FR3041850A1 - Procede d'encodage de flux de donnees video basees sur des groupements d'images (gop) - Google Patents

Procede d'encodage de flux de donnees video basees sur des groupements d'images (gop) Download PDF

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Abstract

Procédé d'encodage de flux de données vidéos basées sur des groupements d'images (GOP) utilisés en codage vidéo pour définir l'ordre dans lequel sont disposées les images à codage interne et à codage prédictif permettant la génération d'une image visible, incluant des moyens de correction d'erreurs de transmission par redondance, pour des transmission sur un réseau sans fil régi par un protocole de communication de données en local. Le flux, vidéo est constitué de paquets G de données successifs, chaque paquet G comprenant un premier ensemble M contenant les données vidéos à transmettre, et un second ensemble contenant des données de redondance obtenues par un algorithme de redondance. Selon le procédé, le premier ensemble de données M est constitué à partir de toutes les données d'au moins un groupement d'images (GOP).

Description

Procédé, d'encodage de flux de données vidéo basées sur des groupements d'images (GOP)
La présente invention a trait à un procédé d'encodage de flux de données vidéos en vue de· l'amélioration de la fiabilité et de la qualité de réception de·, ces flux dans un réseau, numérique sans fil, régi par un protocole de communication, par exemple·· de type WIFI. Les flux concernés·' sont envoyés· en multidiffusion, et proviennent d'au moins un émetteur les diffusant vers des dispositifs récepteurs en l'occurrence situés dans un périmètre, relativement restreint, de sorte qu'ils peuvent fonctionner avec un protocole •de communication tel que mentionné:,· prévu pour fonctionner dans un. environnement plutôt·, local. Les dispositifs récepteurs sont alors dotés d'au· moins une application logicielle permettant de traiter, et. de. visualiser l'information reçue.
Plus particulièrement, les données vidéos concernées pat-l'invention sont basées sur des groupements d'images (GOP) classiquement utilisés en codage vidéo (notamment dans les normes MPEG pour la compression, la décompression, le traitement et le codage vidéo et audio) pour définit 1'ordre dans lequel sont disposées des images â codage interne et â codage prédictif permettant la génération d'une image visible, dans un flux vidéo, .Les flux traités dans, le cadre de .1.' invention comportent par ailleurs des moyens -également classiques de- correction des erreurs de transmission, la correction se faisant en l'occurrence par redondance et étant réalisée via des algorithmes connus .sous le nom d'algorithmes AL-FEC (pour Application Level Forward Error Correction) mettant en œuvre une fonction .matricielle, .Bien, que le procédé de l'invention puisse, trouver de multiples, applications pratiques, puisqu'il optimise de manière très générale la transmission de flux d'images en temps réel et/ou quasi-réel, l'une des applications envisagée est la diffusion pratiquement instantanée d'événements de type rencontres sportives ou spectacles, dans le périmètre., d'une enceinte, ou a lieu ledit événement. La qualité des flux vidéos transmis aux dispositifs clients permet à titre principal la visualisation fluide et de bonne qualité des images vidéos, mais également d'enrichir la visualisation par des traitements susceptibles de conférer une valeur ajoutée aux flux reçus, par exemple une répétition et donc une revisualisation de certaines séquences, le cas échéant au ralenti ou encore avec une effet de zoom. De tels traitements n'auraient guère de sens si la qualité des flux vidéos n'était pas assurée-. lies flux vidéos sont usuellement transmis sous forme de paquets d'informations successifs qui obéissent à un découpage prédéterminé en vue de leur envoi, ces paquets comportant très généralement les images à transmettre, encodées pour la transmission, et des informations additionnelles qui, en cas de problème de réception, sont utilisées par les algorithmes de reconstruction pour tenter de restituer les images initiales.
De fait, le procédé de 1'invention s'applique à des flux vidéos constitués en pratique de paquets G de données successifs, chaque paquet G comprenant de façon connue un premier ensemble M contenant les données vidéos natives à transmettre (les images du flux vidéo encodées) et un second ensemble contenant des données de. redondance obtenues par un algorithme adéquat. Selon 1'invention, le premier ensemble de données, est constitué à partir de toutes les données M et' au moins un groupement d'images (GOP) .
