ディスプレイストリーム圧縮

ディスプレイ ストリーム圧縮( DSC ) は、VESAが開発した非可逆ビデオ圧縮アルゴリズムで、既存の物理インターフェースよりも高いディスプレイ解像度とフレームレートを実現し、デバイスを小型軽量化し、バッテリー寿命を延ばすように設計されています。^{[ 1 ]}これは、デルタ PCMコーディングとYC _G C _O -R色空間に基づく低遅延アルゴリズムです。^{[ 1 ] [ 2 ]}

DSCは数学的にはロスレスではありませんが、「視覚的にロスレス」な圧縮に関するISO/IEC 29170規格を満たしています。これは、「圧縮された画像と圧縮されていない画像の違いをユーザーが判別できない」圧縮形式です。^{[ 3 ]} ISO 29170では、アルゴリズムが視覚的にロスレスであるとより具体的に定義されています。「すべての観察者が、試行の75%以上で参照画像を正しく識別できない場合」です。^{[ 4 ] : 18}ただし、この規格では、エンジニアリングされたテスト画像など、「特に強いアーティファクトを示す」画像は無視するか、テストから除外することができます。^{[ 4 ] : 13, 18} ISO/IEC 29170 インターリーブ プロトコルを使用した DSC の研究では、圧縮されていない参照画像が、圧縮されたテスト画像と圧縮されていない参照画像の高速で交互に表示されるシーケンスと並べて提示され、^{[ 4 ] : 10}さまざまな種類の画像 (人物、自然および人工の風景、テキスト、既知の困難な画像など) で実行され、ほとんどの画像で DSC が視覚的にロスレスなパフォーマンスの標準基準を満たしていることが示されていますが、一部の試行では参加者が特定の画像で圧縮の存在を検出できました。^{[ 5 ] [ 6 ]}

DSC圧縮は、ネイティブ4:4:4および単純な4:2:2フォーマットでは3つの連続するピクセルのグループを使用してエンコードされた水平方向のピクセルラインで動作し、ネイティブ4:2:2および4:2:0フォーマットでは6つのピクセル（3つの圧縮コンテナ）を使用してエンコードされます。^{[ 7 ]}

• 前処理:
  • RGB エンコーディングを使用する場合は、まず可逆的なYC _G C _Oに変換されます。
  • 「単純な4:2:2」が使用されている場合、隣接するピクセルを補間することによって欠落している色度サンプルを追加し、4:4:4に変換されます。
• 各コンポーネント（1つの輝度、2つの色差）は、3つの独立したサブストリーム（ネイティブ4:2:2モードでは4つのサブストリーム）を使用して個別に符号化されます。予測ステップは、 JPEG-LSで使用されるものと同様の修正メディアン適応符号化（MMAP）アルゴリズム、ブロック予測（計算複雑度が高いためデコーダではオプションであり、DSCハンドシェイクでネゴシエートされる）、および中間点予測の3つのモードのいずれかを使用して実行されます。
• ビットレート制御アルゴリズムは、色の均一性とバッファの容量を追跡し、ビットレート制限内に収まるように圧縮アーティファクトを最小限に抑える方法で、ピクセルグループの量子化ビット深度を調整します。
  • DSCは、固定ビットレートモードまたは可変ビットレートモードで動作できます。最小許容ビット/ピクセル（BPP）は6 ビット/ピクセルです。 ^{[ 7 ] : 52} VESAのウェブサイトに記載されている一般的なBPPは8 ビット/ピクセルです。^{[ 8 ]}可変ビットレートは、実際にはディスプレイリンクを一時的に無効にする方法です。^{[ 7 ] : 125} 0ビット/ピクセルを選択できる可能性を追加するだけです 。^{[ 7 ] : 41}
• 最近出現したピクセルを繰り返して、32エントリのインデックス付きカラー履歴（ICH）バッファに格納することができます。このバッファは、スライス内の各グループから直接参照できるため、コンピュータ生成画像の圧縮品質が向上します。あるいは、予測残差を計算し、デルタサイズ単位可変長符号化（DSU-VLC）に基づくエントロピー符号化アルゴリズムで符号化することもできます。
• エンコードされたピクセルグループは、さまざまな高さと幅のスライスに結合されます。一般的な組み合わせとしては、画像の幅が100%または25%、高さが8ライン、32ライン、または108ラインなどがあります。

DSI-2では、 DSCの改良版であるVDC-Mが使用されています。これは、アルゴリズムの複雑さが増す代わりに、6ビット/ピクセルでより高い圧縮率を実現します。 ^{[ 8 ]} 

DSC バージョン 1.0 は 2014 年 3 月 10 日にリリースされましたが、2014 年 8 月 1 日にリリースされた DSC バージョン 1.1 によってすぐに廃止されました。DSC 規格は、最大3:1 の圧縮率 (ピクセルあたりデータ ストリームを 8 ビットに削減) で、一定または可変のビット レート、RGB またはY′C _B C _R 4:4:4、4 :2:2、または 4:2:0 の色フォーマット、および色成分あたり 6、8、10、または 12 ビットの色深度をサポートしています。

DSC バージョン 1.2 は 2016 年 1 月 27 日にリリースされ、DisplayPort 規格のバージョン 1.4 に含まれています。DSCバージョン 1.2a は2017 年 1 月 18 日にリリースされました。^{[ 7 ]}このアップデートには、6 ピクセル コンテナでの 4:2:2 および 4:2:0 フォーマットのネイティブ エンコーディング、色ごとに 14/16 ビット、およびエンコーディング アルゴリズムのマイナーな変更が含まれています。DSCバージョン 1.2bの仕様は2021 年 8 月 12 日に公開され、^{[ 9 ]} VESAの Web サイトでは、DisplayPort 1.4a が新バージョンを活用した最初のイテレーションであると主張しています。^{[ 10 ]} DSC 1.2b (2021) では編集上の修正のみが導入されたため、ほとんどの実装は DSC 1.2a に基づいており、VESA はこれを最新の公開バージョンとしてリストしています。^{[ 11 ]}

2017年1月4日、HDMI 2.1が発表されました。これは最大10K解像度をサポートし、8Kを超える解像度のビデオには4:2:0クロマサブサンプリングでDSC 1.2を使用します。^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

DisplayPort 1.4 は、HBR3 伝送速度で DSC を使用すると、 8K UHD ( 7680 × 4320 ) を 60  Hz で、または 4K UHD ( 3840 × 2160 ) を 240  Hz で 30 ビット/ピクセル RGB カラーと HDR でサポートできます。4K を 96  Hz で 30 ビット/ピクセル RGB/HDR で実現できます。 DSC をサポートしていないディスプレイでは、最大制限は DisplayPort  1.3 (4K 120  Hz、5K 60  Hz、8K 30  Hz) と変わりません。^{[ 15 ]}

DisplayPort バージョン 1.4a は 2018 年 4 月に公開されました。^{[ 16 ]} VESA はこのバージョンに関する公式のプレスリリースは行っていません。DisplayPort の DSC 実装を DSC 1.2 から 1.2a に更新しました。^{[ 17 ]}

DSC 1.2も使用できるHDMI 2.1は、HDR対応で最大120Hzの8K解像度にも対応しています 。