Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1Đánh giá, phân tích và so sánh hiệu suất của hai bộ mã hoá video H.265 HEVC và H.264 AVC 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN DUY XUYÊN ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH HIỆU SUẤT CỦA HAI BỘ MÃ HOÁ VIDEO H.265 VÀ H.264 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH C NG NGHỆ THUẬT ĐIỆN T , TRU ỀN TH NG HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TRẦN DUY XUN ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH HIỆU SUẤT CỦA HAI BỘ MÃ HOÁ VIDEO H.265 VÀ H.264 Ngành: C ng ngh K thuật Đi n t , Truy n th ng Chuyên ngành: K thuật Đi n t Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH C NG NGHỆ THUẬT ĐIỆN T , TRU ỀN TH NG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ V HÀ HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN T i xin cam đoan luận văn tốt nghi p “Đánh giá, phân tích so sánh hiệu suất hai mã hố video H.265 H.264.” cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi thực hi n hướng dẫn TS Lê Vũ Hà Luận văn tốt nghi p kết q trình nghiên cứu độc lập, khơng chép cơng trình nghiên cứu khác Các số li u luận văn s dụng trung thực, trích dẫn từ nguồn hợp pháp đáng tin cậy Hà Nội, ngày 19 tháng 07 năm 2016 Người thực hi n Tr n Duy Xuyên MỤC LỤC MỤC LỤC .1 DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC H NH V DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT TÓM TẮT Chương Giới thi u .8 Chương Tổng quan v H.265/HEVC 11 2.1 Cấu trúc bậc cao H.265/HEVC 11 2.1.1 NAL loại hình ảnh .11 2.1.2 Các tập tham số .14 2.2 Cấu trúc mã hoá 15 2.3 Cấu trúc khối k thuật song song 16 2.3.1 Phân vùng khối .16 2.3.2 Phân vùng hình ảnh .21 2.3.3 X lý song song H.265/HEVC 22 2.4 Kết luận .27 Chương Dự đoán nội ảnh dự đoán liên ảnh 28 3.1 Dự đoán nội ảnh 28 3.1.1 Thiết lập mẫu tham chiếu .29 3.1.2 Dự đoán mẫu nội ảnh 33 3.1.3 Chế độ mã hóa nội ảnh 36 3.2 Dự đoán liên ảnh 38 3.2.1 Dự đoán vector chuyển động tiên tiến (AMVP) 39 3.2.2 Nhập khối dự đoán liên ảnh 40 3.2.3 Nội suy mẫu phân số .41 3.3 Bộ lọc vòng 43 3.4 Kết luận .45 Chương Những s a đổi đ xuất v dự đoán nội ảnh 46 4.1 Chế độ dự đoán nội ảnh H.265/HEVC 46 4.2 Thuật toán chọn chế độ nội ảnh nhanh .48 4.3 Q trình dự đốn nội ảnh nhanh k thuật song song 49 Chương Tổng kết .52 5.1 Kết luận .52 5.3 Hướng phát triển 53 DANH MỤC T I LI U THAM KHẢO 54 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các loại gói Non-VCL NAL[1] 13 Bảng 2-2: Các loại gói VCL NAL[1] 13 Bảng 2-3: Kích thước khối bù chuyển động hỗ trợ H.265/HEVC k thuật trước đây[1] 20 Bảng 3-1: Sự khác dự đoán nội ảnh 29 H.265/HEVC H.264/AVC[1] 29 Bảng 3-3: Giá trị tham số B[1] .34 Bảng 3-2: Giá trị tham số A[1] .34 Bảng 3-4: Chế độ dự đoán nội ảnh màu dựa theo chế độ dự đoán nội ảnh[1] .38 DANH MỤC H NH V Hình 2-1: Cấu trúc tiêu đ gói NAL [1] 12 Hình 2-2: Các tập tham số H.265/HEVC[1] .14 Hình 2-3: