Способ кодирования и декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности цифрового кодирования и декодирования видеоинформации. Способ кодирования и декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости заключается в поэтапной обработке поступающей информации, на первом этапе информацию принимают и преобразуют, на втором этапе преобразованную информацию разводят по разным процессорам и дальнейшую обработку осуществляют путем параллельного вычисления, на каждом процессоре используют индивидуальные функции кодирования и декодирования, разбивают информацию на блоки и затем кодируют одновременно группы элементов, причем перед кодированием осуществляют преобразование видеоинформации путем оптимального и субоптимального выбора параметров различных режимов видеокодирования в рамках стандарта H.265/HEVC, причем одновременно подвергают оптимизации параметры квантования, внутрикадрового кодирования, межкадрового кодирования, параметры анализа движения и статистического кодирования, а также при обработке видеоинформации и кодировании используют варьируемые режимы кодирования с пространственным предсказанием и режим группового кодирования. 1 табл.

 

Изобретение относится к технологиям радиосвязи и предназначено для повышения эффективности компрессии при кодировании видеосигналов в рамках стандарта H.265/HEVC

Известны способы эффективного кодирования/декодирования видеоизображений, в рамках стандарта H.265/HEVC, позволяющие сократить объемы передаваемой информации.

Так в [пат. RU №2509435, МПК H04N 7/24, опубл. 10.01.2014] предлагается способ кодирования и декодирования видеосигналов, техническим результатом которого является повышение эффективности кодирования изображений с высоким разрешением за счет определения глубины блока кодирования и рабочего режима средства кодирования, в соответствии с характеристиками данных изображения. Указанный способ заключается в разделении видеоданных текущего видеокадра на максимальные блоки кодирования, определении кодированной глубины для каждого блока, вывод результата кодирования посредством дополнительного кодирования разделенной области максимального блока кодирования в соответствии с рабочим режимом инструментального средства кодирования, вывод битового потока, содержащего кодированные видеоданные глубины.

Недостатками данного способа являются недостаточное сокращение объема передаваемой информации, низкая эффективность взаимной корреляции между цветовыми каналами, которая предусматривает цветовое преобразование каналов и получение четырех полноразмерных расширенных матриц, что усложняет технологичность процесса.

В [пат. RU №2514091, МПК H04N 19/91, опубл. 27.04.2014] предлагается способ кодирования и декодирования видеосигналов, технический результат которого заключается в повышении эффективности кодирования и декодирования битового потока видеоинформации за счет разделения кадра на слои, к которым применяются независимые приемы энтропийного кодирования. Разделение на энтропийные слои произвольно. При декодировании энтропийные слои декодируются независимо. Недостаткам способа является неоднозначность декодированного сигнала, возникающая при различном подходе к разделению информации на слои.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, описанный в [пат. US №2014269934, МПК H04N 19/39, опубл. 18.09.2014], в котором для кодирования и декодирования видеопотока используется многоядерный процессор, рассматривающий при обработке поступающий видеопоток как макроконструкцию. На первом этапе информация принимается и преобразуется. На втором этапе преобразованная информация разводится по разным процессорам, и дальнейшая обработка осуществляется путем параллельного вычисления. Такая многослойная обработка позволяет на каждом процессоре использовать индивидуальный способ обработки и соответственно использовать индивидуальные функции кодирования и декодирования. На основе обработки ряда последовательных байтов потока данных выбирается функция кодирования и принимается макроблочная структура разбиения кадра для последующей обработки. Первый кадр видеопоследовательности кодируется с использованием только внутрикадрового предсказания. Для всех остальных кадров последовательности и между точками произвольного доступа при кодировании большинства блоков используются различные режимы межкадрового кодирования с временным предсказанием.

Недостатком указанного способа является низкое быстродействие, так как возникает необходимость многократной обработки данных, что не позволяет его использовать в режиме реального времени.

