JP2008524893A - 伝送チャネルを解する可変ビットレート送信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・ 伝送チャネル中のビットエラーレート(BER)あるいはブロックエラーレート(BLER)、チャネルのデータレート、そのパワーを伝送するパスバンド、および信号/干渉比率(SIR)等といった、個々の単位情報に関連する情報を生じさせる物理的な測定。ビットエラーレート(以下、BER)は、チャネルエラーを特徴付けるために文献において最も広く用いられる測定量である。
・ パケット、パケット損失レート、動作中のデータレート、送信遅延、および送信遅延における変動といった、一般に、より構造化された情報要素に関係があるネットワークおよびトランスポートレベルの測定。
・ デコードされた画像について客観的な品質測定が時々実行される。しかしながら、そのような測定はリソースを割り振るために活用されない。ビデオ画像の複雑さの測定もまた、データレートを調整する目的のために、統計的多重化方法(L.Boroczky,“Statistical multiplexing using MPEG−2 encoders”,IBM J. res. develop. Vol.43 No.4 Jul−1999 を参照)において用いられる。
・ レート低減符号化レベルにおいて: 符号化レート、およびスケーラブル符号器を用いる場合のレイヤー数。
・ 符号器とネットワークとの間のインタフェース、およびネットワーク内において: 受信されなかったあるいは誤って受信されたパケットの再送信、並びに、その重要性、データ送信の優先度、および送信器パワーに応じた、より多くの又はより少ない量の保護を受信するデータを用いた、補正メカニズムによるエラーに対するデータ保護レベルの修正。
・ 測定により検知されたイベントに基づいて、動作に従属させるあるいはリソースを割り振るバイナリ法。例えば、パケットが損失あるいは誤っていることを示す信号が受信器により送信される場合、パケットはネットワーク上に再送信される。
・ 論理的または経験的に予め決定されている関係からリソースを調整する方法。このアプローチの例は、3GPP技術仕様 23.107,V5.12.0 “Quality of Service(QoS) concept and architecture”,3rd Generation Partnership Projectの文献中に示される。UMTSネットワーク上におけるサービスの送信パラメータは、サービスのタイプの関数として定義される。
・ オペレータは、各プログラムの符号化レートをそのコンテンツに応じて決める必要があり、そしておそらく、彼らは経験からのフィードバックの関数として、データレートを手動で調整する必要がある。
・ |Q−Qc|が第1の閾値未満の場合、前記パワーPは修正されず、
・ |Q−Qc|が前記第1の閾値と第2の閾値との間にある場合、Q−QCの符号がそれぞれ正または負かに応じて、前記パワーが前記ステップのサイズDPずつ増大または減少され、そして、
・ |Q−Qc|が、第2の閾値と、前記第2の閾値より大きい第3の閾値との間にある場合、Q−Qcの前記符号がそれぞれ正または負かに応じて、前記パワーがkDP(1<k=2)ずつ増大または減少される。
それらは、ビデオ画像を表すバイナリ情報ストリームを、下流に位置する機器:即ちネットワーク機器および端末装置の能力に適応させることができる。しかしながら、これらの方法は情報の損失につながる。デコード後に再生される画像はオリジナルの画像と同一ではない。このことはデコード画像の目に見える劣化に結びつき、それにより、エンドユーザに配信されるサービスの品質に影響を及ぼし得る。
この伝送にはバイナリ情報の損失が伴うかもしれない。ストリームを受信し端末でデコードする方法は、そして、目に見える劣化を生じるかもしれないビデオ信号を再生し、それにより、エンドユーザに配信されるサービスの品質に影響を及ぼす。
バイナリストリームおよびビデオの特性を、ディスプレイ端末の処理能力および表示能力に適応させる必要がある。例えば、端末のスクリーンの解像度より高い解像度でビデオストリームを送信することに意味はなく、又は、そのことは、ストリームを受信またはデコードするために必要となる演算能力を越える演算能力を要求する。従って、端末の特性は、ビデオ圧縮方法のパラメータを選ぶ際に考慮に入れられる必要のある制限を構成する。
