JP2007189731A - ビデオエンコーダ及びビデオをエンコードする方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビデオセグメントの第1の部分及び第2の部分の夫々に対して、伝送ビットレート、バッファサイズ、当該部分が提示されるまでの遅延といったパラメータが与えられ、これら第1の部分及び第2の部分にアンダフロー状態及びオーバフロー状態が存在しないようにする。
【選択図】なし
Description
Rは、ビットがデコーダバッファに入る際のピークビットレートである(単位は毎秒ビット)。ビットレートに対して一定であるシナリオにおいて、Rは、ビデオクリップのチャネルビットレート及び平均ビットレートとなる場合が多い。
Bは、ビデオビットレートの変動を平滑化する前記バケツ又はデコーダバッファのサイズである(単位はビット)。このバッファサイズは、デコードデバイスの物理バッファを上回ることはできない。
Fは、デコーダがバッファからのビットの除去を開始する前の初期デコーダバッファ蓄積量である(同じく単位はビット)。F及びRは、初期又は開始遅延Dを決定し、D=F/R秒となる。
B0=F
Bi+1=min(B,Bi−bi+R(ti+1−ti)),i=0,1,2... (1)
通常、ti+1−ti=1/M秒であり、ここでMはビットストリームのフレームレートである(通常、単位はフレーム/秒)。
所定のビデオストリームを多数の孔あきバケツに収容可能である。例えば、ビデオストリームがパラメータ(R,B,F)を有する孔あきバケツに収容される時、ビデオストリームは、更に大きなバッファ(R,B’,F),B’>Bを有する孔あきバケツ、或いは更に高いピーク伝送レート(R’,B,F),R’>Rを有する孔あきバケツにも収容される。
任意のビットレートR’に対して、システムは、(時間制限のある)ビデオビットストリームを収容するバッファサイズを常に見出せる。最悪の場合(R’が0に接近するとき)、バッファサイズは、ビットストリーム自体と同じ大きさにする必要がある。言い換えれば、ビデオビットストリームは、バッファサイズが十分に大きい限り、(そのクリップの平均ビットレートに関係なく)任意のレートで伝送できる。
MPEGビデオバッファリングベリファイヤ(VBV)は、二種類のモード、即ち、固定ビットレート(CBR)及び可変ビットレート(VBR)で動作できる。MPEG−1は、CBRモードのみをサポートするが、MPEG−2は、両モードをサポートする。
R=Rmax=ストリームの平均ビットレート
Bの値は、特別なサイズ単位(即ち、16×1024ビット単位)を使用して、シンタックスパラメータvbv_buffer_sizeに格納される。
F/Rの値は、特別な時間単位(即ち、90KHzクロックの周期数)を使用して、シーケンス内の第一のビデオフレームに関連するシンタックス要素vbv_delayに格納される。
B0=F
Bi+1=Bi−bi+Rmax/M,i=0,1,2... (2)
エンコーダは、Bi−biが常にゼロ以上となり、Biが常にB以下となる状態を確保する必要がある。言い換えると、エンコーダは、デコーダバッファがアンダフロー又はオーバフローしない状態を確保する必要がある。
R=Rmax=ピーク又は最高レート。Rmaxは、ビットストリームの平均レートより高い。
F=B、即ち、バッファは最初から満杯である。
Bの値は、CBRの場合のように、シンタックスパラメータvbv_buffer_sizeで表現される。
デコーダバッファ蓄積量は、次の式の通りとなる。
B0=B
Bi+1=min(B,Bi−bi+Rmax/M),i=0,1,2... (3)
大まかに言うと、CBRモードは、Rmaxが偶然にクリップの平均レートとなったVBRの特殊なケースと考えられる。
H.263用の仮想標準モデルは、以下の点を除き、上で説明したMPEGのVBVのCBRモードと同様である。
デコーダは、バッファ蓄積量をある時間間隔で検査し、フレームの全ビットが利用可能になるとすぐにフレームをデコードする。このアプローチの結果として、二つの利点が生じ、即ち、(a)Fは通常、第一のフレーム用のビット数よりも僅かに大きいため、遅延が最小化され、(b)フレームのスキップが一般的である場合、デコーダは、単純に、次に利用可能なフレームまで待機する。後者は、MPEGのVBVの低遅延モードにおいても可能となる。
バッファオーバフローのチェックは、フレーム用のビットがバッファから除去された後で実行される。これにより、大きなIフレームを時折送信するための制約が緩和されるが、最大のフレームに対する最大値が存在する。
H.263のHRDは、基本的に、低遅延孔あきバケツの一種にマッピング可能である。
以前から存在する仮想標準デコーダは、図2の曲線の一点(R,B)のみで動作する。結果として、こうしたデコーダは、次の欠点を有する。
チャネルR’において利用可能なビットレートがRより低い場合(これは例えば、インターネットストリーミング及びプログレッシブダウンロードにおいて、或いはMPEG VBRクリップをピークより低いレートで送信する必要がある時に、一般的である)、厳密に言えば、仮想標準デコーダは、ビットストリームをデコードできない。
利用可能な帯域幅R’がRより大きい場合(これも例えば、インターネットストリーミングとローカルでの再生とにおいて、一般的である)、従来の仮想標準デコーダは、VBRモードで動作し、ビットストリームをデコードできる。しかしながら、レート−バッファ曲線上で更に多くの情報が利用可能である場合、ビットストリームをデコードするのに必要なバッファサイズ及び関連する開始遅延は、大幅に低減できる。