Le découpage des- paquets- d'informations à transmettre dans, des flux vidéos repose donc, de' manière innovante selon l'invention, sur des groupements particuliers d'images développée et définie-dans le cadre de normes organisant, l'architecture des paquets- de données vidéos-, à transmettre. Le système-informatique chargé-d'envoyer les flux vidéos, et par conséquent les logiciels qui le pilotent, effectuent dès lors un découpage-, de l'information qui est basé- sur ces groupements d'images· ou GOP' formatés de manière standard dans, le monde du codage vidéo, identifiant une architecture propre basée sur des images, codées particulières. Les- données .M peuvent relever d'un unique groupement d'images GOP, dont elles contiennent alors toutes les données, ou de .deux ou plus groupements .d'images GOP, avec cette même condition d'inclure toutes leurs données dans un même paquet.
Toujours selon l'invention, la taille de toutes les images, du groupement d'images est ajoutée dans les données M du flux vidéo natif, dans une zone jouxtant chaque image, qui occupe par exemple deux octets de données· par image.
De· plus, selon une possibilité, une table· d'index contenant la position absolue de chaque .image du groupement d'images peut être ajoutée dans les données. M, ladite table pouvant se trouver Han.q une zone par exemple située au début du train d'images codées à transmettre.
En pratique, selon 1'invention, chaque paquet G est ensuite organisé en K premiers blocs· de données de taille prédéterminée L et N blocs de redondance de taille L, K étant égal à M/L, la valeur entière par excès du résultat de la division M/L étant attribuée à K si M/L n'est pas un nombre entier. La portion de bloc correspondant à la différence (KxL — M), qui n'existe que si M/L n'est pas un nombre entier, est alors remplie par des données identifiées comme étant des données de bourrage, par exemple des zéros.
De préférence, selon l'invention, pour chacun des blocs K et N, des informations sont ajoutées, comportant : le numéro du groupement d'images (GOP), incrémenté pour chaque nouveau groupement, d'images ;
La valeur de K, incrémentée de 1 à. K pour chaque, bloc K ;
La valeur de N, commençant â. K+l et se terminant à N+K' ;
La valeur de L ; et
Le numéro· du bloc, (de.. 1 à. K+N)
La longueur de chacun des· .blocs K. et N devient alors L+ n octets que nécessite le codage, des·' informations ci-dessus. L'existence de toutes ces données supplémentaires·., combinée· au découpage, en blocs K + N de 1' information 'vidéo native, elle-même basée sur un. standard du codage vidéo (un ou plusieurs GOP), permet d'améliorer considérablement la maîtrise .de la transmission des flux, vidéos. Les opérations de reconstruction à mettre en œuvre .dans l'hypothèse d'une transmission viciée des flux vidéos sont clairement facilitées par la nouvelle architecture proposée. L'invention concerne par ailleurs également un flux vidéo organisé selon le procédé expliqué ci-dessus et comportant une succession de paquets de données codées G constitués chacun d'un premier ensemble de données vidéos natives à transmettre et d'un second ensemble de données redondantes de correction d'erreurs, caractérisé en ce que le premier ensemble contient toutes les données d'au moins un groupement d'images (GOP).
Ce type de flux vidéo, structuré selon le procédé de l'invention, permet de garantir une réception en une qualité suffisante d'abordpour que la visualisation des flux transmis soit simplement confortable, puis également pour que les éventuels traitements ultérieurs appliqués aux signaux transmis puissent se baser sur un socle d'information suffisant à leur réalisation. L'invention aboutit en réalité à organiser l'information, c'est-à-dire les flux vidéos natifs à envoyer, de façon à permettre une optimisation de la réponse du système à des défauts de transmission, du signal vidéo, sur la base d'une architecture suffisamment. structurée et, riche en informations...