Cấu trúc mã hóa video H.264/AVC .15 Hình 2-4: Cấu trúc mã hóa video Hybrid phiên H.265/HEVC đ u tiên 15 Hình 2-6: Ví dụ v phân vùng hình ảnh thành nhi u CTU 64x64[1] 17 Hình 2-5: Ví dụ phân vùng hình ảnh thành nhi u khối macro 16x16[1] 17 Hình 2-7: Ví dụ v phân vùng CTU theo thứ tự chi u sâu 18 Hình 2-8: Tất kích thước PU H.265/HEVC[1] 19 Hình 2-9: Ví dụ v chia CTB thành nhi u TBs 20 Hình 2-10: Mối quan h CU, PU TU H.265/HEVC 21 Hình 2-11: Cấu trúc mảnh độc lập H.265/HEVC[1] 21 Hình 2-12: Ví dụ v s dụng tile chia hình ảnh thành vùng, đường gạch thể hi n ranh giới vùng [1] 25 Hình 2-13: Quy trình tiles 25 Hình 2-14: X lý song song sóng trước .26 Hình 3-1: Ví dụ v chế độ dự đốn nội ảnh H.265/HEVC[1] 29 Hình 3-2: Quá trình thay mẫu (a) Mẫu tham chiếu trước thực hi n q trình, mẫu khơng có sẵn ký hi u màu xám 30 (b) Mẫu tham chiếu sau thực hi n trình[1] .30 Hình 3-3: Quá trình lọc mịn (a) Bước thứ (b) bước thứ hai[1] 32 Hình 3-4: Các chế độ góc dự đốn nội ảnh [1] 33 Hình 3-5: Ví dụ v vi c đổi chỗ mấu tham chiếu bên trái đểm rộng hàng tham chiếu dọc chế độ nội ảnh 23[1] 35 Hình 3-6: Ví dụ v vi c s dụng chế độ dự đoán planar nội ảnh 36 (a) Tính thành ph n ngang (b) Tính thành ph n dọc .36 (c) giá trị trung bình (a) (b) [1] 36 Hình 3-7: Khái ni m v dự đoán liên ảnh[1] 38 Hình 3-8: Quá trình dự đốn liên ảnh H.265/HEVC[1] 39 Hình 3-9: Các khối có ứng viên vector chuyển động[1] 40 Hình 3-10: (a) Các ứng viên chọn danh sách sát nhập khối X, chúng sáp nhập thành dòng đậm, (b) Các bước kiểm tra dư để thêm ứng viên vào danh sách [1] 41 Hình 3-11: Vị trí mẫu phân số để nội suy [1] 42 Hình 3-12: De-blocking filter SAO H.265/HEVC[1] 43 Hình 3-13: mẫu vị trí chúng vùng ranh giới khối P Q[1] 44 Hình 4-1: Quá trình định chế độ dự đốn nội ảnh H.265/HEVC[5] 46 Hình 4-2: Quá trình lựa chọn chế độ nội ảnh s a đổi 49 Hình 4-3: WPP bước thứ 50 Hình 4-4: Luồng bắt đ u trình đồng thời với bước đ u tiên .50 Hình 4-5: Luồng 4, mã hóa entropy chạy theo thứ tự quét 51 DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A AMVP: Advance Motion Vector Dự đoán vector chuyển động tiên tiến Prediction AVC: Advance Video Coding Nén video tiên tiến (H.264/AVC) C CTU: Coding Tree Unit Đơn vị mã hóa CTB: Coding Tree Block Khối mã hóa CU: Coding Unit Đơn vị mã hóa CB: Coding Block Khối mã hố CRA: Clean Random Access Truy cập ngẫu nhiên H HEVC: High Efficiency Video Coding Mã hóa video hi u suất cao IDR: Instantaneous Decoding Refresh Giải mã tức thời IRAP: Intra Random Access Point Điểm truy cập ngẫu nhiên nội ảnh N NAL: Network Abstract Layer Lớp trừu tượng mã hóa mạng M MPM: Most Probable Mode Chế độ dự đoán P PB: Prediction Block Khối dự đoán PU: Prediction Unit Đơn vị dự đoán S STSA: Step-wise Temporal Sublayer Access Truy cập t ng phụ tạm thời T TB: Transform Block Khối biến đổi TU: Transform Unit Đơn vị biến đổi V Lớp mã hóa video VCL: Video Coding Layer W K thuật x lý song