JP6047835B2 - 符号化方法及び送信端末 - Google Patents
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Description
[1]ITU−T,Recommendation H.264,「Advanced video coding for generic audiovisual services」,2007
[2]Zhang et al.,「Error resilience video coding in H.264 encoder with potential distortion tracking」,In Proc.IEEE International Conference on Image Processing,pp.163−166,2004
を参照する。
J=D(m,o)+λR(m,o) (1)
として定式化されることがあり、式中、Jは、ラグランジュ関数を表し、Dは、歪みの尺度(モードoとマクロブロックmまたはマクロブロック下位区分との関数)を表し、Rは、ビットレートであり、λは、歪みとレートのどちらを取るかについてのパラメータである。広く使用される歪み尺度は、原画素と再構成画素との間の差分二乗和(SSD)、または、原画素と予測画素との間の差分絶対和(SAD)である。
Dep(m(k),n+1)=(1−p)Dep_ref(m(k),n,oopt)+p(Dec−rec(m(k),n,oopt)+Dec−ep(m(k),n)) (3)
として更新され、式中、nは、フレーム番号であり、m(k)は、マクロブロックmのk番目の下位区分(すなわち、ブロックまたはサブブロック)を表し、pは、パケット損失の確率を表し、Dec−recは、エンコーダにおける再構成画素と隠蔽画素との間のSSDを表し、Dec−epは、エンコーダおよびデコーダにおける誤り隠蔽画素の間の期待SSDを表す。
ビデオストリームを符号化する方法であって、
前記ビデオストリームのフレームの中で符号化される複数の対象画像部分の各々に対して、ソース符号化歪みと損失に起因する誤り伝搬歪みの推定値とに基づく前記対象画像部分の歪みの推定値と、前記対象画像部分を符号化するために必要なビットレートの尺度とを含む関数を最適化することにより、一群の符号化モードのうちの好ましいものを選択する処理を含むレート−歪み最適化プロセスを実行するステップと、
選択された前記符号化モードを使用して、前記対象画像部分を符号化されたビデオストリームに符号化するステップと
を有し、前記方法は、複数の受信端末の各々に同一のレート−歪み最適化プロセスを使用して、送信端末から前記複数の受信端末の各々に各自の損失性チャネルを介して同一の符号化された前記ビデオストリームを送信するステップをさらに有し、
前記同一のレート−歪み最適化プロセスを使用する際に、前記関数の同一の最適化に基づいて前記対象画像部分毎に同一の符号化モードを選択し、
前記誤り伝搬歪みの推定値は、複数のチャネルに関して見込まれる損失に起因して生じるおそれがある誤り伝搬歪みの集計推定値を有する、方法である。
第1の実施形態では、関数fは、受信機に対するパケット損失確率の組に適用される。すなわち、L台の受信機に対して:
p=f(p0+p1’−p0p1’,p0+p2’−p0p2’,...,p0+pL’−p0pL’) (3a)
であり、ここで、図4bに示された構造体、すなわち、マルチキャストノードを介する送信機から受信機lまでの損失確率は:
1−(1−p0)(1−pl’)=p0+p1’−p0pl’ (3b)
として表現される可能性がある。
Dep−ref(m(k),o)=f(Dep−ref(m(k),o|link1),...,Dep−rer(m(k),o|linkL)) (4a)
を作成することが可能であり、式中、fは、たとえば、上記と同様に、最大値、中央値、または平均値である可能性がある。
以下は、複数台の受信機に送信される唯一の符号化ビデオストリームに対し、ビットレートと歪みのどちらを取るかを最適化するために各チャネルのリンク関連歪み特性を集計するエンコーダおよび符号化方法について説明する。集計(aggregation)は、統合、総合、総計、集約等と言及されてもよい。エンコーダは、図3に関連して説明されたエンコーダに類似するが、モード選択モジュール49が修正されている。これは、図1に例示された種類のビデオストリームを符号化するために使用され、図2の通信システムのような通信システムにおいて実施されることがある。
J=D(m,o)+λR(m,o) (1)
を最適化(たとえば、最小化)することを含むことがあり、式中、Jは、ラグランジュ関数を表現し、Dは、歪みの尺度(モードoとマクロブロックmまたはマクロブロック下位区分との関数)を表現し、Rは、ビットレートであり、λは、歪みとレートのどちらを取るかについてのパラメータである。
D=(1−p)Darrival+pDloss (5)