Технической задачей способа является повышение эффективности компрессии при сохранении повышенной устойчивости к потерям данных, получение удобной интеграции в транспортные сети и системы.

Технический результат способа заключается в повышении быстродействия и точности цифрового кодирования и декодирования видеоинформации по стандарту H.265/HEVC, использующего оптимальный и субоптимальный выбор параметров различных режимов кодирования.

Это достигается тем, что известный способ кодирования и декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости заключается в поэтапной обработке поступающей информации, на первом этапе информацию принимают и преобразуют, на втором этапе преобразованную информацию разводят по разным процессорам и дальнейшую обработку осуществляют путем параллельного вычисления, на каждом процессоре используют индивидуальные функции кодирования и декодирования, разбивают информацию на блоки и затем кодируют одновременно группы элементов, перед кодированием осуществляют преобразование видеоинформации путем оптимального и субоптимального выбора параметров различных режимов видеокодирования в рамках стандарта H.265/HEVC, причем одновременно подвергают оптимизации параметры квантования, внутрикадрового кодирования, межкадрового кодирования, параметры анализа движения и статистического кодирования, а также при обработке видеоинформации и кодировании используют варьируемые режимы кодирования с пространственным предсказанием и режим группового кодирования, при этом выбор параметров межкадрового кодирования устанавливают динамично, разбиение на блоки проводят, используя динамичные контекстные структуры, выбранные из набора доступных моделей, зависящих от статистики ранее закодированных символов, в видеопотоке проводят сжатие значений параметров по разности информации между соседними кадрами, используя динамические окна оценки движения и параметр компенсации движения, позволяющий проводить кодирование с дробным шагом.

Результатом способа также является возможность дополнительного снижения кадровой скорости и/или разрешения кадров на время быстрого изменения содержания сцены, что позволяет реализовывать дополнительную предварительную фильтрацию при декодировании в зависимости от уровня шумов в изображении.

Способ кодирования и декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости реализуется следующим образом.

На первом этапе проводят покадровый прием видеоинформации в виде последовательного цифрового потока, определяют параметры потока и выбирают режимы видеокодирования в рамках стандарта H.265/HEVC, при этом проводят оптимизацию и субоптимальный выбор параметров видеокодирования, что достигается динамическим варьированием параметров:

1) квантования,

2) внутрикадрового кодирования,

3) межкадрового кодирования,

4) анализа межкадрового движения,

5) статистического кодирования.

Далее последовательный цифровой поток преобразуют в соответствии с оптимизированными параметрами.

На втором этапе проводят кодирование видеоинформации с оптимизированными параметрами:

- используют режимы кодирования с пространственным предсказанием и групповым кодированием;

- при групповом кодировании видеоизображения используют методики разбиения информации на блоки с последующим кодированием одновременно группы элементов, для ограничения снижения качества восстанавливаемого изображения. Рассматривают различные комбинации макроблочной структуры - 16×16, 32×32;

- дополнительно вводят параметр кодера длины группы кадров (GOP), значение которого при выборе параметров межкадрового кодирования устанавливают динамично, что позволяет проводить анализ и компенсацию движения в видеопотоке;

- кодирование проводят методами адаптивного двоичного арифметического кодирования с применением контекстных моделей, обеспечивающих высокую эффективность кодирования разных синтаксических элементов с различными статистическими свойствами. Контекстную модель выбирают из набора доступных моделей, зависящих от статистики недавно закодированных (предыдущих) символов.

- далее решают задачу уменьшения избыточности информации в видеопотоке, для этого используют оригинальный подход, учитывающий проведение операций сжатия значений по разности между соседними кадрами и динамические окна оценки движения;

- при этом используют два размера для окон оценки движения - 64×64 и 128×128 и для компенсации движения вводят дополнительный параметр межкадрового кодирования, позволяющий проводить кодирование с дробным шагом.

В таблице приведен перечень настраиваемых параметров внутрикадрового и межкадрового кодирования, анализа движения, квантования и статистического кодирования.

