JP2017520940A5 - レイヤードコード化コンテンツを多重化する方法および装置 - Google Patents

レイヤードコード化コンテンツを多重化する方法および装置 Download PDF

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本発明は、多重化するための方法および装置に関し、より詳細には、レイヤードコード化コンテンツに対応する複数のビットストリームを多重化するための方法および装置、ならびにそれを処理するための方法および装置に関する。
固定ビットレート(CBR)ストリームを使用している場合、簡単な時分割多重化が、AVサービス間で利用可能な帯域幅を共有するのに、しばしば、使用される。これは、各サービスに対する帯域幅割当ての点で簡単であるが、これは、残念ながら、AVコーディングの点で非効率である。実際、CBRコーディングを使用している場合、シーケンスは、それらの複雑度にかかわらず同一のビットレートでコード化される。
可変ビットレート(VBR)コーディングは、より低いビットレートが、より低い複雑度を有するシーケンスに関して使用されることを確実にしながら、より高い複雑度を有するシーケンス(例えば、より多くの詳細、より多くの動きを有するシーケンス)により高いビットレートを費やすことを可能にする。オーディオ/ビデオコンテンツの複雑度は、通常、そのオーディオ/ビデオコンテンツのコーディングに所与の場合においてどれだけのビットレートが用いられるかを決定するために計算される。
統計的多重化は、1つのストリームからの統計的に、より高い複雑度のシーンが、同一のネットワークリンクにおける別のストリームからのより低い複雑度のシーンと同時に生じることが可能であるという想定に基づく。したがって、複雑なシーンをコーディングするために使用される追加の帯域幅は、それほど複雑でないシーンを同時にコーディングすることの帯域幅節約に由来することが可能である。統計的多重化は、すべてのAVストリームの複雑度を、通常、リアルタイムで評価し、次に、すべてのストリームの複雑度を考慮に入れて、ストリームのそれぞれの間で利用可能な総帯域幅を割り当てる。いくつかのストリームが帯域幅を求めて競合する場合、簡単な優先順位などのさらなる機構を、帯域幅共有に関して決定を行うのに使用することができる。
本発明は、従来技術の欠点のうちのいくつかを改善することを目指す。詳細には、いくつかの実施形態において、本発明は、多重化の後のビットレートピークを低減することを可能にする。本原理は、後段で説明されるとおり、第1のビットストリームおよび第2のビットストリームにアクセスするステップであって、この第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤおよびこのレイヤードコード化コンテンツの増強レイヤの一方に対応し、この第2のビットストリームは、このレイヤードコード化コンテンツのこの基底レイヤおよびこのレイヤードコード化コンテンツのこの増強レイヤの他方に対応するステップ、この第2のビットストリームを第1の時間だけ遅延させるステップ、ならびにこの第1のビットストリームとこの遅延された第2のビットストリームを多重化するステップを含む、この第1のビットストリームおよびこの第2のビットストリームを処理する方法を提供する。
実施形態によれば、この方法は、このレイヤードコード化コンテンツに関する符号化パラメータに応じてこの第1の時間を決定するステップであって、この符号化パラメータは、GOP(Group of Picture)長およびGOP構造の少なくともいずれかを含むステップをさらに含む。変形形態によれば、この第1の時間は、GOPとともに変化する。
また、本原理は、後段で説明されるとおり、第1のビットストリームを復号して、プログラムコンテンツの第1の表現にするステップ、この第1のビットストリームをこの復号するステップから遅延の後、第2のビットストリームを復号して、このプログラムコンテンツの第2の表現にするステップであって、この第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤおよびこのレイヤードコード化コンテンツの増強レイヤの一方に対応し、この第2のビットストリームは、このレイヤードコード化コンテンツのこの基底レイヤおよびこのレイヤードコード化コンテンツのこの増強レイヤの他方に対応するステップ、ならびにこの第1の表現およびこの第2の表現に対応する信号を、レンダリングするために出力するステップを含む、この第1のビットストリームおよびこの第2のビットストリームを処理する方法も提供する。
