JP4354959B2 - エラー隠匿装置及び方法 - Google Patents
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Description
このうち、MPEG、H.261、H.263などのような動画標準化規格では、チャンネルエラーによる再同期単位として、スライス単位を採択している。
前記スライスは、複数のマクロブロックから形成されており、前記マクロブロックは、16×16サイズのブロックで動き補償符号化の単位をなす。通常的に、普通画像のサイズによって、一つのフレームは複数のスライスを含むために、一つのスライスエラーが発生すれば、他のスライスの情報までを失ってしまう。
この時、動画符号化方式は可変長符号化技法と動き補償符号化技法とを共に利用するが、それは、ビット列のうちいずれか一つのビットでもエラーが発生すれば、相当な部分の画像情報を失うだけでなく、そのような損傷した部分が、以後に続く複数枚のフレームにかけて影響を与え続けるので、デコーダで前記のような符号化過程を経て伝送されたビットストリームを復号化する場合、深刻な画質低下を引き起こす。
現在多く使われているエラー隠匿技法は、エラーが発生したフレーム内でエラー隠匿を行う空間的エラー隠匿技法と、複数のフレームにかける画像情報を利用して現在フレームに発生したエラーを隠匿する時間的エラー隠匿技法とに大別される。
ここで、エラー検出部61は、ビデオデコーダ部30でデコーディングされたビットストリームのsyntaxの真偽を判断してエラーを検出するか、または、チャンネルデコーダ部10に受信されたRF信号をデコーディングしつつ発生したデコーディングエラーを通じて検出するか、ビデオデコーダ部30にデコーディングした画像フレーム内の所定マクロブロックと周辺マクロブロックとの違和感程度を通じて検出する。
したがって、空間的エラー隠匿部62でエラーを隠匿しようとする時、現在のビデオフレームが深刻に損傷して正常マクロブロックが存在していないか、または、時間的エラー隠匿部63でエラーを隠匿しようとする時、以前のビデオフレームに正常マクロブロックが存在していない場合には、空間的エラー隠匿部62や時間的エラー隠匿部63を通じてエラーを隠匿した場合にも、ビデオフレームにエラーが残留するために、ユーザに最上の画質を提供し難いという問題点がある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない他の目的は以下の記載から当業者に明確に理解されうる。
前記目的を達成するために、本発明の実施形態によるエラー隠匿方法は、ビデオフレームに発生したエラーを検出するステップと、前記検出されたエラーを少なくとも一つ以上のエラー隠匿技法を使用して隠匿するステップと、前記エラー検出結果によって、該当するエラー隠匿技法でエラーが隠匿されたビデオフレームを出力させるステップと、を含む。
その他の実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
一般的に、ビデオフレームのマクロブロックにエラーが発生した場合、それを検出して発生したエラーを隠匿するための技法として、大きく、空間的エラー隠匿技法と時間的エラー隠匿技法とが使われている。
空間的エラー隠匿技法は、ビデオフレーム内でエラーが発生したマクロブロックの上下または左右に位置したマクロブロックのうち少なくとも一つが正常である場合、エラーが発生したマクロブロックの上下または左右に隣接したマクロブロックをコピーするか、隣接したマクロブロックからピクセル間距離によって双線形補間を行える。
また、時間的エラー隠匿技法は、エラーが発生したマクロブロックと隣接したマクロブロックに対するモーションベクトルが存在している場合、モーションベクトルをエラーが発生したマクロブロックに適用して補間を行える。
参考までに、モーションベクトルは、複数のビデオフレーム間に類似したマクロブロック間の変位量(水平及び垂直変位量)を意味するものであり、時間的エラー隠匿技法で、以前のビデオフレームのどのマクロブロックを、現在のビデオフレームでエラーが発生したマクロブロックにコピーせねばならないかを示す重要な指標となる。このようなモーションベクトルは、一般的に輝度成分を通じて得られ、得られたモーションベクトルを2つに分けて色差信号マクロブロックのモーションベクトルとして使用する。
図示されたように、本発明の実施形態によるエラー隠匿装置100は、ビデオフレームに発生したエラーを検出するエラー検出部110と、エラー検出結果によってエラー隠匿を行う第1エラー隠匿部120及び第2エラー隠匿部130と、検出されたエラーによって第1エラー隠匿部120及び第2エラー隠匿部130からエラーが隠匿されたビデオフレームを選択的に出力するビデオ出力部140と、を備えられる。
また、エラー検出部110は、ビデオフレームでエラーが発生したマクロブロックをカウントし、カウントされた値と事前指定されたカウント値とを比較する。
以下、事前指定されたカウント値を’第1カウント値’と称し、エラー検出部110によりカウントされた値を’第2カウント値’と称する。このとき、第1カウント値と第2カウント値との比較結果は、後述するビデオ出力部140から出力するビデオフレームを選択する基準として使われうる。
