JP2020120188A - メディア符号化方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の態様によれば、ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化方法において、符号化器がメディアデータを符号化パラメータセットに従って符号化し、前記符号化メディアデータを出力し、符号化パラメータ決定部が、前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値と前記メディアデータの解析方法に関する情報とを入力し、前記解析方法および前記符号化ビットレートの上限値の条件下で複数の符号化パラメータセット候補を生成し、前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出し、前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定する。
本発明の更に別の態様によれば、ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化装置としてコンピュータを機能させるプログラムが、メディアデータを符号化パラメータセットに従って符号化し、前記符号化メディアデータを出力する機能と、前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値と前記メディアデータの解析方法に関する情報とを入力し、前記解析方法および前記符号化ビットレートの上限値の条件下で複数の符号化パラメータセット候補を生成する機能と、前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出する機能と、前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定する機能と、を前記コンピュータに実現する。
本発明の実施形態によれば、使用する解析方法と与えられたビットレート上限の中で、解析精度が最も高くなる符号化パラメータセットを選択する。これによりビットレート上限が低い場合であっても、制限されたビットレートの範囲内で高い精度のメディア解析が可能となる。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
1.1)構成
図1に例示するように、本発明の第1実施形態によるメディア符号化装置10は、メディアデータ入力部101と、符号化部102と、出力部103と、符号化パラメータ算出部104と、解析精度算出部105と、解析方法入力部106と、ビットレート入力部107から構成される。メディア符号化装置10において、符号化パラメータ算出部104および解析精度算出部105は、後述するように、本実施形態における符号化パラメータセット決定部を構成する。
<メディア符号化>
図2に例示するように、メディアデータ入力部101からメディアデータが入力されると(動作S201)、符号化パラメータ算出部104は、解析方法入力部106およびビットレート入力部107から解析方法およびビットレートをそれぞれ読み込む(動作S202、S203)。続いて、符号化パラメータ算出部104は、後述する手順で符号化パラメータセットを決定し、符号化部102へ指示する(動作S204)。
次に、上述した符号化パラメータセット決定動作S204のより詳細な動作を図3および図4を参照しながら説明する。
a = f(k, rb, rf)
で定義される。したがって、解析精度算出部105は、解析方法kと符号化パラメータセット候補(rb、rf)とが与えられると、上記式を用いて解析精度(の予測値)aを算出することができる。計算式ではなくディープラーニング等を用いて、符号化パラメータセット候補(rb、rf)と解析精度aとの対応を予め学習し、解析精度テーブルとして保持しても良い。与えられた符号化パラメータセット候補(rb、rf)に従って解析精度テーブルをサーチすることで対応する解析精度の予測値aを出力することができる。
a = f(k, rb, rf, e)
と定義してもよい。この場合、eを変更したケースも符号化パラメータセットの候補に追加される。あるいは、上述したように、符号化方法eを変更した符号化パラメータセット候補と解析精度aとの対応を予め解析精度テーブルに格納して解析精度aを算出してもよい。
上述したように、本発明の第1実施形態によれば、使用する解析エンジンにおいて、与えられたビットレート上限で、変更可能な符号化パラメータ毎に符号化パラメータセット候補を生成する。そして、符号化パラメータセット候補毎に解析精度を算出し、その中で最も高い解析精度を示す符号化パラメータセットを符号化に用いるパラメータセットとして決定する。そのため、ビットレート上限が低い場合であっても、制限されたビットレートの範囲内で最も高い精度のメディア解析が可能となる。