song sóng trước WPP: Wave-front Parallel Processing TÓM TẮT Video kh ng nén có độ phân giải chất lượng cao kh ng thể chuyển tín hi u qua mạng truy n th ng dung lượng lớn, nhu c u xem, s dụng video ngày cao Do đó, k thuật mã hóa nén video phát triển cải thi n nhi u thập kỷ để khắc phục vấn đ này, giảm thiểu dung lượng video, giúp cho vi c truy n dẫn video qua mạng đơn giản Hi n nay, H.264/AVC (Advance Video Coding - Nén video tiên tiến) tiêu chuẩn nén mã hóa video s dụng phổ biến toàn giới Tuy nhiên, nhu c u v video chất lượng cao hơn, tốc độ khung hình cao hơn, chẳng hạn video HD, UltraH, 4K 8K, H.264/AVC chưa có khả nén tốt Vì vậy, chuẩn nén video phát triển, phiên đ u tiên H.265/HEVC c ng bố vào tháng năm 2013, kh ng có khả mã hố tốt video có độ phân giải cao mà cịn giảm dung lượng video mã hố n a so với chuẩn nén H.264/AVC Mục tiêu luận án tìm hiểu k thuật nén video hi n nay, H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding - Mã hóa video hi u suất cao) Luận án đưa so sánh v k thuật nén H.265/HEVC H.264/AVC, để biết lý hi u nén H.265/HEVC tốt 50% so với chuẩn nén trước (H.264/AVC) Ngồi ra, H.265/HEVC chuẩn nén nhi u k thuật cải tiến tốt hơn, nên th ng qua trình tìm hiểu so sánh, t i tìm số phương pháp để cải thi n hi u suất giảm độ phức tạp, đặc bi t k thuật dự đoán nội ảnh H.265/HEVC Hình 3-10: (a) Các ứng viên chọn danh sách sát nhập khối X, chúng sáp nhập thành dòng đậm, (b) Các bước kiểm tra dư để thêm ứng viên vào danh sách [1] Danh sách ứng viên hợp có tính khác với danh sách vector ứng viên chuyển động Đó thành ph n ứng viên hợp phải chứa tất li u chuyển động có tất thơng tin dự đốn, chẳng hạn loại dự đoán liên ảnh (P B), danh sách vector ứng viên chuyển động chứa vector chuyển động Các ứng viên hợp lựa chọn bởi: - Tối đa bốn ứng viên chọn từ năm khối lân cận không gian (A1, B1, B0, A0, B2) - Một ứng viên thời gian, giống ứng viên thời gian danh sách ứng viên vector chuyển động - Các ứng viên bổ sung tạo cách kết hợp thông tin chuyển động tồn danh sách, khơng có ứng c viên Ví dụ v ứng viên bổ sung minh họa hình 2-20 - Tất ứng viên mã hóa s dụng dự đốn liên ảnh 3.2.3 Nội suy mẫu phân số Tương tự với H.264, H.265/HEVC hỗ trợ dự đốn với độ xác ph n tám pixel với thành ph n màu, ph n tư pixel với thành ph n sáng Cụ thể, phép nội suy mẫu phân số s dụng để tạo mẫu tham chiếu h số vectơ dự đoán chuyển động kh ng phải số nguyên 41 Quá trình nội suy tạo mẫu tứ điểm ảnh H.264 có giai đoạn Giai đoạn đ u tiên tạo n a mẫu, s dụng lọc 6-tap, có độ trễ pha kh ng đổi 0,5, sau làm trịn kết trước trung bình với mẫu số ngun g n để tạo tứ điểm ảnh chúng Quá trình thay đổi H.265/HEVC Các mẫu tứ điểm ảnh tạo trực tiếp cách s dụng lọc -tap 8-tap điểm ảnh nguyên Đi u giúp tăng hi u mã hóa dự đốn, độ xác cao loại bỏ q trình làm trịn, lỗi làm trịn Hình 3-11: Vị trí mẫu phân số để nội suy [1] Ví dụ, a0,0 tạo cách s dụng lọc 7-tap, c0,0, e0,0, g0,0…trong