Depuis la fin de la normalisation d’H.264/AVC, le groupe JVT s’est focalis´e sur la normali- sation de l’annexe scalable d’H.264 (H.264/SVC [H.264/SVC]) et l’annexe multivue (H.264/MVC [H.264/MVC]). Cependant les activit´es classiques d’am´elioration du codage vid´eo ont continu´e du- rant cette p´eriode. Afin d’encourager de nouvelles contributions, il a ´et´e d´ecid´e au 26i`eme meeting VCEG la cr´eation d’un logiciel, nomm´e KTA (Key Technical Area) [KTA]. Ce logiciel regroupe l’en- semble des outils propos´es depuis la fin de la normalisation d’H.264/AVC et qui apportent des gains jug´es significatifs par le groupe VCEG. Le jugement de l’efficacit´e d’une m´ethode est un compromis entre l’efficacit´e de compression, la complexit´e de calcul et de m´emoire mais aussi de son impact sur la r´esistance aux erreurs. Le JM KTA est bas´e sur le logiciel de r´ef´erence de la norme : le JM11.0 [JM].
Le premier outil qui a ´et´e int´egr´e est le 1
8 de pixel [Wed00]. Cet outil est simplement l’extension du 1
H.264/AVC et apr`es ? 27
les hautes r´esolutions, il n’est donc plus consid´er´e comme un outil int´egr´e. L’Adaptive Interpolation Filter (AIF) [VEW+05b], [VO06] est aussi un outil d’am´elioration de la compensation de mouve- ment sous-pixellique. L’id´ee est de ne pas utiliser un filtre fixe [Wer96] pour le calcul des r´esolutions sous-pixelliques, mais des filtres 2D adapt´es pour chaque image [VEW+05a]. Cette m´ethode ´etant relativement complexe [VO05] (elle multiplie par trois le temps de calcul au d´ecodeur), une adap- tation de filtre s´eparable a ´et´e propos´ee dans [WW07], qui r´eduit cette complexit´e. Cette extension est nomm´ee S-AIF. Les choix entre la m´ethode de r´ef´erence et l’outil AIF se fait slice par slice avec le crit`ere d´ebit-distorsion [VO07]. Toujours pour l’am´elioration de la compensation de mouvement sous-pixellique, l’outil Directional Adaptive Interpolation Filters (D-AIF) [RUL07] utilise une adap- tation d’un filtre unidimensionnel en diagonale et non horizontalement et verticalement comme la norme H.264/AVC. Les auteurs insistent sur le fait que la m´ethode est moins complexe que l’outil AIF. Pour am´eliorer encore l’efficacit´e de codage, dans [RUHL08] les mˆemes auteurs proposent de calculer leurs filtres d’interpolation directionnelle sur des entiers de 16 bits au lieu des 8 bits d´efinis dans la norme, permettant ainsi une plus grande pr´ecision dans le calcul du sous-pixel. Les gains sont comparables `a l’utilisation de flottants sur 32 bits.
Les outils int´egr´es dans le KTA ne concernent pas tous l’am´elioration de la compensation de mouvement sous-pixellique. Une nouvelle comp´etition pour le codage des r´esiduels de texture issue de la compensation de mouvement a ´et´e propos´ee dans [NM06] et int´egr´ee dans le KTA. Cet outil nomm´e Adaptive Prediction Error Coding (APEC) permet la s´election entre les transform´ees DCT de la norme et un codage sans transform´ee. Dans [TC06] une s´election entre deux matrices de quan- tification pour les r´esiduels de texture engendr´es par la compensation de mouvement est propos´ee et int´egr´ee dans le KTA. Dans cette m´ethode, nomm´ee Adaptive Quantization Matrix Selection (AQMS), la comp´etition entre les deux matrices se fait au niveau image. La premi`ere est la matrice de quantification de la norme et la seconde est une matrice de quantification uniforme. La m´ethode Internal Bit Depth Increase (IBDI) [CN07] permet d’augmenter la pr´ecision des calculs `a l’encodeur et au d´ecodeur. Les calculs sont effectu´es sur 12 bits au lieu de 8 bits afin am´eliorer l’efficacit´e de co- dage. Les r´esultats sont meilleurs avec 8% de gain sur les s´equences 720p en profil Baseline IPP. A ce jour, une seule contribution sur le codage Intra a ´et´e accept´ee [YK07]. Ce nouveau mode Intra Mode Dependent Directional Transform (MDDT) ajoute de nouvelles pr´edictions correspondant `a celle de la m´ethode BIP expliqu´ee dans la section 1.2. Les r´esiduels engendr´es sont ensuite transform´es `a l’aide de la transform´ee KLT. Enfin dans [JL06b], [JL06a], nous avons propos´e une m´ethode de comp´etition exhaustive pour le codage des vecteurs mouvement (MVComp). Elle a ´et´e jug´ee efficace et peu complexe par le groupe VCEG. Nous d´ecrirons en d´etail, dans le chapitre 4, cette m´ethode qui a ´et´e int´egr´ee dans le JM KTA.
