ITU-R BT 1737 FRENCH-2005 Use of the ITU-T Recommendation H 264 (MPEG-4 AVC) video source-coding method to transport high definition TV programme material《使用ITU-T H 264推荐性规范中的(MPEG.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1737 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1737 Utilisation de la mthode de codage vido la source de la Recommandation UIT-T H.264 (MPEG-4/AVC) pour transporter des programmes de TVHD (Question UIT-R 12/6) (2005) Domaine de comptence La prsente Recommandation dfinit lutilisation de la mthode de c

2、odage vido la source conforme la Recommandation UIT-T H.264 (norme ISO/CEI 14496-10), galement appele MPEG-4/AVC, pour le transport de programmes de TVHD destins diverses applications de radiodiffusion. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est souhaitable, pour certaines app

3、lications, de transporter des programmes de TVHD dune manire quasi imperceptible, cest-dire en introduisant le moins possible dartefacts visibles, avec un dbit binaire rduit; b) que la Recommandation UIT-R BT.709, Partie 2, dfinit les paramtres dune famille de systmes vido de TVHD fonds sur lutilisa

4、tion dun format dimage commun de 1 080 lignes actives ( balayage entrelac et progressif) et 1 920 pixels par ligne active; c) que la Recommandation UIT-T H.2641indique les algorithmes relatifs la mthode de codage volu avec rduction du dbit binaire; d) que les spcifications de la Recommandation UIT-T

5、 H.264 sont applicables divers systmes vido et quelles sont de plus en plus utilises pour diffrentes applications, recommande 1 que, lorsquil est ncessaire de transporter des programmes de TVHD dune manire quasi imperceptible en utilisant un dbit binaire rduit, le signal de TVHD 1 080 1 920 de la Re

6、commandation UIT-R BT.709, Partie 2 (balayage entrelac ou progressif), fasse lobjet du codage la source de la Recommandation UIT-T H.264, le dbit tant ramen au dbit binaire disponible dans le canal, laide des paramtres des niveaux 4 et 4.2 (lAppendice 1 fourni pour information indique les paramtres

7、et les outils de base utiliser pour procder au codage la source dans le cas de diffrents membres des systmes dimages de la Recommandation UIT-R BT.709, Partie 2. Cet Appendice indique galement le dbit binaire utiliser pour transporter le programme cod avec cette mthode); 2 de procder, si le dbit bin

8、aire disponible est particulirement faible, un sous-chantillonnage horizontal du signal de TVHD pour arriver 1 440 chantillons par ligne active avant le codage la source. NOTE 1 La Recommandation UIT-T H.264 est accessible sur support lectronique ladresse suivante: http:/www.itu.int/md/R03-SG06-C-02

9、25/fr. 1Norme ISO/CEI 14496-10, plus connue sous le nom de norme MPEG-4/AVC. 2 Rec. UIT-R BT.1737 Annexe 1 Exemples de paramtres et doutils de base permettant deffectuer un codage source de plusieurs membres des systmes dimages de la Recommandation UIT-R BT.709 en utilisant la Recommandation UIT-T H

10、.264 La prsente Annexe donne des exemples de paramtres et doutils de la mthode de codage source de la Recommandation UIT-T H.264 pouvant tre utiliss pour compresser plusieurs membres des systmes dimages indiqus dans la Recommandation UIT-R BT.709, Partie 2. Cette Annexe indique galement les dbits bi

11、naires utiliser pour transporter ces signaux lorsquils ont t cods avec cette mthode. TABLEAU 1 Exemples de paramtres de codage source de la Recommandation UIT-T H.264 pour la TVHD Membres de la famille de la Rec. UIT-R BT.709 Niveau Profil Application Dbit binaire (Mbit/s) 4 Suprieur 4:2:2 Contribut

12、ion 20-30(1)4 Suprieur 4:2:2 Distribution 16-20 4 Suprieur 10 Reportages dactualits par satellite 10-15(1)1 920 1 080 60/50i 1 920 1 080 24/25/30p 4 Suprieur Emission 8-12 4.2 Suprieur 4:2:2 Contribution 30-40(1)4.2 Suprieur 4:2:2 Distribution 25-30(1)4.2 Suprieur 10 Reportages dactualits par satell