として記述されることがあり、式中、Darraivalは、対象ブロックがデコーダに到着した場合に起こることになる歪みの推定値であり、Dlossは、対象ブロックがチャネルを介するパケット損失に起因して、たとえば、パケットベース・ネットワーク32を介するブロックを含むパケットの損失に起因してデコーダに到着しない場合に起こることがある歪みの推定値である。パラメータpは、当該ブロック画像部分が結果的に失われるチャネルを介して起こる損失事象の確率の推定値、たとえば、パケット損失の確率の推定値である。簡便さのため、用語「ブロック」は、フレーム区分の関連性のあるレベル(たとえば、H.264のようなある種の規格のブロックまたはサブブロック)に一般的に言及するためにここでは適当な位置で使用されることがある。
Darrival=Ds+Dep_ref (6)
Dlossは、隠蔽に起因する損失を含む。対象ブロックが受信されない場合、デコーダは、先に符号化されたブロックを凍結すること、または、(現在フレームおよび/または前のフレームのいずれかからの)1つ以上の復号化に成功したブロックからの内挿または外挿を含むことがあり得る隠蔽アルゴリズムを適用することになる。その結果、Dlossは、この隠蔽プロセスに起因する歪みとして識別される可能性がある:
Dloss=Dec (7)
従って、式(5)を調べると、項Dsは、損失が全くない場合に起こることになる歪みの推定値を表現し、項Decは、対象ブロックが失われた場合に起こることになる歪みの推定値を表現し、項Dep_refは、対象ブロックが受信に成功し、しかし、この履歴の中の何かが失われた場合(対象ブロックの参照ブロックが失われた場合、または、参照ブロックの参照ブロックが失われた場合など)に起こることになる歪みの推定値を表現する。
s^i=r^i+s^pred
により再構成サンプルs^
を決定するように配置構成された加算ステージ又は加算段(+)とを備える。インター符号化の場合、エンコーダで、予測サンプルs^predは、参照ブロックs^refのサンプルと同じであることがある(参照フレームの中の参照ブロックは、対象フレームと相対的に動きベクトルのみによってオフセットされている。再び簡単に説明される図1cを参照のこと)。
Dep=(1−p)Dep_arrival+pDloss (9)
として表現されることがある。
Dep(m(k))=(1−p)Dep_arrival(m(k))+pDloss(m(k)) (10)
として記述されることがあり、式中、m(k)は、マクロブロックmのk番目の下位区分(たとえば、サブブロック)を表し、pは、パケット損失の確率を表す。
Dep=(1−p)Dep_ref+pDec (14)
または;
Dep(m(k))=(1−p)Dep_ref(m(k))+pDec(m(k)) (15)
として記述される可能性がある。
Dep(m(k),n+1)=(1−p)Dep_ref(m(k),n,oopt)+pDec(m(k),n,oopt) (16)
と記述されることもあり、式中、nは、フレーム番号であり、すなわち、Dep(n+1)は、既存の決定ooptおよび先行時点nでのフレームに対する歪みDep(n)マップを仮定すると、時点n+1でフレームに対するモード選択を行うため使用される誤り伝搬マップである。
Dep(m(k),n+1)=(1−p)Dep_ref(m(k),n,oopt)+p(Dec−rec(m(k),n,oopt)+Dec−ep(m(k),n)) (3)
に拡張されることもあり、式中、Dec−recは、エンコーダにおける再構成画素と隠蔽画素との間のSSDを表し、Dec−epは、エンコーダおよびデコーダにおける誤り隠蔽画素の間の期待SSDを表す。
p=f(p0+p1’−p0p1’,p0+p2’−p0p2’,...,p0+pL’−p0pL’) (3a)
であり、ここで、図4bに示された構造体、すなわち、マルチキャストノードを介する送信機12から受信機22までの数lの損失確率は:
1−(1−p0)(1−pl’)=p0+p1’−p0pl’ (3b)
として表現される可能性がある。
Dep−ref(m(k),o)=f(Dep−ref(m(k),o|link1),...,Dep−rer(m(k),o|linkL)) (4a)
を作成することが可能であり、式中、fは、たとえば、上記と同様に、最大値、中央値、または平均値である可能性がある。
Claims (10)
- ビデオストリームを符号化する方法であって、
送信端末から複数の受信端末への複数のチャネルをクラスに分類するステップであって、各々のクラスにおける前記チャネルは、前記送信端末と当該クラスの受信端末との間で類似するパケット損失確率を有し、各々のクラスは関連する誤り伝搬歪みマップを有する、ステップと、
前記チャネルのクラスの各々について、誤り伝搬歪みの推定値を決定するステップであって、前記誤り伝搬歪みの推定値は、前記クラスの各々に関連する各自の誤り伝搬歪みマップから決定される、ステップと、
