Codage vidéo scalable un état de l’art

Codage vidéo scalable un état de l’art

Les travaux menés tout au long de cette thèse ont pour but de construire un schéma de décomposition permettant la description scalable et parcimonieuse d’une séquence vidéo. Avant toutes choses, il est cependant nécessaire de dresser un inventaire des schémas de codage vidéo scalable existants.La majeure partie des codecs vidéos actuels, dont les célèbres MPEG-2 et DivX, sont des schémas de codage dits de type hybride. Capable d’offrir une scalabilité grossière en couches, ce type de schéma constitue le socle de nombreux autres codecs et nous dé- taillons son principe dans la section 2.1. Nous dressons ensuite un inventaire rapide des principaux codecs normalisés par les organismes MPEG et ITU et décrivons alors en dé- tails les extensions MPEG-4 FGS et SVC, construites sur la base de codecs hybrides et permettant d’étendre leurs propriétés de scalabilité. Les travaux sur les schémas de codage vidéo par ondelettes sont plus récents. Ces der- niers sont intrinsèquement scalables et nous décrivons dans la section 2.2 la structure de codage la plus prometteuse : le schéma de codage t + 2D, basé sur l’utilisation d’un filtrage temporel compensé en mouvement. Nous détaillons alors les avancées majeures réalisées sur ce schéma, dont l’introduction du lifting temporel, et décrivons les nom- breuses améliorations et variantes récemment publiées sur cette structure. Nous nous attarderons plus particulièrement sur la description détaillée du codec MC-EZBC qui est à la base du prototype utilisé pour valider nos travaux de recherche.

Codage vidéo hybride scalable

Cette section rappelle les principes de base des schémas de codage vidéo hybride, dont sont issus les codecs de la famille MPEG. Ils sont dit hybrides car ils mettent générale- ment en jeu une prédiction temporelle des blocs d’une image par rapport à une autre image suivie d’une transformation spatiale de type DCT des résidus de prédiction. Cette structure de codage n’est cependant pas scalable et nous décrivons dans la suite les prin- cipales extensions apportées au schéma pour y remédier. Le schéma de principe d’un encodeur vidéo hybride est donné en Fig. 2.1. C’est une structure d’encodage en boucle fermée : un décodeur est intégré à l’encodeur et fournit les images reconstruites qui serviront à prédire l’image courante, constituant ainsi une boucle de rétroaction. Les images d’entrées x Avant transformation des images d’entrée, on procède à une estimation de mouvement. Ce dernier est généralement représenté par des champs de blocs de taille fixe ou variable, dont la précision peut être subpixellique. La connais- sance du mouvement permet alors une réduction efficace de la redondance temporelle présente entre les images d’une séquence vidéo.

Prédiction et soustraction de l’image prédite Le principe essentiel du schéma de codage hybride réside dans la propriété suivante : les images courantes sont prédites par rapport à des images reconstruites précédemment. Cette stratégie permet de simuler le comportement du décodeur afin d’éviter une quelconque dérive lors de la reconstruction de la séquence mais implique la présence d’un décodeur intégré dans l’encodeur. L’image prédite est alors soustraite à l’image courante et conduit à une image résultante nommée résidu de prédiction ou DFD (Displaced Frame Difference). Il existe trois modes classiques de prédiction des images. Les images dites Intra (I) ne sont pas prédites : elles sont assez volumineuses mais sont indépendantes des autres images. Les images dites Inter de type (P) sont prédites par rapport à une image précédente et sont plus simples. Enfin, les images dites Inter de type (B) sont prédites bidirectionnellement par rapport à une image passée et une image future, et sont encore plus concises. Les images d’une séquence vidéo sont généralement encodées par un motif de prédiction cyclique fixe, illustré en Fig.