本発明の第2実施形態によれば、複数種類の解析エンジンを同時に使用する点で第1実施形態と異なる。従って、本実施形態によるメディア符号化装置10Aは、第1実施形態によるメディア符号化装置10と基本的な構成は同様であるが、符号化パラメータセット決定部の機能が異なる。以下、同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は簡略化し、第1実施形態と異なる構成および機能について主に説明する。
図5に例示するように、本実施形態によるメディア符号化装置10Aは、メディアデータ入力部101と、符号化部102と、出力部103と、符号化パラメータ算出部104Aと、解析精度算出部105Aと、解析方法入力部106と、ビットレート入力部107から構成される。メディア符号化装置10Aにおいて、符号化パラメータ算出部104Aおよび解析精度算出部105Aは、後述するように、本実施形態における符号化パラメータセット決定部を構成する。
メディア符号化装置10Aの全体的動作は図2に示す通りである。以下、本実施形態による符号化パラメータセット決定動作(図2のS204に対応する動作)を図6および図7を参照しながら説明する。
a1 = f1(k1, rb, rf)
a2 = f2(k2, rb, rf)
a = 0.6 a1 + 0.4 a2。
上述したように、本発明の第2実施形態によれば、複数の解析エンジンの各々について推定された解析精度の重み付き和が最大になるようにパラメータセットを選択する。これにより、単一のメディアデータに対して複数の解析エンジンを適用する場合の解析精度を向上させることができる。特に、各解析エンジンk(i)の重みw(i)を変更することで、用途に応じたパラメータセットの選択が可能になるという利点がある。
本発明の第3実施形態によるメディア符号化装置は、基本的な構成および動作に関しては、上述した第2実施形態と同様であるが、階層符号化技術を用いてメディアデータを符号化し、階層符号化のパラメータセットを決定する点で異なる。以下、同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は簡略化し、第2実施形態と異なる構成および機能について主に説明する。
図8に例示するように、本実施形態によるメディア符号化装置10Bは、メディアデータ入力部101と、階層符号化部102Bと、出力部103と、符号化パラメータ算出部104Bと、解析精度算出部105Bと、解析方法入力部106と、ビットレート入力部107から構成される。階層符号化部102Bは、次に述べるように、メディアデータを基本階層およびL階層(Lは1以上n以下の整数)の拡張階層に符号化する。
図10Aは、上述した第2実施形態で選択した符号化パラメータセットでの情報量を例示したものであり、図10Bは、本実施形態における階層符号化を使用した場合の符号化パラメータセットでの情報量を例示したものである。ビットレートはどちらも1.5Mbpsとする。
メディア符号化装置10Bの全体的動作は図2に示す通りであり、本実施形態による符号化パラメータセット決定動作は図2の動作S204に対応する。本実施形態によれば、予め定めた条件に基づいて、符号化パラメータセットの候補を生成し、各候補に対して解析精度の重み付き和を算出し、最も高くなったパラメータセットを出力する。以下、本実施形態による符号化パラメータセット決定動作について、図11を参照しながら説明する。
候補p1=(0.75Mbps,0.75Mbps)、
候補p2=(1.0Mbps,0.5Mbps)、
候補p3=(1.25Mbps,0.25Mbps)、
を生成できる。あるいは、基本階層0のビットレートを0.1Mbpsから0.1Mbps単位で増加させながら、複数のBR組合せ候補を生成してもよい。このように生成されたBR組合せ候補から一つの候補を順次選択する。
上述したように、本発明の第3実施形態によるメディア符号化装置10Bは、階層符号化技術を用いて符号化を行う場合にも、上記第2実施形態と同様に、各階層で得られた解析エンジンの解析精度あるいは複数の解析エンジンの各々について推定された解析精度の重み付き和が最大になるように階層符号化パラメータセットを選択する。これにより、階層符号化メディアに対して複数の解析エンジンを適用する場合の解析精度を向上させることができる。
本発明の第4実施形態によるメディア符号化装置は、第1〜第3実施形態によるメディア符号化装置と基本的な構成は同様であるが、メディア解析部を有する点で異なる。本実施形態によるメディア符号化装置は、メディア解析を行い、その結果を用いて符号化パラメータセット決定を行う。したがって、本実施形態は、メディア符号化装置の処理能力が比較的高い場合に適用することができる。以下、同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は簡略化し、第1〜第3実施形態と異なる構成および機能について主に説明する。
図12に例示するように、本実施形態によるメディア符号化装置10Cは、メディアデータ入力部101と、符号化部102と、出力部103と、符号化パラメータ算出部104Cと、解析精度算出部105Cと、解析方法入力部106と、ビットレート入力部107と、メディア解析部108と、から構成される。メディア解析部108は、メディアデータ入力部101および符号化部102からそれぞれ入力されたメディアデータおよび符号化後のメディアデータを取得し、メディアデータの特徴量を符号化パラメータ算出部104Cへ出力する。メディア符号化装置10Cにおいて、符号化パラメータ算出部104C、解析精度算出部105Cおよびメディア解析部108は、後述するように、本実施形態における符号化パラメータセット決定部を構成する。