固定容量ネットワークリンクを介して送信される4つの例示的なシーケンスを例示する図である。 固定容量ネットワークリンクを介して送信されるレイヤードコーディングからの基底レイヤビットストリームおよび増強レイヤビットストリームを例示する図である。 本原理の実施形態による、基底レイヤビットストリーム(HD1)との関係で遅延Dだけシフトされた増強レイヤビットストリーム(UHD1)を例示する図である。 本原理の実施形態による、多重化を実行するための例示的な方法を示す流れ図である。 本原理の実施形態による、チャネル変更を実行するための例示的な方法を示す流れ図である。 本原理の実施形態による、チャネル変更を実行するための別の例示的な方法を示す流れ図である。 「リプレー」モードにおいて、図4に示される方法により、時間とともにユーザに何を提示することができるかを例示する図である。 「待機」モードにおいて、図4に示される方法により、時間とともにユーザに何を提示することができるかを例示する図である。 図5に示される方法により、時間とともにユーザに何を提示することができるかを例示する図である。 図5に示される方法により、基底レイヤレンダリングと増強レイヤレンダリングが整合されることが可能であることを示す図である。 基底レイヤと、増強レイヤとをそれぞれが有する2つのチャネルからのビットストリームを例示する図である。 本原理の実施形態による、ビットの「制限を超えた」部分が時間窓だけシフトされることを例示する図である。 本原理の実施形態による、例示的な送信システムを示すブロック図である。 本原理の実施形態による、例示的な受信システムを示すブロック図である。 本原理の実施形態による、別の例示的な受信システムを示すブロック図である。
同一のコンテンツの2つの表現をトランスポートする際、それらのそれぞれを別々にコーディングするのではなく、レイヤードコーディングを使用して、それらを同一のネットワークリンク上で同時にトランスポートすることが有利である可能性がある。レイヤードコーディングでは、基底レイヤ(BL)が基本品質を提供する一方で、相次ぐ増強レイヤ(EL)が、その品質をインクリメントに改良する。例えば、同一のコンテンツのHDバージョンとUltraHD(UHD)バージョンの両方が、基底レイヤがメディアのHDバージョンを包含し、増強レイヤがHDコンテンツからUltraHDコンテンツを再構築するのに必要とされる追加の情報を包含する1つのレイヤードコード化コンテンツとして配信されることが可能である。
レイヤードコーディングにおいて、基底レイヤおよび増強レイヤは、異なる品質を有する同一のコンテンツを表現するので、それらのコーディング複雑度(および、したがって、コーディング後の適切な品質のためのそれらのビットレート要求)は、通常は同様の傾向に従い、それらのビットレートは、通常は同様の時間インスタンスにおいてピークおよび低下を示す。そのようなビットレートピークは、異なるストリームからのピークおよび低下が統計的にまれにしか併存しないはずであると想定する統計的多重化に問題をもたらす可能性がある。詳細には、異なるビットストリームからの同時のビットレートピークが、総帯域幅使用の点で全体的なピークを生じさせる可能性があり、基底レイヤと増強レイヤの両方に関するビットレート要求は、このサービスに用いられるネットワークリンク容量を超える可能性がある。
例えば、図1Bに示されるとおり、同一のコンテンツのHDバージョンおよびUltraHDバージョンが、レイヤードコーディングを使用して符号化され、もたらされるBLビットストリームおよびELビットストリーム(HD1およびUHD1)が、破線において示されるとおり、固定容量を有するネットワークリンクを介して一緒に送信される。HD1とUHD1は、ほとんど同時にビットレートピークを有し、合計ビットレートは、そのビットレートピークの周辺で利用可能な最大帯域幅を超える。帯域幅オーバフローを回避するのに、より低いビットレートを、したがって、より低いサービス品質を、HD1ビットストリームまたはUHD1ビットストリームを再生成するのに使用することができる。
本原理において、我々は、コンテンツをレイヤードコーディングするために統計的多重化を採用する異なる方法を提案する。1つの実施形態において、我々は、異なる層からのビットレートピークがもはや同時に生じることなく、かつ全体的なピークの振幅を小さくすることができるように増強レイヤビットストリームまたは基底レイヤビットストリームに遅延を導入する。
以下の例において、我々は、レイヤードコーディングにおいて1つだけの増強レイヤが存在し、かつレイヤードコーディングは、ビデオコンテンツに適用されるものと想定することが可能である。本原理は、より多くの増強レイヤが存在する場合に適用することができ、かつ他のタイプの媒体に、例えば、オーディオコンテンツに適用することができる。本出願において、我々は、基底レイヤに対応する元のコンテンツまたは復号されたコンテンツを参照するのに「BLバージョン」または「BLコンテンツ」という用語を使用し、増強レイヤに対応する元のコンテンツまたは復号されたコンテンツを参照するのに「ELバージョン」または「ELコンテンツ」という用語を使用する。ELバージョンを復号するのに、基底レイヤが、通常、必要とされることに留意されたい。