Особенности способа кодирования/декодирования состоят в том, что:

- выбор режимов кодирования и кодирование видеоинформации предваряется оптимизацией и субоптимальным выбором параметров видеокодирования, что предполагает динамическое варьирование параметров;

- кодирование преобразованной и оптимизированной видеоинформации проводят с использованием адаптивных методов и режимов кодирования с пространственным предсказанием и групповым кодированием;

- выбор параметров межкадрового кодирования устанавливают динамично, что позволяет проводить анализ и компенсацию движения в видеопотоке;

- при групповом кодировании видеоизображения проводят разбиение информации на блоки и кодирование блоков осуществляют с применением контекстных моделей, обеспечивающих высокую эффективность кодирования разных синтаксических элементов с различными статистическими свойствами;

- кодирование и преобразования проводят с использованием архитектуры параллельной обработки;

- уменьшение избыточности информации в видеопотоке проводят, используя операции сжатия значений по разности информации между соседними кадрами, использующей динамические окна оценки движения и параметр компенсации движения с возможностью дробного кодирования шага - в половину и в четверть пикселя;

- декодированные изображения подвергают дополнительной постобработке

с использованием адаптивной фильтрации и нелинейного преобразования, предназначенного для частичной компенсации потерь, обусловленных квантованием спектральных коэффициентов;

Сущность изобретения поясняется характеристиками макетов кодера и декодера, созданных на основе разработанного способа кодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости по стандарту H.265/HEVC.

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели макетов кодера и декодера:

- диапазон битовых скоростей - от 256 до 8192 кбит/с;

- кадровая скорость - 25 кадров/с;

- пиковое отношение сигнал/шум (PSNR) восстановленных изображений - не ниже 38 дБ при скорости выходного битового потока для видеоформата 352×288 - не более 0,5 Мбит/с, для видеоформата 704×576 - не более 1,5 Мбит/с, для видеоформата 1280×720 - не более 3 Мбит/с, для видеоформата 1920×1080 - не более 5,5 Мбит/с.

Макет кодера видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости по стандарту H.265/HEVC предназначен для сжатия цифрового потока видеоинформации и обеспечивает следующие технические характеристики:

- стандарт кодирования - ITU-T Recommendation H.265/ISO/IEC 23008-2 MPEG-H HEVC;

- диапазон битовых скоростей - от 256 до 8192 кбит/с;

- разрешение видео - от 352x288 до 1920×1080 пикселов;

- кадровая скорость - 25 кадров/с;

- скорость выходного битового потока кодированных тестовых видеопоследовательностей при пиковом отношении сигнал/шум (PSNR) восстановленных изображений не ниже 38 дБ должна быть:

- для видеоформата 352×288 - не более 0,5 Мбит/с;

- для видеоформата 704×576 - не более 1,5 Мбит/с;

- для видеоформата 1280×720 - не более 3 Мбит/с;

- для видеоформата 1920×1080 - не более 5,5 Мбит/с;

- кодирование в реальном времени;

- выходной интерфейс - Ethernet.

Макет декодера предназначен для декодирования цифрового потока видеоинформации, закодированной по стандарту H.265/HEVC, и обеспечивает следующие технические характеристики:

- стандарт входного потока - ITU-T Recommendation

H.265/IS(MEC 23008-2 MPEG-H HEVC;

- диапазон битовых скоростей входного потока - от 256 до 8192 кбит/с;

- разрешение декодированного видео - от 352×288 до 1920×1080 пикселов;

- кадровая скорость декодированного видео - 25 кадров/с;

- декодирование двух битовых потоков одновременно в реальном времени;

- входной интерфейс - Ethernet.

Способ кодирования/декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости апробирован на разработанных макетах кодера и декодера, которые прошли успешные испытания, подтвердившие на практике технико-эксплуатационные показатели.