・ 放送または伝送ネットワーク中のビデオ信号の知覚品質を測定するための機器1。この機器は端末によりデコードされたビデオ信号に基づいて測定を実行する。任意に、機器は端末中に含まれ得る。
・ ビデオコンテンツCのタイプ、端末の特性、得られる知覚品質QC(あるいは目標品質)、および実際に測定される知覚品質Cについての情報に基づいて、符号化および/または送信パラメータPを最適化するための機器2。そして、
・ データベースエンティティDBおよび決定エンティティRECHにより構成されるパラメータ最適化機器。
・ 送信後に受信したビデオ画像の画素のみを(この方法は参照なしと呼ばれる)、
・ またはその代わりに、送信後に受信したビデオ画像の画素および少数のソース画像情報を(この方法は少量の参照を有すると呼ばれる)。
QV(X)=i/Δ(X,Ui)≦Δ(X,Uk); k=1…N 式2
Δ(X,U)はベクトル(X,U)間の距離である 式3
1.トレーニングセットに基づいて辞書を形成すること、そして、
2.適切な距離を用いて最も近接する隣接物を検索すること。
ここで、nq:品質パラメータの数、および、VQ1..nq,z:テストzについての品質パラメータである。
ここで、np:符号化および送信パラメータの数、および、VP1..np,z:テストzについての符号化および送信パラメータである。
ここで、nt:端末パラメータの数、および、VT1..nt,z:テストzについての端末パラメータである。
ここで、nc:コンテンツパラメータの数、および、VC1..nc,z:テストzについてのコンテンツパラメータである。
ここで、t=nq+np+nt+nc,∪=結合
組合せの数の制限は、例えば、最適な設定を見つけるために最適化モデルにより必要とされるデータベースあるいは演算ファイルのサイズといった、実装上の基準を用いて自由に設定され得る。
・ ベクトルQは、現在測定した知覚品質パラメータを含む。それは式5により定義されるベクトルと同一である。
式11
ビデオコンテンツが提示される時間を表す日付もまた、このベクトルQに関連付けられる。
例えば、nq=1、Q=0から100の範囲内の品質インデックス。
・ ベクトルQCは、達成される目標となる知覚品質のパラメータを定義する。目標品質を特徴付けるQCのパラメータVQCiはすべてQに存在し、もちろん異なる値を取り得る。反対に、測定した品質を特徴付けるQのパラメータVQiのすべては、必ずしもQCに存在しない。
例えば、nqc=1、QC=30から95の範囲内の目標品質インデックス。
・ ベクトルTは、端末の特性であるパラメータを含む。それは式7により定義されるベクトルと同一である。
式13
例えば、nt=1、パラメータVT1=スクリーンの解像度。
・ ベクトルCは、ビデオコンテンツのパラメータを定義する。それは式8により定義されるベクトルと同一である。
例えば、nc=1、パラメータVC1:ビデオシーケンスの活動度またはタイプ(遅い、速い、中間)。
・ ベクトルPは、探求される符号化および送信パラメータを定義する。それは式6により定義されるベクトルと同一である。
例えば、np=1、2あるいは3、VP1、VP2、VP3:送信パワー、および/またはビットレート、および/またはパスバンド。
a.制限ベクトルOの生成。ベクトルQに関連付けられる日付は、制限ベクトルOに関連付けられる。この日付は、ビデオコンテンツが提示される時間を表す。
b.入力において示された制限ベクトルOに最も良く対応する辞書のベクトルUkを見つけるための、制限ベクトルOのベクトル量子化、そして、
c.符号化および伝送システムのためのパラメータのベクトルPの抽出。
システム上の動作制限の現在のセットを表すベクトルOは、ベクトルTと、ベクトルCと、ベクトルQおよびQCの組合せQ’との結合の、最も高いパフォーマンスの環境中に構成される。ベクトルQCのパラメータはすべてベクトルQの中にあるが、ベクトルOのパラメータはそれぞれ一意的でなければならない。最終目的は、QCにより定義される目標品質が得られることを可能にする符号化パラメータベクトルPを探し出すことである。
式17
ベクトル量子化は、パラメータVOiの入力ベクトルOを、入力において示された制限ベクトルOに最も近接している辞書ベクトルUに一致させる。ベクトル量子化は、各ベクトルUkのサブベクトルSkに対して適切に実行される。ベクトルOは、ベクトルUkのパラメータのサブセットのみを含む。Oの中に存在しないUkのパラメータは、制限Oの前記セットに関連付けられた符号化および送信パラメータPkである。よって、それぞれのベクトルSkは次のように定義される。
