Phân tích, Đánh giá Hiệu năng Mã hóa Video với Chuẩn H.265HEVC44926

Phân tích, Đánh giá Hiệu Mã hóa Video với Chuẩn H.265/HEVC Tác giả: Bùi Thanh Hương1,2, Phí Cơng Huy2,3,4, Đinh Triều Dương2, Hồng Văn Xiêm2 Khoa Cơng nghệ Thông tin, trường Đại học Xây dựng Khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Khoa Đa phương tiện, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn Thơng Faculty of Engineering and Information Technology, University of Technology Sydney xiemhoang@vnu.edu.vn Tóm tắt—Ngày nay, song song với đời loại video chất lượng cao (độ phân giải lên đến 8k×4k) nhu cầu dịch vụ video đáp ứng khả truyền dẫn (chưa thể tăng thông lượng) hạ tầng mạng thiết bị cá nhân đại (như điện thoại di động, máy tính bảng) ngày gia tăng Việc cải tiến chuẩn mã hóa (nén) video nhu cầu tất yếu quan tâm phát triển vài thập kỷ qua Chuẩn mã hóa video đại thời điểm chuẩn H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding) với nhiều cải tiến hiệu mã hóa, tích hợp hệ thống truyền tải, khôi phục mát liệu thực kiến trúc xử lý song song Trên sở đó, báo trình bày kiến trúc tổng quan chuẩn H.265/HEVC, phân tích điểm mới, bật so với chuẩn mã hóa video cũ mơ đánh giá hiệu chuẩn H.265/HEVC sở hai yếu tố: hiệu nén độ phức tạp thuật tốn Kết nghiên cứu góp phần thúc đẩy việc khai thác chuẩn H.265/HEVC ứng dụng thực tế Việt Nam giới Từ khóa—Chuẩn H.265/HEVC, Mã hóa video, hiệu mã hóa, độ phức tạp I GIỚI THIỆU Trong nhiều năm qua, nhu cầu sử dụng dịch vụ video ngày cao, đòi hỏi chất lượng video tăng độ phân giải đặt thách thức giới truyền thông cần có kỹ thuật nén video hiệu để giảm lượng bit cần biểu diễn cho video, đồng thời đảm bảo người dùng thu video có chất lượng cao mong muốn Có vậy, có nhiều hạn chế phát triển hệ thống kênh truyền video (bị giới hạn băng thơng) thiết bị từ phía người dùng (hạn chế nguồn lượng vận hành thiết bị) dịch vụ đáp ứng nhu cầu ngày cao sử dụng video tăng trưởng nhanh chóng Đây lý cho thấy thập kỷ gần đây, chuẩn nén video liên tục nâng cấp chuẩn hóa Sau năm, kể từ chuẩn H.120 chuẩn nén video đơn vị tổ chức viễn thông quốc tế ITU-T (the International Telecommunications Union Telecommunication Standardization Sector) [1] giới thiệu vào năm 1984 chuẩn H.261 đời Kể từ đó, ngồi ITU-T cịn có tổ chức khác đồng hành việc cải tiến chuẩn nén video, tổ chức tiêu chuẩn giới ISO/IEC (the International Standardization Organization/ International Electrotechnical Commission) [2] Minh chứng cho điều này, chuẩn cải tiến chuẩn H.261 chuẩn H.262/MPEG-2 [3], H.263, H.263++/MPEG-4 [4], H.264/AVC [5] hai tổ chức đồng thời (và sau phối hợp) công bố vào năm tương ứng: 1995, 1996, 1999-2000, 2003 Các chuẩn cải tiến để đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ như: hội nghị truyền hình với độ phân giải video tiêu chuẩn SD (Standard Definition) có tốc độ 1.5-2 Mbit/s (chưa phát quảng bá phân tán), hội nghị truyền hình quốc tế (với tốc độ bitrate độ phân giải tiêu chuẩn mở rộng hơn), dịch vụ DVD phổ rộng, truyền dẫn truyền hình vệ tinh số hệ thống HDTV phân tán video qua Internet, truyền thông video thời gian thực Với mục tiêu đáp ứng nhu cầu ngày cao cho việc phát triển ứng dụng dịch vụ truyền