Prediction and parameter coding for non-rectangular block partitioning

Bläser, Max Daniel Carl; Schwarz, Heiko; Ohm, Jens-Rainer

doi:39369

Prediction and parameter coding for non-rectangular block partitioning = Prädiktion und Parametercodierung für die nicht-rechteckige Blockpartitionierung

Bläser, Max Daniel Carl^RWTH*

2020

VerantwortlichkeitsangabeMax Bläser

ImpressumDüren : Shaker Verlag 2020

Umfangxvi, 241 Seiten : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-8440-7455-0

ReiheAachen series on multimedia and communications engineering ; 22

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Zweitveröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Ohm, Jens-Rainer (Thesis advisor)^RWTH* ; Schwarz, Heiko (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-04-29

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-07626
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/794413/files/794413.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Nachrichtentechnik (613210)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Video Coding (frei) ; Block Partitioning (frei) ; Motion Compensation (frei) ; VVC (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
In der ersten Hälfte des Jahres 2019 beanspruchten digitale Videodaten bis zu 60% des gesamten Downstream-Traffics im Internet. Aus der stetigen Zunahme des Videokonsums, dem Übergang zu höheren zeitlichen und räumlichen Auflösungen, sowie der Nutzung neuer, bandbreitenintensiver Videoanwendungen, wie immersivem Video oder cloudbasiertem Gaming, ergibt sich die Notwendigkeit, Videodaten mit höherer Effizienz zu komprimieren. Ein grundlegendes Prinzip der modernen Videocodierung ist die Segmentierung jedes Bildes in rechteckige Pixelblöcke. Die verfügbaren Methoden zur Vorhersage und Kodierung der Bildinhalte - die sogenannten Codingtools - werden dann auf diese Blöcke einzeln angewendet. In dieser Arbeit wird eine nicht-rechteckige Blockaufteilung als zusätzliches Codingtool vorgeschlagen, um eine bessere Anpassung an die zugrundeliegenden Signaleigenschaften zu erreichen. Eine spezielle Variante der nicht-rechteckigen Blockaufteilung wird als geometrische Blockpartitionierung bezeichnet. Bei diesem Schema wird ein rechteckiger Block durch eine gerade Linie in zwei Segmente unterteilt. Die mit jedem Segment assoziierten Pixel können somit durch Bewegungskompensationstechniken vorhergesagt werden. Der Hauptbeitrag der Arbeit ist ein voll ausgereiftes Codingtool zur geometrischen Blockpartitionierung (GEO) mit geringer Komplexität. Dieses verbessert die Codierungseffizienz gegenüber dem Stand der Technik um bis zu 1%, ohne die Decodierungslaufzeit wesentlich zu erhöhen. Es ist besonders nützlich für die Codierung natürlicher, bewegter Videoinhalte mit klaren Objektgrenzen (z.B. Menschen, Autos oder Tiere) sowie für die Codierung von Bildschirminhalten (Screen Content). GEO wurde dem Joint Video Experts Team (JVET), bestehend aus ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (MPEG) und ITU-T SG 16 (VCEG), der weltweit führenden Standardisierungsgruppe für Videocodierung, vorgestellt und in den Working Draft des neuesten Videocodierungsstandard, Versatile Video Coding (VVC), aufgenommen.

In the first half of 2019, digital video data was reported to make up 60% of the total downstream volume of traffic on the internet. With new, bandwidth-intensive video applications on the rise, such as immersive video or cloud-based gaming, and established applications moving to increased spatial and temporal resolution, the need to compress the video data with higher efficiency is evident. A fundamental principle in modern video coding is the segmentation of every picture into rectangular blocks of pixels. The available methods of prediction and coding of a video coding scheme are then applied to these blocks individually. This thesis proposes non-rectangular block partitioning as an additional coding tool, to better adapt to the underlying signal characteristics. A specific variant of non-rectangular block partitioning is called geometric block partitioning. In this scheme, a rectangular block is partitioned by a straight line into two segments. The pixels associated with each segment are then predicted using motion compensation techniques. The main contribution is a fully developed, low-complexity geometric block partitioning coding tool (GEO) that provides up to 1% of improved coding efficiency on top of the state-of-the-art, without significantly increasing the decoding runtime. It is particularly useful for coding natural, moving video content with distinct object boundaries (people, cars, or animals), as well as for coding of screen content. GEO has been presented to the Joint Video Experts Team (JVET) of ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (MPEG) and ITU-T SG 16 (VCEG), the world's leading standardization group for video coding technology, and has been accepted into the working draft of its newest video coding standard in development, Versatile Video Coding (VVC).

OpenAccess:
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