図3は、本原理の実施形態による多重化を実行するための例示的な方法300を示す。図3は、ステップ305において開始する。ステップ310において、それは、初期設定を実行し、例えば、遅延Dの期間を決定し、また、基底レイヤビットストリームまたは増強レイヤビットストリームが遅延されるべきかどうかを決定することも可能である。ステップ320において、例えば、レイヤードコーダまたはサーバーから、基底レイヤビットストリームおよび増強レイヤビットストリームにアクセスする。ステップ330において、基底レイヤビットストリームまたは増強レイヤビットストリームが、Dの期間だけ遅延される。場合により、遅延された基底レイヤおよび増強レイヤからのビットストリームは、次に、ステップ340において多重化される。方法300は、ステップ399において終了する。
遅延Dは、固定とすることができ、符号化パラメータに基づいて、例えばMPEG標準により規定される、例えばGOP(Group of Picture)長およびGOP構造に基づいて決定することが可能である。1つの例において、遅延Dは、GOP長の期間の半分に設定することが可能である。また、GOPごとにDの値を変えることも可能である。1つの例において、Dは、コーディング構造(Intraのみ、IPPPP、IBBB、またはランダムアクセス)および/またはGOP長に依存してGOPとともに変化することが可能である。別の例において、増強レイヤの品質が非常に低い場合、遅延は、増強レイヤビットレートピークが小さい可能性があるため、小さいことも可能である。我々がGOPごとの遅延Dを変える場合、復号器は、そのバッファサイズを決定するのにDの最大値(Dmax)を知る必要があり、Dmaxは、復号器に通知されなければならない。
従来のMPEGビデオコーディングでは、最大チャネル変更時間(ザップ時間としても知られる)は、通常、2つのGOP時間である。レイヤードコーディングに関して、増強レイヤは、基底レイヤが受信されて、復号された後にしか復号することができないので、増強レイヤに関するチャネル変更時間は、2つの最大GOP時間と等しく、最大GOP時間は、所与のレイヤを復号するのに必要とされる基底レイヤおよび増強レイヤの中で使用される最も大きいGOP時間である。BLとELが同一のGOPサイズを有する場合、チャネル変更時間は、2つのGOP時間であり、従来のMPEGビデオコーディングの場合と同一である。
本原理は、帯域幅をより効率的に使用するように、基底レイヤビットストリームまたは増強レイヤビットストリームに遅延を追加すること、および時間窓内でビットの「制限を超えた」部分をシフトすることなどの、異なる方法を提案する。特に、我々の方法は、統計的多重化の通常の想定を満足させない、レイヤードコード化コンテンツを送信するためにうまく機能する。
上記において、レイヤードコーディングのために使用することができる様々な方法について説明した。本原理は、例えば、H.264 SVCまたはSHVCとすることもできるが、これらには限定されない標準に準拠する、スケーラブルビデオコーディングに適用することも可能である。多重化方法およびチャネル変更機構は、MPEG−2トランスポート、MMT(MPEGメディアトランスポート)プロトコル、またはATSC(Advanced Television Systems Committee)トランスポートプロトコルなどの任意のトランスポートプロトコルと一緒に使用することができる。
ユーザが、閲覧のために、リモートコントロールユニット70を使用することによって、TVチャネル、またはプログラムガイドなどのスクリーン上のメニューを選択する。プロセッサ60が、インターフェース65を介してリモートコントロールユニット70から提供された選択情報を使用して、閲覧のために所望されるプログラムチャネルを受信するように図10の要素を適切に構成する。プロセッサ60は、プロセッサ62と、コントローラ64とを備える。ユニット62が、プログラムガイドと、システム情報とを含むプログラム特有の情報を処理し(すなわち、構文解析し、揃え、組み立て)、コントローラ64が、復号器100を操作する際に要求される残りの制御機能を実行する。ユニット60の機能は、図10に示されるとおり別々の要素62および64として実現することができるものの、それらは、代わりとして、単一のプロセッサ内に実現されてもよい。例えば、ユニット62および64の機能は、マイクロプロセッサのプログラミングされた命令内に組み込まれてもよい。プロセッサ60は、入力信号フォーマットおよびコーディングタイプを復調し、復号するようにプロセッサ13、復調器15、復号器17、および復号器システム100を構成する。