Разработанный способ и испытанные в составе макетов кодера и декодера алгоритмы оптимального и субоптимального выбора параметров различных режимов видеокодирования в рамках стандарта H.265/HEVC предназначен для использования при разработке и изготовлении экспериментальных образцов устройств кодирования видеоинформации для систем передачи мультимедийной информации реального времени при сохранении приемлемого качества воспроизведения информации.

Способ кодирования и декодирования видеоинформации пониженной, стандартной и высокой четкости, заключающийся в поэтапной обработке поступающей информации, на первом этапе информацию принимают и преобразуют, на втором этапе преобразованную информацию разводят по разным процессорам и дальнейшую обработку осуществляют путем параллельного вычисления, на каждом процессоре используют индивидуальные функции кодирования и декодирования, разбивают информацию на блоки и затем кодируют одновременно группы элементов, отличающийся тем, что перед кодированием осуществляют преобразование видеоинформации путем оптимального и субоптимального выбора параметров различных режимов видеокодирования в рамках стандарта H.265/HEVC, причем одновременно подвергают оптимизации параметры квантования, внутрикадрового кодирования, межкадрового кодирования, параметры анализа движения и статистического кодирования, а также при обработке видеоинформации и кодировании используют варьируемые режимы кодирования с пространственным предсказанием и режим группового кодирования, при этом выбор параметров межкадрового кодирования устанавливают динамично, разбиение на блоки проводят, используя динамичные контекстные структуры, выбранные из набора доступных моделей, зависящих от статистики ранее закодированных символов, в видеопотоке проводят сжатие значений параметров по разности информации между соседними кадрами, используя динамические окна оценки движения и параметр компенсации движения, позволяющий проводить кодирование с дробным шагом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении качества изображения за счет уменьшения локально возникающих ошибок предсказания.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении качества изображения за счет уменьшения локально возникающих ошибок предсказания.

Изобретение относится к средствам кодирования текущего изображения, которое ранее было разбито на блоки. Технический результат заключается в уменьшении объема передаваемых данных.

Изобретение относится к области адаптивного кодирования и декодирования. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования при переключении между цветовыми пространствами во время кодирования и декодирования.

Изобретение относится к способу и устройству для выполнения синхронизации мультимедийных данных. Технический результат заключается в устранении проблемы рассинхронизации при воспроизведении мультимедийных файлов на стороне беспроводного вывода и на стороне локального вывода вследствие задержек беспроводной передачи, возникающих на стороне беспроводного вывода в ходе воспроизведения мультимедийного файла устройством составного типа, что позволяет улучшить пользовательское восприятие.

Изобретение относится к области воспроизведения контента. Технический результат заключается в обеспечении способа и системы для простого выбора контента, требующегося пользователю.

Изобретение относится к устройствам декодирования. Технический результат заключается в повышении эффективности декодирования видеосигнала.

Изобретение относится к устройствам обработки изображений. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования и декодирования видеоданных.

Изобретение относится к устройствам декодирования видеосигнала. Технический результат заключается в повышении эффективности декодирования видеосигнала.

Настоящее изобретение относится к технологии кодирования и декодирования изображения и, в частности, к технологии кодирования и декодирования изображения с использованием кодирования параметра квантования с предсказанием.