b0,0, f0,0 tạo cách s dụng lọc -tap, thể hi n hình 2-21 Do s dụng lọc có số tap nhi u hơn, H.265/HEVC dự đốn xác so với lọc 6-tap s dụng H.264, làm tăng số lượng li u c n phải lưu phức tạp mã hóa Vì H.265/HEVC có hạn chế để giảm băng th ng nhớ Thay mẫu 4x4, kích thước khối dự đoán nhỏ 8x4 4x8, để dự đốn đơn lẻ 42 3.3 Bộ lọc vịng Hình 3-12: De-blocking filter SAO H.265/HEVC[1] Bộ lọc vòng trong ph n quan trọng H.265/HEVC Hai lọc vòng deblocking filter độ l ch tương thích mẫu (SAO – Sample Adaptive Offset) Do H.265/HEVC k thuật mã hóa video hybrid dựa theo khối, tạo khối gián đoạn ranh giới dự đốn khối suốt tồn q trình mã hóa Bộ lọc deblocking làm giảm tất nhiễu khối vu ng, SAO làm giảm nhiễu rung thay đổi cường độ số mẫu Cả hai đ u áp dụng bước cuối sau trình tái xây dựng hình ảnh trước lưu vào đ m hình ảnh giải mã, theo thứ tự SAO thực hi n sau lọc deblocking filter Ngoài ra, lọc deblocking filter SAO kh ng phụ thuộc vào cấu hình mã hóa Mục đích lọc vịng nâng cao chất lượng hình ảnh giải mã, nâng cao hi u nén Trong H.265/HEVC, lọc deblocking filter s dụng ranh giới đơn vị mã hóa (CU), đơn vị dự đoán (PU) đơn vị biến đổi (TU) Vi c định li u khối có lọc hay kh ng dựa vào chế độ dự đoán, khối li n k , vector chuyển động, cụ thể biến gọi sức mạnh ranh giới (Bs – Boundary strength) - Bs = tồn khối li n k ảnh - Bs = nếu: o Một khối li n k có h số biến đổi khác kh ng 43 o Các khối li n k có khác bi t t đối v vectơ chuyển động lớn mẫu sáng số nguyên o Các khối li n k có vectơ chuyển động liên quan đến hình ảnh khác nhau, số lượng vector khối kh ng giống - Nếu kh ng, Bs = Trong H.264, Bs có mức {0, 1, 2, 3, 4} nhi u hoàn cảnh, H.265/HEVC hỗ trợ mức Bs Ngồi ra, kích thước khối lớn hơn, có nghĩa số khối nhỏ hơn, phức tạp lọc deblocking filter H.265/HEVC giảm so với H.264 Bộ lọc deblocking filter s dụng ranh giới khối Bs khối lớn Tuy nhiên, c n thực hi n bước thẩm định trước s dụng lọc Đối với ranh giới khối chói, định lọc dựa phân đoạn bốn mẫu Theo biểu thức sau: Trong ngưỡng v tham số số lượng t hóa Hình 3-13: mẫu vị trí chúng vùng ranh giới khối P Q[1] 44 Có chế độ lọc deblocking filter: chế độ bình thường chế độ mạnh Chế độ mạnh áp dụng ba biểu thức : Chức SAO giảm nhiễu rung ảnh trước ảnh lưu vào đ m (Decoded Picture Buffer) Nếu lọc SAO kích hoạt, q trình thực hi n sau lọc de-blocking Trong H.265/HEVC, lọc SAO có chế độ EO (Edge Offset) BO (Band Offset) 3.4 Kết luận Dự đoán nội ảnh dự đoán ảnh hai k thuật x lý quan trọng nén video tất chuẩn từ trước tới Trong H.265/HEVC, dự đoán nội ảnh cải tiến nhi u so với H.264/AVC để thích hợp với mã hóa nén video có độ phân giải cao Đ u tiên, tập hợp kích thước block dự đốn mở rộng tới 32x32, H.264/AVC 16x16 Cùng với cấu trúc khối thay đổi, khối dự đốn tái cấu trúc giúp hình ảnh trơn tru Thứ hai số hướng dự đốn góc tăng từ tới 33 hướng Độ phức tạp tính tốn cao bù lại dự đốn nội ảnh H.265/HEVC dự