ITU-R BT 1687-1 FRENCH-2006 Video bit-rate reduction for real-time distribution of large-screen digital imagery applications for presentation in a theatrical environment《应用于剧院环境的大屏.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1687-1 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1687-1 Rduction du dbit binaire vido pour la distribution*en temps rel de programmes numriques sur grand cran destins tre prsents en salle (Question UIT-R 15/6) (2004-2006) Domaine dapplication La prsente Recommandation porte sur la rduction du dbit bi

2、naire vido pour la distribution en temps rel de programmes numriques sur grand cran (LSDI, large-screen digital imagery) destins tre prsents en salle et donne des exemples de dbits binaires pour des signaux compresss MPEG-2 et MPEG-4/AVC utiliss dans des applications LSDI. Les systmes dimagerie numr

3、ique pour la distribution de programmes LSDI en bande de base sont dfinis dans la Recommandation UIT-R BT.1680. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est souhaitable que la distribution et la prsentation de programmes numriques sur grand cran (LSDI) respectent le contenu crat

4、if et la qualit dimage du programme de distribution1, dans toute la mesure permise par les conditions de prsentation du programme considr; b) que la Recommandation UIT-R BT.1680 prconise dutiliser les systmes dimagerie numrique respectant les spcifications applicables aux programmes LSDI destins tre

5、 prsents sur grand cran, et devrait tre utilise pour la distribution de ces applications; c) quil est ncessaire, dans le cadre de la distribution des programmes LSDI, de rduire le dbit binaire des signaux de programme, afin de maintenir la valeur du dbit binaire une valeur acceptable et donc diminue

6、r le temps et le cot de transmission, sans toutefois dtriorer la qualit de programme telle que perue par lobservateur; d) que la rsolution du systme visuel humain est beaucoup plus grande pour les dtails de luminance que pour les dtails de couleur; e) que lISO/CEI JTC 1/SC 29/WG 11 a ralis et prsent

7、 des tudes approfondies relatives au dbit binaire requis pour assurer une compression vido virtuellement transparente2 laide de divers algorithmes de compression et diffrents systmes dimagerie3; *LUIT dfinit le terme distribution comme suit: Acheminement de programmes de tlvision lorsque plus aucun

8、traitement de post-production nest prvu. 1Le terme programme de distribution est utilis ici pour dsigner le programme obtenu aprs adaptation (en contenu et en qualit) du programme dorigine au mdia de distribution. 2LUIT dfinit la rduction transparente de dbit comme un processus de rduction de dbit q

9、ui naffecte pas la qualit subjective des squences audio ou vido. 3Voir par exemple le Document ISO/CEI JTC 1/SC 29/WG 11 MPEG2003/N6231, dcembre 2003, Waikoloa Report of The Formal Verification Tests on AVC (ISO/CEI 14496-10 UIT-T Rec. H.264). 2 Rec. UIT-R BT.1687-1 f) que ces tests ont confirm que

10、le codage MPEG-2 de combinaison MPHL laide dun codeur optimis4 20 Mbit/s est virtuellement transparent vis-vis de la qualit du signal source pour les systmes dimagerie indiqus dans la Recommandation UIT-R BT.1680 qui prsentent une frquence dimage de 25 ou 30 Hz et un balayage progressif ou entrelac;

11、 g) que la compression vido MPEG-2 est aujourdhui largement disponible et utilise et quelle est conforme la politique de lUIT en matire de proprit industrielle; h) que tout rcemment, un nouveau systme de compression vido tabli daprs la norme MPEG-2 et dnomm MPEG-4/AVC (Recommandation UIT-T H.264) a

12、t mis au point et quil offre une efficacit de compression environ deux fois suprieure celle de la norme MPEG-2, mme au stade des applications initiales de ses codecs; j) que lon a labor, tout rcemment, des extensions de la premire version du systme de codage source MPEF-4/AVC, appeles Fidelity Range

