Algoritmo para codificação em bitrate constante Vinicius Kursancew.

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1 Algoritmo para codificação em bitrate constante Vinicius Kursancew

2 INTRODUÇÃO AO MPEG VIDEO Padrão de codificação perceptivo Usado em transmissão de TV digital A ISO especifica o comportamento do decoder Elimina redundancia espacial Utiliza quantização para reduzir número de bits necessários para representar um dado

3 INTRODUÇÃO AO MPEG VIDEO DCT Quantização VLC 1011010

4 DCT Representa o sinal em termos de cossenos apenas No MPEG é feita em em blocos 8x8 Quatro blocos adjacentes formam um macrobloco

5 DCT Expressão

6 Quantização Processo de reduzir o número de bits necessários para representar os coeficientes Divide os coeficientes por um valor predefinido Componentes mais altas de freqüencia são divididos por valores maiores

7 Quantização Coeficiente DC(F(0,0)) = 73 O coeficiente DC é dividido por 8: floor[73(100'1001b)/8(1000b)] = 9(1001b) 3 bits a menos Coeficiente AC (F(6,5)) = 189 O Coeficiente AC(F(6,5)) é dividido por 48 floor[189(8bits)/48] = 3 (2 bits, 6 a menos)

8 Quantização adaptiva Aumentar os fatores de quantização para manter a taxa de bits Diminui a qualidade Necessário pois a largura de banda de transmissões é limitada Útil apenas para visialização em tempo real

9 Quantização adaptiva Leva em conta dois fatores principais – O quanto ja foi gasto da banda – Atividade espacial da imagem Método consiste de 3 passos: – Alocar quantidade de bits para frame – Calcular fator adaptivo base – Calcular fator adaptivo para o macrobloco

10 Quantização adaptiva - PASSO1 Calcula quantos bits existem disponíveis para este frame, parametro rc_T BITRATE/FRAMERATE Porém... se faltaram ou sobraram bits para codificação do frame anterior estes devem ser considerados BITRATE/FRAMERATE + BITS_FRAME_ANTERIOR

11 Quantização adaptiva - PASSO1 Depois de codificar a imagem um parâmetro de compexidade global (rc_X) é calculado: Bits Usados na Imagem * média dos fatores A média dos fatores é obtida somando cada um dos fatores de quantização adaptiva calculados para cada macrobloco no frame anterior e dividindo-se pelo total de macroblocos

12 Quantização Adaptiva PASSO2 Antes de codificar um macrobloco o algoritmo estima quanto falta para encher o buffer virtual. O algoritmo determina como achar este valor (dj). dj = rc_d + B j-1 (rc_T*j)/TOTAL MACROBLOCOS Bj é o número de bits gerados para codificar o frame até o presente macrobloco rc_d é o indicador de quanto sobrou o faltou de bits estão sobrando ou faltando até o momento rc_d = rc_d + BitsAlocados - BitsUsados

13 Quantização Adaptiva PASSO2 A partir de dj calcula-se o valor base da quantização

14 Quantização Adaptiva PASSO3 Por último se calcula o valor de quantização adaptiva para o macrobloco j actj é o mínimo das varianças entre os blocos(vblk) do macrobloco e avgactj é a média das varianças do frame anterior:

15 Resultados Imagens 500kbps 750 kbps

16 Resultados Imagens 1000kbps Sem quantização adaptiva

17 Resultados Valores de mquantj para os 10 primeiros macroblocos

18 Resultados Tamanho da stream (12 frames) – 500kbps: 37452 bytes – 750kbps: 55175 bytes – 1000kbps: 73467 bytes – Sem bitrate constante: 238412 bytes

19 Resultados Implementação em hardware: – Área anterior: 918374.8 sq um – Área atual: 1703531.0 sq um