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Conclusioni
Nell’ambito dei codificatori video il nuovo standard H.264/MPEG-4 AVC ha segnato una decisa innovazione tecnologica registrando un’efficienza di codifica doppia rispetto agli standard precedenti.
Questo vantaggio viene tuttavia pagato con un aumento della complessità delle operazioni di stima del moto che, per tagliare la ridondanza temporale fra i frames del video, esegue almeno l’80% delle operazioni del codificatore con il classico metodo Full Search.
Tutto ciò rende lo standard poco adatto per applicazioni su dispositivi portatili a basso consumo di potenza e per codifiche video in real-time su particolari canali di comunicazione.
La riduzione di complessità della stima del moto H.264 ha seguito principalmente due vie: l’adattività dei suoi parametri di ricerca (area, numero di frame di riferimento e modi INTER) su Full Search, e la progettazione di motori di ricerca a bassa complessità.
Fra questi motori UMHexagonS è stato ufficialmente accettato dal JVT nel 2003 come motore di riferimento per lo standard grazie alle sue prestazioni molto vicine a Full Search in qualsiasi fascia di bit-rate.
Lo scopo del lavoro presentato consiste nel fondere le due tecniche in una sola: adattare i parametri di ricerca della stima del moto di un motore a bassa complessità come UMHexagonS durante la fase di codifica in modo da ridurre il numero delle operazioni di stima del moto su più fronti e allo stesso tempo minimizzare la perdita di prestazione.
Applicando, nel software di riferimento JM, contemporaneamente tre algoritmi di controllo (che possono funzionare anche singolarmente) su UMHexagonS sui parametri di ricerca citati sopra i risultati sono i seguenti: la sua stima del moto subisce una riduzione della complessità media dell’80% (in termini di numero di Maching Points calcolati) a
Conclusioni
fronte di un incremento di bit-rate (1%) medio e una perdita del PSNR (-0,045 dB) media poco significativi. Mediamente con questa tecnica i tempi di stima del moto occupano circa il 20% del tempo totale di codifica. Rispetto a una codifica Full Search il sistema UMHexagonS controllato è più veloce di due ordini di grandezza e la perdita di prestazione rimane trascurabile. Il sistema a tre controlli può applicarsi anche a Full Search (riducendo la complessità di 3,5 – 75 volte a seconda della sequenza) e altri motori a bassa complessità come EPZS (riduzione della complessità sempre intorno all’80% con prestazioni molto analoghe a UMHexagonS), dimostrando di avere una validità generale. Vi è da aggiungere che oltretutto si tratta di una codifica adattiva che lavora su tre parametri simultaneamente, laddove di solito, come nei lavori presenti in letteratura, se ne ritocca uno solo.
Il costo implementativo del sistema di controllo globale a tre parametri è trascurabile sia in ambito software che hardware, in quanto può comodamente essere implementato in un semplice microcontrollore tipo 8051 di Oregano System senza rinunciare ad alcuna prestazione real-time di codifica. Oltretutto la complessità in termini di logica circuitale di un 8051 è 10 Kilogates, molto inferiore alle complessità dei motori di ricerca che consistono di circa 100 Kilogates.
Questa tesi è stata presentata e accettata per la pubblicazione sotto forma di articolo da IEEE International Conference on Consumer Electronics 2006.