Elle, va à présent être décrite plus en détail, en référence aux .figures annexées, représentant un exemple de mise en œuvre du procédé de 1' invention montrant différentes étapes possibles pour 1.'élaboration de flux vidéos optimises, pour lesquelles : la figure 1 représente un diagramme' schématisant l'organisation d'un groupement d'images tel qu'utilisé dans le cadre; de 1'invention î - la figure 2 illustre, pour un même paquet; de· données, l'adjonction au flux vidéo natif de la. taille de chaque image codée du groupement d'images ; - la figure 3 montre la taille M du paquet d'image lorsqu'une table d.' index est ajoutée aux données ; ~ la figuré 4 représente le découpage en K blocs de longueur L du paquet M de données, avec, adjonction éventuelle· de bourrage lorsque K x L > M ; la figure 5 illustre l'ajout de N blocs dus à l'encodage par redondance (FEC) ; et la figure 6 montre enfin l'adjonction de paramètres supplémentaires enrichissant l'information à transmettre et facilitant la mise en oeuvre ultérieure de la récupération de. données» s'il y a lieu.
En .référence à la· figure 1» le premier ensemble de données» constitutif .du flux vidéo natif à transmettre avant encodage de la fonction de correction d’erreurs de transmission» est constitué à partir de toutes les données d'un groupement d'images. Cette structure d'organisation de données est bien connue dans le domaine du codage vidéo, puisqu'elle est notamment définie par les normes MPEG. Ces groupements d'images, ou GOP (Group Qf Pietures) dans leur désignation anglo-saxonne» définissent la nature et l'ordre dans lesquels des images résultants de plusieurs types de codages particuliers sont agencées. Le groupement de ces images forme de fait une suite particulière» cette suite étant répétée périodiquement pour constituer l'encodage d'un flux vidéo. XI existe ainsi des images à codage interne I et des images'.· â codage prédictif, ces dernières pouvant être de deux types : les images .F. à codage prédictif basé, sur une image passée» et les images B à Codage prédictif .bidirectionnel. Les images P contiennent des informations de différence, par prédiction de mouvement» avec une image I .ou une image P passée.. Les images B contiennent des informations de. différence avec des images 1 ou P passées et futures à l'intérieur d'un groupement, d'images.
Pour mémoire, les images I ou P peuvent être utilisées; comme images, 'de référence» alors que ce n'est en général pas le cas avec les images B. Les images visibles sont in fine générées, à partir des images; codées contenues dans· un groupement d'images, qui est d'ailleurs exprime en nombre d'images codées, lesquelles sont construites au moment de 1''encodage, .de manière â garantir le taux de transfert du flux vidéo..
Comme cela apparaît notamment en figure 1» le. groupement· d'images N .(GOP H) commence par une image de référence" I„, suivie·· par des images P et .B dans un ordre particulier qui définit ledit groupement d'images. Le flux vidéo à transmettre comporte ce groupement d'images N, suivi par un groupement d'images H+l dont l'image initiale ïs+1 est la .nouvelle image de réference, précède par un groupement d'images N-l et ainsi de suite. L'ensemble de ces. groupements d'images GOFH constitue le flux vidéo encode:. Four la .présente invention, la base du découpage des paquets de données vidéo à envoyer est constituée de ces groupements d'images. La figure 1 n'en représente qu'un, mais il peut y en avoir deux ou plus dans les paquets de données vidéos M.
La figure 2 illustre une autre caractéristique du procédé de l'invention, qui améliore le codage du flux vidéo en ajoutant la taille de toutes les images I, F, B du groupement d'images dans une zone jouxtant chacune de ces images. L'ajout supplémentaire d'une table d'index, apparaissant en début du paquet de données vidéos en figure 3, étoffe encore l'information vidéo encodée, l'ensemble constituant un premier ensemble encodé de taille M.
Cette longueur ou taille M est le point de départ d'un calcul visant à un découpage en K blocs de longueur L (voire en figure 4) , L étant une constante et. K. un nombre entier. Lorsque le résultat de la division, de M par L n'est pas un entier, la valeur entière par excès est. alors attribuée à K. Dans la plupart des cas, K x. L > M. Dans cette hypothèse, ainsi que représenté sur la figure ·4, ou procède à un bourrage ou « stuffing » pour obtenir K blocs complets de longueur L, Il s'agit simplement de compléter le bloc K par des zéros·,, identifiés par le programme comme valeur de. bourrage.