デコーダデバイスの物理バッファサイズがBより小さい場合、デバイスは、そのビットストリームをデコードできない。
バッファサイズがBより大きい場合、デバイスは、ビットストリームをデコードできるが、開始遅延は同じとなる。
更に一般的には、孔あきバケツ(R,B,F)に従って生成されたビットストリームは、通常、ビットレートがRより小さい異なるネットワークを介して配信できず、バッファサイズがBより小さい様々なデバイスに対して配信できない。更に、開始遅延は、最小化されない。
一般化仮想標準デコーダ(GHRD)は、N個の孔あきバケツモデルの情報、
(R1,B1,F1),(R2,B2,F2),...,(RN,BN,FN), (4)
を前提として動作可能であり、孔あきバケツモデルのそれぞれがビットストリームを収容する。一般性を失うことなく、これらの孔あきバケツが、最小から最大のビットレートの順序、即ち、Ri<Ri+1の順序であると仮定する。更に、エンコーダは、これらの孔あきバケツモデルを正確に計算し、したがってBi<Bi+1となると仮定する。
B={(Rk+1−R)/(Rk+1−Rk)}Bk+{(R−Rk)/(Rk+1−Rk)}Bk+1 Rk<R<Rk+1
同様に、初期デコーダバッファ蓄積量Fは、直線的に補間できる。
F={(Rk+1−R)/(Rk+1−Rk)}Fk+{(R−Rk)/(Rk+1−Rk)}Fk+1 Rk<R<Rk+1
Jordi Ribas−Corbera及びPhilip A. Chou"A generized hypothetical reference decoder for H.26L(H.26L用の一般化仮想標準デコーダ)"2001年9月4日
(R1,B1,F1,M1,fl1,tl1,...,fM11,tM11)...,(RN,BN,FN,MN,flN,tlN,...,fMNN,tMNN)
ここで、fkjは、アクセスポイントtkj(タイムスタンプ)におけるレートRjでの初期バッファ蓄積量の値を意味する。Mjの値は、入力パラメータとして提供してよく、或いは、自動的に選択してもよい。例えば、Mjは、次のオプションを含んでよい。
(a)Mjは、アクセスポイントの数と等しく設定してよい。これにより、fkjの値は、各レートRjで各アクセスポイントに対して格納し得る(ビデオストリームの開始位置でも、ビデオストリーム内でも、ビデオストリーム全体に分配としても、或いは他の任意の位置としてもよい)。
(b)Mjは、シーク可能性のサポートを望まない場合、ゼロに等しく設定してよい。
(c)各レートRjに対するMj値は、自動的に選択してよい(下で説明する)。
Claims (2)
- ビデオセグメントの第1の部分に対する伝送ビットレートの特徴を示す第1の複数の値のセットを格納する手段と、
前記ビデオセグメントの前記第1の部分に対するバッファサイズの特徴を示す第2の複数の値のセットを格納する手段と、
前記ビデオセグメントの前記第1の部分が提示されるまでの遅延の特徴を示す第3の複数の値のセットを格納する手段と、
前記第1の値のセットのうちの一つ、前記第2の値のセットのうちの一つ、前記第3の値のセットのうちの一つを、前記ビデオセグメントの前記第1の部分に、アンダーフロー状態及びオーバーフロー状態が存在しないように選択する手段と、
ビデオセグメントの第2の部分に対する伝送ビットレートの特徴を示す第4の複数の値のセットを格納する手段と、
前記ビデオセグメントの前記第2の部分に対するバッファサイズの特徴を示す第5の複数の値のセットを格納する手段と、
前記ビデオセグメントの前記第2の部分が提示されるまでの遅延の特徴を示す第6の複数の値のセットを格納する手段と、
前記第4の値のセットのうちの一つ、前記第5の値のセットのうちの一つ、前記第6の値のセットのうちの一つを、前記ビデオセグメントの前記第2の部分に、アンダーフロー状態及びオーバーフロー状態が存在しないように選択する手段と、を備えることを特徴とする、ビデオエンコーダ。 - ビデオセグメントの第1の部分に対する伝送ビットレートの特徴を示す第1の複数の値のセットを格納するステップと、
前記ビデオセグメントの前記第1の部分に対するバッファサイズの特徴を示す第2の複数の値のセットを格納するステップと、
前記ビデオセグメントの前記第1の部分が提示されるまでの遅延の特徴を示す第3の複数の値のセットを格納するステップと、
前記第1の値のセットのうちの一つ、前記第2の値のセットのうちの一つ、前記第3の値のセットのうちの一つを、前記ビデオセグメントの前記第1の部分に、アンダーフロー状態及びオーバーフロー状態が存在しないように選択するステップと、
ビデオセグメントの第2の部分に対する伝送ビットレートの特徴を示す第4の複数の値のセットを格納するステップと、
前記ビデオセグメントの前記第2の部分に対するバッファサイズの特徴を示す第5の複数の値のセットを格納するステップと、
前記ビデオセグメントの前記第2の部分が提示されるまでの遅延の特徴を示す第6の複数の値のセットを格納するステップと、
前記第4の値のセットのうちの一つ、前記第5の値のセットのうちの一つ、前記第6の値のセットのうちの一つを、前記ビデオセグメントの前記第2の部分に、アンダーフロー状態及びオーバーフロー状態が存在しないように選択するステップと、を備えることを特徴とする、ビデオをエンコードする方法。
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