O projekcie
Obszar tematyczny
Projekt dotyczył nowej technologii kompresji ruchomego obrazu, znanej jako HEVC (High Efficiency Video Coding). Technologia ta została ujęta w międzynarodowych normach MPEG-H część 2 organizacji normalizacyjnych ISO/IEC oraz oraz rekomendacja H.265 ITU-T w 2013 roku, i stanowi przełom w dziedzinie efektywnej kompresji ruchomego obrazu. Dzięki niespotykanej wcześniej wysokiej wydajności reprezentacji obrazów technika HEVC stanie się w najbliższych latach przedmiotem wielu wdrożeń rynkowych i zastąpi obecnie stosowaną technikę AVC. Przedmiotem projektu były wysokowydajne, programowe realizacje kodera HEVC oraz transkodera strumieni AVC i HEVC.
Cele projektu
Technika HEVC umożliwia znaczącą redukcję wymaganej prędkości bitowej strumienia wizyjnego, jednak ceną jest wielokrotnie większa złożoność obliczeniowa kodera, a co za tym idzie bardzo długi czas kodowania sekwencji wizyjnej. Z tego powodu wdrożenie nowej techniki musi być poprzedzone pracami których celem jest przyspieszenie działania kodera HEVC.
Poza przyspieszeniem działania kodera, istotne jest także opracowanie skutecznych technik sterowania pracą kodera w taki sposób, aby wynikowy strumień danych miał określoną prędkość bitową. Zdolność do produkcji strumieni bitowych o stałej prędkości bitowej jest niezwykle istotna w zastosowaniach związanych z sieciami rozsiewczymi (na przykład w telewizji cyfrowej).
Dodatkowym problemem przy wdrażaniu techniki HEVC jest zachowanie kompatybilności pomiędzy stosowanymi obecnie koderami AVC i nowymi koderami HEVC. Dodatkowym problemem przy wdrażaniu techniki HEVC jest ogromna ilość materiału zapisanego w przeszłości w formacie AVC. Ze względu na tendencję do ujednolicania infrastruktury transmisyjnej oraz oszczędność przestrzeni dyskowej, transkodowanie obrazu do nowego formatu staje się niezwykle istotne.
W projekcie przyjęto 4 główne cele:
- Szybki wybór trybów w koderze HEVC
Opracowanie nowych technik sterowania koderem HEVC pozwalających na znaczące skrócenie czasu kodowania obrazów ruchomych. - Wydajne sterowanie prędkością bitową w koderze HEVC
Produkcja strumieni bitowych o stałej prędkości bitowej jest niezwykle istotne dla sieci rozsiewczych. Opracowanie nowych efektywnych technik sterowania pracą kodera które pozwalają na kodowanie obrazu ruchomego z najwyższą jakością przy minimalnych wahaniach wielkości produkowanego strumienia bitowego. - Transkodowanie obrazów z formatu AVC do formatu HEVC
Zapewnienie „pomostu” pomiędzy starszą (AVC) i nową (HEVC) techniką kompresji. - Transkodowanie w ramach formatu HEVC
Szybkie dopasowanie parametrów zakodowanego obrazu bez jego ponownej kompresji.
Celem projektu jest opracowanie rozwiązań, które pozwalają na szybkie, rynkowe wdrożenie nowej technologii HEVC.
Rezultaty projektu i główne korzyści
W wyniku projektu przygotowano szereg narzędzi i technik, które mogą zostać bezpośrednio wdrożone. W szczególności przygotowano przykładowe wydajne implementacje:
- Przyspieszonego kodera HEVC. Szybki wybór trybów w koderze z funkcjonalnością skalowania złożoności kodera HEVC.
- Kodera HEVC z „percepcyjną” alokacją bitów. Alokacja bitów, która uwzględnia obszary obrazu percepcyjnie istotne.
- Szybkiego transkodera homogenicznego HEVC. Ultra-szybkie obliczeniowo transkodowanie strumieni HEVC.
- Wydajnego transkodera heterogenicznego AVC do HEVC. Szybkie, nadzorowane transkodowanie AVC do HEVC z pomijaniem rzadkich trybów.
Dodatkowo przygotowano doskonałe oprogramowanie analizatora strumienia HEVC, która pozwala na analizę składni zakodowanego strumienia HEVC.
Bezpośrednim naukowym efektem projektu są autorskie narzędzia sterowania koderem HEVC, które w oprogramowaniu kodeka HEVC pozwalają na:
- Szybkie podejmowanie decyzji odnośnie sposobu zakodowania fragmentów obrazu.Uzyskano w ten sposób kilkukrotne skrócenie czasu kodowania obrazów, w stosunku do rozwiązań bez zaproponowanego mechanizmu.
- Kodowanie obrazów na ustalonej wcześniej liczbie bitów.Opracowany mechanizm pozwala uzyskanie wysokiej jakości subiektywnej zakodowanych obrazów.
- Konwersję zakodowanych obrazów z formatu AVC do nowego formatu HEVC.
- Zmianę prędkości bitowej zakodowanego strumienia, który jest zgodny z formatem HEVC.
Szczegółowe informacje związane z projektem:
Kontakt
Politechnika Poznańska
Wydziała Elektroniki i Telekomunikacji
Katedra Telekomunikacji Multimedialnej i Mikroelektroniki
ul. Polanka 3, 60-965 Poznań
Kierownik zespołu wykonawców: Dr inż. Damian Karwowski
Mail: dkarwow@multimedia.edu.pl