Jusqu'Ίο±, il a été question de codage vidéo, c'est-à-dire, du codage.d'images visant à la transmission du flux vidéo et permettant in fine la génération d'une image visible après décodage. Les figures 5 et 6 rajoutent, la notion, de correction d'erreurs éventuelles de transmission. Comme mentionnée auparavant, la correction .d'erreur s'effectue en. l'espèce par redondance., en utilisant un algorithme connu en soi de type AL-FEC (Application Layer Forward Error Correction}. L'encodage de correction d'erreur met en œuvre une fonction, matricielle qui aboutit à ajouter N blocs de données supplémentaires, également de longueur L. Ce sont les blocs K+l à K+N apparaissant dans ces figures 5 et 6.
Selon une dernière opération propre à 1'invention, visant à optimiser encore les possibilités de traitement, des informations sont ajoutées pour chacun des blocs K et N, comportant notamment mais non exclusivement ; le numéro du groupement, inerémeute pour chaque nouveau groupement d'images (GOP) ;
La valeur de K, incrémentée de 1 à K pour chaque bloc K i
La valeur de N, commençant à K+l et se terminant à N+K ;
La valeur de L ; et
Le numéro du bloc, {de 1 à K+N)
Ces informations complémentaires organisent en pratique mieux l'information, c'est-à-dire l'ensemble des flux vidéos à envoyer, y compris les blocs de redondance, de façon à permettre une optimisation. de la réponse du système à des défauts de transmission du signal vidéo. Elles fournissent en fait des données sur les blocs pris individuellement, afin de mieux tracer les erreurs et de les localiser dans les paquets de données. L'invention ne se limite bien entendu pas aux exemples décrits et expliqués en référence aux figures, mais elle englobe les variantes et versions qui entrent dans la portée des revendications.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé d'encodage de flux de données vidéos basées sur des groupements d'images (GOP) utilisés en codage vidéo pour définir l'ordre dans lequel sont disposées les images à codage interne et à codage prédictif permettant la génération d'une image visible, incluant des moyens de correction d'erreurs de transmission par redondance, pour des transmission sur un réseau sans fil régi par un protocole de communication de données en local, ledit flux vidéo étant constitué de paquets 6 de données successifs, chaque paquet G comprenant un premier ensemble M contenant les données vidéos à transmettre, et un second ensemble contenant des données .de redondance obtenues par un algorithme de redondance, caractérisé en ce que le premier ensemble de données M est constitué à partir de toutes les données d'au moins un groupement d'images (GOP).
  2. 2. Procédé d'encodage de flux de données vidéos selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la taille de toutes les images du groupement d'images est ajoutée dans les données M, dans une zone jouxtant chaque image.
  3. 3. Procédé d'encodage de flux de données vidéos selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une table d'index contenant la position absolue de chaque image du groupement d'images est ajoutée dans les données M.
  4. 4. Procédé d'encodage de flux de données vidéos selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque paquet G est organisé en K premiers blocs de données de taille prédéterminée L et N blocs de redondance de taille L, K étant égal à M/L, la valeur entière par excès du résultat de la division M/L étant attribuée à K si M/L n'est pas un nombre entier.
  5. 5. Procédé d'encodage de flux de données vidéos selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la portion de bloc correspondant à la différence (KxL - M) , qui existe si M/L n'est pas un nombre entier, est remplie par des données identifiées comme étant des données de bourrage, par exemple des zéros.
  6. 6. Procédé d'encodage de flux de données vidéos selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, pour chacun des blocs K et N, des informations sont ajoutées, comportant : le numéro du groupement d'images (GOP), incrémenté pour chaque nouveau groupement d'images ; La valeur de K, incrëmentée de 1 à K pour chaque bloc K ; La valeur de N, commençant à K+l et se terminant à N+K ; La valeur de L ; et Le numéro du bloc (de 1 à K+N).
  7. 7. Flux vidéos organisés selon le procédé des revendications précédentes et comportant une succession de paquets de données G constitués chacun d'un premier ensemble de données vidéos natives à transmettre et d'un second ensemble de données redondantes de correction d'erreurs, caractérisé en ce que le premier ensemble contient toutes les données d'au moins un groupement d'images (GOP).
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