Nouvelles techniques de quantification vectorielle algébrique basées sur le codage de Voronoi : application au codage AMR-WB+

L'objet de cette thèse est l'étude de la quantification (vectorielle) par réseau de points et de son application au modèle de codage audio ACELP/TCX multi-mode. Le modèle ACELP/TCX constitue une solution possible au problème du codage audio universel---par codage universel, on entend la représentation unifiée de bonne qualité des signaux de parole et de musique à différents débits et fréquences d'échantillonnage. On considère ici comme applications la quantification des coefficients de prédiction linéaire et surtout le codage par transformée au sein du modèle TCX; l'application au codage TCX a un fort intérêt pratique, car le modèle TCX conditionne en grande partie le caractère universel du codage ACELP/TCX. La quantification par réseau de points est une technique de quantification par contrainte, exploitant la structure linéaire des réseaux réguliers. Elle a toujours été considérée, par rapport à la quantification vectorielle non structurée, comme une technique prometteuse du fait de sa complexité réduite (en stockage et quantité de calculs). On montre ici qu'elle possède d'autres avantages importants: elle rend possible la construction de codes efficaces en dimension relativement élevée et à débit arbitrairement élevé, adaptés au codage multi-débit (par transformée ou autre); en outre, elle permet de ramener la distorsion à la seule erreur granulaire au prix d'un codage à débit variable. Plusieurs techniques de quantification par réseau de points sont présentées dans cette thèse. Elles sont toutes élaborées à partir du codage de Voronoï. Le codage de Voronoï quasi-ellipsoïdal est adapté au codage d'une source gaussienne vectorielle dans le contexte du codage paramétrique de coefficients de prédiction linéaire à l'aide d'un modèle de mélange gaussien. La quantification vectorielle multi-débit par extension de Voronoï ou par codage de Voronoï à troncature adaptative est adaptée au codage audio par transformée multi-débit. L'application de la quantification vectorielle multi-débit au codage TCX est plus particulièrement étudiée. Une nouvelle technique de codage algébrique de la cible TCX est ainsi conçue à partir du principe d'allocation des bits par remplissage inverse des eaux

A DWT based perceptual video coding framework: concepts, issues and techniques

The work in this thesis explore the DWT based video coding by the introduction of a novel DWT (Discrete Wavelet Transform) / MC (Motion Compensation) / DPCM (Differential Pulse Code Modulation) video coding framework, which adopts the EBCOT as the coding engine for both the intra- and the inter-frame coder. The adaptive switching mechanism between the frame/field coding modes is investigated for this coding framework. The Low-Band-Shift (LBS) is employed for the MC in the DWT domain. The LBS based MC is proven to provide consistent improvement on the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) of the coded video over the simple Wavelet Tree (WT) based MC. The Adaptive Arithmetic Coding (AAC) is adopted to code the motion information. The context set of the Adaptive Binary Arithmetic Coding (ABAC) for the inter-frame data is redesigned based on the statistical analysis. To further improve the perceived picture quality, a Perceptual Distortion Measure (PDM) based on human vision model is used for the EBCOT of the intra-frame coder. A visibility assessment of the quantization error of various subbands in the DWT domain is performed through subjective tests. In summary, all these findings have solved the issues originated from the proposed perceptual video coding framework. They include: a working DWT/MC/DPCM video coding framework with superior coding efficiency on sequences with translational or head-shoulder motion; an adaptive switching mechanism between frame and field coding mode; an effective LBS based MC scheme in the DWT domain; a methodology of the context design for entropy coding of the inter-frame data; a PDM which replaces the MSE inside the EBCOT coding engine for the intra-frame coder, which provides improvement on the perceived quality of intra-frames; a visibility assessment to the quantization errors in the DWT domain