13、ite A dterminer 1 920 1 080 60/50p 4.2 Suprieur Emission A dterminer (1)Le dbit binaire indiqu est provisoire. Rec. UIT-R BT.1737 3 TABLEAU 2 Profils et outils de codage suggrs Outils de codage Suprieur Suprieur10 Suprieur 4:2:2 Suprieur4:4:4 Principaux outils du profil X X X X Format de chrominance

14、 4:2:0 X X X X Profondeur des bits dchantillon de 8 bits X X X X Transforme 4 4 Transforme 8 8 X X X X Matrices dchelle de quantification X X X X Commande spare des paramtres de quantification CBet CRX X X X Format vido monochrome X X X X Profondeur des bits dchantillon de 9 et 10 bits X X X Format

15、de chrominance 4:2:2 X X Profondeur des bits dchantillon de 11 et 12 bits X Format de chrominance 4:4:4 X Transforme rsiduelle des couleurs A dterminer Codage par prdiction sans perte A dterminer Annexe 2 Sullivan et autres, 2004 La Recommandation UIT-T H.264/MPEG-4 (Partie 10) Codage vido volu, plu

16、s connue sous le nom de norme H.264/AVC, est la dernire en date de la srie de normes internationales relatives au codage vido. Il sagit actuellement de la version la plus rcente et la plus aboutie de cette norme, qui a t mise au point par une Equipe mixte sur la vido (JVT) compose dexperts du Groupe

17、 dexperts du codage vido (VCEG) de lUIT-T et du Groupe MPEG de lISO/CEI. Comme pour les normes antrieures, cette version reprsente le meilleur compromis possible entre lefficacit du codage, la complexit de la mise en oeuvre et les cots, compte tenu de ltat actuel des techniques de conception de syst

18、mes VLSI (units centrales de traitement (CPU), processeur de signaux numriques (DSP), circuits intgrs applications spcifiques (ASIC), rseau prdiffus programmable (FPGA), etc.). La norme tablie lors de ce processus a permis un gain defficacit du codage dun facteur au moins gal deux (en moyenne) par r

19、apport la norme MPEG-2, et ce un cot raisonnable. 4 Rec. UIT-R BT.1737 En juillet 2004, cette norme a fait lobjet dune nouvelle modification, plus connue sous le nom de Fidelity Range Extensions (Extensions de profils (FRExt) (Amendement 1), qui offre une efficacit de codage nettement suprieure cell

20、e de la norme MPEG-2, pouvant atteindre pas moins de 3:1 pour certaines applications essentielles. Mme si elle avait un grand nombre dapplications, la version initiale de la norme H.264/AVC (mise au point en mai 2003) portait essentiellement sur la vido de qualit grand public (8 bits par chantillon

21、avec chantillonnage de la chrominance 4:2:0). En raison des dlais impartis pour son laboration, cette norme ne pouvait pas rpondre aux besoins des applications professionnelles les plus exigeantes et ntait pas adapte aux trs hautes rsolutions vido. Pour les applications de contribution et de distrib

22、ution de programmes, le montage studio et la postproduction, il est parfois ncessaire: dutiliser plus de 8 bits par chantillon, ayant la prcision du signal vido source; dutiliser, pour la reprsentation en couleur, une plus haute rsolution que celle qui est gnralement utilise dans les applications gr

23、and public (cest-dire un chan-tillonnage 4:2:2 ou 4:4:4 au lieu dun format dchantillonnage de chrominance 4:2:0); de mettre en oeuvre des fonctions de montage la source, par exemple le mlange alpha (opration consistant mlanger plusieurs scnes vido, essentiellement pour les bulletins dinformations mt

24、orologiques, en combinant la vido dun prsentateur celle dune carte ou une image de radar mtorologique); 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

25、 de la transformation de lespace chromatique; dutiliser une reprsentation couleur RVB. Le projet FRExt a abouti une srie de quatre nouveaux profils, appels collectivement profils suprieurs: 1) le profil suprieur (HP) prend en charge la vido 8 bits et lchantillonnage 4:2:0 et rpond aux besoins des co

