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CODIFICAÇÃO DISTRIBUÍDA DE VÍDEO Danillo Bracco Graziosi DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇAO DOS PROGRAMAS DE POS-GRADUAÇAO ENGENHARIA DA org8 to view nut*ge UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSARIOS PARA A OBTENÇAO DO GRAU DE MESTRE EM CIENCIAS EM ENGENHARIA ELETRICA Aprovada por: Prof. Eduardo Antônio garros da Silva, Ph. D. Prof. Gelson Vieira de Mendonça, Ph. D. Prof. Weiler Alves Finamore, Ph. D. auxiliando-me em diversas outras ocasiões. Ao meu amigo Daniel, que me ensinou a programar.

Seu companheirismo apoio foram sempre constantes, e por tudo o que ele fez para me ajudar, serei eternamente grato. À minha família, que esteve sempre do meu lado, me apoiando em todos as minhas decisões. Ao amor da minha vida, minha esposa Flávia, que soube suportar os maus momentos, e tentou de várias maneiras me auxiliar, estando sempre do meu lado. Ao meu orientador Eduardo, que foi mais do que a de niÇão de orientador poderia explicar, sobrepondo grandes distâncias para sempre me guiar nessa jornada. Obrigado pelas horas de conversa, pelas dicas valiosas e pelas críticas que vc soube fazer.

A Deus. Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M. Sc. ) Março/2006 Orientador: Eduardo Antô PAGF Silva esclarecendo algumas implementações. Ao na’, iremos propor uma técnica alternativa de codi cação distribuída baseada no estado-da-arte em codi cação de imagens, usando quantização vetonal por aproximações sucessivas. iv Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial ful Ilment of the requirements for the degree of Master of Science (M.

Sc. ) DISTRIBUTED VIDEO CODING March/2006 Advisor: Eduardo Antônio Barros da Silva Department: Electrical Engineering Lately there has been a grown interest ofthe scienti c community in distributed coding techniques. Based on results published by Slepian and Wolf [8] and Wyner and Ziv [10], independent groups achieved practical results, that come very close to the theory, with very interesting applications, like robust transmission and simpli cation of the encoder. In this thesls, we Will analyze this scenario, some implementations.

At the end, we Will propose an alternative distributed coding technique based on the state-of-art image codin usin successive approximation ector quantization. 2. 2 Codi cação de fontes correlacionadas : o teorema de Slepian Wolf 4 2. 2. 1 2. 3 Codi cação de fonte com informação lateral . 7 2. 4 Taxa-Distorção com Informação lateral . 8 2. 5 Estimação de movimento no âmbito Wyner-Ziv 9 Interpretação do teorema de Slepian Wolf 3 Implementações do teor r-Ziv A função de correlação entre a fonte e a Informação lateral . 0 5 Codi cação de Vídeo Wyner-Ziv no domínio da Transformada 38 34 5. 1 Introdução . 5. 2 . . 34 36 5. 3 Quantizadores . 5. 4 O código turbo . 5. 5 Controle de Taxa 5. 6 Resultados e análise — . 36 . 41 Codi cação de Vídeo Wyner-Ziv por aproximações sucessivas 6. 1 PAGF s OF A Resultados importantes de teoria de informação 67 A. 1 Denições…….. .. … 67 Al. 1 Construção de códigos usando conjuntos aleatórios . 68 A. 2 Provas de teoremas importantes de teoria da informação . .. 9 B Aplicação da teoria de Wyner-Ziv para códigos turbo 79 C Método de interpolação de quadros para obtenção da informação lateral 84 Lista de Figuras 2. 1 Estrutura de codi cação de fontes correlacionadas Interpretação do teorema de Slepian Wolf . 6 PAGF 6 Curvas Taxa-Distorção para o codi cador proposto em [151 1 4. 1 Codi cador Wyner-Zlv usando o dominio dos pixels . 4. 2 Distribuição de probabilidades para informação lateral com (a) média dos quadros anterior e posterior e com (b) estimação de movimento bilateral . 4. 3 28 para um codi cador H. 263 inter. 17 3. 5 Diagrama em blocos do codi cador proposto … 23 Estrutura do código turbo 3. 6 Diagrama em blocos do codi cador .. 3. 7 Diagrama em blocos do codi cador . 3. 8 . 18 19 20 4. 4 PAGF 7 OF .. 38 Número de bits usados para representar cada coe ciente antes da quantização . 38 Número de bits requisitados de acordo com cada plano de Curvas taxa-distorçao para codi cação do quadro 1 da seqüência Fo- reman usando estimação de movimento, dividida ou não em pacotes de 256 bits . 40 Curvas taxa-distorção para diferentes probabilidades de erro aceitáveis 41 5. Comparação entre os métodos do cap 4 e 5 5. 8 42 Comparação entre as implementações desta tese, do grupo de Stan- ford, com um codi cador s PAGF 8 OF ou somente inter . taxaalvo de 250kbps 6. 9 seqüencia Foreman usando ou não a informação lateral para uma taxa de 0,1 bit/pixel . 55 PSNR dos quadros da seqüencia Foreman usando ou não a .. 57 lateral para uma taxa de 1 bit/pixel . . 8 . 55 Curva da probabilidade de erro da seqüência Foreman para uma . 56 taxaalvo de 500kbps 5. 10 Desempenho do codi cador proposto 58 6. 1 Correlação entre os coe cientes a serem transmitidos e os coe cientes gerados pela informação lateral para uma taxa-alvo de 150kbps…. 58 6. 12 Correlação entre os coe cientes a serem transmitidos e os 500kbps 59 A. 1 Codi cação Slepian-Wolf : os pares conjuntamente típicos são isolados pelo produto dos conjuntos . B. 1 Código turbo com informação lateral . C. I Estimação de movimento bidirecional. 70 .. 79 85 informações laterais da seqüência Foreman a) Quadro de referência (Quadro 7) (b) teste 1 (c) teste 4 (d) teste 5 (e) teste 6 (f) teste 7 (g) teste 8 C. Exemplos de diferentes informações laterais da sequência Mother 5 (e) teste 6 (f) teste 7 (g) teste 8.. 90 C. 6 Exemplos de diferentes informações laterais da seqüência Suzie (a) Quadro de referência (Quadro 7) (b) teste 1 (c) teste 4 (d) teste 5 teste 6 (f) teste 7 (g) teste 8.. Lista de abelas . 91 Valores estimados para a de acordo com as distribuições em . 27 Tabela de perfuração do código turbo . 30 Valores estimados para a de cada banda da transformada DCT 4 x . 39