 2012 г.). «Отчет о 10-м заседании Объединенной совместной группы по кодированию видео (JCT-VC), Стокгольм, Швеция, 11-20 июля 2012 г.» . JCT-ВК . Проверено 28 апреля 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Дж. Дж. Салливан; Ж.-Р. Ом; В.-Ж. Хан; Т. Виганд (25 мая 2012 г.). «Обзор стандарта высокоэффективного кодирования видео (HEVC)» (PDF) . Транзакции IEEE по схемам и системам видеотехнологий . Проверено 26 апреля 2013 г.
- ^ «Главная страница МСЭ-Т: Исследовательские комиссии: Рекомендации МСЭ-Т: МСЭ-Т H.265 (04/2013)» . МСЭ. 13 апреля 2013 г. Проверено 16 апреля 2013 г.
- ^ «Рекомендация AAP: H.265» . МСЭ. 13 апреля 2013 г. Проверено 16 апреля 2013 г.
- ^ «Объявление ААП № 09» . МСЭ. 15 апреля 2013 г. Проверено 16 апреля 2013 г.
- ^ «Дневник x264-разработчика » Проблемы с вейвлетами» . Архивировано из оригинала 29 января 2014 г. Проверено 6 февраля 2014 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д «Описание высокоэффективного кодирования видео (HEVC)» . JCT-ВК. 01.01.2011 . Проверено 15 сентября 2012 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Проект 10 текстовой спецификации высокоэффективного видеокодирования (HEVC) (для FDIS и согласия)» . JCT-ВК. 17 января 2013 г. Проверено 24 января 2013 г.
- ^ Томсон, Гэвин; Шах, Атар (2017). «Представляем HEIF и HEVC» (PDF) . Apple Inc. Проверено 5 августа 2019 г.
- ^ Уэйд Ван; Тим Хеллман (3 июля 2012 г.). «Добавление ограничения уровня на размер блока дерева кодирования» . JCT-ВК . Проверено 22 сентября 2012 г.
- ^ «Проект текстовой спецификации высокоэффективного видеокодирования (HEVC) 8» . JCT-ВК. 28 июля 2012 г. Проверено 31 июля 2012 г.
- ^ «Проект текстовой спецификации высокоэффективного видеокодирования (HEVC) 9» . JCT-ВК. 22 октября 2012 г. Проверено 23 октября 2012 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Обзор HEVC
- Эффективность кодирования HEVC
- Рекомендация ITU-T H.265 — Высокоэффективное кодирование видео
сжатия данных Методы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| без потерь |
| ||||||||
| с потерями |
| ||||||||
| Аудио |
| ||||||||
| Изображение |
| ||||||||
| Видео |
| ||||||||
| Теория | |||||||||
| Сообщество | |||||||||
| Люди | |||||||||