26、nsommateurs utilisant du matriel haut de gamme ainsi quaux applications ncessitant une vido haute rsolution, sans quil soit ncessaire dutiliser des formats de chrominance ou une prcision dchantillonnage tendus; 2) le profil suprieur 10 (Hi10P) prend en charge la vido 4:2:0, jusqu 10 bits de prcision

27、 de reprsentation par chantillon; 3) le profil suprieur 4:2:2 (H422P) prend en charge lchantillonnage de la chrominance 4:2:2, jusqu 10 bits par chantillon; 4) le profil suprieur 4:4:4 (H444P) prend en charge lchantillonnage de la chrominance 4:4:4 et jusqu 12 bits par chantillon. En outre, ce profi

28、l permet un codage sans perte efficace ainsi quune transforme rsiduelle des couleurs intgrale pour le codage vido RVB, tout en vitant les erreurs de transformation de lespace chromatique. Etant donn que la spcification FRExt est encore relativement nouvelle, et que certains de ses avantages sont plu

29、s subjectifs quobjectifs, il est un peu plus difficile den valuer les capacits. A cet gard, il est intressant de rendre compte du rsultat dune valuation subjective de la qualit effectue par lAssociation Blu-ray Disc (BDA). Les rsultats des essais cits dans Wedi et Kashiwagi, 2004 sont brivement prse

30、nts sur la Fig. 1. Rec. UIT-R BT.1737 5 Ces essais, effectus sur un film de 24 images/s., avec balayage progressif 1 920 1 080, ont donn les rsultats nominaux suivants (rsultats qui ne sauraient tre considrs comme rigoureusement exacts du point de vue statistique): Le profil suprieur de la spcificat

31、ion FRExt a permis dobtenir une meilleure qualit vido thorique que la norme MPEG-2 avec peine un tiers des bits (8 Mbit/s au lieu de 24 Mbit/s). Le profil suprieur de la spcification FRExt a permis dobtenir une qualit vido thoriquement imperceptible (cest-dire difficile distinguer de loriginal sans

32、compression), 16 Mbit/s seulement. Le niveau de qualit (3.0), considr comme suffisant pour les systmes haute dfinition dans cette organisation, a t nettement dpass avec un dbit d peine 8 Mbit/s. L encore, on a constat que la mthode de codage H.264/AVC employe lors de ces essais ntait pas optimale. E

33、n consquence, il sera sans doute possible de ramener le dbit binaire nettement au-dessous de 8 Mbit/s, tout en restant au-dessus du niveau de qualit 3.0, avec une qualit suffisante comparable une qualit haute dfinition acceptable pour cette application exigeante. FIGURE 1 Comparaison entre les norme

34、s MPEG-2 et H.264 Le rsultat dun test de comparaison objective (PSNR) effectu par la socit FastVDO2est reprsent titre dexemple sur la Fig. 2. Ces rsultats objectifs confirment lexcellente qualit du profil suprieur (l encore, les utilisations sous-optimales des images B font que la qualit indique sur

35、 le graphique est en de de la ralit concernant le systme FRExt). 2FastVDO est une socit spcialise dans les techniques de communication mdia et les logiciels dinfrastructure qui a son sige Columbia (MD, Etats-Unis dAmrique). 6 Rec. UIT-R BT.1737 FIGURE 2 Comparaison des rapports signal de puissance/b

36、ruit (PSNR) Rfrences bibliographiques SULLIVAN, G.J., TOPIWALA, P. et LUTHRA, A. aot, 2004 Norme de codage vido volu H.264/AVC: Vue densemble et introduction aux extensions de profils (Fidelity Range Extensions). Prsent la Confrence de la SPIE sur les applications du traitement dimages numriques (XXVII), sance spciale consacre aux progrs raliss en ce qui concerne la nouvelle norme H.264/AVC. WEDI, T. et KASHIWAGI, Y. juillet, 2004 Subjective quality evaluation of H.264/AVC FRExt for HD movie content, document tabli par lEquipe mixte sur la vido JVT-L033.