Implementazione di un sistema di codifica video distribuita con soppressione dello stadio di training

Le architetture di codifica video, fino ad oggi, sono state primariamente guidate dall'approccio orientato al “downlink” ispirato al modello di broadcast televisivo, dove la complessità del codificatore è solitamente molto maggiore di quella del decodificatore. Oggi, grazie alla
crescente diffusione di sorgenti video quali reti di sensori, cellulari multimediali dotati di videocamere, webcam e sistemi di video sorveglianza a basso costo, questo paradigma sta evolvendo e si stanno aprendo nuovi scenari applicativi.
Si configurano quindi, nuovi vincoli progettuali che condizionano lo studio dei sistemi di trasmissione video. Essi possono comprendere:
● la necessità di una ridotta complessità di codifica, dovuta alla presenza di dispositivi alimentati a bassa potenza e con ridotta capacità computazionale;
● l'utilizzo di sistemi che consentano un alto livello di compressione, a causa delle limitate risorse trasmissive a disposizione dei terminali video;
I classici sistemi di codifica video non rispondono a tutti questi requisiti simultaneamente.
Infatti, gli approcci di codifica dei noti standard della famiglia H.26X e MPEG, presentano un'efficienza di compressione ed una qualità di codifica estremamente elevate, ma sono spesso onerosi dal punto di vista computazionale. L'approccio convenzionale vede infatti la
presenza di codificatori molto complessi e decodificatori più semplici.
La codifica video distribuita (DVC), si pone invece l'obiettivo di trasferire parte della complessità computazionale dall'encoder al decoder cercando di contenere le riduzioni di performance.
La prima pubblicazione nell'ambito della progettazione di un sistema di codifica video distribuita, risale al 1999. Negli anni, l'attenzione verso questo nuovo approccio di
codifica è stata sempre crescente, ed ha portato alla realizzazione di molte architetture DVC.
Ad oggi, i limiti prestazionali vengono dettati da tre importanti modelli di codifica video distribuita: il PRISM, e i due codec DVC realizzati da Aaron, Setton e Girod (vedere bibliografia).
Alte prestazioni, solitamente, comportano dei limiti infrastrutturali. Infatti, i sistemi sopracitati sono sì molto performanti, ma presentano delle limitazioni. In PRISM le sequenze video vengono codificate in maniera ottimale solamente dopo una fase di training per stimarne i parametri di codifica. I modelli di Aaron, Setton e Girod, invece, comportano l'utilizzo di un canale di feedback. Quest'ultimo, necessario per il funzionamento dell'intero
sistema, non può essere eliminato. Ciò è inapplicabile ad uno scenario che vede necessaria una comunicazione in tempo reale.
Lo scopo di questa tesi è quello di sviluppare un sistema di codifica video distribuita che, tenendo presenti i limiti dei sistemi sopracitati, elimini lo stadio di training e non consideri la presenza di canali di feedback, rendendone possibile l'applicazione a sistemi reali che utilizzino terminali ed un'architettura di rete semplici.
Nel primo capitolo di questo lavoro di tesi, vengono presentate le caratteristiche di un segnale video digitale, gli standard della famiglia MPEG e le basi teoriche della codifica di sorgente distribuita.
Nel secondo capitolo, vengono illustrati i lavori più significativi presenti in letteratura nell'ambito della codifica video distribuita. Il metodo di codifica scelto è invece descritto nel terzo capitolo e la sua implementazione è esposta nel quarto. I risultati di questo lavoro sono paragonati poi con quelli dei modelli di riferimento all'interno del quinto capitolo. Nel sesto
capitolo, vengono elencati possibili sviluppi del modello implementato; in particolare, proponendo un possibile sistema di cifratura applicabile al codec realizzato. Nell'ultimo capitolo infine, sono contenute le riflessioni conclusive relativamente al lavoro svolto.