Traitement et lments du codage vido Jenny Benois Pineau Universit Bordeaux 1 C4

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Traitement et éléments du codage vidéoJenny
Benois -PineauUniversité Bordeaux -1C4
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Codage par transformées(1)

• Objectifs représenter le signal image/vidéo, le
  signal derreur 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 lénergie maximum de lénergie
  dans un nombre faible des coefficients
• Transformées Karhunen-Loeve optimale, mais
  elle nest pas utilisée en pratique car ces
  fonctions de base dépendent de limage même et
  donc doivent être re-calculées et retransmises

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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 

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Transformées orthogonales discrètes
Transformée de Fourier discrète
Transformée de Fourier inverse
Les indices (u,v) sont appelés  fréquences
spatiales 
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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
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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 
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Transformée en cosinus discrète(III)
Image d origine
Image DC par blocs 8x8
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Codage des Images par transformation

• Du fait de la non-stationnarité du signal
  dimage, transformations sont effectués dans
  localement ( dans des blocs n4,8,16).

DCT par bloc et Q
Découpage en blocs nxn
Codage  symbolique 
Codeur
Q-1 DCT Inverse
Fusion des blocs
Décodage symbolique
Décodeur
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Standard JPEG

• Joint Photographic Expert Group
• 1992
• Système de base et système étendu

Image
DCT par bloc
Quantification
Découpage en blocs 8x8
Image compressée
Balayage Zig-Zag
Codage Entropique
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DCT par bloc

• Les composantes Y UV (422) sont traitées
  séparément

Bloc des coefficients DCT
Bloc dans limage
f(x,y) I(x,y) 128 , F(u,v)DCTf(x,y)
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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

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Quantification des coefficients(II)

• Matrice pour les composantes U et V
• Contrôle par le facteur de qualité q appliqué aux
  matrices.

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Codage dans le domaine DCT

• Arrangement des coefficients quantifiés dans
  lordre de balayage zig-zag coefficients DC
  (a00) et AC
• Codage entropique (Huffman) de e

a00
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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
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Performances

• Une bonne qualité visuelle avec 1bps
• Influence du facteur de qualité

288x230 195 Ko RVB
q 6 3 Ko
q 84 24 Ko
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Codage Vidéo Hybride

• Principes
• - compensation du mouvement et codage des
  vecteurs de mouvement
• - codage par transformation du signal derreur de
  prédiction
• - rafraîchissement par le codage des images en
  mode  intra 
• - familles des codecs vidéo MPEG, H.26x

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Schéma générique des codeurs hybrides avec la
compensation du mouvement
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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 linterpolation bi-directionnelle (B)

GOP group of pictures
P
I
B
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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)
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Vecteurs du mouvement MPEG2
Hiragasy, SFRS
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Famille MPEG, H.26X

Codage Entrop.
Q
Zig- Zag
DCT
Décodage
-
t0?

Image précédente
Prédiction par mvt
Estimation du mvt
Décodage
Codage du mouvement