Масштабируемое кодирование видео

Масштабируемое кодирование видео: (SVC ) - это имя расширения приложения G для H.264 / MPEG-4 Стандарт сжатия видео AVC. SVC стандартизирует кодирование высококачественного битового потока видео, который также содержит один или несколько подмножеств битовых потоков (форма многоуровневого кодирования ). Битовый поток подмножества видео получается путем отбрасывания пакетов из большего видео, чтобы уменьшить полосу пропускания, требуемую для потока битов поднабора. Подмножество битового потока может представлять более низкое пространственное разрешение (меньший экран), более низкое временное разрешение (более низкая частота кадров) или видеосигнал более низкого качества. H.264 / MPEG-4 AVC был разработан совместно ITU-T и ISO /IEC JTC 1. Эти две группы создали Joint Video Team (JVT) для разработки стандарта H.264 / MPEG-4 AVC.

• 1 Обзор
• 2 Предпосылки и приложения
• 3 История и временная шкала
• 4 Профили и уровни
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки
  • 7.1 Введение и обзор
  • 7.2 Комитет по стандартизации
  • 7.3 Разное

Целью стандартизации SVC было обеспечение возможности кодирования высококачественного видеобитового потока, содержащего одно или несколько подмножеств потоки битов, которые сами могут быть декодированы со сложностью и качеством восстановления, аналогичными тем, которые достигаются при использовании существующей конструкции H.264 / MPEG-4 AVC с тем же количеством данных, что и в потоке битов поднабора. Подмножество битового потока получается путем отбрасывания пакетов из большего битового потока.

Подмножество битового потока может представлять более низкое пространственное разрешение (меньший экран), более низкое временное разрешение (более низкая частота кадров) или видеосигнал более низкого качества (каждый отдельно или в комбинации) по сравнению с битовым потоком, которым он является. происходит от. Возможны следующие модальности:

• Временная масштабируемость (частота кадров): зависимости компенсации движения структурированы так, что полные изображения (то есть связанные с ними пакеты) могут быть отброшены из потока битов. Временная масштабируемость уже включена в H.264 / MPEG-4 AVC (также она доступна в некоторых других форматах, таких как VP8 ). SVC предоставил только дополнительную информацию о расширении для улучшения его использования.
• Пространственная масштабируемость (размер изображения): видео кодируется с несколькими пространственными разрешениями. Данные и декодированные выборки с более низким разрешением могут использоваться для прогнозирования данных или выборок с более высоким разрешением, чтобы уменьшить битрейт для кодирования более высоких разрешений.
• Масштабируемость SNR / качества / точности: видео кодируется с единое пространственное разрешение, но с разным качеством. Данные и декодированные выборки более низкого качества могут использоваться для прогнозирования данных или выборок более высокого качества, чтобы уменьшить скорость передачи битов для кодирования более высокого качества.
• Комбинированная масштабируемость: комбинация 3 модальностей масштабируемости, описанных выше.

SVC обеспечивает прямую совместимость для устаревшего оборудования: тот же поток битов может использоваться базовым оборудованием, которое может декодировать только подмножество с низким разрешением (т. Е. 720p или 1080i ), в то время как более совершенное оборудование сможет декодировать высококачественный видеопоток (1080p ).

Масштабируемость битового потока для видео является желательной функцией для многих мультимедийных приложений. Потребность в масштабируемости возникает из-за требований постепенного ухудшения качества передачи или потребностей адаптации для пространственных форматов, скорости передачи данных или мощности. Для выполнения этих требований полезно, чтобы видео одновременно передавалось или сохранялось с различными пространственными или временными разрешениями или качествами, что является целью масштабируемости видеобитового потока.

Традиционные системы передачи и хранения цифрового видео основаны на системах H.222.0 / MPEG-2 TS для широковещательных услуг по спутниковым, кабельным и наземным каналам передачи, и для DVD хранилища или на H.320 для услуг разговорной видеоконференцсвязи. Эти каналы обычно характеризуются фиксированным пространственно-временным форматом видеосигнала (SDTV или HDTV или CIF для видеотелефона H.320). Поведение приложений в таких системах обычно подпадает под одну из двух категорий: работает или не работает. [1]

Современные системы передачи и хранения видео, использующие Интернет и мобильные сети, обычно основаны на RTP /IP для сервисов реального времени (разговорный и потоковый) и для компьютерных файловых форматов, таких как mp4 или 3gp. Большинство сетей доступа RTP / IP обычно характеризуются широким диапазоном качества соединения и принимающих устройств. Различное качество соединения является результатом механизмов адаптивного совместного использования ресурсов в этих сетях, удовлетворяющих меняющимся во времени требованиям к пропускной способности данных различного количества пользователей. Разнообразие устройств с различными возможностями, начиная от сотовых телефонов с маленькими экранами и ограниченной вычислительной мощностью до высокопроизводительных ПК с дисплеями высокой четкости, является результатом непрерывного развития этих оконечных устройств.