13、 Extensions (FRExt) (Extensions de profil), qui prsentent une efficacit de codage encore meilleure avec le codage des systmes dimages 1080/1920p 50 et 60 images/s; k) que lutilisation du systme de codage source MPEG-4/AVC peut se rvler tre une option intressante pour les applications LSDI, en raison

14、 du dbit binaire net beaucoup plus faible qui est ncessaire pour distribuer des programmes LSDI, bien que les codecs MPEG-4/AVC soient plus complexes et quils devraient par consquent tre un peu plus onreux; l) que la norme MPEG-4/AVC offre une grande souplesse pour le choix des paramtres de codage,

15、tels que lchantillonnage 4:4:4, 10 ou 12 bits par chantillon et des frquences dimage suprieures 72 Hz; m) que plusieurs pays mettent actuellement en uvre des services pour la prsentation de programmes LSDI destins tre projets en salle ou prvoient de le faire dans un avenir proche, recommande 1 dutil

16、iser, pour les premires mises en uvre des programmes LSDI destins tre prsents en salle, un signal vido numrique en bande de base conforme la Recommandation UIT-R BT.1680 au niveau des interfaces dentre et de sortie de la chane de distribution LSDI; 2 dutiliser, tant donn que la rsolution du systme v

17、isuel humain est plus grande pour les dtails de luminance que pour les dtails de couleur, un codage vido 4:2:0 ou, de prfrence, un codage vido 4:2:2 pour la distribution de programmes LSDI destins tre prsents en salle; 3 dutiliser de prfrence, tant donn que le signal de programme LSDI ne fait gnrale

18、ment pas lobjet dun post-traitement dimage de type cratif aprs sa distribution, une rduction binaire intertrames pour la distribution de programmes LSDI destins tre reprsents en salle, puisque celle-ci assure une efficacit de compression suprieure celle du codage intratrame; il est reconnu que, lors

19、quune insertion de programme local (liste de dcisions de montage ou liste de diffusion) est requise, le codage intratrame est prfrable et quen pareil cas, la valeur minimale du dbit binaire vido peut tre plus leve; 4Le terme codeur optimis est utilis ici pour dsigner un codeur MPEG-2 install au nive

20、au de lquipement et offrant des solutions volues, cest-dire optimises vis-vis du codeur modle de rfrence MPEG-2 TM5, mis en oeuvre au niveau logiciel et adopt par lISO/CEI JTC 1/SC 29/WG 11 comme rfrence de mesure de la performance. Rec. UIT-R BT.1687-1 3 4 denvisager dutiliser dans un proche avenir

21、, tant donn que la rduction du dbit binaire utilise pour la voie de distribution devrait tre virtuellement transparente vis-vis de la qualit du programme de distribution dans les conditions de prsentation prvues, la mthode de rduction du dbit binaire intertrame MPEG-2 avec la combinaison MPHL (HiQ)

22、et une valeur nette minimale du dbit vido de lordre de 20 Mbit/s, pour la distribution en temps rel de programmes LSDI destins tre prsents en salle (lutilisation du codage 4:2:2 HL ncessitera un dbit binaire lgrement plus lev); 5 denvisager galement lapplication de la mthode de rduction du dbit bina

23、ire MPEG-4/AVC comme une autre solution intressante, en particulier lorsquil est souhaitable dutiliser un dbit binaire net beaucoup plus faible pour la distribution de programmes LSDI et que le recours des codecs un peu plus complexes est acceptable; NOTE 1 La Recommandation UIT-T H.264 est disponib

24、le en version lectronique ladresse suivante: http:/www.itu.int/md/R03-SG06-C-0211/fr. 6 danalyser, en temps voulu, la possibilit dutiliser des codecs encore plus efficaces en termes de compression et susceptibles dapparatre dans lavenir, lorsque ces dispositifs seront conformes la politique de lUIT