thông video có độ phân giải lớn (HD, High Definition: 1280×720; full HD: 1920×1080) tới siêu lớn (Ultra HD 4K: 3840×2160), năm 2013, chuẩn mã hóa video H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding) đời [6] Cho đến nay, chuẩn H.265/HEVC chuẩn mã hóa nén video tốt tuân theo kiến trúc lai kết hợp mã hóa dự đốn mã hóa biến đổi [6 8] So với chuẩn H.264/AVC, H.265/HEVC tập trung giải việc nén video có độ phân giải tăng cao kiến trúc xử lý song song, cụ thể cải tiến phép dự đoán khung, liên khung cho kết dự đoán tốt hơn, sử dụng phép biến đổi cosin rời rạc với nhiều kích thước [6] Kết H.264/HEVC cải thiện hiệu suất nén, so với H.264/AVC H.265/HEVC tiết kiệm từ 30% đến 50% lượng bitrate mà cho video có chất lượng tương đương [9,10] HEVC giúp phát triển ứng dụng truyền tải video có độ phân giải, tốc độ khung hình dải động cao gam màu rộng [8] Để có cải tiến mạnh mẽ mã hóa nén video chuẩn HEVC, nhiều nhà nghiên cứu đưa nhiều đề xuất nhằm nâng cao chất lượng mã hóa theo hai khía cạnh cải thiện hiệu nén giảm độ phức tạp thuật tốn nén liệu video Trong khn khổ báo này, tập trung mô tả chuẩn mã hóa nén video HEVC (phần II), từ đó, phần III mơ tả số đề xuất chuẩn mã hóa video H.265/HEVC cho truyền thơng đa phương tiện theo hai hướng chính, nâng cao hiệu mã hóa giảm độ phức tạp mã hóa video Tiếp theo, trước đưa kết luận, phần IV chúng tơi trình bày đánh giá cụ thể phân tích cho đề xuất thông qua kết chạy thử nghiệm cho đề xuất tối ưu phép lượng tử (RDOQ: Rate-Distortion Optimized Quantization), bù mẫu thích ứng (SAO: Sample Adaptive Offset) phân chia khối chuyển động bất đối xứng (AMP: Asymmetric Motion Partitioning) hay phương thức tìm kiếm nhanh TZSearch (Test Zone Search), FDM (Fast Decision for Merge RD Cost) TransformSkip II MÔ TẢ CHUẨN MÃ HÓA VIDEO THẾ HỆ MỚI H.265/HEVC A Kiến trúc chuẩn H.265/HEVC Hình mơ tả kiến trúc tổng quan mã hóa H.265/HEVC Một ảnh gốc sau chia thành khối (block) có kích thước 8×8, khối có 64 điểm ảnh bit đưa vào mã hóa nén video với ảnh dự đốn (được tạo phía mã hóa phía giải mã) Bộ mã hóa nén video mã hóa thơng tin khác biệt ảnh gốc ảnh dự đốn Tức lúc này, thơng tin khác biệt tác động phép biến đổi, lượng tử hóa (xi ngược) thực dự đoán (trong khung liên khung), lọc vịng lặp, sau cho ảnh tái tạo đầu mã hóa Dữ liệu ảnh tái tạo đưa vào lưu trữ đệm (phía giải mã) đồng thời dùng cho việc tạo thơng tin dự đốn phía mã hóa Kiểm sốt mã chung Tín hiệu video đầu vào Tách theo CTUs - Dữ liệu kiểm soát chung Biến đổi & lượng tử hóa Biến đổi ngược Hệ số biến đổi lượng tử Mã hóa Entropy Ước lượng ảnh Dữ liệu dự đốn khơng gian Phân tích điều khiển lọc Tạo dự đoán ảnh Lựa chọn dự đoán ảnh liên ảnh Bù chuyển động Bitstream mã hóa Bộ lọc nhiễu khối & SAO Dữ liệu chuyển động Dữ liệu ảnh đệm Mã hóa dự đốn Tùy vào thơng tin tham chiếu ảnh hay ảnh có trước đó, ta có hai phương thức dự đốn dự đoán khung hay dự đoán liên khung Các khối mẫu lân cận khối ảnh mã hóa dùng để mã hóa thực dự đốn, cách thức gọi dự đốn khung Cịn ảnh mã hóa xong mã hóa tham chiếu để thực dự đoán cho ảnh tại, cách thức dự đốn liên khung Đối với ảnh video mã hóa áp dụng dự đốn khung khơng có ảnh khác phía trước để tham