Advanced

Guided Transcoding for Next-Generation Video Coding (HEVC)

Nordgren, Harald LU (2016) In LU-CS-EX 2016-13 EDA920 20152
Department of Computer Science
Abstract
Video content is the dominant traffic type on mobile networks today and this portion is only expected to increase in the future. In this thesis we investigate ways of reducing bit rates for adaptive streaming applications in the latest video coding standard, H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC).

The current models for offering different-resolution versions of video content in a dynamic way, so called adaptive streaming, require either large amounts of storage capacity where full encodings of the material is kept at all times, or extremely high computational power in order to regenerate content on-demand.

Guided transcoding aims at finding a middle-ground were we can store and transmit less data, at full or near-full quality,... (More)
Video content is the dominant traffic type on mobile networks today and this portion is only expected to increase in the future. In this thesis we investigate ways of reducing bit rates for adaptive streaming applications in the latest video coding standard, H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC).

The current models for offering different-resolution versions of video content in a dynamic way, so called adaptive streaming, require either large amounts of storage capacity where full encodings of the material is kept at all times, or extremely high computational power in order to regenerate content on-demand.

Guided transcoding aims at finding a middle-ground were we can store and transmit less data, at full or near-full quality, while still keeping computational complexity low. This is achieved by shifting the computationally heavy operations to a preprocessing step where so called side-information is generated. The side-information can then be used to quickly reconstruct sequences on-demand -- even when running on generic, non-specialized, hardware.

Two method for generating side-information, pruning and deflation, are compared on a varying set of standardized HEVC test sequences and the respective upsides and downsides of each method are discussed. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Genom att slänga bort viss information från en komprimerad video och sedan återskapa sekvensen i realtid kan vi minska behovet av lagringsutrymme för adaptiv videostreaming med 20–30%. Detta med helt bibehållen bildkvalité eller endast små försämringar.
====================

Adaptiv streaming

Streaming är ett populärt sätt att skicka video över internet där en sekvens delas upp i korta segment som skickas kontinuerligt till användaren. Dessa segment kan skickas med varierande kvalité, och en modell där vi automatiskt känner av nätverkets belastning och dynamiskt anpassar kvalitén kallas för adaptiv streaming. Detta är ett system som används av SVT Play, TV4 Play och YouTube.

HD- eller UltraHD-video måste komprimeras för att kunna... (More)
Genom att slänga bort viss information från en komprimerad video och sedan återskapa sekvensen i realtid kan vi minska behovet av lagringsutrymme för adaptiv videostreaming med 20–30%. Detta med helt bibehållen bildkvalité eller endast små försämringar.
====================

Adaptiv streaming

Streaming är ett populärt sätt att skicka video över internet där en sekvens delas upp i korta segment som skickas kontinuerligt till användaren. Dessa segment kan skickas med varierande kvalité, och en modell där vi automatiskt känner av nätverkets belastning och dynamiskt anpassar kvalitén kallas för adaptiv streaming. Detta är ett system som används av SVT Play, TV4 Play och YouTube.

HD- eller UltraHD-video måste komprimeras för att kunna skickas över ett nätverk – den tar helt enkelt för stor plats annars. Video som kodas med den senaste komprimeringsstandarden, HEVC/H.265, blir upp emot 700 gånger mindre med minimala försämringar av bildkvalitén. Ett segment på tio sekunder som tar 1,5 GB att skicka i rå form kan då komprimeras till strax över 2 MB.

För att kunna erbjuda tittaren en videosekvens – en film eller ett TV-program – i varierande kvalité, skapar man olika kodningar av materialet. Generellt har vi inte möjlighet att förändra kvalitén på en sekvens i efterhand – omkodning av även en kort HD-video tar timmar att genomföra – så för att adaptiv streaming ska kunna fungera i praktiken genereras alla versioner på förhand och sparas undan. Men detta kräver stort lagringsutrymme.

Guided transcoding

Guided transcoding (”guidad omkodning”) erbjuder ett sätt att minska behovet av lagringsutrymme genom att slänga bort viss information och sedan återskapa den vid behov i ett senare skede.

Vi gör detta för varje sekvens av lägre kvalité, men behåller högsta kvalitén som den är. En stympad lågkvalité-video tillsammans med videon av högsta kvalitén kan sedan användas för att exakt återskapa sekvensen. Denna process är mycket snabb i jämförelse med vanlig omkodning, så vi kan med kort varsel generera videokodningar av varierande kvalité.

Vi har undersökt två metoder för plocka bort och återskapa videoinformation: pruning och deflation. Den första ger små försämringar i bildkvalitén och sparar närmare 30% lagringsutrymme. Den senare har ingen påverkan på bildkvalitén men sparar bara drygt 20% i utrymme. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nordgren, Harald LU
supervisor
organization
course
EDA920 20152
year
type
H3 - Professional qualifications (4 Years - )
subject
keywords
Video Compression, Adaptive Streaming, Transcoding, H.265, HEVC
publication/series
LU-CS-EX 2016-13
report number
LU-CS-EX 2016-13
ISSN
1650-2884
language
English
id
8872423
date added to LUP
2016-06-13 11:03:32
date last changed
2016-06-13 11:03:32
@misc{8872423,
  abstract     = {Video content is the dominant traffic type on mobile networks today and this portion is only expected to increase in the future. In this thesis we investigate ways of reducing bit rates for adaptive streaming applications in the latest video coding standard, H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC).

The current models for offering different-resolution versions of video content in a dynamic way, so called adaptive streaming, require either large amounts of storage capacity where full encodings of the material is kept at all times, or extremely high computational power in order to regenerate content on-demand.

Guided transcoding aims at finding a middle-ground were we can store and transmit less data, at full or near-full quality, while still keeping computational complexity low. This is achieved by shifting the computationally heavy operations to a preprocessing step where so called side-information is generated. The side-information can then be used to quickly reconstruct sequences on-demand -- even when running on generic, non-specialized, hardware.

Two method for generating side-information, pruning and deflation, are compared on a varying set of standardized HEVC test sequences and the respective upsides and downsides of each method are discussed.},
  author       = {Nordgren, Harald},
  issn         = {1650-2884},
  keyword      = {Video Compression,Adaptive Streaming,Transcoding,H.265,HEVC},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {LU-CS-EX 2016-13},
  title        = {Guided Transcoding for Next-Generation Video Coding (HEVC)},
  year         = {2016},
}