Ein Beitrag zur Pixel-basierten Verteilten Videocodierung: Seiteninformationsgenerierung, WZ-Codierung und flexible Decodierung

Moderne Anwendungsszenarien, wie die individuelle Übertragung von Videodaten zwischen mobilen Endgeräten, stellen neue Herausforderungen an das Videoübertragungssystem. Hierbei liegt ein besonderer Fokus auf der geringen Komplexität des Videoencoders. Diese Anforderung kann mit Hilfe der Verteilten Videocodierung erfüllt werden. Im Fokus der vorliegenden Arbeit liegen die sehr geringe Encoderkomplexität sowie auch die Steigerung der Leistungsfähigkeit und die Verbesserung der Flexibilität des Decodierungsprozesses. Einer der wesentlichen Beiträge der Arbeit bezieht sich auf die Verbesserung der Seiteninformationsqualität durch temporale Interpolation

Decoderseitige Bewegungsschätzung in der Videocodierung

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Skalierbare Videocodierung mittels Teilbandzerlegung

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Architekturkonzepte für prozessorbasierte MPEG Videodecoder mit Schwerpunkt für mobile Anwendungen

Mobile Endgeräte basieren z. Zt. auf Systemen (System on a Chip), deren Hauptfunktionalität durch den Einsatz entsprechender Software auf eingebetteten Prozessoren gebildet wird. Aufgrund der immer kürzeren Innovationszyklen kommt der softwarebasierten Umsetzung von Applikationen für eingebettete Systeme damit eine steigende Bedeutung zu. Im Bereich der mobilfunkgestützten Anwendungen sind in zunehmendem Maße auch Multimediaapplikationen vorzufinden, die bis vor kurzem noch leistungsfähigen Systemen, wie z.B. Desktop-PCs oder dedizierten Implementierungen in Form spezieller ASICs, vorbehalten waren. Hierzu zählen auch Anwendungen, die auf entsprechenden Standards basierend, die echtzeitfähige Übertragung von Bewegtbilddaten unterstützen, wie z.B. Videotelefonie oder Broadcastdienste. Dem hohen Rechenleistungsbedarf echtzeitkritischer Multimediaapplikationen stehen hierbei jedoch die relativ leistungsschwachen Prozessoren eingebetteter Systeme gegenüber. Im Bereich der Videocodierung für Mobilfunkanwendungen hat sich der MPEG-4-Standard weitgehend etabliert und wird hier stellvertretend für alle weiteren MPEG-Videostandards ausführlich beschrieben und analysiert. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher im Kern mit dem Entwurf einer speziellen Befehls-satz- und Coprozessorerweiterung für MPEG-4-basierte Videodecoderalgorithmen, womit ein Performancegewinn von ca. 50% gegenüber einer reinen Softwareimplementierung erzielt wird. Die Erweiterungen sind in ihrer Definition generisch und daher nicht auf einen speziellen Prozessortyp zugeschnitten. Im vorliegenden Falle wird eine für Mobilfunkterminals typische RISC-Architektur herangezogen, um die Leistungsfähigkeit unter Beweis zu stellen und den Einsatz in eingebetteten Systemen aufzuzeigen. Die einzelnen Konzepte werden auf Basis einer Algorithmenanalyse hergeleitet, wobei erst eine Beschreibung der generischen Erweiterung erfolgt und anschließend die Integration in den verwendeten Prozessorkern unter Verwendung der Hardwarebeschreibungssprache VHDL beschrieben wird. Für die Bemessung des Echtzeitverhaltens wird im Rahmen der Arbeit ein spezieller Profiler entworfen, der unter anderem auch die Untersuchung und Optimierung des Speicherzugriffs-verhaltens gestattet. Mit Hilfe des Profilers werden Messungen durchgeführt, die den Rechenzeitgewinn der jewei-ligen Algorithmenteile unter Zuhilfenahme der implementierten Optimierungen aufzeigen. Ebenso wird ein Vergleich der Leistungsfähigkeit der vorgestellten Architektur mit gängigen Prozessorarchitekturen, wie Superskalare und VLIW-Prozessoren, vorgenommen. Hierbei wird ermittelt, dass das entwickelte Konzept ähnliche Resultate erbringt wie die vergleichsweise komplexeren Prozessoren. Neben der Leistungsfähigkeit steht auch die Ermittlung des Flächenbedarfs im Falle einer CMOS Gate-Array-basierten Implementierung zur Diskussion und wird ebenfalls für jede einzelne Erweiterung dargestellt