chiếu Đối với ảnh tiếp theo, mã hóa định lựa chọn cách thức dự đoán liên khung hay khung tùy thuộc vào số số tối ưu hóa tỉ lệ méo [6, 7]  Dữ liệu điều khiển lọc Tín hiệu video đầu Ước lượng chuyển động  Dự đoán khung (dự đốn khơng gian) Các mẫu ranh giới giải mã trước khối lân cận liệu tham khảo cho dự đoán khung Trong HEVC, dự đốn khung có 35 chế độ hay hướng, chuẩn H.264/MPEG-4 AVC có chế độ hay hướng Cụ thể: 33 hướng [2÷34]: định nghĩa cho PU (vng) kích cỡ từ 4×4 đến 32×32 chế độ: planar[0] DC[1] Các góc độ thiết kế có chủ đích (tăng hiệu dự đốn tín hiệu) Hình 1: Kiến trúc mã hóa video H.265/HEVC B Các thành phần Là mã hóa video lai, chuẩn H.265/HEVC có khối sau: khối biến đổi lượng tử hóa, mã hóa entropy, mã hóa dự đốn khung dự đốn liên khung, lọc vịng lặp Dưới mơ tả chức cho khối  Phép biến đổi lượng tử hóa Đầu tiên, thơng tin khác biệt qua khối biến đổi lượng tử hóa Mục tiêu phép biến đổi biến đổi hệ số dư thừa thành hệ số nhỏ tốt vùng biến đổi, đó, phơ bày biên độ lớn, phần cịn lại coi khơng đáng kể Hay giảm tương đồng tồn khối thông tin khác biệt (là khác biệt (hiệu) khối ban đầu với khối dự đốn) Phép biến đổi hay dùng mã hóa nén video phép biến đổi cosin rời rạc DCT (Discrete Cosine Transform) loại II, dùng nhiều (kể từ H.261/MPEG-1) Còn phép biến đổi sin rời rạc DST (Discrete Sine Transform) loại VII, chọn bổ sung HEVC [11 - 15] Sau biến đổi, để giảm bớt số lượng đầu (số trọng số) có thể, phép lượng tử hóa áp dụng Đây phép tốn xấp xỉ nên có gây tổn thất liệu HEVC sử dụng phép lượng tử vô hướng (mỗi hệ số xấp xỉ độc lập với giá trị xung quanh) Việc lượng tử hóa thao tác khơng thể hủy bỏ tồn tiến trình mã hóa video lai (là loại mã hóa có mát liệu)  Mã hóa Entropy Mã hóa entropy giúp giảm lượng bit truyền hoạt động không mát liệu khơng có tính tốn xấp xỉ giai đoạn Trong chuẩn HEVC, mã hóa entropy dùng mã hóa số học nhị phân thích ứng ngữ cảnh CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding) có số cải tiến so với chuẩn trước đó, để cải thiện tốc độ truyền liệu (có kiến trúc xử lý song song) tăng hiệu nén giảm yêu cầu nhớ ngữ cảnh [6] Hình 2: Các chế độ dự đoán khung [6, 16]  Dự đoán liên khung (dự đốn thời gian) Thay mã hóa trực tiếp giá trị pixel thô cho block đó, người ta tìm khối tương tự khung mã hố trước để tham chiếu Nếu tìm kiếm thành cơng khối mã hố vector chuyển động (là vector vị trí khối phù hợp với khung tham chiếu) Quá trình xác định vector chuyển động gọi ước lượng chuyển động Khối tìm thấy khơng phải khối phù hợp xác với khối mã hóa nên cần tính tốn khác biệt chúng (các giá trị dư thừa gọi lỗi dự báo, chuyển đổi gửi tới giải mã) Vậy để tìm khối phù hợp khung tham chiếu, có phần tử phục hồi pixel thô khối vector chuyển động trỏ tới khối phù hợp lỗi dự báo (tức thông tin khác biệt)  Bộ lọc Mục đích lọc giúp đạt hiệu tốt mã hóa video nâng cao chất lượng hình ảnh tái tạo Ảnh lọc lưu trữ đệm ảnh giải mã dùng để tham khảo cho dự đoán liên khung Có loại lọc lọc vịng giải mã khối DBF (Inloop deblocking filtering) lọc mẫu bù đắp thích nghi SAO (Sample Adaptive Offset) Bộ lọc thứ DBF, áp dụng khu vực tồn ảnh Cịn lọc thứ hai lọc SAO, áp dụng phạm vi không gian cục ảnh [6 - 8] III