Codificador distribuído de vídeo com complexidade variável a partir de codificação em resolução espacial mista.

Abstract

Recentemente, novas exigências têm surgido para a codificação de vídeo. Estas exigências incluem flutuação da largura de banda, qualidade de serviço e limitações de energia. Em dispositivos móveis é importante limitar o consumo de energia. Tipicamente, o codificador possui uma maior complexidade, requerendo maior consumo de energia que o decodificador. Um novo paradigma, chamado codificação de vídeo distribuída, possibilita a codificação com complexidade reversa, onde o codificador requer um menor esforço computacional do que o decodificador. A codificação de vídeo distribuída é baseada no teorema de Wyner-Ziv para a codificação separada, com decodificação conjunta de fontes correlatas. Assim, um codec distribuído pode ser utilizado em cenários de potência limitada. É proposto um modo de codificação baseado em quadros-chave de resolução espacial completa e quadros intermediários codificados a resolução reduzida mediante um codificador Wyner-Ziv. Um bom desempenho de taxa-distorção é alcançado mediante uma melhor geração da informação lateral no decodificador e um mecanismo automático de alocação de taxa no codificador. Este modo possibilita a redução de complexidade de codificação dos quadros intermediários, seguido de codificação Wyner-Ziv do resíduo. Os coeficientes quantizados do quadro residual são mapeados em cosets sem o uso de um canal de retorno. Para isto, foi feito um estudo dos parâmetros ótimos de codificação na criação dos cosets sem memória. Também, foi elaborado um mecanismo de estimação da correlação estatística entre os sinais. Este mecanismo guia a escolha dos parâmetros de codificação e a alocação de taxa, durante o processo da criação dos cosets. A geração da informação lateral explora a informação obtida da camada base de baixa resolução. No decodificador, a decodificação de canal dos cosets é realizada usando a informação lateral para obter uma versão de alta qualidade do quadro intermediário decodificado. Resultados da complexidade de codificação e do desempenho, em termos de taxa-distorção, são apresentados usando o padrão H.264/AVC. É mostrado que o modo de codificação Wyner-Ziv proposto é competitivo ao ser comparado com a codificação convencional. O modo Wyner-Ziv proposto também possui adaptabilidade na redução de complexidade e suporta um modo de decodificação de baixa complexidade. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Recently, new requirements in video coding have emerged. These requirements include bandwidth fluctuation, quality of service and energy constraints. In handheld mobile devices, it is important to limit the energy consumption. Typically, the encoder has a higher complexity, requiring more energy consumption than the decoder. A new paradigm in video coding, called distributed video coding, enables a reversed complexity coding mode, where the decoder requires more computational effort than the encoder. Distributed video coding is based on the Wyner-Ziv theorem for separately coding but jointly decoding correlated sources. A distributed video codec can be used in power constrained scenarios. We propose a mixed resolution framework based on full resolution key frames and spatial-reduction-based Wyner-Ziv coding of intermediate non-reference frames. Improved rate-distortion performance is achieved by enabling better sideinformation generation at the decoder and better rate-allocation at the encoder. The framework enables reduced encoding complexity by low-resolution encoding of the non-reference frames, followed by Wyner-Ziv coding of the residue. The quantized transform coefficients of the residual frame are mapped to cosets without the use of a feedback channel. For that purpose, a study to select optimal coding parameters in the creation of the memoryless cosets is made. Furthermore, a correlation estimation mechanism that guides the parameter choice process is proposed. This estimation algorithm is one of the main contributions of this work. The side information generation method exploits information for the low resolution coded frames. At the decoder, coset decoding is carried using the side-information to obtain a higher quality version of the decoded frame. Results for the coding complexity and rate-distortion performance are presented using the H.264/AVC codec. It is shown that the proposed Wyner-Ziv coding mode is competitive. It allows a scalable complexity reduction and supports a lowdecoding- complexity mode.