25、en matire de proprit industrielle et lorsquils auront t tests de manire approfondie, quils seront disponibles grande chelle et quils seront de prfrence interoprables avec les codecs MPEG-2 et MPEG-4/AVC. Appendice 1 (Informatif) Codage source de divers systmes dimagerie LSDI dfinis dans la Recommand

26、ation UIT-R BT.709 sur la base de la norme MPEG-4/AVC (Recommandation UIT-T H.264): Exemples de paramtres et doutils de base Le prsent Appendice donne des exemples de paramtres et doutils de base utiliss dans la mthode de codage source avec compression MPEG-4/AVC (Recommandation UIT-T H.264) applica

27、ble divers systmes dimagerie LSDI dfinis dans la Recommandation UIT-R BT.709-5 (Partie 2). Il indique galement les dbits binaires requis pour lacheminement quasi imperceptible des signaux ainsi cods la source. 4 Rec. UIT-R BT.1687-1 Membre de la famille de la Rec. UIT-R BT.709 Paramtres et outils de

28、 base MPEG-4/AVC Dbit binaire pour un transport quasi imperceptible 1 920 1 080 24/25p Niveau 4 Outils de codage Suprieur 10 Outils du profil principal X Format de chrominance 4:2:0 X Profondeur dchantillonnage 8 bits X Transforme 4 4/ transforme 8 8 X Matrices dchelle de quantification X Commande s

29、pare des paramtres de quantification de CBet de CRX Format vido monochrome X Profondeur dchantillonnage 9 et 10 bits X Format de chrominance 4:2:2 Profondeur dchantillonnage 11 et 12 bits Format de chrominance 4:4:4 Transforme du signal de couleur rsiduel Codage prdictif sans perte 9-11 Mbit/s Quali

30、t contribution 7-10 Mbit/s Qualit distribution 1 920 1 080 60/50i Niveau 4 Outils de codage Suprieur 4:2:2 Outils du profil principal X Format de chrominance 4:2:0 X Profondeur dchantillonnage 8 bits X Transforme 4 4/ transforme 8 8 X Matrices dchelle de quantification X Commande spare des paramtres

31、 de quantification de CBet de CRX Format vido monochrome X Profondeur dchantillonnage 9 et 10 bits X Format de chrominance 4:2:2 Profondeur dchantillonnage 11 et 12 bits Format de chrominance 4:4:4 Transforme du signal de couleur rsiduel Codage prdictif sans perte 10-15 Mbit/s Qualit contribution 8-

32、12 Mbit/s Qualit distribution Rec. UIT-R BT.1687-1 5 Membre de la famille de la Rec. UIT-R BT.709 Paramtres et outils de base MPEG-4/AVC Dbit binaire pour un transport quasi imperceptible 1 920 1 080 60/50p Niveau 4.2 Outils de codage Suprieur 4:2:2 Outils du profil principal X Format de chrominance

33、 4:2:0 X Profondeur dchantillonnage 8 bits X Transforme 4 4/ transforme 8 8 X Matrices dchelle de quantification X Commande spare des paramtres de quantification de CBet de CRX Format vido monochrome X Profondeur dchantillonnage 9 et 10 bits X Format de chrominance 4:2:2 Profondeur dchantillonnage 1

34、1 et 12 bits Format de chrominance 4:4:4 Transforme du signal de couleur rsiduel Codage prdictif sans perte 18-20 Mbit/s Format dmission NOTE Il se peut que lchantillonnage sur 10 bits naugmente pas le dbit binaire par rapport lchantillonnage sur 8 bits. 1 920 1 080 24/25p Niveau 4 Outils de codage

35、Suprieur 4:2:2 Outils du profil principal X Format de chrominance 4:2:0 X Profondeur dchantillonnage 8 bits X Transforme 4 4/ transforme 8 8 X Matrices dchelle de quantification X Commande spare des paramtres de quantification de CBet de CRX Format vido monochrome X Profondeur dchantillonnage 9 et 1