プロセッサ60が、プロセッサ22と連携して、選択されたプログラムのパケット化されたコンテンツデータと、関連するプログラム特有の情報とを包含する合成のMPEG対応のデータストリームを形成する。合成のデータストリームは、記憶インターフェース95に出力される。記憶インターフェース95は、データにおけるギャップおよびビットレート変動を小さくするように合成のデータストリームをバッファリングする。もたらされるバッファリングされたデータは、媒体105上に記憶するのに適するように記憶デバイス90によって処理される。記憶デバイス90は、チャネルコーディング、インターリーブ、およびリードソロモン符号化などの知られている誤り符号化技法を使用してインターフェース95からのバッファリングされたデータストリームを符号化して、記憶するのに適した符号化されたデータストリームを生成する。ユニット90は、凝縮された(condensed)プログラム特有の情報を組み込んだ、もたらされる符号化されたデータストリームを媒体105上に記憶する。
当業者には明白なとおり、実現形態は、例えば、記憶される、または送信することができる情報を伝送するようにフォーマットされた様々な信号を生成することが可能である。情報は、例えば、方法を実行するための命令、または説明される実現形態のうちの1つによって生成されるデータを含むことが可能である。例えば、信号は、説明される実施形態のビットストリームを伝送するようにフォーマットすることができる。そのような信号は、例えば、電磁波(例えば、スペクトルの無線周波数部分を使用する)として、またはベースバンド信号としてフォーマットすることができる。このフォーマットすることは、例えば、データストリームを符号化すること、およびその符号化されたデータストリームで搬送波を変調することを含むことが可能である。信号が伝送する情報は、例えば、アナログ情報またはディジタル情報であることが可能である。信号は、知られているとおり、様々な異なる有線リンクまたはワイヤレスリンクを介して送信することができる。信号は、プロセッサ可読媒体上に記憶することができる。
[付記1]
第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する方法であって、
前記第1のビットストリームおよび前記第2のビットストリームにアクセスするステップ(320)であって、前記第1のビットストリームは、階層符号化されたコンテンツの基底レイヤおよび前記階層符号化されたコンテンツの増強レイヤの一方に対応し、前記第2のビットストリームは、前記階層符号化されたコンテンツの前記基底レイヤおよび前記階層符号化されたコンテンツの前記増強レイヤの他方に対応する、前記ステップと、
前記第2のビットストリームを第1の時間だけ遅延させるステップ(330)と、
前記第1のビットストリームと前記遅延された第2のビットストリームとを多重化するステップ(340)と、
を含む、前記方法。
[付記2]
ネットワークリンクの容量を超える前記多重化されたストリームにおけるビットを決定するステップと、
前記決定されたビットを第2の時間だけタイムシフトするステップと、
をさらに含む、付記1に記載の方法。
[付記3]
前記階層符号化されたコンテンツに関する符号化パラメータに応じて前記第1の時間を決定するステップであって、前記符号化パラメータは、GOP(Group of Picture)長とGOP構造の少なくともいずれかを含む、前記ステップをさらに含む、付記1または2に記載の方法。
[付記4]
前記第1の時間は、GOPとともに変化する、付記3に記載の方法。
[付記5]
前記多重化されたストリーム、および前記第1の時間を表す情報を送信するステップをさらに含む、付記1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
[付記6]
第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する方法であって、
前記第1のビットストリームを、プログラムコンテンツの第1の表現に復号するステップ(430、570)と、
前記第1のビットストリームを前記復号するステップからの遅延の後、前記第2のビットストリームを、前記プログラムコンテンツの第2の表現に復号するステップ(470、570)であって、前記第1のビットストリームは、階層符号化されたコンテンツの基底レイヤおよび前記階層符号化されたコンテンツの増強レイヤの一方に対応し、前記第2のビットストリームは、前記階層符号化されたコンテンツの前記基底レイヤおよび前記階層符号化されたコンテンツの前記増強レイヤの他方に対応する、前記ステップと、