図13に例示するように、メディア符号化装置10Cは、図2に示す全体的動作をほぼ同じであるが、メディア解析部108によるメディアデータ解析動作(動作S501)を実行した後に、符号化パラメータセット決定動作(動作S502)を実行する点が異なっている。
a = f(k, rb, rf, c)
で定義される。したがって、解析精度算出部105は、解析方法kと符号化パラメータセット候補(rb、rf)と特徴量cが与えられると、上記式を用いて解析精度(の予測値)aを算出することができる。
計算式ではなくディープラーニング等を用いて、符号化パラメータセット候補(rb、rf)と特徴量cと解析精度aとの対応を予め学習してテーブルに格納しておき、入力された値に対応する解析精度aの予測値を出力してもよい。
a = f(k, rb, rf, e, c)
と定義してもよい。この場合、eを変更したケースも符号化パラメータセットの候補に追加される。
本実施形態によるメディア符号化装置10Cの動作の一例として、解析エンジンk1が顔認識、解析エンジンk2が物体の動きトラッキングの場合を説明する。この場合、解析エンジンk1およびk2のそれぞれに対応した解析精度a1およびa2は、以下の解析精度関数f1、f2を用いて算出するものとする。
a1 = f1(k1, rb, rf, c)
a2 = f2(k2, rb, rf, c)
本発明の第4実施形態によれば、メディアの特徴量を考慮することで、複数の解析エンジンの重み付き解析精度の和をさらに向上させることが可能となる。上述したように、ある解析エンジンが暗い映像ではビットレートを上げても解析精度が向上しない特性を有する場合、暗い映像でも有効に機能する解析エンジンに適した符号化パラメータセットとすることで解析精度の重み付き和が向上する。同様に、動きの小さい場合には、フレームレートが低くても高い解析精度となる解析エンジンに適した符号化パラメータセットとすることで解析精度の重み付き和が向上する。
上述した第1〜第4実施形態によるメディア符号化装置(10、10A、10Bあるいは10C)は、Raspberry Pi(登録商標)などの小型コンピュータや、スマートフォン等の情報通信装置によって実現されうる。
図15に例示するように、情報通信装置601とサーバ602とがネットワーク603を通して接続された通信システムを考える。情報通信装置601は、上述した各実施形態によるメディア符号化装置604を有する。サーバ602はデータセンタ等に設置され、メディア復号装置605およびメディア解析装置606を有する。ネットワーク603は、例えば携帯電話網とインターネットとの組み合わせである。メディア解析装置606はサーバ602のプロセッサ上で映像解析プログラムを動作させることで実現できる。
上述した実施形態および実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
(付記1)
メディアデータを符号化する符号化部と、
前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値を入力するビットレート入力部と、
前記メディアデータの解析方法を入力する解析方法入力部と、
前記符号化部に設定する符号化パラメータセットを決定する符号化パラメータ算出部と、
前記解析方法と前記符号化パラメータセットを入力し、前記解析方法における解析精度を算出する解析精度算出部を有し、
前記符号化パラメータ算出部は、前記符号化パラメータセットの候補を複数生成し、前記解析精度算出部を用いて前記候補に対する前記解析精度を算出し、算出した前記解析精度をもとに前記符号化部に設定する前記符号化パラメータセットを決定することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記2)
付記1に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータが映像データであり、前記符号化パラメータセットが前記映像データのビットレートとフレームレートを含み、
前記符号化パラメータセットの候補は、各々前記フレームレートが異なり、
前記符号化パラメータ算出部は、前記符号化パラメータセットの候補の中で、解析精度が最も高くなる前記符号化パラメータセットを出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記3)
付記1または2に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータが映像データであり、前記解析精度算出部は、前記解析方法と、前記映像データのビットレートとフレームレートが入力されると、前記解析方法における解析精度を出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記4)