Oの中に存在しないUのパラメータは、制限Oの前記セットに関連付けられた符号化および送信パラメータPである。したがって、符号化パラメータを表すベクトルPをUから抽出することで十分であり、よってそれは次のように定義される。
これらの状況の下では、最適化手順に必要とされる情報はすべて、モジュールRECH内にある決定論的な関係に含まれる。データベースDBは、最適化手順に関係するデータを含まない。
・Q=QC=0〜100の範囲内にある測定されたあるいは目標のビデオ品質。品質を測定する方法は、例えば、TDFにより出願された、前記PCT特許出願WO2004/047451に記載の方法を含む。
・T=端末のスクリーン解像度、例えばCIF(352×288)もしくはQCIF(176×144)、
・P=kbit/sでの符号化データレート、そして、
・C=シーケンスの名前、あるいは、第2の実施形態において、C=シーケンスタイプによりビデオコンテンツを特徴付けるコンテンツ(スポーツ、ニュース、…)のタイプ。
・Q=QC=0〜100の範囲内にある測定された又は目標のビデオ品質。品質を測定する方法は、例えば前記PCT出願WO/2004/047451に記載の方法を用いる。
・P=kbit/s単位の符号化データレート。
・QC=0〜100の範囲内にある目標ビデオ品質、
・Q=0〜100の範囲内にある測定された又は目標のビデオ品質。知覚品質を測定する方法は、上記したPCT特許出願WO2004/047451に記載の方法を含む。Qはさらに他の測定値:端末が受信した実際のデータレート、および誤ったデータのパケットが受信されるレートを含む。
・T=(使用されない)、
・P=送信パワー(dB単位)、
・C=使用されない、あるいは第2の実施形態において、C=コンテンツタイプ(スポーツ、ニュース、…)。
2.モジュールRECHは、コンテンツCについて現在知覚される品質条件の下で要求される品質QCを保証するために必要とされるパワーPを発見するために、C、QCおよびQに基づいて、最適化手順を適用する。このパワーPは、ビデオサービス伝送ネットワークに適用される。
|Q−QC|<5の場合 P=Pold
5<|Q−QC|<10の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×1×DP
10<|Q−QC|<20の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×2×DP
その他の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×4×DP
関数sign(X)はXの符号を返す。従って、Q<QCの場合にパワーが増大する。例えば、DPはパワーの1%から5%を表し得る。
|Q−QC|<5の場合 P=Pold
|Q−QC|<10の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×1×DP
|Q−QC|<20の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×2×DP
その他の場合 P=Pold−sign(Q−QC)×4×DP
関数sign(X)はXの符号を返す。従って、Q<QCの場合にパワーが増大する。
pqos=1から100の範囲内のシーケンス品質
C=(シーケンス名) およびnc=1
T=(画像サイズ) およびnt=1
P=(ビットレート) およびnp=1
その結果、目標品質値pqosを含むベクトルQCを用いるベクトル量子化手順の応用例は、「ビットレート」パラメータに最適な値を選ぶことを可能にする。この実施例において、与えられたベクトルの2つの座標が等しい場合、2つの「画像サイズ」座標(または「ビットレート」)間の距離はゼロであり、その他の場合、pqos座標と同程度の大きさの桁を有するように、例えば100と同じになるように、それは選択され得る。
C=(コンテンツタイプ) およびnc=1
T=(画像サイズ) およびnt=1
P=(ビットレート) およびnp=1
その結果、目標品質値pqosを含むベクトルQCを用いるベクトル量子化手順の適用は、「ビットレート」パラメータに最適な値を選ぶことを可能にする。本実施例において、2つの座標が等しい場合、2つの画像サイズまたはビットレート座標の間の距離はゼロであり、その他の場合、pqos座標と同程度の大きさの桁を提示するために、例えば100と同じになるように、それは選択され得る。
Claims (19)
