Jednotka kódovacího stromu - Coding tree unit - Wikipedia

Jednotka kódovacího stromu (ČVUT) je základní jednotkou zpracování Vysoce efektivní kódování videa (HEVC) video standard a koncepčně odpovídá strukturou makroblok jednotky, které byly použity v několika předchozích video standardech.[1][2] ČVUT se také označuje jako největší kódovací jednotka (LCU).[3]

CTU může mít velikost od 16 × 16 pixelů do 64 × 64 pixelů, přičemž větší velikost obvykle zvyšuje účinnost kódování.[4][2] První video standard, který používá CTU, je HEVC / H.265, který se stal ITU-T standardem 13. dubna 2013.[5][6][7]

Dějiny

Metody kódování makrobloků se od té doby používají ve standardech kódování digitálního videa H.261 který byl poprvé vydán v roce 1988. Nicméně pro oprava chyb a odstup signálu od šumu standardní velikost makrobloku 16x16 není schopna dosáhnout takové bitové redukce teorie informace a teorie kódování jsou teoreticky a prakticky možné.[8]

Technické údaje

HEVC nahrazuje makrobloky, které byly použity u předchozích video standardů, s CTU, které mohou používat větší blokové struktury až do 64 × 64 pixelů a mohou lépe rozdělit obraz na struktury s proměnnou velikostí.[4][9]

HEVC zpočátku rozděluje obraz na CTU, které jsou poté rozděleny pro každou složku luma / chroma do bloků kódovacích stromů (CTB).[4][9]

CTB může být 64 × 64, 32 × 32 nebo 16 × 16 s větší velikostí pixelového bloku, což obvykle zvyšuje účinnost kódování.[4] CTB jsou poté rozděleny do jedné nebo více kódovacích jednotek (CU), takže velikost CTU je také největší velikostí kódovací jednotky.[4]

  • Uspořádání CU v CTB je známé jako čtyřstrom protože rozdělení vede ke čtyřem menším regionům.[4]
  • CU se poté dělí na predikční jednotky (PU) typu predikce intra-obraz nebo inter-obraz, které se mohou lišit velikostí od 64 × 64 do 4 × 4.[4][9] Pro omezení šířky pásma paměti v nejhorším případě při aplikaci kompenzace pohybu v procesu dekódování jsou predikční jednotky kódované pomocí inter-obrazové predikce omezeny na minimální velikost 8 × 4 nebo 4 × 8, pokud jsou predikovány z jedné reference (uniprediction) 8 × 8, pokud jsou předpovídány ze dvou referencí (biprediction).[4][10]
  • Pro kódování zbytku predikce je CU rozdělena na kvadrant DCT transformační jednotky (TU).[4][11] TU obsahují koeficienty pro transformaci a kvantizaci prostorových bloků.[4][9] TU může mít velikost bloku 32 × 32, 16 × 16, 8 × 8 nebo 4 × 4 pixely.[4]

Standardizace

Na schůzi HEVC v červenci 2012 bylo na základě návrhu JCTVC-J0334 rozhodnuto, že pro použití velikostí CTB 32 × 32 nebo 64 × 64 bude zapotřebí HEVC úrovně 5 a vyšší.[3][12] Toto bylo přidáno do HEVC v Draft International Standard jako limit úrovně pro proměnnou Log2MaxCtbSize.[13]

Log2MaxCtbSize byl v konceptu HEVC z října 2012 přejmenován na CtbSizeY a v konceptu HEVC z ledna 2013 přejmenován na CtbLog2SizeY.[10][14]

Účinnost kódování

Návrh většiny norem pro kódování videa je primárně zaměřen na dosažení nejvyšší účinnosti kódování.[2] Účinností kódování je schopnost kódovat video při nejnižší možné bitové rychlosti při zachování určité úrovně kvality videa.[2] HEVC těží z použití větších velikostí CTB.[2]

To se ukázalo v testech PSNR s kodérem HM-8.0 HEVC, kde byl nucen používat postupně menší velikosti CTU.[2] U všech testovacích sekvencí se ve srovnání s velikostí CTU 64 × 64 ukázalo, že bitová rychlost HEVC se zvýšila o 2,2%, když byla nucena použít velikost 32 × 32 CTU, a zvýšila se o 11,0%, když byla nucena použít velikost 16 × 16 CTU .[2]

V testovacích sekvencích třídy A, kde bylo rozlišení videa 2560 × 1600, se ve srovnání s velikostí CTU 64 × 64 ukázalo, že bitová rychlost HEVC se zvýšila o 5,7%, když byla nucena použít velikost CTU 32 × 32 a zvýšen o 28,2%, když byl nucen použít velikost CTU 16 × 16.[2]

