JP2005520416A - ビデオの品質 - Google Patents
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Abstract
本発明は、伝送ビデオデータストリームのより良い知覚画質を達成するための情報を与える方法、装置、及び信号形式に関する。装置(20)内のビデオ及び情報送信ユニット(28)は、ビデオデータストリームとそのビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を、1信号で送信する。信号は、ヘッダセクション、動きベクトルセクション、及び圧縮画像セクションを有する少なくとも1つのフレームを有する。ビデオデータストリームを処理する装置(32)は、上述の信号を受信するビデオ及び情報受信ユニット(34)と、ビデオデータストリームを復号化する復号化ユニット(38)と、より良い近く画質を達成するためにビデオデータストリームを処理する際に主観的品質についての情報の使用を制御する制御ユニット(36)を有する。
Description
本発明は、伝送されたビデオデータストリームのより良く知覚される画質を達成することに係る。
通常は、圧縮画像と動きベクトルの形で与えられるビデオデータストリームは、様々な方法で復号化可能である。しかしながら、ストリーミングされたビデオが表示されるとき、例えば、フレームレート、解像度、及び量子化深度(quantisation depth)といった非番組コンテンツ特性は、知覚される主観的品質に依存して異なる重要度を有する。しかし、このことは、今日のビデオデコーダでは考慮されていない。
グラフィカル3Dアプリケーションに、複雑さパラメータを与えることが周知である。この情報は、複雑さが高い場合に、復号化の品質を下げるよう使用可能である。このことは、画像が複雑な場合に、デコーダが利用可能な時間内に3D画像を生成可能となるよう行われる。
米国特許第5,027,206号は、ビデオストリームに含まれるフィルムモードシグナリングビットを記載する。しかし、このような包含は、それはフィルムであることだけを示し、例えばどのタイプのフィルムであるかといったフィルムの主観的な品質についての情報は示さない。この結果、これは、最適な復号化には使えない。何故なら、フィルムは、多くの動作が含まれるいわゆるアクション映画でも、より動作の少ないドラマ又は野生生物映画でもあり得るからである。
本発明は、デコーダ及び/又はポストプロセッサの制限された復号化能力に関連して伝送されたビデオストリームのより良い知覚画質を与えることを目的とする。
このために、本発明は、独立請求項に記載する方法、装置、信号形式、及び記憶媒体を提供する。有利な実施例は従属請求項に記載する。
フレーム、フレーム群、又はシーンといったビデオストリームにおける様々なエレメントに対し、ビデオコンテンツが表示される環境に応じて非番組コンテンツ特性の要件は異なる。例えば、色は、野生生物を映すビデオストリームにおいてより重要であり、その一方で、ビデオストリームがアクションフィルムである場合には、対象物の動作に関する情報がより重要である。今日では、このような異なる面は、ビデオストリームを処理する際には考慮されておらず、従って、今日のビデオデコーダ及びポストプロセッサは、最適に使用されていない。更に、今日のビデオデコーダの処理能力は限定されており、これは、エンドユーザに提示されるビデオデータストリームを復号化するときに、様々な非番組コンテンツ特性に関して妥協をしなければならないということを意味する。
本発明は、ビデオデコーダにおける様々な復号化能力のより良い使用のために、ビデオデータストリームにおいて対象物が示される様々なコンテキストのより良い知識を与えることによって、上述した目的を達成する。
本発明の1つの面では、上述の目的は、伝送されたビデオデータストリームのより良い知覚画質を達成するための情報を与える方法によって達成される。この方法は、符号化されたビデオデータストリームを、受信装置に伝送する段階と、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信装置に伝送し、それにより、受信装置が、ビデオデータストリームを処理するときにその情報を、使用することを可能にする段階を有する。
この面によると、上述の課題は、伝送されたビデオデータストリームのより良い知覚画像を達成するための情報を与える装置によっても解決される。この装置は、受信装置にビデオデータストリームを伝送するビデオ伝送ユニットと、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信装置に伝送し、それにより、受信装置が、ビデオデータストリームを処理するときに、その情報を使用することを可能にする情報伝送ユニットを有する。
