Compression du flux d'affichage

Display Stream Compression ( DSC ) est un algorithme de compression vidéo développé par VESA et conçu pour permettre des résolutions d'affichage et des fréquences d'images accrues par rapport aux interfaces physiques existantes, et pour rendre les appareils plus petits et plus légers, avec une durée de vie de la batterie plus longue. Il s'agit d'un algorithme à faible latence basé sur le codage delta PCM et l'espace colorimétrique YC _G C _O -R .

Bien que la compression DSC ne soit pas mathématiquement sans perte , elle répond à la norme ISO/IEC 29170 pour la compression « visuellement sans perte », une forme de compression dans laquelle « l'utilisateur ne peut pas faire la différence entre une image compressée et une image non compressée ». La norme ISO 29170 définit plus spécifiquement un algorithme comme visuellement sans perte « lorsque tous les observateurs ne parviennent pas à identifier correctement l'image de référence dans plus de 75 % des cas ». Cependant, la norme permet de ne pas tenir compte des images qui « présentent des artefacts particulièrement forts » ou de les exclure des tests, comme les images de test conçues. Des recherches sur la DSC utilisant le protocole entrelacé ISO/IEC 29170, dans lequel une image de référence non compressée est présentée côte à côte avec une séquence alternant rapidement de l'image de test compressée et de l'image de référence non compressée, et réalisée avec divers types d'images (comme des personnes, des paysages naturels et artificiels, du texte et des images difficiles connues) montrent que dans la plupart des images, la DSC satisfait au critère de la norme pour des performances visuelles sans perte, bien que dans certains essais, les participants aient pu détecter la présence de compression sur certaines images.

La compression DSC fonctionne sur une ligne horizontale de pixels codés à l'aide de groupes de trois pixels consécutifs pour les formats natifs 4:4:4 et simples 4:2:2, ou de six pixels (trois conteneurs compressés) pour les formats natifs 4:2:2 et 4:2:0.

• Prétraitement :
  • Si le codage RVB est utilisé, il est d'abord converti en YC _G C _O réversible .
  • Si le « simple 4:2:2 » est utilisé, il est converti en 4:4:4 en ajoutant des échantillons de chrominance manquants via l'interpolation des pixels voisins.
• Chaque composante (1 luma, 2 chroma) est codée séparément à l'aide de trois sous-flux indépendants (quatre sous-flux en mode natif 4:2:2). L'étape de prédiction est effectuée à l'aide de l'un des trois modes suivants : algorithme de codage adaptatif médian modifié (MMAP) similaire à celui utilisé par JPEG-LS , prédiction de bloc (facultatif pour les décodeurs en raison de la complexité de calcul élevée, négocié lors de la négociation DSC) et prédiction du point médian.
• L'algorithme de contrôle du débit binaire suit la planéité des couleurs et la plénitude de la mémoire tampon pour ajuster la profondeur de bits de quantification pour un groupe de pixels d'une manière qui minimise les artefacts de compression tout en restant dans les limites du débit binaire.
  • Le DSC peut fonctionner en mode débit constant ou variable. Le débit binaire minimum autorisé est de 6 bits/px ; le débit binaire typique donné sur le site Web de VESA est de 8 bits/px. Le débit binaire variable est en fait un moyen de désactiver temporairement le lien d'affichage ; il ajoute seulement la possibilité de choisir 0 bit/px.
• Les pixels récents répétés peuvent être stockés dans un tampon d'historique des couleurs indexé (ICH) à 32 entrées, qui peut être référencé directement par chaque groupe d'une tranche ; cela améliore la qualité de compression des images générées par ordinateur. Alternativement, les résidus de prédiction sont calculés et codés avec un algorithme de codage entropique basé sur le codage de longueur variable unitaire de taille delta (DSU-VLC).
• Les groupes de pixels codés sont ensuite combinés en tranches de différentes hauteurs et largeurs ; les combinaisons courantes incluent une largeur d'image de 100 % ou 25 % et une hauteur de 8, 32 ou 108 lignes.

Une version modifiée du DSC, VDC-M , est utilisée dans le DSI-2 . Elle permet une compression plus importante à 6 bits/px au prix d'une complexité algorithmique plus élevée.

La version 1.0 de DSC a été publiée le 10 mars 2014, mais a été rapidement abandonnée par la version 1.1 de DSC publiée le 1er août 2014. La norme DSC prend en charge un taux de compression allant jusqu'à 3∶1 (réduisant le flux de données à 8 bits par pixel) avec un débit binaire constant ou variable, un format de couleur RVB ou Y′C _B C _R 4:4:4 , 4:2:2 ou 4:2:0 et une profondeur de couleur de 6, 8, 10 ou 12 bits par composante de couleur.

La version 1.2 de DSC a été publiée le 27 janvier 2016 et est incluse dans la version 1.4 de la norme DisplayPort ; la version 1.2a de DSC a été publiée le 18 janvier 2017. La mise à jour inclut l'encodage natif des formats 4:2:2 et 4:2:0 dans des conteneurs de six pixels, 14/16 bits par couleur et des modifications mineures de l'algorithme d'encodage.

Le 4 janvier 2017, la norme HDMI 2.1 a été annoncée. Elle prend en charge une résolution allant jusqu'à 10K et utilise DSC 1.2 pour les vidéos dont la résolution est supérieure à 8K avec un sous-échantillonnage de chrominance 4:2:0 .

En utilisant DSC avec des taux de transmission HBR3, DisplayPort 1.4 peut prendre en charge 8K UHD ( 7680 × 4320 ) à 60 Hz ou 4K UHD ( 3840 × 2160 ) à 240 Hz avec des couleurs RVB 30 bits/px et HDR. La 4K à 96 Hz 30 bits/px RVB/HDR peut être obtenue sans avoir besoin de DSC. Sur les écrans qui ne prennent pas en charge DSC, les limites maximales restent inchangées par rapport à DisplayPort 1.3 (4K 120 Hz, 5K 60 Hz, 8K 30 Hz).

La version 1.4a de DisplayPort a été publiée en avril 2018. VESA n'a pas fait de communiqué de presse officiel pour cette version. Elle a mis à jour l'implémentation DSC de DisplayPort de DSC 1.2 à 1.2a.

Avec HDMI 2.1, qui peut également utiliser DSC 1.2, il est également capable de 8K jusqu'à 120 Hz avec HDR.