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Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1 C4

Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1 C4. Codage par transformées(1). Objectifs : représenter le signal image/vidéo, le signal d’erreur de compensation du mouvement sur une base orthogonale

mahlah
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Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1 C4

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  1. Traitement et éléments du codage vidéoJenny Benois -PineauUniversité Bordeaux -1C4

  2. Codage par transformées(1) • Objectifs : représenter le signal image/vidéo, le signal d’erreur de compensation du mouvement sur une base orthogonale • Les coefficients du développement sur la base ensuite seront quantifiés. • Les critères de choix des transformées pour le codage : • Coefficients doivent être décorrélés; • Compactage de l’énergie : maximum de l’énergie dans un nombre faible des coefficients • Transformées : Karhunen-Loeve – optimale, mais elle n’est pas utilisée en pratique car ces fonctions de base dépendent de l’image – même et donc doivent être re-calculées et retransmises

  3. Codage par transformées(2) • Autres transformées : • Hadamard, • Haar, • DFT, • Transformée en cosinus discrète (DCT), • Ondelettes • DCT est le plus efficace et ces performances sont proches à KLT • - Ondelettes ont des propriétés intéressantes –    »scalabilité »

  4. Transformées orthogonales discrètes Transformée de Fourier discrète Transformée de Fourier inverse Les indices (u,v) sont appelés « fréquences spatiales »

  5. est symétrique par rapport au Transformée en cosinus discrète(I) Transformée de Fourier d ’un signal continue réel et symétrique ne contient que les coefficients réels correspondant aux termes cos de la série Fourier; Soit l ’image formée par la réflexion de l ’image initiale par rapport à ses bords Or est est réel et symétrique

  6. Transformée en cosinus discrète(II) - transformée en cosinus discrète « paire » appliquée aux blocs d ’image 8x8 dans le standard JPEG Ici f(x,y) est le signal centré avec g0 = 128 coefficent « DC » vs « AC »

  7. Transformée en cosinus discrète(III) Image d ’origine Image DC par blocs 8x8

  8. Codage des Images par transformation • Du fait de la non-stationnarité du signal d’image, transformations sont effectués dans localement ( dans des blocs n=4,8,16). DCT par bloc et Q Découpage en blocs nxn Codage « symbolique » Codeur Q-1 DCT Inverse Fusion des blocs Décodage symbolique Décodeur

  9. Standard JPEG • Joint Photographic Expert Group • 1992 • Système de base et système étendu Image DCT par bloc Quantification Découpage en blocs 8x8 Image compressée Codage Entropique Balayage Zig-Zag

  10. DCT par bloc Les composantes Y UV (4:2:2) sont traitées séparément Bloc des coefficients DCT Bloc dans l’image f(x,y) = I(x,y) –128 , F(u,v)=DCT[f(x,y)]

  11. Quantification des coefficients(I) Les coefficients DCT des composantes YUV sont quantifiés séparément avec les matrices de quantification Psychovisuelles -quantification entière - matrice de quantification Matrice pour la composante Y

  12. Quantification des coefficients(II) Matrice pour les composantes U et V Contrôle par le facteur de qualité q appliqué aux matrices.

  13. Codage dans le domaine DCT Arrangement des coefficients quantifiés dans l’ordre de balayage zig-zag – coefficients DC (a00) et AC Codage entropique (Huffman) de e a00

  14. Codage des coefficients AC 1-ère phase : codage des paires des coefficients et du nombre des zéros qui les précèdent. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 … 64 808 412 0 0 -23 9 0 0 0 0 0 6 0 … 0 808, (0,412), (2, -23), (0,9), (5,6), … EOB 2-ème phase : codage entropique (Huffman) de cette information 1011 412 1001 0 … 0

  15. Performances Une bonne qualité visuelle avec 1bps Influence du facteur de qualité : 288x230 195 Ko RVB q = 6 ; 3 Ko q = 84 ; 24 Ko

  16. Codage Vidéo Hybride • Principes : • - compensation du mouvement et codage des vecteurs de mouvement; • - codage par transformation du signal d’erreur de prédiction • - rafraîchissement par le codage des images en mode « intra » • - familles des codecs vidéo MPEG, H.26x

  17. + Codage spatial par transformées Décodage - t=0? + Image précédente Prédiction par mvt Estimation du mvt Décodage Codage du mouvement Schéma générique des codeurs hybrides avec la compensation du mouvement

  18. Standards MPEG1,MPEG2Généralités • Modes de codage et architecture du train binaire • Codage en mode Intra –Image ( I) • Codage par prédiction basée mouvement Inter-Image (P) • Codage avec l’interpolation bi-directionnelle (B) GOP – group of pictures P I B

  19. Structure hiérarchique des macroblocs Macroblock : 16x16 pixels Block : 8x8 pixels Codage du mouvement : - sans pertes, 1 vecteur du mouvement par macroblock - pas de codage du mouvement pour des certains MB (images P et B) Codage de la « texture » : DCT, quantification et codage entropique par block (images I, P, B)

  20. Vecteurs du mouvement MPEG2 Hiragasy, SFRS

  21. Famille MPEG, H.26X + Codage Entrop. Q Zig- Zag DCT Décodage - t=0? + Image précédente Prédiction par mvt Estimation du mvt Décodage Codage du mouvement

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