JP4814081B2 - マルチメディア伝送についてサイド情報を符号化および復号化するための方法、装置およびシステム - Google Patents
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Description
本発明の1つの態様によると、入力データ(例えば、入力ビデオデータ)は符号化されたデータを発生するために第1の符号化標準(例えば、MPEG−4、H.263)に従って符号化される方法が提供される。この入力データはまた、入力データに関連する符号化されたサイド情報を発生するために入力データの再構成に基づいて符号化される。符号化されたデータは第1のチャネル上で目的地(例えば、復号化サブシステム)に伝送され、そして符号化されたサイド情報は第2のチャネル上でこの目的地に伝送される。符号化されたデータと符号化されたサイド情報とは出力データを発生するために目的地で復号されて、結合される。
([000]および[111])を含むコセット(coset)1;
([001]および[110])を含むコセット2;
([010]および[101])を含むコセット3;および
([100]および[011])を含むコセット4。
・コセット1が距離3の繰返しチャネル符号であり、そして他のセットはXの符号語スペース内のこの符号のコセットであることは注目される。この事例では、われわれはXのソース(source)符号語スペースを分割するためにXとYとの間の相関距離(例えば、雑音)に“マッチした(matched)”チャネル符号を使用した。これは予測符号化システムと同じか同等である高い圧縮性能を与えるサイド情報符号化システムという結果になる。
1つの実施形態では、分類ユニット410は次の通り分類機能または処理を実行する。チャネル符号をブロックにマッチさせるために、ブロックは現在のフレームの主チャネル再構成とそれらの相関関係に基づいて分類される。特定のクラスに対応するNの統計はその後適切な区切り計画を決定または指令するために使用される。1つの実施形態では、ブロックフレーム差内のエネルギー(例えば、現在のブロックと主チャネル上の同じ位置における再構成ブロックとの間の単純な平均二乗誤差)は現在のブロックを分類するためのきっかけとして使用されることができる。多数の符号化モードまたはクラスが種々の相関度に対応する各々と共に使用されることができる。例えば、1つの極端な状態(extreme)ではモードはSKIPモードと呼ばれ、そこでは相関性はそのブロックが全然符号化されないほど強い。他の極端な状態ではモードはINTRAモードと呼ばれ、そこでは相関性は内部符号化(intra-coding)がふさわしいほど弱い。よって、これら2つの極端な状態の間には異なるシンドローム符号化があることができる。
図4に示されるように、符号器ユニット316は画素値に量子化を実行するための基礎スカラー量子化ユニット420を含む。1つの実施形態では、入力データ(例えば、画素値)は符号化の前に量子化される必要がある。量子化について、ステップサイズの選択はNの統計によって制限され得る。例えば、もしも非常に細かなステップサイズがXを符号化するために選択されれば、再構成された情報Yはそれらを正しく明確にできず、符号語は互いに“接近し”過ぎる可能性があるので、その時は符号化誤りがあり得る。これは図5内に示された図表に図示される。図5に示されるように、上段のラインはXについての量子化された符号語セットを示し、そして2本の下段のラインはXについての量子化された符号語のスペースの2つの区切りを示す。矩形ボックスは第1の区切り内にある監視された符号語を示す。この例では、Nの大きさは量子化ステップサイズ以上であるので、復号器は不正確な(円で囲まれた)符号語を復号するために再構成された情報Yを使用する。このように、Xのエレメントの各々はN内の対応するエレメントの標準偏差に比例するステップサイズで量子化される。
図4を再び参照して、シンドローム符号化ユニット430は基礎スカラー量子化ユニット420から発生されたデータに関してシンドローム符号化を実行する。この実施形態では、Nの統計を使用して適切に発生されていた量子化された符号語のスペースは良好な距離特性(例えば、ユークリッド スペース トレリス チャネル符号、ターボ符号、低密度パリティチェック(LDPC)符号、あるいはこの分野では知られている他のチャネル符号、等)を有するチャネル符号を使用して分割されることができる。これは上で検討されたソース符号語スペースを分割するのに使用された反復チャネル符号と類似している。
図4に示されるように、シンドローム符号化ユニット430によって発生されたデータは改善量子化ユニット440によってさらに改善されることができる。一般に、目標再構成品質は特定の量子化ステップサイズに相当する(例えば、より高い要望の品質はより細かな量子化ステップサイズに相当し、そしてより低い品質はより粗い量子化ステップサイズに相当する)。品質は典型的にPSNR(ピーク信号対雑音比)=Log10(2552/MSE)を有するPSNR(dB)で測定され、ここでMSEは源ブロックとブロック内の画素数によって分割された符号化されたブロックとの間の平均二乗誤差を表す。
