Compresión de flujo de visualización

La compresión de flujo de pantalla ( DSC ) es un algoritmo de compresión de vídeo con pérdida desarrollado por VESA , diseñado para permitir resoluciones de pantalla y velocidades de fotogramas mayores en las interfaces físicas existentes, y para hacer que los dispositivos sean más pequeños y ligeros, con mayor duración de la batería. ^{[ 1 ]} Es un algoritmo de baja latencia basado en la codificación delta PCM y el espacio de color YC _G C _O -R . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Aunque DSC no es matemáticamente sin pérdidas , cumple con el estándar ISO/IEC 29170 para compresión " visualmente sin pérdidas ", una forma de compresión en la que "el usuario no puede distinguir entre una imagen comprimida y una sin comprimir". ^{[ 3 ]} ISO 29170 define más específicamente un algoritmo como visualmente sin pérdidas "cuando todos los observadores no logran identificar correctamente la imagen de referencia en más del 75% de los ensayos". ^{[ 4 ] : 18} Sin embargo, el estándar permite que las imágenes que "presentan artefactos particularmente fuertes" sean descartadas o excluidas de las pruebas, como las imágenes de prueba diseñadas. ^{[ 4 ] : 13, 18} La investigación de DSC utilizando el protocolo intercalado ISO/IEC 29170, en el que se presenta una imagen de referencia sin comprimir junto a una secuencia que se alterna rápidamente entre la imagen de prueba comprimida y la imagen de referencia sin comprimir, ^{[ 4 ] : 10} y realizada con varios tipos de imágenes (como personas, paisajes naturales y artificiales, texto e imágenes conocidas que presentan dificultades) muestra que en la mayoría de las imágenes DSC satisface el criterio del estándar para un rendimiento visualmente sin pérdidas, aunque en algunos ensayos los participantes pudieron detectar la presencia de compresión en ciertas imágenes. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La compresión DSC funciona en una línea horizontal de píxeles codificados usando grupos de tres píxeles consecutivos para formatos nativos 4:4:4 y 4:2:2 simples, o seis píxeles (tres contenedores comprimidos) para formatos nativos 4:2:2 y 4:2:0. ^{[ 7 ]}

• Preprocesamiento:
  • Si se utiliza la codificación RGB, primero se convierte a YC _G C _O reversible .
  • Si se utiliza "simple 4:2:2", se convierte a 4:4:4 añadiendo las muestras de croma que faltan mediante la interpolación de los píxeles vecinos.
• Cada componente (1 luma, 2 croma) se codifica por separado utilizando tres subflujos independientes (cuatro subflujos en el modo nativo 4:2:2). El paso de predicción se realiza utilizando uno de los tres modos: algoritmo de codificación adaptativa de mediana modificada (MMAP), similar al utilizado por JPEG-LS ; predicción de bloques (opcional para los decodificadores debido a su alta complejidad computacional, que se negocia durante el protocolo de enlace DSC); y predicción del punto medio.
• El algoritmo de control de la tasa de bits monitoriza la uniformidad del color y la capacidad del búfer para ajustar la profundidad de bits de cuantificación de un grupo de píxeles de forma que se minimicen los artefactos de compresión sin exceder los límites de la tasa de bits.
  • DSC puede funcionar en modo de tasa de bits constante o variable . El mínimo permitido de bits por píxel (BPP) es de 6  bits/px; ^{[ 7 ] : 52} el BPP típico que se indica en el sitio web de VESA es de 8  bits/px. ^{[ 8 ]} La tasa de bits variable es en realidad una forma de deshabilitar temporalmente el enlace de visualización; ^{[ 7 ] : 125} solo añade la posibilidad de elegir 0  bits/px. ^{[ 7 ] : 41}
• Los píxeles recientes repetidos se pueden almacenar en un búfer de historial de color indexado (ICH) de 32 entradas , al que cada grupo de una sección puede hacer referencia directamente; esto mejora la calidad de compresión de las imágenes generadas por computadora. Alternativamente, los residuos de predicción se calculan y codifican con un algoritmo de codificación de entropía basado en la codificación de longitud variable de la unidad de tamaño delta (DSU-VLC).
• Los grupos de píxeles codificados se combinan luego en segmentos de diferentes alturas y anchuras; las combinaciones comunes incluyen el 100 % o el 25 % del ancho de la imagen, y una altura de línea de 8, 32 o 108 líneas.

En DSI-2 se utiliza una versión modificada de DSC, VDC-M . Permite una mayor compresión a 6 bits/píxel a costa de una mayor complejidad algorítmica. ^{[ 8 ]} 

La versión 1.0 de DSC se lanzó el 10 de marzo de 2014, pero pronto fue reemplazada por la versión 1.1, lanzada el 1 de agosto de 2014. El estándar DSC admite una relación de compresión de hasta 3:1 (reduciendo el flujo de datos a 8 bits por píxel) con una tasa de bits constante o variable, formato de color RGB o Y′C _B C _R 4:4:4 , 4:2:2 o 4:2:0, y una profundidad de color de 6, 8, 10 o 12 bits por componente de color.

La versión 1.2 de DSC se publicó el 27 de enero de 2016 y está incluida en la versión 1.4 del estándar DisplayPort; la versión 1.2a de DSC se publicó el 18 de enero de 2017. ^{[ 7 ]} La actualización incluye codificación nativa de formatos 4:2:2 y 4:2:0 en contenedores de seis píxeles, 14/16 bits por color y modificaciones menores al algoritmo de codificación. La especificación para la versión 1.2b de DSC se publicó el 12 de agosto de 2021, ^{[ 9 ]} y el sitio web de VESA afirma que DisplayPort 1.4a fue la primera iteración en aprovechar la nueva versión. ^{[ 10 ]} DSC 1.2b (2021) introdujo solo correcciones editoriales, por lo que la mayoría de las implementaciones siguen basándose en DSC 1.2a, que VESA todavía enumera como la última versión pública. ^{[ 11 ]}

El 4 de enero de 2017 se anunció HDMI 2.1 , que admite una resolución de hasta 10K y utiliza DSC 1.2 para vídeo con una resolución superior a 8K con submuestreo de croma 4:2:0 . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Utilizando DSC con velocidades de transmisión HBR3, DisplayPort  1.4 puede admitir 8K UHD ( 7680 × 4320 ) a 60  Hz o 4K UHD ( 3840 × 2160 ) a 240  Hz con  color RGB de 30 bits/píxel y HDR. Se puede lograr 4K a 96  Hz  con RGB/HDR de 30 bits/píxel sin necesidad de DSC. En pantallas que no admiten DSC, los límites máximos no cambian con respecto a DisplayPort  1.3 (4K a 120  Hz, 5K a 60  Hz, 8K a 30  Hz). ^{[ 15 ]}

La versión 1.4a de DisplayPort se publicó en abril de 2018. ^{[ 16 ]} VESA no emitió ningún comunicado de prensa oficial para esta versión. Actualizó la implementación de DSC de DisplayPort de DSC 1.2 a 1.2a. ^{[ 17 ]}

HDMI 2.1, que también puede utilizar DSC 1.2, es compatible con 8K hasta 120  Hz con HDR.