S´election des ensembles de pr´edicteurs

Avant de s´electionner les meilleurs ensembles P et Ps, nous proposons d’´etudier la s´election

et l’efficacit´e de codage de chaque pr´edicteur. Ces exp´eriences ont ´et´e effectu´ees dans le JM 11.0 de la norme H.264/AVC et propos´ees dans [LJPP08]. Les pourcentages de r´eduction de d´ebit sont calcul´es avec la m´etrique de Bjøntegaard [Bjø01a] pour les QP 28, 32, 36, 40. Dans cette section, nous reportons uniquement les exp´eriences qui nous ont permis de conclure ou celles qui illustrent nos principales conclusions. Toutefois, pour d´eterminer les meilleurs ensembles de pr´edicteurs, nous avons men´es de nombreux tests, sur une multitude de s´equences et de d´ebits, que nous n’avons pas mentionn´es dans ce manuscrit.

4.3.1.1 Efficacit´e de codage des pr´edicteurs propos´es

Afin de prouver l’efficacit´e des pr´edicteurs propos´es dans la section 4.1, nous avons examin´e le pourcentage de s´election de chaque pr´edicteur lorsque les onze pr´edicteurs d´efinis sont inclus dans l’ensemble P. Les pourcentages de s´election obtenus sont report´es dans le tableau 4.1. Notons que l’entropie des r´esiduels de vecteurs mouvement engendr´ee par l’utilisation conjointe de tous ces pr´edicteurs est faible par rapport `a l’utilisation d’un ou de deux pr´edicteurs. Cependant cette comp´etition entraˆıne des pertes en terme de d´ebit-distorsion car le d´ebit suppl´ementaire engendr´e par la transmission des indices des pr´edicteurs n’est pas compens´e par la r´eduction de d´ebit des r´esiduels des vecteurs mouvement. Nous pouvons constater, dans ce tableau, que les valeurs des pourcentages de s´election sont proches. Le pr´edicteur m´edian de la norme mvH.264 est s´electionn´e

R´esultats exp´erimentaux 71 Pr´edicteur associ´e `a mvH.264 mv a mv b mv c mv S col R0 mv tm 5 mv tm 9 mv tr ans mv spt mv col sum j mv tr ans sum j R´eduction de d´ebit (%) 2,6 3,0 3,0 5,9 5,2 4,8 5,4 4,4 4,5 5,4

Table 4.2 – Pourcentage de r´eduction de d´ebit de chaque comp´etition d’un pr´edicteur et du pr´edicteur mvH.264 inclus dans l’ensemble P pour neuf s´equences CIF pour le profil Baseline IPP.

La s´election ´elev´ee du pr´edicteur mva ne permet pas de conclure sur son efficacit´e lorsque celui-

ci est mis en comp´etition. Dans le tableau 4.2 nous donnons le pourcentage de r´eduction de d´ebit pour dix pr´edicteurs en comp´etition avec le m´edian de la norme mvH.264 pour l’ensemble P. Le

meilleur r´esultat est obtenu par la comp´etition du pr´edicteur m´edian et du pr´edicteur collocated mis `a l’´echelle mvScol_R0. De plus, nous remarquons que la combinaison du pr´edicteur mvH.264 et

d’un pr´edicteur temporel est toujours meilleure que la combinaison du pr´edicteur mvH.264 et d’un

pr´edicteur spatial.

Pour le mode Skip, des exp´eriences similaires ont ´et´e men´ees sur l’ensemble Ps. Les r´esultats en

terme de s´election sont ´equivalents `a ceux de l’ensemble P. Par contre les r´eductions des d´ebits, en moyenne, sont plus ´elev´ees pour la comp´etition du pr´edicteur mvH.264et d’un pr´edicteur spatial que

pour la combinaison du pr´edicteur mvH.264 et d’un pr´edicteur temporel. Cependant pour certaines

s´equences, notamment celles comportant des mouvements rapides, la combinaison du pr´edicteur

mvH.264 et d’un pr´edicteur temporel est plus efficace comme nous allons le voir dans le tableau

4.7. Dans le chapitre suivant, nous proposerons une adaptation automatique d’ensembles Ps pour

maximiser les performances de la m´ethode. 4.3.1.2 Ensembles P et Ps des slices P