CÁC ĐỀ XUẤT MỚI TRONG CHUẨN H.265/HEVC A Các đề xuất nâng cao hiệu mã hóa Như nói trên, việc cải tiến chuẩn mã hóa nén video thường trọng theo hai hướng nâng cao hiệu mã hóa giảm độ phức tạp cho quy trình thực mã hố nén thơng tin video Dưới đề xuất hướng đến việc nâng cao hiệu mã hóa  RDOQ (Rate-Distortion Optimized Quantization) Mục đích RDOQ tìm tập hợp hệ số biến đổi lượng tử tối ưu để biểu diễn liệu dư thừa khối mã hóa RDOQ tính tốn biến dạng hình ảnh (bằng cách lượng tử hóa hệ số biến đổi) khối mã hóa tính tốn lượng bit cần thiết để mã hóa hệ số biến đổi lượng tử tương ứng [17] Dựa hai giá trị này, mã hóa chọn hệ số tốt hơn, cách tính chi phí RD  SAO (Sample Adaptive Offset) Một số nhiễu xuất tiêu chuẩn mã hóa trước xảy HEVC việc dự đốn khung liên khung, phép biến đổi lượng tử hóa HEVC xử lý dựa khối Các nhiễu nhiễu khối, nhiễu lặp nhiễu gây mờ [18] Để loại bỏ nhiễu này, HEVC sử dụng hai lọc vịng lặp, DBF SAO DBF áp dụng cho ranh giới khối tái tạo lại để giảm thành phần nhiễu khối Ngoài DBF ra, kỹ thuật SAO áp dụng sau thực DBF xong SAO hữu ích để giảm nhiễu lặp, loại nhiễu chủ yếu đến từ lỗi lượng tử hóa hệ số biến đổi [18] Nhiệm vụ SAO thực bù cho mẫu tái tạo cách thêm phần bù vào pixel, đó, biến dạng hình ảnh tái tạo lại ảnh gốc giảm Vấn đề phương pháp làm để phân loại mẫu tái tạo lại cách chọn độ lệch cho loại [18] Có hai loại SAO khác để lựa chọn bù dải (BO-band offset) bù cạnh (EO-edge offset)  AMP (Asymmetric Motion Partitioning) Việc phân vùng CB thành PB thông thường phân vùng đối xứng, cách phân vùng áp dụng từ chuẩn H.264/AVC, HEVC cho phép bổ sung thêm bốn phân vùng không đối xứng, gọi phân vùng chuyển động bất đối xứng (AMP) AMP giúp phân vùng hiệu trường hợp có chồng chéo phần đối tượng phía trước phía sau khu vực khối mã hóa [7] Kích thước khối nhỏ để dự đoán bù chuyển động × × (do đó, dự đốn liên khung với khối × bị loại trừ) B Các đề xuất giảm độ phức tạp thuật toán Bên cạnh nghiên cứu nâng cao hiệu mã hóa video, số đề xuất sau giúp giảm độ phức tạp nén video, tức giảm thiểu thời gian mã hóa  Tìm kiếm nhanh (Fast Search ) Thuật toán TZSearch (Test Zone Search) pha trộn tìm kiếm theo vùng mẫu tìm kiếm raster Thuật tốn tn theo bước sau: - Dự đoán vectơ chuyển động: Thuật toán TZSearch sử dụng cơng cụ dự đốn trung vị cho lân cận trái, phải Việc tối thiểu dự đốn chọn làm vị trí bắt đầu cho bước tìm kiếm - Tìm kiếm lưới ban đầu: chọn cửa sổ tìm kiếm cách sử dụng mơ hình kim cương hình vng với kích thước khác từ đến 64 Các mẫu sử dụng tìm kiếm kim cương tám điểm tìm kiếm hình vng tám điểm Điểm có vectơ chuyển động với SAD nhỏ lấy làm điểm tìm kiếm trung tâm cho bước - Tìm kiếm raster: Tìm kiếm raster hoạt động tìm kiếm quét toàn (full search) phiên lấy mẫu xuống cửa sổ tìm kiếm Cửa sổ tìm kiếm bắt đầu quét theo từ trái qua phải từ xuống - Tinh chỉnh Raster/Star: sàng lọc tốt vectơ chuyển động thu từ bước trước theo hai tinh chỉnh raster sàng lọc mẫu hình vng/kim cương (tinh chỉnh sao) kích hoạt Lúc này, mẫu hình vng tám điểm mơ hình kim cương tám điểm sử dụng Hai phương pháp sàng lọc khác hoạt động tìm kiếm chúng Tổng số điểm tìm kiếm phụ thuộc vào chuỗi video khác  FDM (Fast Decision