đoán chuẩn xác H.264/AVC Nhiễu block ranh giới khối x lý tốt với lọc nhiễu block, lọc vòng X lý thiết lập mẫu tham chiếu giúp cho dự đốn nội ảnh x lý song song, đặc bi t mẫu ranh giới tile s dụng k thuật song song tile Dự đoán liên ảnh H.265/HEVC phát triển chút so với H.264/AVC Vector chuyển động dự đốn nhanh xác với k thuật AMVP K thuật nhập khối dự đoán liên ảnh giúp cho x lý giải mã nhanh hình ảnh mượt mà ranh giới khối nhập Cuối x lý dự đoán trực tiếp mẫu phân số H.265/HEVC giảm đáng kể sai số mẫu so với chẩn mã hóa trước, H.264/AVC 45 Chương Những sửa đổi đề xuất dự đoán nội ảnh 4.1 Chế độ dự đoán nội ảnh H.265/HEVC Hình 4-1: Quá trình định chế độ dự đoán nội ảnh H.265/HEVC[5] 46 Ph n giải thích chi tiết q trình lựa chọn chế độ dự đoán nội ảnh PU Con số cho thấy toàn bước định chế độ dự đoán nội ảnh H.265/HEVC Sau tạo khối tham chiếu, tất 33 chế độ góc cạnh móc nối lại để tính tốn định chế độ th (RMD - Rough Mode Decision) cách biến đổi Hadamard, H.264/AVC s dụng cách biến đổi cosin rời rạc (DCT - Discrete Cosine Transform) Nó làm giảm phức tạp thuật tốn Trong q trình RMD, biểu thức là: Trong đó, ∑∑| | HSAD tổng t đối số dư biến đổi Hadamard, R mode bit chế độ dự đoán, λ Lagrange multiplier, khối hi n p yếu tố dự đoán điểm ảnh lân cận tương ứng với chế độ dự đoán W H chi u rộng chi u cao khối hi n tương ứng Ma trận H, hạt nhân biến Hadamard, xác định sau: Bước cuối tính chi phí biến dạng theo tỷ l đủ (C FRD): 47 Trong SSD (Sum of Square Difference) tổng chênh l ch vu ng khối tái xây dựng khối ban đ u, R bits số bit khối hi n Sau thực hi n tất bước, tất giá trị CFRD xếp thứ tự tăng d n Các chế độ tốt xếp đ u danh sách Có chế độ ứng viên tốt cho khối 8x8 4x4, khối khác có chế độ tốt nhấ t 4.2 Thuật toán chọn chế độ nội ảnh nhanh Ph n 4.1 thể hi n tính phức tạp mức tiêu thụ thời gian chế độ dự đoán nội ảnh H.265/HEVC Cụ thể, có hai l n 35 hướng Vịng tính RMD, sau vịng hai để đánh giá chi phí RD, vịng lặp hai q trình phân loại Ngồi ra, phức tạp tính tốn chi phí RD cao Do đó, để cải thi n tốc độ lựa chọn chế độ nội ảnh H.265/HEVC Một lý tưởng tìm Trong [5] [6] đ u đồng ý chế độ nội ảnh tốt khối có mối quan h với danh sách xếp sau tính RMD Tỷ l lựa chọn chế độ tốt danh sách 90% Như đ cập trên, có chế độ nội ảnh tốt cho khối, có kích thước 8x8 4x4, chế độ cho kích thước khác Vì vậy, thuật toán thay đổi sau: sau tính tốn phân loại tất 35 kết RMD, số chế độ danh sách xếp giữ để đánh giá chi phí RD phụ thuộc vào kích thước khối hi n (PU) Các chế độ khác đ u bị loại 48 Thuật tốn đ xuất là: Hình 4-2: Quá trình lựa chọn chế độ nội ảnh s a đổi Áp dụng thuật toán này, số l n lặp giảm nhi u có thể, giống tính phức tạp q trình tính chi phí RD Thuật tốn đơn giản giữ chế độ ứng viên mà kh ng tính đến kích thước PU, thay đổi số chế độ để tăng hội tìm chế độ tốt 4.3 Q trình dự đốn nội ảnh nhanh kỹ thuật song song Trong ph n 2.3.3, WPP giải thích chi tiết