Mise en oeuvre d'architectures de transcodage vidéo H. 264/AVC et SVC : application à la transmission optimisée de la vidéo haute définition
par Christophe Deknudt
Thèse de doctorat en Micro et nano technologies, acoustique et télécommunications
Sous la direction de François-Xavier Coudoux et de Marc Gazalet.
Soutenue en 2011
à Valenciennes .
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Résumé
Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse se sont déroulés majoritairement dans le cadre du projet TOSCANE dont l’objectif était d’optimiser les transmissions de flux vidéo haute définition (HD). Pour cela, deux types d’architectures de transcodage à complexité réduite des flux H. 264/AVC sont proposés afin d’adapter le débit vidéo à la bande passante du canal de transmission. La première architecture s’applique aux flux H. 264/AVC et réalise une sélection fréquentielle des coefficients résiduels. Après comparaison en termes de réduction de débit et de qualité vidéo entre cette solution et celle par requantification, nous avons constaté que notre architecture donnait majoritairement de meilleurs résultats. Puis, cette solution est intégrée dans un scénario de transmission vidéo HD par courant porteur en ligne. Ce type de canal est soumis à des changements d’états fréquents nécessitant une nouvelle estimation du canal et allocation des bits et des puissances afin de garantir un débit quasiment sans erreur. Au prix d’une légère baisse de PSNR, les flux sont dynamiquement transcodés afin d’adapter leur débit à celui du canal et rendre la transmission possible. La seconde architecture s’applique aux flux H. 264 SVC utilisant une échelonnabilité spatiale. Elle consiste à sélectionner par position fréquentielle les coefficients résiduels de la couche d’amélioration la plus haute afin d’obtenir des débits intermédiaires tout en restant dans la définition spatiale la plus élevée. Cette solution est mise en œuvre dans le cas d’une transmission ADSL, permettant d’augmenter la zone d’éligibilité des services vidéo HD et fournissant aux abonnés une qualité progressivement réduite.
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Titre traduit
Implementation of H. 264/AVC and SVC transrating architectures : application to optimized transmission of high definition video streams
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Résumé
The works presented in this thesis are mainly part of the French ANR TOSCANE project which aims to optimize high definition video transmission. We propose two types of low complexity transrating architectures for H. 264/AVC streams to adapt video bitrate to channel bandwidth. The first transrating architecture is based on frequency selectivity of residual coefficients from H. 264/AVC streams. A comparison between this solution and the well known requantization processing in terms of bitrate reduction and video quality shows that our solution often gives better results. Then, our solution is included in a high definition video transmission scheme using power line communications. This type of channel can exhibit sudden changes states; as a consequence transmission needs a new channel estimation, bit and power allocation to guarantee quasi error free transmission. By means of a slight video distortion, transrating architecture is used to dynamically adapt video bitrate to channel one. The second transrating architecture is applied to H. 264 SVC streams using spatial scalability. It consists in selectively removing residual coefficients of upper enhancement layer to obtain intermediate bitrates with upper spatial definition. This transrating solution is used in an ADSL transmission, allowing the extension of the area of eligibility for high definition video services while providing a progressive reduced video quality to subscribers.