本発明の別の面では、上述の課題は、ビデオデータストリームを処理する方法によっても解決される。この方法は、ビデオデータストリームを受信する段階と、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信する段階と、より良い知覚画質を達成するために、ビデオデータストリームを処理するときに主観的品質についての情報を使用する段階を有する。
この面によると、上述の課題は、ビデオデータストリームを処理する装置によっても解決される。この装置は、ビデオデータストリームを受信するビデオ受信ユニットと、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信する情報受信ユニットと、ビデオデータストリームを復号化する復号化ユニットと、より良い知覚画質を達成するために、ビデオデータストリームを処理するときの主観的品質についての情報の使用を制御する制御ユニットを有する。
本発明の更なる面では、上述の課題は、ビデオデータストリームを伝送する際に用いる信号形式によっても解決される。この信号形式は、ヘッダセクションと、動きベクトルセクションと、圧縮画像セクションと、を有する少なくとも1つのフレームを有し、セクションのうち少なくとも1つは、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を有し、それにより、受信装置が、ビデオデータストリームを処理するときに、主観的品質についての情報を使用することを可能であるようにする。
最初に述べた面の好適な変形は、主観的品質についての情報をビデオデータストリーム内に与えることによって更なる利点を提供する。
本発明の様々な面の好適な変形では、主観的品質についての情報は、デコーダ内での非コンテンツ番組特性の優先順位付けを可能にする。
本発明の1つの変形では、主観的品質についての情報は更に、ポストプロセッサのより良い使用を可能にする。
表現主観的品質とは、アクションフィルム若しくはシーン、又はそのようなシーンのフレーム若しくはフレーム群といったものを意味する。従って、主観的品質は、1ビデオシーケンス又は全ビデオデータストリームにおいてどれくらい動作があるか、色があるか、又は或いは詳細がどれくらいかといったことに関連する。番組コンテンツは、ビデオデータストリーム中に実際に示される物又は人といった対象物を意味する。従って、主観的品質は、ビデオデータストリーム内の対象物が与えられるコンテキストに関連する。
有するという用語は、制限的に解釈されるものではなく、含むという用語と等価であると理解されるべきである。
2001年10月4日に出願されたPCT出願EP01/11565は、ビットストリームに付加される品質タグを開示する。このタグは、ビットストリームにおける位置に関する画質を示す。述べられている1つの品質尺度は、歪みである。これは、本発明による主観的品質とはかなり異なる。
従って、本発明の基本的な考えは、主観的品質についての情報を提供することであり、これは、復号化する際に様々な非番組コンテンツ特性間で優先順位を付けるのに必要な手段をデコーダに与える。
本発明の更なる利点は、以下の説明から明らかとなろう。
本発明は、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。
図1において、本発明のビデオ信号10を示す。このビデオ信号は、例えば、MPEG−2、MPEG−4といった任意の既知の規格に応じたビデオ信号であることが可能であり、又はより適切なのはMPEG−21信号である。ビデオ信号10は、圧縮された画像セクション12と、動きベクトルセクション14と、ヘッダセクション16からなるビデオデータの1フレームを有する。ヘッダセクション16には、本発明の主観的ビデオ品質パラメータ18が含まれる。この情報は、各フレームに、1フレーム群の1つのフレームに、又は、多数のフレーム群を有するシーンの始まりに、入れることが可能である。この情報は、例えば、特定のシーンが多くの動作を有する又は基本的にゆっくりであるといったように番組コンテンツのタイプの指示としても見なされる。そのようなストリームに入れられる情報量は、実際には、ビデオストリームプロデューサが費やしたいと望む仕事量に依存する。図1は、ビデオデータストリームの第1のフレームのみを示す。ストリームは、通常、フレーム群にまとめられる多数のフレームを有し、主観的ビデオ品質パラメータは、1フレーム、1フレーム群、又は1シーンレベルにおいてそれらのパラメータが更新されるまで有効である。