Nó công cụ song song s dụng H.265/HEVC, phù hợp với dự đốn nội ảnh Một hình ảnh chia thành nhi u hàng Mỗi luồng nội ảnh x lý tất CTU hàng đó, bắt đ u từ CTU bên trái sang cuối bên phải Do ràng buộc với khối tham chiếu ảnh, hàng bắt đ u dự đoán tất khối khối hi n thời đ u tiên kết thúc trình dự đốn Ví dụ, tất khối chia 49 kích thước, q trình dự đốn hàng hi n bắt đ u thời điểm với khối thứ ba hàng trên, xem hình 4-3 Hình 4-3: WPP bước thứ H.265/HEVC thiết kế để thực hi n song song H u hết tất quy trình, đơn vị thuộc H.265/HEVC thực hi n song song Ph n giải thích trình song song Quá trình bao gồm bước: x lý song song mã hóa entropy Bước đ u tiên WPP, q trình dự đốn nội ảnh hàng Ngay sau hoàn thành bước đ u tiên, thông tin nội ảnh lưu lại, sau bước thứ hai bắt đ u vi c tạo luồng để mã hóa entropy Theo cách đơn giản, phương pháp kết hợp q trình dự đốn nội ảnh với q trình mã hóa entropy Hình 4-4: Luồng bắt đ u q trình đồng thời với bước đ u tiên 50 Thuật tốn có số thuận lợi Thuận lợi đ u tiên tối đa hóa tỷ l tăng tốc bước WPP Công cụ song song đẩy nhanh trình dự đốn nội ảnh Thuận lợi thứ hai giảm thiểu hao hụt hi u suất Quá trình mã hóa Entropy x lý theo thứ tự quét màng tự để khởi động chạy liên tục với luồng WPP, thuận lợi thứ ba là: tốc độ nhanh Hình 4-5: Luồng 4, mã hóa entropy chạy theo thứ tự quét 51 Chương Tổng kết 5.1 Kết luận Nói chung, tất k thuật thực hi n H.265/HEVC cải tiến dựa H.264 AVC Một số k thuật phức tạp so với k thuật trước, ví dụ 64x64 CTU, dự đoán nội ảnh với 35 chế độ có sẵn, lọc vịng có lọc van, vv Kích thước khối tăng lên đến tối đa 64x64, gấp 16 so với khối macro H264, cải tiến quan trọng Ngoài ra, H.265/HEVC thiết kế để ứng dụng k thuật song song Tính t với tiêu chuẩn nén video giúp đẩy nhanh thời gian mã hóa giải mã, dựa cơng ngh ph n cứng cải tiến H u tất cú pháp cấu trúc H.265/HEVC đ u hỗ trợ mã hóa giải mã cách độc lập Dù tính phức tạp thuật tốn tính tốn, thời gian mã hóa giải mã giảm nhờ k thuật song song 52 5.3 Hướng phát triển Mặc dù H.265/HEVC công bố vào đ u năm 2013, tiêu chuẩn mã hóa video phổ biến H.264 G n đây, có nhi u nghiên cứu để nâng cấp H.265/HEVC, thuật toán cho ph n m m ph n cứng Do đó, tốn đặt c n phải tìm ý tưởng để phát triển H.265/HEVC trở lên tốt hơn, đặc bi t dự đoán nội ảnh ph n mà tơi tập trung phân tích Trong luận án, có phân tích mang tính khái ni m mà khơng có mơ hình mơ Do đó, tương lai g n, u phải làm thực hi n k thuật đ xuất đ cập chương trước Đặc bi t, bước phát triển sau, ph n m m mã nguồn mở HM (https://hevc.hhi.fraunhofer.de/) s dụng để thực hi n mô 53 ANH MỤC TÀI IỆU THAM HẢO [1] Vivienne Sze, Madhukar Budagavi, Gary J.Sullivan, “High Efficiency Video Coding (HEVC) Algorithms and Architectures”, USA [2] Gary J.Sullivan, Jens-Rainer Ohm, Woo-Jin Han, Thomas Weigand, “Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) standard”, IEEE Transactions of recruiting [3] Marta