for Merge RD Cost) FDM việc định nhanh hiệu cho thuật tốn hợp chi phí RD nhằm tránh ước tính tất chi phí biến dạng tỷ lệ ứng cử viên hợp Hay nói cách khác để thực số đánh giá chi phí biến dạng tỷ lệ cho số ứng cử viên hợp nhất, quy tắc chấm dứt sớm việc ước tính chi phí biến dạng tỷ lệ dự đoán vector chuyển động thực phía mã hóa [19]  Transform Skip Việc thực thông thường biến đổi 2D mã hóa video tiêu chuẩn dựa phép biến đổi DCT DST với số nguyên - biến đổi 1D áp dụng hàng cột đơn vị biến đổi Trong số loại tín hiệu định, việc thực biến đổi theo hai hướng lựa chọn tối ưu mặt nén lượng, cho tín hiệu với tính chất khác nhau, số chiến lược khác dẫn đến hiệu suất Tỷ lệ-Biến dạng (RD) tốt Điều xảy phổ biến số trường hợp tín hiệu 2D đầu vào phép biến đổi để hiển thị thống kê khác theo trục dọc trục ngang Phương pháp giải HEVC cách áp dụng DST thông tin dư thừa khung liên quan đến chế độ dự đoán theo hướng định Tuy nhiên, số loại thơng tin dư thừa hưởng lợi từ việc bỏ qua hoàn toàn biến đổi khung Đối với tín hiệu bù chuyển động thưa (sparser) mà thể đặc tính khác theo chiều ngang dọc xử lý phương pháp bỏ qua biến đổi khối theo chiều ngang và/hoặc dọc, để cải thiện nén [20] IV ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH Để đánh giá hiệu mã hóa chuẩn H.265/HEVC, chúng tơi thực việc mô kiểm thử 04 chuỗi video với độ phân giải 832 × 840 416 × 240 tương ứng [21] Chế độ mã hóa Random Access thiết lập codec HM16.10 với tảng phần cứng Intel core i7, RAM 8GB Các thuật toán kiểm thử đánh giá Thông số cụ thể tên gọi chuỗi video mô tả Bảng Hiệu mã hóa xác định thơng qua phép tính đại lượng BD-Rate (Bjontegaard Delta rate) [22], BD-Rate mang giá trị âm phương pháp đề xuất nâng cao hiệu mã hóa ngược lại BẢNG 1: CÁC ĐIỀU KIỆN CHẠY KIỂM THỬ TT Tổng số Chuỗi video frame RaceHorses -f 297 BlowingBubbles -f 497 PartyScene -f 497 BasketballDrill -f 497 Trong đó: thời gian mã hóa video kích hoạt tất cơng cụ; thời gian mã hóa video tắt cơng cụ tương ứng Kết thực nghiệm cho thấy: Tốc độ Nhóm khung hình video 30 frames/s D 50 frames/s 50 frames/s C 50 frames/s A Đánh giá hiệu mã hóa Bảng trình bày kết đánh giá so sánh hiệu mã hóa video thuật tốn với trường hợp kích hoạt tồn thuật tốn Với đề xuất giảm độ phức tạp thuật toán, việc đưa giải thuật tối ưu thời gian tìm kiếm dự đốn véc tơ chuyển động đề xuất có tính đột phá, đóng góp lớn cho cải tiến chuẩn nén video Kết thực nghiệm bảng đề xuất giúp giảm đến 95% thời gian cần để mã hóa nén video chất lượng nén video gần giảm khơng đáng kể (1%) Cịn đề xuất FEN đề xuất giảm thiểu việc ước tính chi phí biến dạng tỷ lệ ứng cử viên hợp FDM, kết thực nghiệm cho thấy hai kỹ thuật góp phần giảm tương ứng khoảng 22% gần 8% thời gian nén video BẢNG 2: KẾT QUẢ NÂNG CAO HIỆU NĂNG NÉN VIDEO ClassD TT Tool RDOQ HadamardME AMP SAO FastSearch FEN FDM TransformSkip BẢNG 4: ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP TỪNG ĐỀ XUẤT ClassC RaceHorses BlowingBubbles PartyScene BasketballDrill -4.61 -2.21 -1.26 -1.37 1.45 0.51 0.08 0.02 BD-Rate (%) -4.78 -5.25 -1.76 -1.39 -1.07 -0.82 0.51 -0.23 0.77 1.01 0.36 0.51 0.06 0.07 -0.53 -0.71 TT -4.11 -1.23 -0.70 -2.10 0.88 0.74 0.13 -0.28 Kết