Afin de s´electionner le nombre de pr´edicteurs ad´equat pour chacun des ensembles P et Ps, nous

avons test´e plusieurs ensembles de un, deux et quatre pr´edicteurs. La meilleure configuration est obtenue avec deux pr´edicteurs pour la comp´etition des vecteurs mouvement et deux pr´edicteurs pour la comp´etition du mode Skip. Les pourcentages de r´eduction de d´ebit sont report´es dans le tableau 4.3 pour diff´erentes combinaisons d’ensembles de pr´edicteurs test´es. Les ensembles de pr´edicteurs P des vecteurs mouvement sont P1={mvH.264}, P2= {mvH.264, mvScol_R0} (la meilleure

combinaison donn´ee dans le tableau 4.2) et P4= {mvH.264, mva, mvScol_R0, mvtm9}. Les ensembles

de pr´edicteurs Pspour le mode Skip sont respectivement Ps1= {mvH.264}, Ps2={mvspaEXT, mva}

et Ps4= {mvspaEXT, mva, mvScol_R0, mvH.264}. Notons que pour la quasi totalit´e des s´equences, la

configuration P2et Ps2donne le meilleur r´esultat. En effet, avec l’utilisation de quatre pr´edicteurs,

le d´ebit des vecteurs mouvement Rmvest r´eduit par rapport `a la configuration avec deux pr´edicteurs,

Ensemble de Ensemble de R´eduction pr´edicteurs P pr´edicteurs Ps de d´ebit

P1 Ps1 0 P1 Ps2 2.6 P2 Ps1 3.5 P2 Ps2 5.9 P4 Ps2 4.1 P2 Ps4 4.9 P4 Ps4 3.4

Table 4.3 – Pourcentage de r´eduction de d´ebit pour la comp´etition des pr´edicteurs de vecteurs mou- vement et la comp´etition de pr´edicteurs de vecteurs mouvement pour le mode Skip pour diff´erents ensembles de pr´edicteurs incluant 1, 2, ou 4 pr´edicteurs pour neuf s´equences CIF pour le profil Baseline IPP.

ces deux d´ebits est exp´erimentalement meilleur avec la configuration de deux pr´edicteurs. La mˆeme remarque peut ˆetre faite pour le mode Skip : la configuration avec quatre pr´edicteurs engendre une augmentation du nombre de modes Skip mais les gains engendr´es sont neutralis´es par le d´ebit des indices des pr´edicteurs.

Dans la suite des exp´eriences, nous utiliserons donc, pour la configuration Baseline IPP et High IPP, deux pr´edicteurs pour la comp´etition des pr´edictions des vecteurs mouvement, le pr´edicteur

mvH.264 et le pr´edicteur mvScol_R0 et deux pr´edicteurs pour la comp´etition de pr´edicteurs pour le

mode Skip, mvspaEXT et mva.

4.3.1.3 Ensemble P des slices B

La pr´esence des slices B dans la configuration High IBBP complexifie la s´election des meilleurs ensembles de pr´edicteurs. En effet, les vecteurs mouvement des slices B pointent sur les images pass´ees et les images futures. Par cons´equent, les adaptations des pr´edicteurs sont nombreuses comme nous avons pu le voir dans la section 4.1.5. Il faut donc d´eterminer, parmi tous ces pr´edicteurs, le meilleur ensemble pour la pr´ediction des vecteurs mouvement des images B. De plus, l’´eloignement des images P engendre une modification de la s´election des partitionnements du macrobloc et donc des redondances spatiales du champ de vecteurs mouvement. Afin de choisir les meilleurs ensembles

P et Ps tentons de r´epondre aux questions suivantes :

– Est-ce que les pr´edicteurs s´electionn´es pour les images P du profil Baseline IPP sont adapt´es `a la configuration High IBBP pour lequel la distance temporelle entre deux images P est plus ´elev´ee ?

– Quelle est la combinaison de pr´edicteurs la plus adapt´ee pour les slices B ? Pouvons-nous utiliser les mˆemes pr´edicteurs que les slices P et exploiter les mˆemes redondances ?

Le tableau 4.4 donne le pourcentage de r´eduction de d´ebit des images P, pour plusieurs com- binaisons d’ensembles P et Ps. La combinaison obtenant le meilleur r´esultat est celle qui a ´et´e

R´esultats exp´erimentaux 73

Pr´edicteurs de Pr´edicteurs de R´eduction l’ensemble P l’ensemble Ps de d´ebit

mvH.264+ mva mvH.264+ mva 0.9%

mvH.264+ mva mvspaEXT + mva 1.3%

mvH.264+ mvScol_R0 mvH.264+ mva 2.3%

mvH.264+ mvScol_R0 mvspaEXT + mva 2.5%

Table 4.4 – Pourcentage de r´eduction de d´ebit pour les images P en fonction de chaque combinaison de pr´edicteurs pour le codage de vecteurs mouvement et du mode Skip pour neuf s´equences CIF pour le profil High IBBP.

pour le profil Baseline IPP `a 2,5% pour les images P du profil High IBBP. Ceci est expliqu´e par l’augmentation des distances temporelles entre les images P, qui entraˆıne une baisse des corr´elations temporelles et par cons´equent une chute de l’efficacit´e des pr´edicteurs temporels. Nous ´etudierons plus pr´ecis´ement cette baisse de corr´elations temporelles dans la section suivante.