Изобретение относится к области передачи служебных сигналов, а более конкретно к обработке кодированных данных. Технический результат – упрощение обработки изображений посредством использования управляющих данных. Система для обработки кодированных данных реализует систему кодера, выполненную с возможностью осуществления операций, содержащих: кодирование множества изображений для формирования кодированных данных, причем каждое из этого множества изображений сегментировано на множество мозаичных фрагментов; и вывод кодированных данных вместе с управляющими данными, которые указывают, что зависимости при межкадровом предсказании на конкретных границах ограничены для конкретного набора мозаичных фрагментов, причем данный конкретный набор мозаичных фрагментов параметризован в управляющих данных в виде одной или более областей мозаичных фрагментов, охватывающих эти один или более мозаичных фрагментов, при этом управляющие данные включают параметр количества, указывающий количество мозаичных фрагментов в наборе мозаичных фрагментов, и элементы синтаксиса, которые указывают местоположение области мозаичных фрагментов во множестве изображений. 6 н. и 30 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к технологиям кодирования/декодирования видеосигнала. Техническим результатом является повышение эффективности декодирования видеосигнала. Предложен способ декодирования видеосигнала. Способ содержит этап, на котором осуществляют декодирование информации о режиме обхода при преобразовании, указывающей режим обхода при преобразовании для текущего блока. Далее, согласно способу, осуществляют получение разностных коэффициентов преобразования, относящихся к текущему блоку, из видеосигнала. Осуществляют получение прошедших обратное квантование разностных коэффициентов преобразования посредством выполнения обратного квантования разностных коэффициентов преобразования. Определяют на основании декодированной информации о режиме обхода при преобразовании, режим обхода при преобразовании для текущего блока из числа одного или более возможных режимов обхода при преобразовании. 3 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

Изобретение относится к технологиям кодирования/декодирования видеосигнала. Техническим результатом является повышение эффективности декодирования видеосигнала. Предложен способ декодирования видеосигнала. Способ содержит этап, на котором осуществляют декодирование информации о режиме обхода при преобразовании, указывающей режим обхода при преобразовании для текущего блока. Далее осуществляют получение разностных коэффициентов преобразования, относящихся к текущему блоку, из видеосигнала, а также получение прошедших обратное квантование разностных коэффициентов преобразования посредством выполнения обратного квантования разностных коэффициентов преобразования. Далее определяют на основании декодированной информации о режиме обхода при преобразовании режим обхода при преобразовании для текущего блока из числа одного или более возможных режимов обхода при преобразовании. При этом один или более возможный режим обхода при преобразовании включает по меньшей мере один режим из числа режима двумерного преобразования, режима горизонтального предсказания, режима вертикального предсказания или режима без преобразования. 3 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

Группа изобретений относится к технологиям обработки отображения перцепционно квантованных видеоизображений. Техническим результатом является улучшение эффективности кодирования и перцепционной однородности для видеоизображений с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Предложен способ кодирования перцепционно квантованного видеоизображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Способ содержит этап, на котором получают доступ к первому видеосигналу в первом цветовом пространстве. Далее согласно способу применяют одно или более цветовых преобразований к первому видеосигналу с генерированием выходного видеосигнала в перцепционно квантованном оппонентном цветовом пространстве. Применение одного или более цветовых преобразований к первому видеосигналу с генерированием выходного видеосигнала дополнительно включает применение первого цветового преобразования к первому видеосигналу с генерированием второго видеосигнала в основном линейном цветовом пространстве. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к хост-устройству для беспроводной стыковки со стыкуемым устройством. Техническим результатом является уменьшение требуемой полосы пропускания для аудио/видео (AV) функций при беспроводной стыковке. Предложено хост-устройство (300), которое предоставляет беспроводную стыковку стыкуемому устройству (250) и содержит: блок (210) удаленного клиента для предоставления по меньшей мере одной функции AV рендеринга приложению (252) через блок (251) удаленного сервера в стыкуемом устройстве, блоки (211, 212, 213, 214) переноса, выполненные с возможностью обеспечения переноса нисходящего потока первых AV данных к стыкуемому устройству и приема восходящего потока вторых AV данных, в отношении которых должен быть осуществлен рендеринг, от стыкуемого устройства. Хост-устройство также имеет AV маршрутизатор (310) для обработки нисходящего потока и восходящего потока с тем, чтобы замещать первые AV данные в нисходящем потоке предварительно определенным шаблоном перед передачей нисходящего потока стыкуемому устройству, и замещать по меньшей мере часть вторых AV данных в восходящем потоке по меньшей мере частью первых AV данных после приема восходящего потока от стыкуемого устройства и перед рендерингом AV данных. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к видеоустройству, подсоединенному к системе базы данных визуальных объектов, ассоциированных с метаданными. Технический результат заключается в обеспечении выбора визуального объекта. Предложен способ передачи в видеоустройстве, подсоединенном к системе базы данных визуальных объектов, и содержит: выбор (12, 32) первого визуального объекта в видеоконтенте; выбор (14, 35) второго визуального объекта в видеоконтенте; передачу (16, 38) в систему базы данных по меньшей мере одной информации относительно ассоциации первого визуального объекта со вторым визуальным объектом. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области кодирования/декодирования видеоданных. Технический результат – сокращение траты вычислительных ресурсов. Способ обработки видеоданных содержит: прием набора параметров видео (VPS) и набора параметров последовательности (SPS), причем VPS содержит множество синтаксических структур параметров гипотетического эталонного декодера (HRD), содержащих соответствующие наборы параметров HRD, причем VPS дополнительно включает в себя элементы синтаксиса, указывающие соответствующий набор идентификаторов уровня для соответствующей синтаксической структуры параметров HRD, и SPS содержит синтаксическую структуру параметров HRD, содержащую набор параметров HRD; выбор набора параметров HRD, применимых к некоторой конкретной рабочей точке, при этом набор параметров HRD в наборе синтаксической структуры параметров HRD в SPS применим к упомянутой конкретной рабочей точке на основе того, что набор идентификаторов уровня этой конкретной рабочей точки идентичен набору из всех идентификаторов уровня, присутствующих в потоке битов, который подвергается тестированию с помощью теста соответствия потока битов; и выполнение операции HRD с использованием выбранного набора параметров HRD. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 8 табл.