thực nghiệm cho thấy: Đề xuất tối ưu hệ số biến đổi lượng tử RDOQ giúp cải thiện hiệu mã hóa đáng kể chạy thực nghiệm khối (bảng 2), kết cải thiện từ 45% bitrate Tiếp theo đề xuất HadamardME AMP cho kết tương đối khả quan, tiết kiệm 12% bitrate Ngoài ra, lọc SAO cải thiện kết tốt cho số video, số video khác lọc khơng phát huy ưu điểm (xem Bảng 2) B Đánh giá độ phức tạp mã hóa BẢNG 3: KẾT QUẢ GIẢM ĐỘ PHỨC TẠP NÉN VIDEO ClassD TT Tool RDOQ HadamardME AMP SAO FastSearch FEN FDM TransformSkip ClassC RaceHorses BlowingBubbles PartyScene BasketballDrill (%) 10.40 10.34 20.26 0.43 -95.54 -23.38 -5.27 7.89 10.26 12.94 14.84 0.7 -96.48 -21.06 -8.69 7.98 11.18 12.40 15.63 0.61 -96.20 -21.27 -7.43 7.33 9.78 14.34 14.66 0.50 -95.64 -23.41 -10.52 7.76 Bảng tổng hợp kết so sánh độ phức tạp mã hóa video công cụ với trường hợp tất thuật tốn kích hoạt, với đại lượng T tính công thức sau: (1) Tool RDOQ HadamardME AMP SAO FastSearch FEN FDM TransformSkip Nhận xét bật tool Hiệu nén Thời gian mã hóa tăng (10%) tăng đáng kể tăng (1,65%) tăng (11%) tăng (gần 1%) tăng (16%) có sequence tăng, có gần khơng tăng sequence giảm giảm đáng kể giảm không đáng kể (96%) giảm (0,5%) giảm nhiều (30%) gần không giảm (5-10%) giảm tăng (0,38%) tăng (7%) Ngoài ra, việc chạy thực nghiệm với chuỗi video PartyScence, thay phiên tắt thuật toán, đa số cho kết thay đổi không đáng kể KẾT LUẬN Trong báo này, tổng hợp đưa đánh giá hiệu mã hóa khả giảm độ phức tạp chuẩn mã hóa video H.265/HEVC Với đóng góp đáng kể, cơng cụ chuẩn mã hóa H.265/HEVC khắc phục giải vấn đề cịn tồn chuẩn mã hóa video H.264/AVC Cụ thể đóng góp đề xuất RDOQ cải thiện 4-5% lượng bitrate qua việc tối ưu hệ số biến đổi lượng tử bên cạnh đóng góp giảm khoảng 95% thời gian mã hóa thuật tốn TZSearch đề xuất FEN giúp giảm độ phức tạp thuật toán, tiết kiệm đến 22% thời gian mã hóa Dựa đánh giá tổng quan này, báo sở để phân tích so sánh hiệu H.265/HEVC với chuẩn mã hóa khác tương lai LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội theo đề tài mã số CN18.13 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] ITU-T VCEG : http://www.itu.int/en/ITUT/studygroups/com16/video/Pages/default.aspx ISO/IEC MPEG: https://mpeg.chiariglione.org/ ITU-T and ISO/IEC JTC 1, “Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 2: Video,” ITU-T Rec H.262ISO/IEC 13818-2, Nov 1994 [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] A Olivier, E Alexandros, H Carsten, R Ganesh, W Liam, “MPEG-4 Systems: Overview,” Signal Processing: Image Communication, pp.281-298, vol 15, no 4-5, 2000 T Wiegand, G.J Sullivan, G Bjontegaard, A Luthra, “Overview of the H.264/AVC video coding standard,” IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 13, no 7, pp 560–576, 2003 G.J Sullivan, et al., “Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard”, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol 22, no 12, pp 1649-1668, 2012 M Wien, “High Efficiency Video Coding”, Signals and Communication Technology, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015 V Sze, M Budagavi, G J Sullivan, “High Efficiency Video Coding (HEVC) Algorithms and Architectures”, Integrated Circuits and