Tous les outils cit´es pr´ec´edemment impliquent une modification du d´ecodeur. Ces outils seraient donc normatifs s’ils ´etaient int´egr´es dans une future norme. Cependant le KTA peut int´egrer des outils non normatifs comme l’outil Rate Distortion Optimized Quantization (RDOQ) [KYC08a] qui optimise la s´election du QP au niveau macrobloc et son extension `a la quantification de la chrominance [KYC08b]. Une impl´ementation de l’Adaptive Quantization Parameters (AQP) [SW98] a aussi ´et´e ajout´ee dans le KTA. Cet outil adapte le QP macrobloc par macrobloc `a l’aide du crit`ere d´ebit-distorsion. La diff´erence (∆QP) de pas de quantification est transmise macrobloc par
macrobloc.
Actuellement, aucun test utilisant l’ensemble des outils int´egr´es n’a ´et´e pr´esent´e, car certains de ces outils ont des temps d’ex´ecution ´elev´es `a cause de leur impl´ementation en multi-passe et parce qu’ils ne sont pas tous compatibles, d’un point de vue efficacit´e de codage et de d´ecodage. D’ailleurs, des contributions concernant la r´eduction de complexit´e de certains outils ont ´et´e propos´ees [RU07], [TCY08], [Wed01] et la compatibilit´e des outils deux `a deux devient une priorit´e [WT08]. Nous avons propos´e des r´esultats de diff´erents outils et de leurs combinaisons deux `a deux dans [JL07] avec une moyenne de 21% de gain sur les s´equences 720p pour le profil Baseline lorsque l’outil AIF et MVComp sont utilis´es et 9% de gain sur les s´equences QCIF en profil High IBBP. La complexit´e de chaque outil pr´esent dans le KTA 1.8 a ´et´e ´evalu´ee [Hor08] en termes de nombre de cycles machine par pixel, pour le codeur et d´ecodeur. Les r´esultats report´es en fonction de ce nombre et du pourcentage de r´eduction de d´ebit montrent que certains outils n’augmentent pas la complexit´e de mani`ere significative au codeur et au d´ecodeur. Parmi ceux-ci, certains sont mˆeme moins complexes que la r´ef´erence.
L’ensemble des outils int´egr´es dans le JM KTA constitue des am´eliorations incr´ementales de la norme H.264/AVC. Cette approche est induite par la nature du logiciel de r´ef´erence. En effet, il engendre une efficacit´e de codage ´elev´ee, grˆace `a une combinaison optimale d’outils normatifs et non normatifs. Il est par cons´equent difficile de proposer une rupture du sch´ema global avec une efficacit´e de codage ´equivalente, en un temps de d´eveloppement raisonnable. Bien entendu, les approches en rupture avec le sch´ema classique ont ´et´e et sont toujours ´etudi´ees. L’utilisation d’une transform´ee en ondelettes ou d’une transform´ee en ondelettes hybride de type xlets pourrait constituer cette rupture technologique pour un standard de codage vid´eo. Ce type de transform´ee impliquerait, entre autres, une modification de la compensation de mouvement afin qu’il soit adapt´e `a la taille de cette transform´ee. L’approche d’analyse-synth`ese de texture pour le codage d’image ou de vid´eo consiste `a cr´eer ou extraire des morceaux d’images d´ej`a encod´ees, repr´esentant une texture significative, pour les utiliser comme pr´edicteurs apr`es une ´eventuelle d´eformation [Wol94]. Ces m´ethodes ont ´et´e compar´ees `a la norme H.264/AVC dans [NNMB+03]. Les auteurs pr´ecisent que les r´esultats sont probants `a tr`es haut d´ebit, pour une qualit´e visuelle ´equivalente. Remarquons que dans cette ´etude, l’algorithme d’analyse synth`ese est semi-automatique. La rupture technologique pourrait ˆetre engendr´ee par le besoin de nouvelles fonctionnalit´es. Par exemple, l’utilisation de la compression vid´eo dans un environnement subissant des pertes de donn´ees provoque de fortes baisses de qualit´e. La norme actuelle exploite largement les redondances temporelles et spatiales entre les donn´ees. Par cons´equent, la perte d’un seul bit peut engendrer de fortes d´egradations sur plusieurs images. L’´elaboration d’un standard de codage vid´eo robuste aux pertes de donn´ee engendrerait cette rupture technologique. Des algorithmes bas´es sur le codage distribu´e pourraient constituer cette rupture. Un codage par objets de nouvelle g´en´eration pourrait aussi engendrer une rupture du sch´ema classique ou du sch´ema de codage orient´e objets connus, tel que celui utilis´e dans la norme MPEG-4 Part 2. Dans [BB00], la notion d’objet est ´elargie au concept d’´ev`enement visuel. C’est-`a- dire que les objets consid´er´es peuvent se chevaucher et chacun d’eux repr´esente un ´ev´enement visuel, comme une texture ou du bruit. Cette approche reste pour le moment th´eorique.
R´esum´e du chapitre 29