Изобретение относится к способу и системе для компилирования элементов медиа-контента для платформы медиа по запросу для аренды пользователями платформы медиа по запросу. Технический результат заключается в автоматическом компилировании элементов медиа-контента для платформы медиа по запросу. Предложенный cпособ использует комбинацию рекомендательной системы для выбора подходящего набора элементов медиа-контента, которые будут предложены в течение следующего периода обслуживания, и предсказателя числа аренд для оценки того, сколько видео отдельные пользователи будут арендовать в следующем периоде обслуживания. Кроме того, способ и система могут быть выполнены для оценки прибыли или убытка от сдачи в аренду за указанный период обслуживания, а также для оценки удовлетворенности клиентов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике вещания телевизионных программ, в частности к региональному цифровому ТВ вещанию стандарта второго поколения наземного (эфирного) телерадиовещания (DVB-T2) с использованием одночастотных сетей (SFN). Техническим результатом является обеспечение работы модифицированной региональной сети SFN вещания с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок при ее развертывании, а также осуществление мониторинга качества работы в процессе эксплуатации. Предложено устройство, в котором настройку сети осуществляют с помощью изменения параметров модифицированного потока T2-MI, формируемого в реплейсере путем замещения части программ федерального потока T2-MI программами регионального потока T2-MI. Управление параметрами регионального потока T2-MI сети SFN осуществляют одновременно с коррекцией параметров федерального потока T2-MI по результатам оценки скорости передачи данных и коэффициентов битовых ошибок в многоканальном приемнике. 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования. Устройство обработки изображения содержит модуль декодирования для генерирования изображения посредством декодирования потока битов; модуль установки опорного списка для установки опорного списка, к которому обращаются при прогнозировании изображения, генерируемого модулем декодирования, посредством вставки опорного изображения, к которому можно обратиться в направлении уровня, из множества опорных изображений, к которым можно обратиться в направлении уровня, между множеством опорных изображений, к которым можно обращаться в направлении времени, причем опорное изображение является межкадровым опорным изображением; и модуль прогнозирования для прогнозирования изображения, генерируемого модулем декодирования, посредством обращения к опорному списку, установленному модулем установки опорного списка. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 28 ил.
Наверх