УДК 621.391, 519.72
ЦЕЛОЧИСЛЕННЫЕ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ СИНУС-КОСИНУСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ТИПА VII. МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ И РАЗДЕЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕННЫЕ АДАПТИВНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ INTRA-ПРОГНОЗИРОВАНИЯ С БЛОКАМИ ЯРКОСТИ 8 x 8
В КОДИРОВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ/ВИДЕО
Аннотация. Предложен матричный метод построения целочисленного мо-дифицированного
синус-косинусного преобразования типа VII порядка 8, на основании котрого построены
два целочисленных модифицированных си-нус-косинусных преобразования типа VII и разработаны
алгоритмы их быс-трого вычисления, которые требуют выполнения только целочисленных операций.
Алгоритмы имеют низкую мультипликативную сложность, кото-рая в 7 и 10,5 раз меньше по сравнению
с известным алгоритмом дискрет-ного синусного преобразования типа VII. Преобразования обладают
более высокими характеристиками ефективности кодирования по качеству и сте-пени сжатия по сравнению
с известными синусными преобразованиями. Разработаны алгоритмы быстрого вычисления 2D раздельных
направленных целочисленных косинусного и модифицированных синус-косинусных типа VII адаптивных
преобразований для intra-прогнозирования с блоками яркос-ти 8 x 8. Алгоритмы имеют низкую мультипликативную
сложность, которая в 6,6 и 16,5 раз меньше по сравнению с известными алгоритмами.
Ключевые слова: дискретное косинусное преобразование, дискретное си-нусное преобразование,
дискретное синус-косинусное преобразование, цело-численное косинусное преобразование,
целочисленное синусное преобразо-вание, целочисленное модифицированное синус-косинусное преобразование,
раздельное направленное адаптивное преобразование, масштабируемое пре-образование, мультипликативная сложность,
intra-прогнозирование, видеоко-дирование, Н.264, Н.265.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Гнатів Лев Олексійович,
кандидат техн. наук, старший науковий співробітник Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ,
levhnativ@gmail.com
Луц Василь Костянтинович,
молодший науковий співробітник Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ,
vkluts@gmail.com
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Rao K.R., Yip P. Discrete cosine transform: algorithms, advantagex, applications. Boston: Academic Press, 1990. 490 p.
- Jain A.K. A fast Karhunen–Loeve transform for a class of stochastic process. IEEE Tran. on Commun. 1976. Vol. COM-24, N 9. P. 1023–1029.
- Jain A.K. Image coding via nearest neighbors image model. IEEE Trans. on Commun. 1975. Vol. 23, N 3. P. 318–321.
- Jain A.K. A sinusoidal family of unitary transforms. IEEE Trans. Patt. Anal. and Mach. Intell. 1979. Vol. 1, N 4. P. 356–365.
- Wang Z., Hunt B.R. The discrete W transform. Appl. Math. and Comput. 1985. Vol. 16, Iss. 1. P. 19–48.
- Ye Y., Karczewicz M. Improved intra coding. Doc. VCEG-AG11; ITU-T Q.6/SG16, Shenzhen, China, Oct. 2007.
- McCann K., Bross B., Sekiguchi S., Han W.-J. HM4: High Efficiency Video Coding (HEVC) test model 4 encoder description. ITU-T, doc. JCTVC-F802, Torino, IT, July, 2011.
- ITU-T Rec. H.265|ISO/IEC 23008-2: 2013. Information technology — High efficiency coding and media delivery in heterogeneous environments — Part 2: High efficiency video coding, 2013.
- Yeo C., Tan Y.H., Li Z., Rahardja S. Mode-dependent fast separable KLT for block-based intra coding. ITU-T, doc. ICTVC-B024, Geneva, CH, July 2010.
- Yueh W.C. Eigenvalues of several tridiagonal matrices. Appl. Mathematics E-Notes. 2005. Vol. 5. P. 66–74.
- Han J., Saxena A., Rose K. Towards jointly optimal spatial prediction and adaptive transform in video/image coding. Proc. IEEE Int. Conf. Acoust., Speech, Signal Process (ICASSP) (14–19 March 2010, Dallas, TX, USA). Dallas, 2010. P. 726–729.
- Kekre H.B; Solanki J.K. Comparative performance of various trigonometric unitary transforms for transform image coding. Int. J. Electronics. 1978. Vol. 44, Iss. 3. P. 305–315.
- An J., Zhao X., Guo X., Lei S. Non-CE7: Boundary-dependent transform for inter-predicted residue. Resreport, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-t SG16 WP3 and ISO IEC JTC1 SC29 WG11 JCTVC G281. Geneva, CH, Nov. 2011.
- Chivukula R.K., Reznik Y.A. Fast computing of discrete cosine and sine transforms of types VI and VII. Proc. SPIE 8135, Applications of Digital Image Processing XXXIV, 813505 (19 September 2011, San Diego, USA). San Diego, 2011. 10 p. https://doi.org/10.1117/12.903685.
- Шевчук Б.М., Задірака В.К., Гнатів Л.О., Фраєр С.В. Технологія багатофункціональної обробки і передачі інформації в моніторингових мережах. Київ: Наук. думка, 2010. 378 с.
- Гнатів Л.О., Луц В.К. Метод побудови моде-залежного швидкого роздільного цілочисельного ПКЛ для адаптивного кодування зображень і відео. Пр. міжн. наук. конф. «Питання оптимізації обчислень (ПОО-XL)» (вересень 2013, Україна, Крим, Велика Ялта, смт. Кацивелі). Кацивелі, 2013. С. 68–69.
- Гнатів Л.О., Луц В.К. Алгоритми швидкого виконання 4-точкових цілочислових синусних перетворень типу VII без множення і роздільні направлені адаптивні перетворення для intra- прогнозування в кодуванні зображень/відео. Кибернетика и системный анализ. 2020. Т. 56, № 1. С. 186–199.
- Saxena A., Fernandes F. CE7: Mode-dependent DCT/DST without 4*4 full matrix multiplication for intra prediction. ITU-T, doc. JCTVC- E125, Geneva, Switzerland, Mar. 2011.
- Гнатив Л.А. Целочисленные косинусные преобразования для высокоэффективного кодирования изображений и видео. Кибернетика и системный анализ. 2016. Т. 52, № 5. С. 161–176.
- Fuldseth A., Bjntegaard G., Sadafale M., Sze V. CE10: Core transform design for HEVC. ITU-T, doc. JCTVC-G495, Geneva, CH, Nov. 2011.
- Joshi R., Reznik Y., Sole J.K., Karczewicz M. CE-10: Scaled orthogonal integer transforms supporting recursive factorization structure. ITU-T, doc. JCTVC-F352. Torino, IT, July, 2011.
- Ричардсон Я. Видеокодирование. Н.264 и MPEG-4 — стандарты нового поколения. Москва: Техносфера, 2005. 368 с.
