Transcodage efficace de MPEG-4 partie 2 à H.264 basé sur les modes de codage, les vecteurs de mouvement et l'information résiduelle de la source vidéo MPEG-4 partie 2

Résumé

Le standard MPEG-4 partie 2, développé en 1995 par le groupe MPEG d’ISO, est largement utilisé par les applications multimédias actuelles telles que la télédiffusion, la lecture vidéo en transit, les vidéos mobiles et les jeux vidéos. Toutefois, H.264 (aussi appelé MPEG-4 partie 10 ou MPEG-4 AVC), le dernier standard vidéo développé conjointement en 2003 par ISO et l’UIT, offre des performances de compression nettement supérieures à MPEG-4 partie 2. La qualité visuelle de H.264 est comparable à celle de MPEG-4 partie 2, pour des taux de compression deux à trois fois plus grands. De plus en plus d’applications tendent donc à l’adopter. La coexistence de ces deux standards entraîne inévitablement un problème d’interopérabilité. Le transcodage MPEG-4 partie 2 à H.264 est ainsi devenu une nécessité, non seulement afin d’assurer la communication entre les terminaux supportant ces deux standards, mais également pour les plateformes qui veulent convertir du contenu MPEG-4 partie 2 existant à H.264 dans le but de bénéficier des meilleures performances de compression de ce dernier. Malheureusement, cette efficacité de compression est acquise au prix d’une grande complexité de traitement, qui rend la conversion MPEG-4 partie 2 à H.264 peu appropriée pour les applications temps réels. Nous avons donc élaboré des algorithmes de transcodage efficaces, dont le but est de réduire la complexité de traitement tout en maintenant une bonne qualité. Deux méthodes de transcodage ont été élaborées. Nous extrayons les modes de codage (MCs), les vecteurs de mouvement (VMs) et l’information résiduelle durant l’étape de décodage et les exploitons pour réduire la complexité du processus de codage H.264. Nous exploitons, particulièrement, les propriétés de l’information résiduelle. Nous nous servons du lien entre le partitionnement du macrobloc (MB) et l’information résiduelle. Nous utilisons aussi la distribution fréquentielle des MCs H.264 en fonction des MCs MPEG-4 partie 2 pour classifier les MBs et éliminer les MCs candidats H.264 les moins probables. On réduit ainsi, de façon importante, l’ensemble des MCs candidats à tester tout en conservant un bon niveau de qualité visuelle. Notre algorithme innove en tirant encore avantage des propriétés du résiduel dans le processus d’estimation du mouvement. Ce dernier est utilisé comme mesure d’efficacité des VMs, nous permettant de raffiner uniquement ceux qui sont jugés inefficaces. On évite ainsi des raffinements de VMs n’améliorant pas la qualité et qui sont coûteux en calculs. Nous proposons également d’utiliser une mesure relative de l’information résiduelle et d’exploiter la propriété de corrélation des trames successives afin de rendre nos méthodes de transcodage adaptatives aux débits binaires et aux caractéristiques vidéo. Cela nous permet d’obtenir une efficacité de transcodage pour différentes conditions de débit et de résolution. Nos méthodes ont été testées et comparées aux méthodes les plus efficaces de l’état de l’art. Nous les avons, notamment, comparées, en utilisant une cinquantaine de tests vidéos couvrant plusieurs résolutions allant de QCIF (176×144 pixels) au HD (1920×1080), et ce, pour cinq à six débits binaires. Nous obtenons des gains en accélération de 3× à 5× comparé, à la méthode cascade (décodage et encodage complets) pour des pertes en qualité de 0,15 dB à 0,5 dB en moyenne pour du QCIF sous des codecs IPP de Intel, qui sont déjà nettement optimisés en terme en vitesse. Comparativement aux méthodes de transcodage rapides de l’état de l’art, les algorithmes proposés donnent des résultats significativement meilleurs tant en accélération qu’en qualité visuelle, excepté par rapport à une méthode qui donne de meilleures accélérations, mais au prix d’une perte énorme en qualité (allant jusqu’à 4 dB dans certains cas).

Date	24 janv. 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Stéphane Coulombe (Directeur(-trice))