図4に図示されるように、符号器316は誤り検出/保護ユニット450を含んでもよい。符号器サブシステムではサイド情報符号化は原則として符号化されるべきであるブロックXと主チャネルフレームメモリ内のこのブロックについての“最良の”予測量(predictor)Yとの間の誤りの統計に関して行なわれることは注意されねばならない。符号化処理は統計的であるので、検出される必要がある復号化誤りがあり得る。これは巡回冗長検査(CRC)符号のような誤り検出符号によって達成されることができる。この実施形態では、符号器316はこのようにサイド情報符号化係数についてのシンドロームのみならず十分な長さの量子化された符号語のシーケンスのCRC検査も送信する。このCRC検査は量子化された符号語シーケンスの“署名(signature)”として機能することができる。従前の符号化/復号化系列と対比して、ここで検討された新しいアプローチにおいて動き調査(motion search)を行うことは復号器のタスクである。1つの実施形態では、復号器はシンドロームによって標記された(labeled)セットからのシーケンスを復号するために候補予測量のスペース上で1つずつ調査する。復号されたシーケンスがCRC検査とマッチすると、復号化は成功であると宣言される。CRCは符号語シーケンスについての確かな署名として働くように十分に強い必要があることは注意されねばならない。
1つの実施形態では、動き調査ユニット710は受信されたシンドロームによって指示されたセットからの量子化された符号語のシーケンスを復号するための候補予測量を発生するために動き調査を実行する。全数半画素(exhaustive half pixel)動き調査は、標準ビデオアルゴリズム内の符号化側でも行なわれるようにいろいろな候補予測量を得るためにここで使用されることができる。この中で検討された方法およびシステム構成がマルチフレーム予測、オプチカルフロー、制御グリッド補間、等のような任意の他の洗練された動き評価手順を適応させるために適用され得ることは注意されねばならない。
本検討を続けると、シンドローム復号化はシンドローム復号化ユニット720によって実行される。1つの実施形態では、動き調査ユニット710によって発生された候補予測量の各々はシンドロームによって指示されたセットからの量子化された符号語のシーケンスを復号するために使用される。トレリス符号の場合については、この復号化はビタビアルゴリズムを使用して達成されることができる。ここで受信されたシンドロームによって標記された全シーケンスのセットはトレリス上に示される。ビタビアルゴリズムはその後候補予測量に“最も近い”このセット内のシーケンスを識別するのに使用されることができる。他の符号(例えば、ターボ符号)については、対応する復号化アルゴリズム(例えば、反復復号化)が使用されることができる。もしもこの復号されたシーケンスがCRC検査とマッチすれば、その時復号化は成功であると宣言される。他方では、動き調査モジュールを使用して、次の候補予測量が得られ、そしてその後手順は繰返される。
一度量子化された符号語シーケンスがシンドローム復号化ユニット720によって再生されると、この再生された符号語シーケンスは評価および再構成ユニット730(またこの中では結合ユニットとも呼ばれる)に供給される。再生された符号語シーケンスは、ソースデータの最良の再構成を得るために主チャネルからの使用可能な予測量と一緒に使用される。もしもX、YおよびNがガウスランダム変数として作られれば、予測量と量子化された符号語とからの最良の線形評価はソース再構成を得るために使用されることができる。しかしながら、洗練された信号処理アルゴリズム(例えば、時空的な補間)または後処理機構(post processing mechanism)のいずれかがこの構成内で展開されることができ、そしてこれらは処理システムの全体の性能を改善するように機能することができる。
Claims (39)
- 第1の符号化標準に従って入力データを符号化して符号化されたデータを発生することと;
前記第1の符号化標準に従って符号化された前記入力データの再構成に基づいて前記入力データを符号化して、符号化されたサイドデータを発生することと、なお、前記入力データの再構成に基づいて前記入力データを符号化することは、前記入力データを量子化して前記入力データに対応する1セットの量子化された符号語を発生することと、前記量子化された符号語に関してシンドローム符号化処理を実行して符号化されたサイドデータを発生することを備え、前記符号化されたサイドデータは、前記入力データに関連付けられた複数の符号語セットの1つを識別するインデックスを備える;及び
第1のチャネル上で前記符号化されたデータを、及び第2のチャネル上で前記符号化されたサイドデータを目的地に伝送することと;