付記2または3に記載のメディア符号化装置であって、
前記符号化パラメータセットが、さらに符号化方法を含み、
前記符号化パラメータセットの候補は、各々前記フレームレートと前記符号化方法が異なることを特徴とするメディア符号化装置。
(付記5)
付記3または4に記載のメディア符号化装置であって、
前記解析精度算出部は、前記解析方法と、前記映像データのビットレートとフレームレートと、前記符号化方法が入力されると、前記解析方法における解析精度を出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記6)
付記1〜5のいずれかに記載のメディア符号化装置であって、
前記解析方法入力部から複数の解析方法と前記各解析方法の重みが入力され、
前記符号化パラメータ算出部は、前記解析精度の重み付き和が最も高くなる前記符号化パラメータセットを出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記7)
付記6に記載のメディア符号化装置であって、
前記符号化部は階層符号化技術を使ってメディアデータを符号化し、
前記符号化パラメータセットが、階層数と、各階層のビットレートとフレームレートを含み、
前記符号化パラメータ算出部は、前記解析精度の重み付き和が最も高くなる前記符号化パラメータセットおよび前記各解析方法の前記階層への割り当てを出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記8)
付記1〜7に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータ入力部から入力されたメディアデータ、または、前記符号化部で符号化されたメディアデータの特徴量を算出するメディア解析部を有し、
前記解析精度算出部は、前記メディア解析部での解析結果を用いて前記解析精度を算出することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記9)
付記8に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータが映像データであり、前記解析精度算出部は、前記解析方法と、前記映像データのビットレートとフレームレートと、前記メディア解析部が出力した前記特徴量が入力されると、前記解析方法における解析精度を出力することを特徴とするメディア符号化装置。
(付記10)
付記1〜9のいずれかに記載のメディア符号化装置を有する第1情報通信装置と、
前記第1情報通信装置とネットワークを通して接続され、前記第1情報通信装置から受信したメディアデータを解析する前記解析方法に対応した解析エンジンを有する第2情報通信装置と、
からなる通信システム。
(付記11)
符号化部がメディアデータを符号化し、
ビットレート入力部が、前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値を入力し、
解析方法入力部が、前記メディアデータの解析方法を入力し、
解析精度算出部が、前記解析方法と前記符号化パラメータセットを入力し、前記解析方法における解析精度を算出し、
符号化パラメータ算出部が、前記符号化パラメータセットの候補を複数生成し、前記解析精度算出部を用いて前記候補に対する前記解析精度を算出し、算出した前記解析精度をもとに前記符号化部に設定する前記符号化パラメータセットを決定する、
ことを特徴とするメディア符号化方法。
(付記12)
ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
符号化部がメディアデータを符号化し、
ビットレート入力部が、前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値を入力し、
解析方法入力部が、前記メディアデータの解析方法を入力し、
解析精度算出部が、前記解析方法と前記符号化パラメータセットを入力し、前記解析方法における解析精度を算出し、
符号化パラメータ算出部が、前記符号化パラメータセットの候補を複数生成し、前記解析精度算出部を用いて前記候補に対する前記解析精度を算出し、算出した前記解析精度をもとに前記符号化部に設定する前記符号化パラメータセットを決定する、
機能を前記コンピュータに実現するプログラム。
101 メディアデータ入力部
102、102B、102C 符号化部
103 出力部
104、104A、104B、104C 符号化パラメータ算出部
105、105A、105B、105C 解析精度算出部
106 解析方法入力部
107 ビットレート入力部
108 メディア解析部
109 プロセッサ
110 プログラムメモリ
Claims (10)
- ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化装置であって、
メディアデータを符号化パラメータセットに従って符号化し、前記符号化メディアデータを出力する符号化器と、
前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値と前記メディアデータの解析方法に関する情報とを入力する入力部と、