36、0 bits X Format de chrominance 4:2:2 Profondeur dchantillonnage 11 et 12 bits Format de chrominance 4:4:4 Transforme du signal de couleur rsiduel Codage prdictif sans perte 8-10 Mbit/s Mode cinma haute qualit 6 Rec. UIT-R BT.1687-1 Pice jointe 1 Informations sur la mthode de codage source du MPEG-4/

37、AVC Sullivan et autres, 2004 La Recommandation UIT-T H.264/MPEG-4 (Partie 10) Codage vido volu pour les services audiovisuels gnriques, communment appele H.264/AVC, est la dernire en date de la srie des normes internationales relatives au codage vido. Il sagit actuellement de la version la plus abou

38、tie et la plus performante de cette norme, qui a t labore par une Equipe mixte sur la vido (JVT, Joint Video Team) compose dexperts du groupe dexperts du codage vido (VCEG, Video Coding Experts Group) de lUIT-T et du Groupe dexperts pour les images animes (MPEG, Moving Picture Experts Group) de lISO

39、/CEI. Comme pour les normes antrieures, cette version reprsente actuellement le meilleur compromis possible entre lefficacit du codage, la complexit de la mise en uvre et les cots, compte tenu de ltat actuel des techniques de conception des systmes VLSI (unit centrale de traitement (CPU), processeur

40、 de signaux numriques (DSP), circuit intgr applications spcifiques (ASIC), rseau prdiffus programmable (FPGA), etc.). La norme ainsi cre permet un gain defficacit du codage dun facteur au moins gal deux (en moyenne) par rapport la norme MPEG-2, et ce un cot raisonnable. En juillet 2004, cette norme

41、a fait lobjet dune nouvelle modification, connue sous le nom de Fidelity Range Extensions (extensions de profil (FRExt), Amendement 1), qui offre une efficacit de codage encore suprieure celle de la norme MPEG-2, pouvant atteindre pas moins de 3:1 pour certaines applications essentielles. Mme si ell

42、e avait un grand nombre dapplications, la version initiale de la norme H.264/AVC (telle quelle a t acheve en mai 2003) portait essentiellement sur la vido de qualit grand public (chantillonnage sur 8 bits et chantillonnage de la chrominance 4:2:0). En raison des dlais impartis pour son laboration, c

43、ette norme ne pouvait pas rpondre aux besoins des applications professionnelles les plus exigeantes et ntait donc pas adapte aux trs hautes rsolutions vido. En effet, pour les applications de contribution et de distribution de programmes, le montage studio et la postproduction, il est parfois ncessa

44、ire: dchantillonner le signal vido source sur plus de 8 bits pour une prcision accrue; dutiliser, pour la reprsentation en couleur, une plus haute rsolution que celle qui est gnralement utilise dans les applications grand public (cest-dire un chantillonnage 4:2:2 ou 4:4:4 au lieu dun format dchantil

45、lonnage de chrominance 4:2:0); de mettre en uvre des fonctions de montage la source, par exemple le mlange alpha (opration consistant mlanger plusieurs scnes vido essentiellement pour les bulletins dinformation mtorologique, en combinant la vido dun prsentateur celle dune carte ou une image de radar

46、s mtorologiques); dutiliser des dbits binaires trs levs; dutiliser une trs haute rsolution; doffrir une trs haute fidlit, mme en reprsentant sans perte certaines parties de la vido; dviter les erreurs darrondi lors de la transformation de lespace chromatique; dutiliser une reprsentation couleur roug

47、e-vert-bleu (RVB). Rec. UIT-R BT.1687-1 7 Le projet FRExt a abouti une srie de quatre nouveaux profils, appels collectivement profils suprieurs: Le profil suprieur (HP) prend en charge la vido 8 bits avec un chantillonnage 4:2:0 et rpond aux besoins des consommateurs utilisant du matriel haute gamme ainsi qu une des applications ncessitant une vido haute rsolution, sans quil soit ncessaire dutiliser des formats de chrominance ou une prcision dchantillo