ELIS – Multimedia Lab Multimedia academiejaar 2006–2007 Practicum 3: Codeerefficiëntie 12 maart 2007 Sarah De Bruyne Multimedia Lab vakgroep Elektronica en Informatiesystemen faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent

2/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Overzicht Praktische gegevens - afspraken Inleiding practicum 3: codeerefficiëntie –RD-curves –enkele geavanceerde codeertechnieken Overzicht opgave practicum 3

3/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Praktische gegevens - afspraken Vragen en opmerkingen? –Sarah De Bruyne onderwerp beginnen met [mm]! groepsnummer vermelden! Website –

4/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Compressie-efficiëntie Ook wel codeerefficiëntie genoemd Relatie tussen visuele kwaliteit en graad van compressie Meten van videokwaliteit –subjectief en objectief meten van videokwaliteit –practicum 1: PSNR-metriek twee videostromen worden beeld per beeld vergeleken gemiddelde score voor elke videostroom Graad van compressie –meestal uitgedrukt in gemiddelde bitsnelheid (totaal aantal bits gedeeld door het totaal aantal beelden) maal het aantal beelden per seconde eenheid: kbit/s, Mbit/s (k=1000, M= ) gebruik steeds 25 beelden per seconde

5/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Compressie-efficiëntie PSNR – illustratie Relatie tussen compressie en kwaliteit: Rate-Distortion curves –basis voor vergelijking van video codecs en/of codeertechnieken origineel 3733 bytes 38,3 dB 2030 bytes 33,4 dB 787 bytes 26,4 dB

6/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Compressie-efficiëntie Rate-Distortion curves bitsnelheid laaghoog Codec A Codec B 22 dB (slecht) 42 dB (goed) 32 dB (gemiddeld) rate points

7/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Compressie-efficiëntie Voorbeeld: resultaten op basis van RD-curves –gemiddelde winst van H.264/AVC t.o.v. DivX 5.1

8/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken Basistechnieken voor digitale videocodering toegelicht in het tweede practicum Huidige codeerschema’s bouwen hierop verder –nieuwe codeertechnieken –verfijning en verbetering van bestaande functionele blokken –structuur encoders blijft min of meer gelijk H.264/AVC centraal in dit practicum Overzicht van technieken die we kort zullen behandelen –B-beelden –subpixelnauwkeurigheid –(sub)macroblokpartities –rate control nooit normatief onderdeel codeerstandaard

9/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken Situering H.264/AVC – Advanced Video Coding –deel 10 van de MPEG-4-standaard –internationale standaard voor digitale videocodering 1998: H.26L-project van VCEG (ITU-T) 2001: samenwerking tussen MPEG en VCEG 2003: gestandaardiseerd door ISO/IEC en ITU-T –doelstellingen hoge compressie-efficiëntie eenvoudige syntax ('back to the basics') netwerk-vriendelijke representatie van de gecodeerde data –één van de codeerformaten op HD-DVD en Blu-Ray Disc –momenteel heel wat implementaties beschikbaar vb. Apple Quicktime, Nero Digital, x264, …

10/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken B-beelden –beweging wordt voorspeld o.b.v. twee referentiebeelden –energie residubeeld kan zo nog lager worden –zorgt voor betere compressie extra complexiteit voor een encoder H.264/AVC definieert geen beelden meer, maar slices –basis zijn I-, P- en B-macroblokken Illustratie I-beeld B-beeldP-beeldB-beeld tijd

11/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken Subpixelnauwkeurigheid –subtiele en/of trage bewegingen kunnen niet goed voorspeld worden door bewegings- vectoren met nauwkeurig- heid van 1 pixel –half pel en quarter pel virtuele pixels interpolatie grotere zoekruimte –illustratie: H.264/AVC

12/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken (Sub)macroblokpartities –beweging van kleine objecten niet efficiënt te coderen met grote blokken tijdens de bewegingsestimatie –MPEG-2: 8x8-blokken –H.264/AVC: geïllustreerd in de figuur extra complexiteit voor een encoder om de beste partitie te vinden

13/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Enkele geavanceerde codeertechnieken Rate control –in practicum 2: verschillende graden van compressie door verschillende quantisatiestappen –in de praktijk wenst men een bitsnelheid of bestandsgrootte opgeven bandbreedte netwerk, grootte opslagmedium, … –geen normatief onderdeel van een videocoderingsstandaard –algoritme bepaalt de quantisatie zodat het gevraagde bitdebiet zo efficiënt mogelijk opgevuld wordt CBR (constant bit rate) –constante bitsnelheid, maar fluctuerende kwaliteit in de tijd VBR (variable bit rate) –constante kwaliteit, maar fluctuerende ogenblikkelijke bitsnelheid

14/14 ELIS – Multimedia Lab Multimedia – practicum 3: codeerefficiëntie Sarah De Bruyne Gent, België – 12 maart 2007 Overzicht opgave practicum 3 Bemeten van de codeerefficiëntie van de MM-codec en van de x264- implementatie van H.264/AVC –impact codeertechnieken voor elke codec –vergelijking tussen beide codecs Alle details van de opgave staan in het PDF-document op berio –lees aandachtig de uitleg bij de oefeningen Indienen –een PDF-document maken met alle antwoorden –uploaden naar berio Deadline: donderdag 19 april 2007, om 14u00 STIPT