Le tableau 4.5 donne les pourcentages de r´eduction de d´ebit pour chacune des images B (B1,

B2) de la configuration High IBBP en fonction de plusieurs ensembles de pr´edicteurs de vecteurs

mouvement. Ces ensembles contiennent le pr´edicteur mvH.264 et un second pr´edicteur temporel.

En effet, pour les images B, comme pour les images P, la combinaison d’un pr´edicteur spatial et d’un pr´edicteur temporel donne syst´ematiquement les meilleurs r´esultats. Dans ce tableau le vecteur

mvcolL1 est le vecteur collocated dans l’image future sans mise `a l’´echelle. mvScolL0 est le vecteur

collocated de l’image P pass´ee mis `a l’´echelle et donn´e par l’´equation (4.7) et l’´equation (4.8) en fonction de la direction du vecteur `a pr´edire. Le vecteur mvScolL1 est quant `a lui le vecteur collocated

mis `a l’´echelle de l’image de r´ef´erence L1 donn´e par l’´equation (1.8) et l’´equation (1.9). mvScolB−1

est le vecteur collocated de l’image B − 1 provenant des ´equations (4.9) et (4.12) en fonction des directions et des disponibilit´es de ces vecteurs collocated. Enfin, le pr´edicteur mvBcolpour l’image

B1 a ´et´e d´efini dans la section 4.1.5.

L’int´erˆet de la mise `a l’´echelle des pr´edicteurs est prouv´e par la diff´erence de gains entre le pr´edicteur mvcolL1 et le pr´edicteur mvScolL1. De mˆeme, les gains obtenus avec la combinaison du

pr´edicteur mvH.264et du pr´edicteur mvScolL1 par rapport `a ceux de mvH.264 et mvScolL0 confirment

que le champ de vecteurs des images B a plus de corr´elation avec les champs de vecteurs des images de r´ef´erence futures (L1) que pass´ees (L0). Ceci ´etait pr´evisible, car le champ de vecteurs d’une image P future traverse les images B contrairement aux champs de vecteurs des images P pass´ees. Enfin, le meilleur second pr´edicteur de l’ensemble P de la seconde image B (B2) est le vecteur

mvScolB−1 et non le pr´edicteur mvScolL1, car la distance parcourue par les vecteurs mvcolB−1L0 et

mvcol_B−1L1 est plus petite que celle parcourue par le vecteur mvcolL1, ce qui permet d’obtenir une

plus grande pr´ecision de pr´ediction. Par cons´equent, les gains sont plus importants pour B2 que pour B1.

B1 B2

Second R´eduction Second R´eduction

pr´edicteur de d´ebit pr´edicteur de d´ebit

mvcolL1 -1.7% mvcolL1 -0.7%

mvScolL0 1.8% mvScolL0 2%

mvScolL1 4.7% mvScolL1 4.8%

mvBcol 4.9% mvScolB−1 7.4%

Table 4.5 – Pourcentage de r´eduction de d´ebit pour la premi`ere et la seconde image B en fonction de diff´erentes combinaisons de pr´edicteurs pour le codage de vecteurs mouvement et du mode Skip pour neuf s´equences CIF pour le profil High IBBP.

Pour les prochains tests, nous utiliserons donc, les pr´edicteurs mvH.264 et mvScol_R0 pour l’en-

semble P, et les pr´edicteurs mvspaEXT et mvapour l’ensemble Pspour les images P du profil High

IBBP,. Pour l’ensemble P de l’image B1, nous utiliserons les pr´edicteurs mvH.264 et mvBcol, et pour

l’image B2les pr´edicteurs mvH.264 et mvScolB−1.

Pour la configuration incluant les slices B hi´erarchique du profil High, des exp´eriences similaires ont ´et´e men´ees lors d’un stage de fin d’´etudes. Les r´esultats, report´es dans [Eno07] ont montr´e que la comp´etition du m´edian de la norme et le pr´edicteur collocated constitue l’ensemble le plus efficace pour le codage de ce type d’ordonnancement.