前記解析方法および前記符号化ビットレートの上限値の条件下で複数の符号化パラメータセット候補を生成し、前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出し、前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定する符号化パラメータセット決定部と、
を有するメディア符号化装置。 - 請求項1に記載のメディア符号化装置であって、
前記符号化パラメータセット決定部が前記解析方法の解析精度を予め用意された関数式あるいは解析精度テーブルを用いて算出するメディア符号化装置。 - 請求項1または2に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータが映像データであり、前記符号化パラメータセットが前記映像データのビットレートとフレームレートを含み、
前記符号化パラメータセット決定部が前記複数の符号化パラメータセット候補を前記フレームレートが異なるように生成するメディア符号化装置。 - 請求項3に記載のメディア符号化装置であって、
前記符号化パラメータセットが符号化方法を更に含み、
前記符号化パラメータセット決定部が前記複数の符号化パラメータセット候補を前記フレームレートおよび前記符号化方法の少なくとも一つが異なるように生成するメディア符号化装置。 - 請求項1−4のいずれかに記載のメディア符号化装置であって、
前記入力部が複数の解析方法と各解析方法の重みを入力し、
前記符号化パラメータセット決定部が、前記複数の解析方法の各々の解析精度の重み付き和が最も高くなる符号化パラメータセット候補を前記符号化パラメータセットとして決定するメディア符号化装置。 - 請求項1−5のいずれかに記載のメディア符号化装置であって、
前記符号化部が前記メディアデータを階層符号化し、
前記入力部が複数の解析方法と各解析方法の重みを入力し、
前記符号化パラメータセットが、前記階層符号化の階層数と、各階層のビットレートと、前記解析方法の各階層への割当てと、を含み、
前記符号化パラメータ決定部が、各階層のビットレートの組合せ候補ごと、および前記複数の解析方法の各階層への割当て候補ごとに解析精度を算出し、前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定するメディア符号化装置。 - 請求項1−6のいずれかに記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータまたは前記符号化メディアデータからメディア特徴量を算出するメディア解析部を更に有し、
前記符号化パラメータ決定部が、前記メディア特徴量に基づいて、前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出するメディア符号化装置。 - 請求項7に記載のメディア符号化装置であって、
前記メディアデータが映像データであり、 前記符号化パラメータ決定部が、前記解析方法と、前記映像データのビットレートおよびフレームレートと、前記メディア特徴量とに基づいて前記解析方法における解析精度を算出するメディア符号化装置。 - ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化方法であって、
符号化器がメディアデータを符号化パラメータセットに従って符号化し、前記符号化メディアデータを出力し、
符号化パラメータ決定部が、
前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値と前記メディアデータの解析方法に関する情報とを入力し、前記解析方法および前記符号化ビットレートの上限値の条件下で複数の符号化パラメータセット候補を生成し、
前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出し、
前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定する、
メディア符号化方法。 - ネットワークを通して符号化メディアデータを伝送する通信システムにおけるメディア符号化装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
メディアデータを符号化パラメータセットに従って符号化し、前記符号化メディアデータを出力する機能と、
前記メディアデータの符号化ビットレートの上限値と前記メディアデータの解析方法に関する情報とを入力し、前記解析方法および前記符号化ビットレートの上限値の条件下で複数の符号化パラメータセット候補を生成する機能と、
前記複数の符号化パラメータセット候補ごとに解析精度を算出する機能と、
前記算出された解析精度がより高い符号化パラメータセット候補を、前記符号化器へ与える前記符号化パラメータセットとして決定する機能と、
を前記コンピュータに実現するプログラム。
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