図2は、より良い知覚画質を達成するための情報を与えるビデオコーダ又は装置20を示すブロック図である。このビデオコーダは、物理チャネル30を介して、ビデオデータストリームを処理する装置32又は受信装置に接続される。物理チャネル30は、銅線、光、又は無線といった任意のタイプのチャネルで有り得る。ビデオコーダ20は、ソースエンコーダ22を有する。ソースエンコーダは、ビデオデータストリームを符号化する。コーダ20は更に、主観的パラメータメモリ24を有する。ソースエンコーダ22と主観的パラメータメモリ24は、マルチプレクサ26に接続し、マルチプレクサ26は、主観的パラメータ18を、ソース符号化された圧縮ビデオデータストリームにおける1つのフレームのヘッダー内に多重化する。マルチプレクサ26は、ビデオ及び情報伝送ユニット又は送信器28に接続され、これは、フォーマット化又は潜在的なチャネル符号化を含み得る。送信器28は、次に、物理チャネル30に接続される。物理チャネルは、受信装置32のビデオ及び情報受信ユニット又は主観的パラメータ抽出器34に接続される。主観的パラメータ抽出器34は、復号化ユニット又はソースデコーダ38に接続される。制御ユニット36が、パラメータ抽出器34とソースデコーダ38に接続される。最後に、ポストプロセッサ40が、ソースデコーダ38に接続される。制御ユニット36は、ポストプロセッサ40にも接続される。
次に、本発明の1つの好適な実施例を、図1及び図2を参照して説明する。ビデオデータストリームの第1のフレーム群の第1のフレームが、ソースエンコーダ22内で生成される。このストリームは、まだ、主観的ビデオ品質パラメータを有さない。この第1のフレームに対して、主観的パラメータメモリ24は、2つの値、即ち、次のフレーム群に示される動作のタイプを示す第1の値と、次のフレーム群の色の重要性を示す第2の値を提示する。これらの2つの値は、異なる重要度を有する、即ち、1つの値は、もう一方の値より重要であるよう設定される。一旦パラメータがフレーム内に挿入されると、フレームは、信号10として、物理チャネル30を介して受信装置32に送られるよう送信器28に転送される。これらのパラメータは、ビデオデータストリームの次の幾つかのフレームの主観的品質を示す。その後に、新しいパラメータが、次のフレーム群について挿入される。これは、ビデオデータストリーム全体に対して続けられる。
受信装置32は、信号10の形でフレームを受信する。受信装置32はフレームを受信すると、最初に、多重分離し、主観的パラメータ抽出器34においてビデオデータストリームからパラメータを抽出する。抽出されたパラメータは、制御ユニット36に転送され、一方、残りのビデオデータストリームは、ソースデコーダ38に転送される。制御ユニット36は、受信した第1のパラメータ及び第2のパラメータに依存して第1の制御信号及び第2の制御信号を生成し、ソースデコーダに、ビデオデータストリームを復号化するときに、これらの制御信号に応じて非番組コンテンツ特性を設定するようにさせる。第1のパラメータに依存して設定される第1の制御信号は、復号化の際に用いられるフレームレートを設定し、一方、第2のパラメータは、色深度を設定する。これらのパラメータは、この時点における好適なパラメータの例である。より巧妙な且つ複雑なパラメータを代わりに用いることが可能である。制御ユニット36は、1つがもう1つより重要となる2つのパラメータ間の優先順位付けスキームも用いる。このことは、第1のパラメータが、番組は大量の動作を含むことを示し、第2のパラメータが、色の重要性が低いことを示す場合、制御ユニットは、解像度に対し通常用いられるビット数より少ないビット数を用いながら高いフレームレートを有するようソースデコーダ38を制御することを意味する。ビデオデータストリームの第1のフレームを復号化した後、ソースデコーダ38は、復号化ビデオデータを、ポストプロセッサ40に転送する。ポストプロセッサ40は、復号化ビデオデータストリームに幾つかの後処理を行う。ここでは、制御ユニット36は、最適な知覚画質を達成するために、受信したパラメータに基づいてポストプロセッサ40における設定又は動作に影響を与える。好適な実施例では、動き補償が影響を受ける。しかし、ノイズ減少、フレーム/フィールドアップコンバージョン等に影響を与えることも可能である。デコーダは、次のフレーム群の次の第1のフレームを受信するまで、同じ優先順位付けスキームを用いて、第1のフレーム群内の次のフレームを復号化し続ける。そして、上述した抽出及び優先順位付けが繰り返される。これは、上述したような方法で、ビデオデータストリーム全体が復号化されるまで続けられる。