Weiterentwicklung des Digitalen Fernsehens (DVB) – die DVB-x2-Systeme

Das Digitale Fernsehen ist in vielen Teilen der Welt bereits eingeführt. In Europa und vielen anderen Teilen der Welt sind es die Standards der DVB-Familie, die sowohl im Kabel als auch terrestrisch und per Satellit zur Ausstrahlung von Fernseh-, Hörfunk- und Datenrundfunkprogrammen genutzt werden. Die Standards der DVB-Familie werden von einem 1993 gegründeten Industriekonsortium entwickelt, das den Namen "DVB-Projekt" trägt und derzeit etwa 250 Unternehmen und Forschungsinstitute aus aller Welt zu seinen Mitgliedern zählt. Auch für die Versorgung von Taschenempfängern – insbesondere entsprechend ausgerüsteten Mobilfunktelefonen – gibt es geeignete DVB-Lösungen. Die technische Basis aller dieser Standards stammt aus den frühen 1990er Jahren. Seither ist einerseits die Kenntnis über die Leistungsmerkmale und Grenzen der Übertragungssysteme für Digitalsignale erheblich gewachsen und andererseits ist es möglich geworden, hochkomplexe Algorithmen in Hard- Firm- und Software zu realisieren, die zu Beginn der Entwicklung des Digitalfernsehens als nicht wirtschaftlich implementierbar galten. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklungen entstanden und entstehen Systeme der zweiten Generation für das Digitalfernsehen, die in ihrer Leistungsfähigkeit wesentlich über das hinaus gehen, was bisher weltweit in Betrieb genommen wurde. Über diese Weiterentwicklungen berichtet der vorliegende Beitrag

Formangepasste diskrete Cosinus-Transformation für die Prädiktionsverbesserung im HEVC

Um die Kompression in der Videocodierung zu verbessern, führen wir eine explizite Referenzbildentrauschung in die Codierschleife eines Videocodecs ein. Motiviert durch den Gedanken, dass die Leistung des Prädiktionsfehlers höher sein kann, falls Rauschen in dem zu codierenden Video vorhanden ist, wird die Bewegungskompensation durch die eingeführten Module verbessert. Es wird gezeigt wie man einen solchen Ansatz für die Codierung bei sehr kleinen Einstellungen des Quantisierungsparameters aber auch bei sehr groben Quantisierungseinstellungen verwenden kann. Die entwickelten Algorithmen wurden in der Referenzsoftware des aktuellen HEVC-Standards getestet. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise maximale Bitratenersparnisse von bis zu 10 % für niedrige als auch hohe Quantisierungsparametereinstellungen erreicht werden können. Im Durchschnitt wurden Bitratenersparnisse von 7 % für hohe Qualität und 5 % für niedrige Qualität bei Codierung der ClassB-Sequenzen erreicht

Entwicklungstrends in den Elektronischen Medien – von IPTV bis HDTV

Man könnte meinen, mit der Einführung des Digitalfernsehens per Satellit (DVB-S), Kabel (DVB-C) und terrestrischer Ausstrahlung (DVB-T), wie wir es heute bereits kennen und nutzen, sei ein Stand der Technik erreicht, der weitere Entwicklungen kaum mehr sinnvoll erscheinen lässt. Das Gegenteil ist der Fall. Mit ständig wachsender Geschwindigkeit entstehen zum Beispiel Lösungen für Hörfunk, Fernsehen und Datenrundfunk auf dem Handy (Mobile TV - DVB-H/DVB-SH), Fernsehen per Internetzugang (IPTV) oder auch Fernsehen hoher Darstellungskraft (HDTV). Auf der Basis aktueller Forschung sollen bereits in wenigen Jahren in manchen Ländern sogar Übertragungssysteme eingeführt werden, die die erste Generation des nun schon beinahe "klassischen" Digitalfernsehens ablösen können und den theoretischen Grenzen der Übertragungseffizienz so nahe kommen, dass noch weitergehende Verbesserungen dann nicht mehr möglich sein werden (DVB-S2, DVB-C2, DVB-T2). Der Vortrag zeigt diese Entwicklungen auf, erläutert die technischen Hintergründe und analysiert die Perspektiven der Markteinführung