を具備する方法。 - 前記第1の符号化標準は、MPEG−4標準に準拠した標準である、請求項1記載の方法。
- 前記第1の符号化標準は、H.263標準に準拠した標準である、請求項1記載の方法。
- 前記入力データはビデオデータを具備する、請求項1記載の方法。
- 符号化されるべき前記入力データの各フレームは、画素の非重複空間ブロックに分割される、請求項4記載の方法。
- 前記入力データの前記再構成に基づいて前記入力データを符号化することは、前記入力データのブロックを、これらのブロックと前記入力データの現在のフレームの再構成との相関関係に基づいて複数のクラスに分類することを具備する、請求項1記載の方法。
- 1つのブロックは、そのブロックと同じ位置における再構成されたブロックとの間のエネルギー差に基づいて分類される、請求項6記載の方法。
- 前記複数のクラスのうちの特定のクラスは前記相関関係の特定の相関関係度に対応する、請求項6記載の方法。
- 前記入力データを量子化するために使用される量子化パラメータは、前記入力データと前記入力データの前記再構成との間の差に対応する残余データの統計に基づいて決定される、請求項1記載の方法。
- 前記残余データは、前記入力データの前記符号化から発生された予測誤り情報を具備する、請求項9記載の方法。
- 発生された前記符号化されたサイドデータは、改善量子化処理によりさらに改善される、請求項1記載の方法。
- 誤り保護符号を前記符号化されたサイドデータに付加することをさらに具備する、請求項1記載の方法。
- 前記目的地で前記符号化されたデータを復号して再構成されたデータを発生することと;
前記目的地で前記符号化されたサイドデータを復号して再構成されたサイドデータを発生することと;
をさらに具備する、請求項1記載の方法。 - 前記再構成されたデータと前記再構成されたサイドデータとを結合して出力データを発生することをさらに具備する、請求項13記載の方法。
- 前記符号化されたサイドデータを復号することは、前記第1のチャネル上で受信された動き情報が誤りを含む場合に動き調査処理を実行することを具備する、請求項13記載の方法。
- 前記符号化されたサイドデータを復号することは、前記第2のチャネルから受信された前記符号化されたサイドデータに対応する量子化された符号語を再生するためにシンドローム復号化処理を実行することを具備する、請求項13記載の方法。
- 入力データを受信し、第1のチャネル上での伝送のための符号化されたデータを発生するために第1の符号化標準に従って前記入力データを符号化する第1の符号器と;
前記入力データおよび前記第1の符号器から前記入力データの再構成を受信するための第2の符号器と、なお、前記第2の符号器は、第2のチャネル上での伝送のための符号化されたサイドデータを発生するために、前記入力データの前記再構成に基づいて前記入力データを符号化する;
を具備し、
前記第2の符号器は、前記入力データを量子化して前記入力データに対応する1セットの量子化された符号語を発生する量子化ユニットと、前記量子化された符号語に関してシンドローム符号化処理を実行して符号化されたサイドデータを発生するシンドローム符号化ユニットとを備え、前記符号化されたサイドデータは、前記入力データに関連付けられた複数の符号語セットの1つを識別するインデックスを備える、
装置。 - 前記第1の符号化標準はMPEG−4標準に準拠している、請求項17記載の装置。
- 前記第1の符号化標準はH.263標準に準拠している、請求項17記載の装置。
- 前記入力データはビデオデータを具備する、請求項17記載の装置。
- 符号化されるべき前記入力データの各フレームは非重複空間ブロックの画素に分割される、請求項20記載の装置。
- 前記第2の符号器は、前記入力データのブロックを、これらのブロックと前記入力データの現在のフレームの再構成との相関関係に基づいて複数のクラスに分類するための分類ユニットを具備する、請求項17記載の装置。
- 前記入力データのブロックは、それぞれのブロックと、同じ位置における再構成されたブロックとの間のエネルギー差に基づいて分類される、請求項22記載の装置。
- 前記複数のクラスのうちの特定のクラスは前記相関関係の特定の相関関係度に対応する、請求項22記載の装置。
- 前記入力データを量子化するために使用される量子化パラメータは、前記入力データと前記入力データの前記再構成との間の差に対応する残余データの統計に基づいて決定される、請求項17記載の装置。
- 前記残余データは前記入力データの前記符号化から発生された予測誤り情報を具備する、請求項25記載の装置。
- 発生された前記符号化されたサイドデータは、改善量子化処理によりさらに改善される、請求項17記載の装置。
- 誤り保護符号を前記符号化されたサイドデータに付加するための誤り保護ユニットをさらに具備する、請求項17記載の装置。