次に、本発明のより良い画質を達成するために情報を与える方法を、図3を参照して説明する。図3は、本発明の方法のフローチャートを示す。第1に、段階42において、ビデオデータストリームが生成される。その後で、段階44において、第1のパラメータ及び第2のパラメータの形である、ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報が、ビデオデータストリーム中に挿入される。この段階の後、段階46において、ビデオデータストリームは、受信ユニットに伝送され、それにより、ビデオデータストリームを復号化するときに、非番組コンテンツ特性の優先順位付けを行うことが可能となる。上述した段階は、その後、ビデオデータストリームの全後続のフレーム群の第1のフレームに対して繰り返される。
次に、図5を参照して、ビデオデータストリームの処理方法を説明する。図5は、その方法のフローチャートを示す。最初に、段階48において、ビデオデータストリームが受信される。その後に、段階50において、第1のパラメータ及び第2のパラメータの形である主観的品質についての情報が、ビデオデータストリームにおける第1のフレーム群の第1のフレームから抽出される。この後、段階52において、第1のフレーム群における残りのデータの復号化が行われるが、復号化の非番組コンテンツ特性は、受信した情報に応じて優先順位が付けられる。このことは、非番組コンテンツ特性は、優先順位付けによって異なる注目を得ることを意味する。量子化深度及び解像度は、例えば、過負荷の状況のときには低くされ、一方でフレームレートは、結果として所望のレベルに維持されることが可能である。このことは更に、主観的品質情報が、ビデオデータストリームを復号化するときに用いられることも意味する。その後、段階54において、後処理も、主観的品質についての受信情報に応じて制御される。上述した段階は、その後、各フレーム群に対し繰り返される。
本発明の上述した好適な実施例では、制限されたリソースの環境においてビデオデータストリームをより良く復号化する方法を説明している。本発明では、主観的ビデオ品質に関する情報は、デコーダに転送され、デコーダは、この主観的情報を、復号化する際に、非番組コンテンツ特性の優先順位付けに用いる。このような特性は、例えば、フレームレート、解像度、及び量子化深度であり、これらは、ビデオデータストリームがこれらの特性について異なる精度レベルで復号化されるよう優先順位が付けられることが可能である。その場合、1フレーム、1フレーム群、又は1シーンについて、1つの特性が別の特性より高い注目を得る。このようにすると、たくさんの動作情報を有するフレームは、例えば、フレームレートといった動作に重要な非番組特性が高い優先順位を得ることができるよう指示されることが可能であり、その一方で、動作のコンテンツが少ないフレームは、解像度及び量子化深度の優先順位を得ることができ、それにより、例えば、色が高い解像度を得ることができる。本発明の好適な実施例では、ビデオデータストリームの様々な部分が異なるように設定されたパラメータを有することが可能であり、このことは、様々なタイプのシーンが同じストリーム中に示されていても、ビデオデータストリームを、視聴者にとってより良い知覚品質で復号化することを可能にする。
本発明は、多くの方法で変更することが可能である。最初に、2つのパラメータを与えることを記載した。本発明は、2つのパラメータに制限されず、2つ以上のパラメータを与えることが可能である。更に、パラメータと非コンテンツ特性との間に、1対1の対応がある必要はない。パラメータは、例えば、全ての又は一部の非コンテンツ特性の優先順位を決定するために用いることも可能である。更に、フレームレート、解像度、及び量子化深度は、本発明に応じて優先順位が付けられる可能な非番組コンテンツ特性のほんの幾つかに過ぎない。従って、スケーラブルデコーダの動作を制御可能な多数のパラメータがある。