Testy ukázaly, že velké velikosti CTU se stávají ještě důležitějšími pro efektivitu kódování u videa s vyšším rozlišením.[2] Testy také ukázaly, že dekódování videa HEVC kódovaného na velikost 16 × 16 CTU trvalo o 60% déle než na velikosti 64 × 64 CTU.[2] Testy ukázaly, že velké velikosti CTU zvyšují účinnost kódování a zároveň zkracují dobu dekódování.[2] Testy byly prováděny s hlavním profilem HEVC založeným na rovnocenných špičkový poměr signálu k šumu (PSNR).[2]

Zvýšení přenosové rychlosti videa při použití menších velikostí CTU[2]
Sekvence video testuMaximální velikost CTU použitá při kódování videa
ve srovnání s 64 × 64 CTU
64 × 64 CTU32 × 32 CTU16 × 16 CTU
Třída A (2560 × 1600 pixelů)0%5.7%28.2%
Třída B (1920 × 1080 pixelů)0%3.7%18.4%
Třída C (832 × 480 pixelů)0%1.8%8.5%
Třída D (416 × 240 pixelů)0%0.8%4.2%
Celkově0%2.2%11.0%
Kódovací čas100%82%58%
Dekódovací čas100%111%160%

Viz také

  • Vysoce efektivní kódování videa (HEVC) - Video standard, který podporuje 8K UHDTV a rozlišení až 8192 × 4320
  • H.264 / MPEG-4 AVC - Předchůdce video standardu HEVC
  • VP9 - Videokodek se superbloky, které jsou podobné CTU
  • Makroblok - Základní procesorová jednotka používaná v několika předchozích video standardech

Reference

  1. ^ G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (2012-05-25). „Přehled standardu vysoce účinného kódování videa (HEVC)“ (PDF). Transakce IEEE na obvodech a systémech pro video technologii nové vlastnictví kódování: GilbertLeeGrimaldoJr. (C) (r) (tm). Citováno 2013-04-26.
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m G.J. Sullivan; Heiko Schwarz; Thiow Keng Tan; Thomas Wiegand (2012-08-22). „Porovnání efektivity kódování standardů kódování videa - včetně vysoce efektivního kódování videa (HEVC)“ (PDF). Transakce IEEE na obvodech a systémech pro videotechniku. Citováno 2013-04-26.
  3. ^ A b Gary Sullivan; Jens-Rainer Ohm (2012-10-13). „Zpráva ze schůzky z 10. zasedání společného týmu pro spolupráci při kódování videa (JCT-VC), Stockholm, SE, 11. – 20. Července 2012“. JCT-VC. Citováno 2013-04-28.
  4. ^ A b C d E F G h i j k G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (2012-05-25). „Přehled standardu vysoce účinného kódování videa (HEVC)“ (PDF). Transakce IEEE na obvodech a systémech pro videotechniku. Citováno 2013-04-26.
  5. ^ „Domovská stránka ITU-T: Studijní skupiny: Doporučení ITU-T: ITU-T H.265 (04/2013)“. ITU. 2013-04-13. Citováno 2013-04-16.
  6. ^ „Doporučení AAP: H.265“. ITU. 2013-04-13. Citováno 2013-04-16.
  7. ^ „Oznámení AAP č. 09“. ITU. 2013-04-15. Citováno 2013-04-16.
  8. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 2014-01-29. Citováno 2014-02-06.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  9. ^ A b C d „Popis vysoce účinného kódování videa (HEVC)“. JCT-VC. 01.01.2011. Citováno 2012-09-15.
  10. ^ A b „Koncept textové specifikace High Efficiency Video Coding (HEVC) 10 (pro FDIS a souhlas)“. JCT-VC. 17. 1. 2013. Citováno 2013-01-24.
  11. ^ Thomson, Gavin; Shah, Athar (2017). „Představujeme HEIF a HEVC“ (PDF). Apple Inc. Citováno 5. srpna 2019.
  12. ^ Wade Wan; Tim Hellman (03.07.2012). "Přidání omezení úrovně na velikost bloku kódovacího stromu". JCT-VC. Citováno 2012-09-22.
  13. ^ „Koncept specifikace textu s vysokou účinností kódování videa (HEVC) 8“. JCT-VC. 2012-07-28. Citováno 2012-07-31.
  14. ^ „Koncept specifikace vysoce účinného kódování videa (HEVC) 9“. JCT-VC. 2012-10-22. Citováno 2012-10-23.

externí odkazy