CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT MÃ HÓA VIDEO
2.3. Kỹ thuật mã hóa video H.265/HEVC
2.3.3.1. Phân vùng ảnh mức cao
Để xử lý song song và gói tin, u cầu phân vùng hình ảnh mức cao. Trong tiêu chuẩn video mới nhất HEVC cũng như tiêu chuẩn trước của nó sử dụng Slice để phân chia ảnh ở mức cao.
Slice: Một slice cung cấp một phần của một ảnh theo cách mỗi slice được mã hóa
độc lập. Do đó, nếu một ảnh được phân ra N slice, thì N slice này có thể được xử lý song song. Hình 2.4 minh họa trường hợp một ảnh được chia thành 3 slice và mỗi slice được xử lý độc lập. Về mặt khái niệm, một slide bao gồm slice header và dữ liệu của nó, thơng tin giải mã Slice có trong slice header, trong H.265/HEVC có 2 kiểu slice, đó là :
Hình 2.4. Cấu trúc Slice của một ảnh [7]
Ngồi ra các slice có thể được mã hóa dưới dạng các loại mã hóa khác nhau như I-Slice, P-Slice và B-Slice được mơ tả theo hình sau:
Tile : Cơ chế phân chia hình ảnh của Tile khá giống với các slice, nhưng ở đây được
phép phân chia theo hình chữ nhật, thể hiện ở hình 2.6. Một slice khơng bị hạn chế ở khn dạng hình chữ nhật. Tile là vùng có thể giải mã độc lập trong một bức ảnh, ưu điểm chính là tăng cường xử lý song song và nó có thể được sử dụng cho việc truy cập không gian ngẫu nhiên (random access). Về khả năng phục hồi lỗi thì Tile khơng tốt bằng Slice nhưng về hiệu suất mã hóa thì việc phân chia theo kiểu Tile vượt trội hơn Slice.
Hình 2.6. Cấu trúc tile của một ảnh [7] Wavefont Parallel Processing (WPP)
Đây là đặc trưng mới trong bộ mã hóa H.265/HEVC so với chuẩn trước đó, với thuộc tính có thể lựa chọn. Một slice có thể chia thành các hàng của các phần tử (CTUs). Dòng đầu tiên được xử lý thơng thường, thuật tốn bắt đầu xử lý từ hàng thứ hai trở đi. Sau khi xử lý phần tử thứ 2 của hàng thứ nhất, thì việc xử lý hàng thứ 2 có thể bắt đầu. Tương tự, sau khi xử lý phần tử thứ hai của hàng thứ 2, thì hàng thứ 3 có thể bắt đầu xử lý.. tương tự đối với hàng tiếp theo và biểu diễn trên hình 2.7.
Hình 2.7. Cấu trúc WPP trong một slice [7]
Nội dung cơ bản của WPP là bắt đầu q trình xử lí (mã hóa hoặc giải mã) một hàng CTU mới ngay khi hai CTU của hàng trên đã được xử lí. Việc u cầu 2 CTU bởi vì dự đốn intra và dự đoán vector chuyển động của CTU đang xử lí phụ thuộc dữ liệu ở trên từ cả CTU phía trên nó và CTU phía trên bên phải của nó. Thơng số mã hóa Entropy được khởi tạo dựa trên các thông tin thu được từ 2 CTU hàng trên cho phép xử lí tình huống tốt hơn trong hàng mã hóa mới.
Xử lý song song trong H.265/HEVC: Là một trong những kỹ thuật quan trọng
tạo nên sự khác biệt về hiệu quả mã hóa trong H.265/HEVC, so với những tiêu chuẩn mã hóa khác trước đó. Nhờ các bộ xử lý nhiều nhân trong một CPU, xử lý đa luồng,
một hình ảnh, một mảnh hay một khối có thể được mã hóa một cách độc lập trong một lõi. Điều này làm giảm thời gian mã hóa, giảm độ trễ mã hóa trong H.265/HEVC, so với q trình mã hóa đồng bộ của các tiêu chuẩn cũ.
Trong H.265/HEVC, có ba cấp độ cấu trúc có thể thực hiện theo xử lý song song: - Song song cấp hình ảnh: nhiều hình ảnh có thể được mã hóa cùng một lúc. Do đó, các thành phần phụ thuộc thời gian cho dự đoán bù chuyển động được đápứng. Mỗi lõi trong một bộ xử lý có trách nhiệm mã hóa một hình ảnh.
- Song song cấp mảnh: Như đã thảo luận, trong H.265/HEVC, một hình ảnh được phân chia thành nhiều mảnh. Những mảnh này có thể được mã hóa một cách độc lập với những mảnh khác trong cùng một hình ảnh, do đó các mảnh có thể được sử dụng để song song hóa. Tất cả các dữ liệu cần thiết để giải mã chứa trong tiêu đề mảnh, dữ liệu mảnh và các loại tập tham số.
- Song song cấp khối: Dựa vào các quá trình độc lập của một khối mã hóa, song song cấp khối có nghĩa là một khối có thể được dự đốn trong một lõi, trong vịng lọc trong một lõi, và entropy được mã hóa trong một lõi khác. Mỗi bước mã hóa một khối có thể được xử lý đồng thời trên các lõi khác nhau.