本発明では、主観的ビデオ品質パラメータに基づいた後処理における幾つかの特性の制御も行われる。このことは、復号化の制御に追加して行われるとして説明した。しかし、この制御は、ビデオデコーダの非番組コンテンツ特性の制御の代わりに行うことも可能である。本発明のもう1つの変形では、主観的ビデオ品質パラメータは、各フレーム群に、又は、1フレーム群の最初のフレーム内に与えられる必要がない。パラメータは、1フレーム群の任意のフレーム内に、各フレーム内に、各シーン内に、又は、全ビデオデータストリームついて1回だけ与えられることが同様に可能である。パラメータが、全ストリームに対して1回だけ与えられる場合、優先順位付けは、全ビデオデータストリームに対して1回だけ行われる。この場合、ビデオデータストリームの様々なシーン、フレーム、又はフレーム群に対し調節がなく、同じ優先順位付けが、全ビデオデータストリームに対し適用される。この特別な場合、情報は、実際のビデオデータストリーム内に与えられる必要はなく、例えば、電子番組ガイドから受信することが可能である。更に、主観的ビデオ品質パラメータを、1シーン、1フレーム、又は1フレーム群がこの情報を用いて制御される場合であっても、別個の情報ストリーム又は別個の情報信号で与えることが可能である。しかし、復号化の間に復号化制御が変更される場合は、ビデオデータストリームは、主観的ビデオ品質パラメータを有する信号と同期されなければならない。この場合、ビデオデータストリームと情報ストリームは、同時に受信することができる。代替として、主観的ビデオ品質パラメータは、予め受信又はダウンロードすることが可能であり、また、必ずしもビデオデータストリームと同じソースである必要はない。その場合、制御ユニットは、(2次的なストリームを介して)ダウンロードされた又は受信したパラメータに応じてビデオストリームの異なる復号化を適用するために、情報のソースと同期する必要がある。
上述の実施例は、本発明を制限するのではなく説明するものであり、当業者は、特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施例を設計することが可能であることを明記したい。請求項において、括弧内に置かれる任意の参照符号は、請求項を制限すると考えるべきではない。「有する」という言葉は、請求項に記載される構成素子及び段階以外の構成素子及び段階の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の構成素子を有するハードウェア、及び、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されることが可能である。幾つかの手段を列挙する装置の請求項においては、これらの手段のうち幾つかは、同一のハードウェアアイテムとして具現化されることが可能である。互いに異なる従属項に記載される特定の手段という事実は、これらの手段の組合せが、有利なように用いることができないことは示唆しない。
Claims (24)
- 伝送されたビデオデータストリームのより良い知覚画質を達成するための情報を与える方法であって、
符号化されたビデオデータストリームを、受信装置に伝送する段階と、
前記ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を前記受信装置に伝送し、それにより、前記受信装置が、前記ビデオデータストリームを処理するときに、前記情報を使用することを可能にする段階と、
を有する方法。 - コンテンツ品質を考慮した非番組コンテンツ特性への処理の重要度を示すために、前記主観的品質についての情報を前記ビデオデータストリーム内に挿入する段階を更に有し、それにより、前記主観的品質についての情報が前記ビデオデータストリームから抽出されることを可能にする請求項1記載の方法。
- 前記主観的品質についての情報は、電子番組ガイドからの番組情報を有する請求項1又は2記載の方法。
- 前記主観的品質についての情報は、1フレーム当たり、1フレーム群当たり、又は1シーン当たりのコンテンツタイプについての情報を有する請求項1又は2記載の方法。
- 前記主観的品質についての情報は、前記受信装置における非コンテンツ番組特性の優先順位付けを可能にする情報を有する請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の方法。
- ビデオデータストリームを処理する方法であって、
ビデオデータストリームを受信する段階と、
前記ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信する段階と、
より良い知覚画質を達成するために、前記ビデオデータストリームを処理するときに前記主観的品質についての情報を使用する段階と、
を有する方法。 - 前記使用段階は、前記ビデオデータストリームを復号化するときに、非番組コンテンツ特性の制御のために前記主観的品質についての情報を使用する段階を有する請求項6記載の方法。
- 前記使用段階は、復号化後の前記ビデオデータストリームの後処理のために前記主観的品質についての情報を使用する段階を有する請求項6又は7記載の方法。