Масштабируемое кодирование видео (SVC) - одно из решений проблем, связанных с характеристиками современных систем передачи видео. Следующие видеоприложения могут извлечь выгоду из SVC:

• Потоковая
• Конференцсвязь
• Наблюдение
• Широковещательная передача
• Хранение

• Октябрь 2003 г.: Группа экспертов по движущемуся изображению (MPEG) объявила конкурс предложений по технологии SVC.
• Апрель 2004 г.: было представлено четырнадцать предложений; двенадцать были основаны на сжатии с помощью вейвлетов, а два были расширением H.264 / MPEG-4 AVC.
• Октябрь 2004 г.: Предложение, сделанное группой передачи изображений Института Генриха Герца (HHI) был выбран MPEG в качестве отправной точки своего проекта стандартизации SVC.
• Январь 2005 г.: MPEG и Группа экспертов по кодированию видео (VCEG) согласились стандартизировать SVC проект как поправка к стандарту H.264 / MPEG-4 AVC.
• Июль 2007: проект SVC получил окончательное одобрение

В результате масштабируемого видео Расширение кодирования, стандарт содержит пять дополнительных масштабируемых профилей: Scalable Baseline, Scalable High, Scalable High Intra, Scalable Constrained Baseline и Scalable Constrained High Profile. Эти профили определены как комбинация профиля H.264 / MPEG-4 AVC для базового уровня (2-е слово в имени масштабируемого профиля) и инструментов, которые достигают масштабируемого расширения:

• Масштабируемый базовый профиль : в основном нацелены для разговорных, мобильных приложений и приложений наблюдения.
  • Битовый поток, соответствующий масштабируемому базовому профилю, содержит битовый поток базового уровня, который соответствует ограниченной версии базового профиля H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Поддерживает B-сегменты, взвешенное прогнозирование, CABAC энтропийное кодирование и преобразование яркости 8 × 8 на уровнях улучшения (CABAC и преобразование 8 × 8 поддерживаются только для определенных уровней), хотя базовый уровень должен соответствовать ограниченному базовому профилю, который не поддерживают эти инструменты. Инструменты кодирования для источников с чересстрочной разверткой не включены.
  • Пространственное масштабируемое кодирование ограничено коэффициентами разрешения 1,5 и 2 между последовательными пространственными слоями как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении и обрезкой с выравниванием макроблока.
  • Качество и временное масштабируемое кодирование поддерживаются без каких-либо ограничений.
• Scalable High Profile : в первую очередь разработан для приложений вещания, потоковой передачи, хранения и видеоконференцсвязи.
  • Поток битов, соответствующий профилю Scalable High, содержит поток битов базового уровня, который соответствует профилю High H.264 / MPEG-4 AVC.
  • Поддерживает все инструменты, указанные в расширении Scalable Video Coding.
  • Пространственное масштабируемое кодирование без каких-либо ограничений, т. Е. Поддерживаются произвольные коэффициенты разрешения и параметры кадрирования.
  • Качество и временное масштабируемое кодирование поддерживаются без каких-либо ограничений.
• Масштабируемый высокий внутренний профиль : В основном предназначен для профессионального использования.
  • Использует только изображения мгновенного обновления декодера (IDR). Изображения IDR могут быть декодированы без ссылки на предыдущие кадры.
  • Поток битов, соответствующий профилю Scalable High Intra, содержит поток битов базового уровня, который соответствует профилю High H.264 / MPEG-4 AVC с разрешенными только изображениями IDR.
  • Все инструменты масштабируемости разрешены, как и в Scalable High Profile, но на любом уровне разрешены только изображения IDR.
• Scalable Constrained Baseline Profile
• Scalable Constrained High Profile

• алгоритм Adam7, используется в чересстрочной развертке PNG
• Отслаивание битрейта
• Иерархическая модуляция
• JPEG 2000
• Масштабируемость

1. ^Проект IETF, П. Вестин, Х. Лундин, М. Гловер, Дж. Уберти, Ф. Галлиган, «Формат полезной нагрузки RTP для видео VP8»

Введение и обзор

• Обзорный документ по SVC, подготовленный Х. Шварцем, Д. Марпе и Т.. Wiegand
• Презентация HHI масштабируемого расширения H.264 / AVC

(Wayback Machine копия)

• MPEG - Технологии - Обзор масштабируемого кодирования видео (chiariglione.org)

Комитет по стандартизации

• Сайт архива документов JVT
• Описание организации JVT

Разное

• Polycom поставляет SVC на основе открытых стандартов : Промышленность без лицензионных отчислений
• Открытый декодер SVC : Открытая реализация стандарта SVC.
• Scalable Video Coding Toolchain : Набор инструментов для использования масштабируемого кодирования видео с динамической адаптивной потоковой передачей по HTTP
• Scalable Video Coding Dash Dataset : общедоступный набор данных с видео SVC