Merlo Serrano, “Improved Intra-Prediction for Video Coding”, Master Thesis, Queen Mary University of London, July 2014 [4] Frank Bossen, Benjamin Bross, Karsten Suhring, “HEVC Complexity and Implementation Analysis”, Circuits and Systems For Video Technology, Dec 2012 [5] Liang Zhao, Li Zang, Siwei Ma, Debin Zhao, “ Fast Mode Decision Algorithm for Intra Prediction in HEVC” [6] Do Kyung Lee, Je-Chang Jeong, “Fast Intra Coding by using RD Cost Candidate Elimination for High Efficiency Video Coding”, the World Congress on Engineering and Computer science 2014, Vol I, San Francisco, USA [7] Yanan Zhao, Li Song, Xiangwen Wang, Min Chen, Jia Wang, “Efficient realization of parallel HEVC intra coding” [8] Qin Yu, Liang Zhao, Siwei Ma, “Parallel AMVP Candidate list construction for HEVC” [9] Mauricio Alvarez Mesa, Chi Ching Chi, Thomas Schierl and Ben Juurlink, “Evaluation of parallelization strategies for the emerging HEVC standard”, Heinrich Hertz Institute, Berlin, Germany [10] H Brahmasury Jain and K.R Rao, “Fast intra mode decision in High Efficiency Video Coding” [11] Heming Sun, Dajiang Zhou, Satoshi Goto, “A low -complexity HEVC intra prediction algorithm based on level and mode filtering”, IEEE International Conference on Multimedia and Expo, 2012 [12] Roman I Chernyak, “Analysis of the intra prediction in H.265/HEVC”, Mathematical Sciences, Vol 8, 2014 [13] Xu X., Cohen R., Vetro, Sun H., “ Predictive coding of intra prediction modes for High Efficiency Video Coding”, Mistubishi electric research laboratories, May 2012 [14] Haijun Lei, Zhongwang Yang, “Fast intra prediction mode decision for High Efficiency Video Coding”, 2nd International Symposium on Computer, Communication, Control and Automation, 2013 54 [15] Shohei Matsuo, Seishi Takamura and Atsushi Shimizu, “Modification of intra angular prediction in HEVC”, NTT Media Intelligence Laboratories, NTT Corporation, Yokosuka, Japan [16] Younhee Kim, DongSan Jun, Soon-heung Jung, Jin Soo Choi, and Jinwoong Kim, “A fast intra-prediction method in HEVC using rate-distortion estimation based on hadamard transform”, ETRI Journal, Vol 35, Num 2, April 2013 [17] Thomas Wiegand, Gary J Sullivan, “The H.264/AVC Video Coding Standard”, IEEE Signal processing magazine, 03/2007 55 ... NGHỆ TRẦN DUY XUYÊN ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH HIỆU SUẤT CỦA HAI BỘ MÃ HOÁ VIDEO H.265 VÀ H.264 Ngành: C ng ngh K thuật Đi n t , Truy n th ng Chuyên ngành: K thuật Đi n t Mã số: 60520203 LUẬN... nén video với H.264/ AVC chưa tốt H.265/ HEVC mã hóa nén video có độ phân giải cao tốt H.264/ AVC kích thước khối k thuật nén H.265/ HEVC phức tạp Tuy nhiên, với video có độ phân giải HD, H.264/ AVC. .. trúc mã hố Hình 2-3: Cấu trúc mã hóa video H.264/ AVC Hình 2-4: Cấu trúc mã hóa video Hybrid phiên H.265/ HEVC đ u tiên Theo hình 2-4, ta thấy mã hoá H.265/ HEVC xây dựng dựa n n tảng H.264/ AVC Tất