前記第1の表現および前記第2の表現に対応する信号を、レンダリングするために出力するステップ(470、570)と、
を含む、前記方法。
[付記7]
前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームのうちの少なくとも1つにおいて指定された速度より遅い速度で前記第1の表現をレンダリングするステップ(560)をさらに含む、付記6に記載の方法。
[付記8]
前記第1の表現の前記レンダリングと前記第2の表現の前記レンダリングが時間軸上で整合された後、前記指定された速度で前記第1の表現をレンダリングするステップ(570)をさらに含む、付記7に記載の方法。
[付記9]
前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームからの前記遅延を表す情報を逆多重化するステップをさらに含む、付記6に記載の方法。
[付記10]
付記1乃至9のいずれかにより第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理するための装置。
[付記11]
サーバーおよびビデオマルチプレクサのいずれかの内部に配置される、付記10に記載の装置。
[付記12]
送信アンテナ、送信アンテナに対するインターフェース、ビデオ符号器、ビデオメモリ、ビデオサーバー、ビデオカメラに対するインターフェース、およびビデオカメラのうちの1つまたは複数を備える、付記10または11に記載の装置。
[付記13]
ポータブルメディアデバイス、モバイル電話、ゲームデバイス、セットトップボックス、TVセット、タブレット、ラップトップ、および集積回路のうちの1つの内部に配置される、付記10に記載の装置。
[付記14]
アンテナまたはアンテナに対するインターフェース、通信インターフェース、ビデオ復号器、ビデオメモリ、およびディスプレイのうちの1つまたは複数を備える、付記13に記載の装置。
[付記15]
付記1乃至9のいずれかにより第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理するための命令を記憶している、コンピュータ可読記憶媒体。

Claims (16)

  1. 第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する方法であって、
    前記第1のビットストリームおよび前記第2のビットストリームにアクセスすることであって、前記第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの増強レイヤに対応し、前記第2のビットストリームは、前記レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤに対応する、前記アクセスすることと、
    前記第2のビットストリームを第1の時間だけ遅延させることと、
    前記第1のビットストリームと前記遅延された第2のビットストリームとを多重化することと、
    を含む、前記方法。
  2. ネットワークリンクの容量を超える前記多重化されたストリーム中のビットを決定することと、
    前記決定されたビットを第2の時間だけタイムシフトすることと、
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記レイヤードコード化コンテンツに関する符号化パラメータに応じて前記第1の時間を決定することであって、前記符号化パラメータは、GOP(Group of Picture)長とGOP構造の少なくともいずれかを含む、前記決定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1の時間は、GOPごとに変化する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記多重化されたストリーム、および前記第1の時間を表す情報を送信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する方法であって、
    前記第1のビットストリームを、プログラムコンテンツの第1のリプレゼンテーションに復号することと、
    前記第1のビットストリームを前記復号することからの遅延の後、前記第2のビットストリームを、前記プログラムコンテンツの第2のリプレゼンテーションに復号することであって、前記第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤおよび前記レイヤードコード化コンテンツの増強レイヤの一方に対応し、前記第2のビットストリームは、前記レイヤードコード化コンテンツの前記基底レイヤおよび前記レイヤードコード化コンテンツの前記増強レイヤの他方に対応する、前記第2のリプレゼンテーションに復号することと、