- 前記主観的品質についての情報は、コンテンツ品質を考慮した非番組コンテンツ特性への処理の重要度を示すために前記ビデオデータストリーム内に含まれ、
更に、前記主観的品質についての情報を前記符号化されたビデオデータストリームから抽出する段階を有する請求項6乃至8のうちいずれか一項記載の方法。 - 前記主観的品質についての情報は、電子番組ガイドからの番組情報を有する請求項6乃至9のうちいずれか一項記載の方法。
- 前記主観的品質についての情報は、1フレーム当たり、1フレーム群当たり、1又はシーン当たりのコンテンツタイプの情報を有する請求項9記載の方法。
- 前記非番組コンテンツ特性は、特性フレームレート、解像度、色深度、又は動き推定のいずれである請求項請求項7乃至11のうちいずれか一項記載の方法。
- 前記使用段階は、
前記主観的品質についての情報に基づいて、様々な非番組コンテンツ特性に優先順位を付ける段階と、
前記付けられた優先順位に応じて、前記ビデオデータストリームの復号化を制御する段階と、
を有する請求項7乃至12のうちいずれか一項記載の方法。 - 伝送されたビデオデータストリームのより良い知覚画像を達成するための情報を与える装置であって、
受信装置にビデオデータストリームを伝送するビデオ伝送ユニットと、
前記ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を前記受信装置に伝送し、それにより、前記受信装置が、前記ビデオデータストリームを処理するときに、前記情報を使用することを可能にする情報伝送ユニットと、
を有する装置。 - 前記ビデオ伝送ユニット及び前記情報伝送ユニットは、同一の送信ユニット内に組込まれ、それにより、前記主観的品質についての情報は、コンテンツ品質を考慮した所与の非番組コンテンツ特性への処理の重要度を示すために前記ビデオデータストリーム内に含まれる請求項14記載の装置。
- 前記主観的品質についての情報は、前記受信装置における非コンテンツ番組特性の優先順位付けを可能にする情報を有する請求項14又は15記載の装置。
- ビデオデータストリームを処理する装置であって、
ビデオデータストリームを受信するビデオ受信ユニットと、
前記ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を受信する情報受信ユニットと、
前記ビデオデータストリームを復号化する復号化ユニットと、
より良い知覚画質を達成するために、前記ビデオデータストリームを処理するときの前記主観的品質についての情報の使用を制御する制御ユニットと、
を有する装置。 - 前記制御ユニットは、前記ビデオデータストリームを復号化するときに、非番組コンテンツ特性の制御のために前記主観的品質についての情報を使用するよう構成される請求項17記載の装置。
- 前記主観的品質についての情報は、前記ビデオデータストリーム内に含まれ、
前記ビデオ受信ユニット及び前記情報受信ユニットは、同一の受信ユニット内に組込まれ、
前記制御ユニットは、前記ビデオデータストリームから前記ビデオデータストリームに関する前記主観的品質についての情報を抽出するよう構成される請求項17又は18記載の装置。 - 前記制御ユニットは更に、前記主観的品質についての情報に基づいて様々な非番組コンテンツ特性に優先順位を付け、且つ、前記付けられた優先順位に応じて前記ビデオデータストリームの復号化を制御するよう構成される請求項17乃至19のうちいずれか一項記載の装置。
- 前記復号化されたビデオデータストリームの後処理のためのポストプロセッサを更に有し、
前記制御ユニットは、前記ポストプロセッサの制御のために前記主観的品質についての情報を使用するよう構成される請求項17乃至20のうちいずれか一項記載の装置。 - ビデオデータストリームを伝送する際に用いる信号形式であって、
ヘッダセクションと、
動きベクトルセクションと、
圧縮画像セクションと、
を有する少なくとも1つのフレームを有し、
前記セクションのうち少なくとも1つは、前記ビデオデータストリームに関する主観的品質についての情報を有し、それにより、受信装置が、前記ビデオデータストリームを処理するときに、前記主観的品質についての情報を使用することを可能であるようにする信号形式。 - 前記主観的品質についての情報は、前記受信装置における非コンテンツ番組特性の優先順位付けを可能にする情報を有する請求項21記載の信号形式。
- 請求項22又は23に記載の信号形式が格納された記憶媒体。
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