- 第1のチャネル上で受信された符号化されたデータを復号するための第1の復号器と、なお、前記符号化されたデータは、入力データを第1の符号化標準に従って符号化することによって発生される;
第2のチャネル上で受信された符号化されたサイドデータを復号するための第2の復号器と、なお、前記符号化されたサイドデータは、前記第1の符号化標準に従って符号化された前記入力データの再構成に基づいて前記入力データを符号化することによって発生され、前記第2の復号器は、前記第2のチャネル上で受信された前記符号化されたサイドデータに対応する量子化された符号語を再生するためのシンドローム復号化ユニットを備え、前記符号化されたサイドデータは、前記入力データに関連付けられた複数の符号語セットの1つを識別するインデックスを備える;及び
出力データを発生するために前記第1の符号器から発生された前記データおよび前記第2の復号器から発生されたデータを結合するための結合ユニットと;
を具備する装置。 - 前記第1のチャネル上で受信された動き情報が誤りを含む場合に動き調査動作を実行するための動き調査ユニットをさらに具備する、請求項29記載の装置。
- 入力データを受信し、第1のチャネル上での伝送のための符号化されたデータを発生するために、第1の符号化標準に従って前記入力データを符号化する第1の符号器と;
前記入力データおよび前記第1の符号器からの前記入力データの再構成を受信するための第2の符号器と、なお、前記第2の符号器は、第2のチャネル上での伝送のための符号化されたサイドデータを発生するために、前記入力データの前記再構成に基づいて前記入力データを符号化し、前記第2の符号器は、前記入力データを量子化して前記入力データに対応する1セットの量子化された符号語を発生する量子化ユニットと、前記量子化された符号語に関してシンドローム符号化処理を実行して符号化されたサイドデータを発生するシンドローム符号化ユニットとを備え、前記符号化されたサイドデータは、前記入力データに関連付けられた複数の符号語セットの1つを識別するインデックスを備える;
前記第1のチャネル上で受信された符号化されたデータを復号するための第1の復号器と;
前記第2のチャネル上で受信された符号化されたサイドデータを復号するための第2の復号器と;
を具備するシステム。 - 出力データを発生するために、前記第1の符号器から発生された前記データおよび前記第2の復号器から発生されたデータを結合するための結合ユニットをさらに具備する、請求項31記載のシステム。
- 前記第2の符号器は、前記入力データのブロックを、これらのブロックと前記入力データの現在のフレームの再構成との相関関係に基づいて分類するための分類ユニットを具備する、請求項31記載のシステム。
- 前記第2の復号器は、前記第1のチャネル上で受信された動き情報が誤りを含む場合に動き調査動作を実行するための動き調査ユニットを具備する、請求項31記載のシステム。
- 前記第2の復号器は、前記第2のチャネル上で受信された前記符号化されたサイドデータに対応する量子化された符号語を再生するためのシンドローム復号化ユニットを具備する、請求項31記載のシステム。
- 命令を備える機械可読記憶媒体であって、前記命令が実行されたとき、前記命令は前記機械に、
符号化されたデータを発生するために第1の符号化標準に従って入力データを符号化することと;
符号化されたサイドデータを発生するために前記入力データの再構成に基づいて前記入力データを符号化することと、なお、前記入力データの再構成に基づいて前記入力データを符号化することは、前記入力データを量子化して前記入力データに対応する1セットの量子化された符号語を発生することと、前記量子化された符号語に関してシンドローム符号化処理を実行して符号化されたサイドデータを発生することを備え、前記符号化されたサイドデータは、前記入力データに関連付けられた複数の符号語セットの1つを識別するインデックスを備える;
第1のチャネル上で前記符号化されたデータを、および第2のチャネル上で前記符号化されたサイドデータを目的地に伝送することと;
を含む動作を実行させる、機械可読記憶媒体。 - 前記入力データの前記再構成に基づいて前記入力データを符号化することは、前記入力データのブロックを、これらのブロックと前記入力データの現在のフレームの再構成との相関関係に基づいて分類することを具備する、請求項36記載の機械可読記憶媒体。
- 前記命令は前記機械に、
再構成されたデータを発生するために前記目的地で前記符号化されたデータを復号することと;
再構成されたサイドデータを発生するために前記目的地で前記符号化されたサイドデータを復号することと;
をさらに実行させる、請求項36記載の機械可読記憶媒体。 - 前記命令は前記機械に、
出力データを発生するために、前記再構成されたデータと前記再構成されたサイドデータとを結合することをさらに実行させる、請求項38記載の機械可読記憶媒体。
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