    前記第1のリプレゼンテーションおよび前記第2のリプレゼンテーションに対応する信号を、レンダリングするために出力することと、
    を含
    前記第1のリプレゼンテーションと前記第2のリプレゼンテーションの前記レンダリングが時間軸上で整合される前に、前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームのうちの少なくとも1つにおいて指定された再生速度より遅い速度で前記第1のリプレゼンテーションがレンダリングされる、前記方法。
  7. 前記第1のリプレゼンテーションと前記第2のリプレゼンテーションの前記レンダリングが時間軸上で整合された後、前記指定された再生速度で前記第1のリプレゼンテーションはレンダリングされる、請求項6に記載の方法。
  8. 前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームからの前記遅延を表す情報を逆多重化することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
  9. 第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する装置であって、
    前記第1のビットストリームおよび前記第2のビットストリームにアクセスするよう構成された入力部であって、前記第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの増強レイヤに対応し、前記第2のビットストリームは、前記レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤに対応する、前記入力部と、
    前記第2のビットストリームを第1の時間だけ遅延させ、
    前記第1のビットストリームと前記遅延された第2のビットストリームとを多重化する
    よう構成されたマルチプレクサと、を備える装置。
  10. 前記マルチプレクサは、ネットワークリンクの容量を超える前記多重化されたストリーム中のビットを決定し、
    前記決定されたビットを第2の時間だけタイムシフトするようさらに構成されている、請求項9に記載の装置。
  11. 前記マルチプレクサは、前記レイヤードコード化コンテンツに関する符号化パラメータに応じて前記第1の時間を決定するよう構成され、前記符号化パラメータは、GOP(Group of Picture)長とGOP構造の少なくともいずれかを含む、請求項9に記載の装置。
  12. 前記第1の時間は、GOPごとに変化する、請求項11に記載の装置。
  13. 前記多重化されたストリーム、および前記第1の時間を表す情報を送信するよう構成された送信機をさらに備える、請求項9に記載の装置。
  14. 第1のビットストリームおよび第2のビットストリームを処理する装置であって、
    前記第1のビットストリームをプログラムコンテンツの第1のリプレゼンテーションに復号し、前記第1のビットストリームの前記復号からの遅延の後、前記第2のビットストリームを、前記プログラムコンテンツの第2のリプレゼンテーションに復号するよう構成された復号器と、
    前記第1のリプレゼンテーションおよび前記第2のリプレゼンテーションに対応する信号を、レンダリングするために出力するよう構成された出力部と
    を備え、
    前記第1のビットストリームは、レイヤードコード化コンテンツの基底レイヤおよび前記レイヤードコード化コンテンツの増強レイヤの一方に対応し、前記第2のビットストリームは、前記レイヤードコード化コンテンツの前記基底レイヤおよび前記レイヤードコード化コンテンツの前記増強レイヤの他方に対応し、
    前記第1のリプレゼンテーションと前記第2のリプレゼンテーションの前記レンダリングが時間軸上で整合される前に、前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームのうちの少なくとも1つにおいて指定された再生速度より遅い速度で前記第1のリプレゼンテーションがレンダリングされる、装置。
  15. 前記第1のリプレゼンテーションと前記第2のリプレゼンテーションの前記レンダリングが時間軸上で整合された後、前記指定された再生速度で前記第1のリプレゼンテーションはレンダリングされる、請求項14に記載の装置。
  16. 前記第1のビットストリーム、前記第2のビットストリーム、およびトランスポートストリームからの前記遅延を表す情報を逆多重化するよう構成されたデマルチプレクサをさらに備える、請求項14に記載の装置。
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