Systems, Springer International Publishing Switzerland, 2014 Z Milicevic, and Z Bojkovic, "HEVC vs H.264/AVC through performance and complexity comparison," in Proceedings of the 13th International Conference on Applications of Computer Engineering (ACE’14), Lisbon, Portugal, 2014 K Zeng, A Rehman, J Wang, and Z Wang, “From H.264 to HEVC: coding gain predicted by objective video quality assessment models,” in Proceedings of International Workshop on Video Processing and Quality Metrics for Consumer Electronics (VPQM2013), Scottsdale, AZ, 2013 N Ahmed, T Natarajan, and K Rao, “Discrete Cosine Transform,” IEEE Trans Comput., vol C-23, no 1, pp 90–93, Jan 1974 M Budagavi, A Fuldseth, G Bjontegaard, V Sze, and M Sadafale, “Core Transform Design in the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard,” IEEE J Sel Topics Signal Process., vol 7, no 6, pp 1029– 1041, Dec 2013 V Britanak, P C Yip, and K R Rao, “Discrete Cosine and Sine Transforms: General Properties, Fast Algorithms and Integer Approximations,” Elsevier, Sep 2006 [14] R K Chivukula and Y A Reznik, “Fast Computing of Discrete Cosine and Sine Transforms of Types VI and VII,” in Proc SPIE 8135, Applications of Digital Image Processing XXXIV, no 813505, pp 1–10, Sep 2011 [15] Y A Reznik, “Relationship between DCT-II, DCT-VI, and DSTVII transforms,” in Proc 2013 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp 5642–5646, May 2013 [16] G J Sullivan, P Topiwala, and A Luthra, “The H.264/AVC Advanced Video Coding Standard: Overview and Introduction to the Fidelity Range Extensions”, SPIE Conference on Applications of Digital Image Processing XXVII, Aug 2004 [17] J Stankowski, C Korzeniewski, M Domański, T Grajek “RateDistortion Optimized Quantization in HEVC: Performance Limitations”, 2015 Picture Coding Symposium (PCS), Cairns, QLD, pp 85-89, Jun 2015 [18] H Zhang, O C Au, Y Shi, W Zhu, V Jakhetiya, L Jia, “Improved Sample Adaptive Offset for HEVC”, 2013 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference, Kaohsiung, pp 1-4, 2013 [19] B G Kim, K Goswami, “Basic Prediction Techniques in Modern Video Coding Standards”, SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering, 2016 [20] M Mrak, J Z Xu, “Impoving screen content coding in HEVC by transform skipping”, European Signal Processing Conference (EUSIPCO), 2012 [21] HEVC Video test sequences, [Online] Available: ftp://hevc@ftp.tnt.unihannover.de/testsequences/ [22] G Bjontegaard, “Calculation of average PSNR differences between RD curves”, in: ITU-T SC16/Q6 13th VCEG Meeting, Austin, Apr 2001  ... (tăng hiệu dự đốn tín hiệu) Hình 1: Kiến trúc mã hóa video H.265/HEVC B Các thành phần Là mã hóa video lai, chuẩn H.265/HEVC có khối sau: khối biến đổi lượng tử hóa, mã hóa entropy, mã hóa dự... khối ảnh mã hóa dùng để mã hóa thực dự đoán, cách thức gọi dự đoán khung Cịn ảnh mã hóa xong mã hóa tham chiếu để thực dự đốn cho ảnh tại, cách thức dự đoán liên khung Đối với ảnh video mã hóa áp... trình mã hóa video lai (là loại mã hóa có mát liệu)  Mã hóa Entropy Mã hóa entropy giúp giảm lượng bit truyền hoạt động không mát liệu khơng có tính tốn xấp xỉ giai đoạn Trong chuẩn HEVC, mã hóa