- 伝送チャネル上でオーディオおよび/またはビデオプログラムを可変ビットレートで送信する方法であって、エンドユーザによる所望の受信品質を表す少なくとも1次元を有する少なくとも1つの目標ベクトルの関数として、少なくとも1つの符号化および/または送信パラメータの調整を実行することを特徴とする方法。
- サーバからユーザへビデオシーケンスを配信するために実行され、前記ユーザのビデオシーケンスの選択および品質レベルQCの選択を実行することを特徴とする請求項1による方法。
- 前記送信パラメータが、ビットレート、および/または変調のタイプ、および/または送信パワーであることを特徴とする請求項1または請求項2による方法。
- 前記調整が、所望の前記受信品質と前記符号化および/または送信パラメータとの間の決定論的な関係から実行されることを特徴とする請求項1から3の何れか1つによる方法。
- 前記調整が、前記目標ベクトルと、前記エンドユーザにおいて測定されて前記受信品質を表す測定ベクトルとの間の距離の関数として実行されることを特徴とする請求項1から3の何れか1つによる方法。
- 前記受信品質が、前記プログラムの決定された継続時間のシーケンスについて測定されることを特徴とする請求項5による方法。
- 前記調整が、前記目標ベクトルと前記測定ベクトルとの間の距離の関数として前記送信パワーPを修正することにより実行されることを特徴とする請求項5または請求項6による方法。
- 前記調整が、さらに、前記プログラムのコンテンツに関する少なくとも1つのパラメータの関数として実行されることを特徴とする先行する請求項の何れかによる方法。
- コンテンツパラメータが、活動度パラメータ、および/または前記プログラムの名前および/または前記プログラムのタイプに与えられるパラメータであることを特徴とする先行する請求項の何れかによる方法。
- 前記調整が、さらに、端末の特性パラメータの関数として実行されることを特徴とする先行する請求項の何れかによる方法。
- 前記端末の特性パラメータが、前記端末上に表示される画像の解像度、および/またはそのパスバンドであることを特徴とする請求項10による方法。
- NZ個のテストデータを特徴付けるNZ個のベクトルRと、テストのランクzの知覚品質を表すベクトルQzの結合から生じる、前記テストのランクzの各々のベクトルRz(zは1からNZまで変化する)と、前記テストのランクzの前記符号化および/または送信パラメータを表すベクトルPzとを含み、且つ必要に応じて、前記テストのランクzの端末のパラメータを表すベクトルTzおよび/またはコンテンツパラメータを表すベクトルCzを含むトレーニングセットから辞書を生成することを特徴とする先行する請求項の何れかによる方法。
- 前記辞書が、前記トレーニングセットのベクトルから構成されることを特徴とする請求項12による方法。
- 前記辞書が、ベクトル分類アルゴリズムにより前記トレーニングセットから得られ、前記トレーニングセットのNZ個のベクトルに対して最小の平均歪みを示すN個のベクトル(N<NZ)のグループから構成されることを特徴とする請求項12による方法。
- 前記調整が、ベクトル量子化を行うことにより、少なくとも所望の前記品質を表す制限ベクトルに最も良く対応する前記辞書の前記ベクトルを決定することを特徴とする請求項13または請求項14による方法。
- 前記制限ベクトルが、所望の前記品質を表すベクトル、少なくとも1つのコンテンツパラメータを表すベクトル、および/または前記端末の少なくとも1つのパラメータを表すベクトルの結合により構成されることを特徴とする請求項15による方法。
- 例えば送信パワーPの前記調整が、前記ビデオプログラムについて測定した知覚品質Qと目標品質QCとの間の差の関数として、サイズDPのステップで実行されることを特徴とする請求項1または請求項2による方法。
- ・ |Q−Qc|が第1の閾値未満の場合、前記パワーPは修正されず、
・ |Q−Qc|が前記第1の閾値と第2の閾値との間にある場合、Q−QCの符号がそれぞれ正または負かに応じて、前記パワーが前記ステップのサイズDPずつ増大または減少され、そして、
・ |Q−Qc|が、第2の閾値と、前記第2の閾値より大きい第3の閾値との間にある場合、Q−QCの前記符号がそれぞれ正または負かに応じて、前記パワーがkDP(1<k=2)ずつ増大または減少されることを特徴とする請求項17による方法。 - 前記ステップサイズDPが、前記ビデオプログラムに関連する前記コンテンツタイプの関数として可変であることを特徴とする請求項18による方法。
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