前記ビデオストリームのフレームの中で符号化される複数の対象画像部分の各々に対して、前記対象画像部分の歪みの推定値と、前記対象画像部分を符号化するために必要なビットレートの尺度とを含む関数を最適化することにより、一群の符号化モードのうちの好ましいものを選択する処理を含むレート−歪み最適化プロセスを実行するステップであって、前記歪みの推定値はソース符号化歪みと損失に起因する誤り伝搬歪みの推定値とに基づいている、ステップと、
選択された前記符号化モードを使用して、前記対象画像部分を符号化されたバージョンのビデオストリームに符号化するステップと
を有し、前記方法は、複数の受信端末の各々に同一のレート−歪み最適化プロセスを使用して、送信端末から前記複数の受信端末の各々に各自の損失性チャネルを介して同一の符号化されたバージョンのビデオストリームを送信するステップをさらに有し、
前記同一のレート−歪み最適化プロセスを使用することは、前記関数の同一の最適化に基づいて前記対象画像部分毎に同一の符号化モードを選択することを含み、
前記誤り伝搬歪みの推定値は、複数のチャネルに関して見込まれる損失に起因して生じるおそれがある誤り伝搬歪みの集計推定値を有する、方法。 - 前記チャネルのうちの2つ以上は、共通のマルチキャスティング中継ノードを経由し、前記送信端末は、前記符号化されたバージョンのビデオストリームを第1の区間を介して前記マルチキャスティング中継ノードに送信し、前記マルチキャスティング中継ノードは、2つ以上の受信端末の各々に各自のチャネルの第2の区間を介して各自の符号化されたバージョンのビデオストリームのインスタンスを転送する、請求項1に記載の方法。
- 前記チャネルの各々を介する損失の個別の確率を決定するステップと、前記個別の確率に基づいて集計確率を決定するステップとを有し、前記歪みの集計推定値は、前記集計確率に基づいている、請求項1または2に記載の方法。
- 前記2つ以上のチャネルの各々に対する個別の確率は、区間各々を介する損失の確率を組み合わせることにより決定される、請求項3に記載の方法。
- 当該方法は、前記チャネルの各々に関して見込まれる損失に起因して生じるおそれがある誤り伝搬歪みの個別の推定値を決定するステップを有し、前記誤り伝搬歪みの集計推定値は、前記誤り伝搬歪みの個別の推定値を集計することにより決定される、請求項1−4のうち何れか1項に記載の方法。
- 当該方法は、符号化モードの選択各々の後に前記誤り伝搬マップを更新することにより、前記チャネルの各々に対する個別の誤り伝搬歪みマップを維持するステップを有し、前記歪みの個別の推定値は、前記歪みマップ各々から決定される、請求項5に記載の方法。
- 前記チャネル1つ以上のうちの各々に対する前記誤り伝搬歪みの個別の推定値は、前記受信端末各々からのフィードバックに基づいている、請求項5または6に記載の方法。
- 前記フィードバックは、先行するフレームの少なくとも一部が受信されたという肯定応答と、前記先行するフレームの少なくとも一部が受信されなかったというレポートとのうちの一方を含む、請求項7に記載の方法。
- ビデオストリームを符号化する送信端末であって、
送信端末から複数の受信端末への複数のチャネルをクラスに分類することであって、各々のクラスにおける前記チャネルは、前記送信端末と当該クラスの受信端末との間で類似するパケット損失確率を有し、各々のクラスは関連する誤り伝搬歪みマップを有する、こと、
前記チャネルのクラスの各々について、誤り伝搬歪みの推定値を決定することであって、前記誤り伝搬歪みの推定値は、前記クラスの各々に関連する各自の誤り伝搬歪みマップから決定される、こと、及び
前記ビデオストリームのフレームの中で符号化される複数の対象画像部分の各々に対して、前記対象画像部分の歪みの推定値と、前記対象画像部分を符号化するために必要とされるビットレートの尺度とを含む関数を最適化することにより、一群の符号化モードのうちの好ましいものを選択する処理を含むレート−歪み最適化プロセスを実行することであって、前記選択された符号化モードを使用して、前記対象画像部分を符号化されたバージョンのビデオストリームに符号化することであって、前記歪みの推定値はソース符号化歪みと損失に起因する誤り伝搬歪みの推定値とに基づいている、こと、
を行うように形成されるエンコーダと、
前記送信端末から複数の受信端末の各々に各自の損失性チャネルを介して同一の符号化されたバージョンのビデオストリームを送信するように形成される送信機とを備え、
前記エンコーダは、前記複数の受信端末の各々に同一のレート−歪み最適化プロセスを使用するように形成され、前記同一のレート−歪み最適化プロセスを使用することは、前記関数の同一の最適化に基づいて前記対象画像部分毎に同一の符号化モードを選択することを含み、
前記エンコーダは、誤り伝搬歪みの前記推定値が、複数の前記チャネルに関して見込まれる損失に起因して生じるおそれがある誤り伝搬歪みの集計推定値を有するように形成される、送信端末。 - 請求項1−8のうち何れか1項に記載の方法を送信端末のコンピュータに実行させるコードを有する、ビデオストリームを符号化するためのコンピュータプログラム。
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