具体的に、第2カウント値が第1カウント値より大きい場合には、ビデオフレームにエラーが発生したマクロブロックの数が基準値となる第1カウント値を超過したことであり、既存の空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法を通じたエラー隠匿により正常なビデオフレームを得難いということを意味する。一方、第2カウント値が第1カウント値より小さな場合には、ビデオフレームにエラーが発生したマクロブロックの数が第1カウント値より小さなことであり、既存の空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法でも十分にエラーが隠匿できるということを意味する。
図5は、本発明の実施形態によるエラー隠匿方法が図示された図面である。
図示されたように、まず、エラー検出部110でビデオフレームからエラーが検出されれば(S110)、エラー検出部110は、エラーが発生したマクロブロックの数をカウントする(S120)。このとき、カウントされたマクロブロックの数は前述した第2カウント値から分かる。
また、エラーが検出されれば、第1エラー隠匿部120及び第2エラー隠匿部130は、該当するエラー隠匿技法を使用して検出されたエラーに対する隠匿を行う(S130)。言い換えれば、エラーが検出されれば、第1エラー隠匿部120は、空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法を通じてエラー隠匿を行い、第2エラー隠匿部130は、エラーが発生したビデオフレームを除去し、除去されたビデオフレームを再構成するエラー隠匿を行う。
このとき、第2エラー隠匿部130により再構成されるビデオフレームの各ピクセル値Iは、式(1)の通りである。
具体的に、第2エラー隠匿部130により現在再構成されるビデオフレームのピクセル値は、I(p,t+τ)と表され、τは、0ないし1間の値を持つことができる。このとき、τとしてそれぞれ0及び1を持つビデオフレームは、第2エラー隠匿部130により除去されたビデオフレームの前後のビデオフレームに所定の順序によって割り当てられうる。例えば、4つのビデオフレームのうち2番目及び3番目のビデオフレームにエラーが発生して除去された場合、最初のビデオフレームのτは、0が割り当てられ、最後のビデオフレームのτは、1が割り当てられる。このとき、2番目のビデオフレームと3番目のビデオフレームとのτは、それぞれ1/3と2/3とが割り当てられる。一方、逆に最後のフレームのτは0が割り当てられ、最初のビデオフレームのτは1が割り当てられる。このとき、3番目のビデオフレームと2番目のフレームとのτは、それぞれ1/3と2/3とが割り当てられることもある。言い換えれば、τは、除去されたビデオフレームと、除去されたビデオフレームの再構成時に参照されるビデオフレームとの間に時間的に離れた割合で理解される。
本発明の実施形態では、最初ビデオフレームのτが0であり、最後のビデオフレームのτが1であり、2番目のビデオフレームと3番目のビデオフレームとのτは、それぞれ1/3と2/3とが割り当てられた場合を例として説明する。
エラー検出部110の比較結果によって、第2カウント値が第1カウント値より大きい場合、ビデオ出力部140は、第2エラー隠匿部130からエラーが隠匿されたビデオフレームを出力させる(S150)。
もし、エラー検出部110の比較結果によって、第2カウント値が第1カウント値より小さな場合、ビデオ出力部140は、第1エラー隠匿部120からエラーが隠匿されたビデオフレームを出力させる(S160)。
したがって、ビデオ出力部140は、ビデオフレームにエラーが発生したマクロブロックの数によってエラーを隠匿した技法を選択的に使用するために、ビデオフレームにエラーがひどく発生して既存の空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法を通じてエラーの隠匿が困難である場合、第2エラー隠匿部130から隠匿されたビデオフレームを選択して出力するためにユーザに最上の画質を提供できる。
正常なビデオフレームの場合、図7に示すように、第1ないし第4ビデオフレーム210、220、230、240から形成される。本発明の実施形態によるエラー隠匿方法では、4個のビデオフレームのうち2つのビデオフレームでエラーが発生した場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。
以後、第1エラー隠匿部120及び第2エラー隠匿部130では、エラーが発生した第2及び第3ビデオフレーム220、230に対してエラー隠匿を行う。本発明の実施形態によるエラー隠匿方法では、第2カウント値が第1カウント値より大きい場合、言い換えれば、既存の空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法でエラーを隠匿し難い場合を例として説明する。
このように、第2カウント値が第1カウント値より大きい場合、既存の空間的エラー隠匿技法または時間的エラー隠匿技法を使用してエラーを隠匿するにはビデオフレームのエラー発生率が非常に高く、第1エラー隠匿部120を通じてエラーを隠匿する場合には、図8に示すように、エラーを隠匿した場合にも、第2及び第3ビデオフレーム220、230に発生したエラーが完全に隠匿されず、正常なビデオフレームが現れない。
また、本発明の実施形態による第1エラー隠匿部120及び第2エラー隠匿部130は、前述したように、エラー検出部110でエラーが検出されれば、同時にエラー隠匿を行ってもよく、エラー検出部110の比較結果によって選択的に動作してもよい。
120 第1エラー隠匿部
130 第2エラー隠匿部
140 ビデオ出力部
Claims (4)
- マクロブロック単位でフレーム間動き補償符号化を施された符号化ストリームを入力し、ビデオフレーム内でエラーが発生したマクロブロックをカウントし、カウントされた第2カウント値と事前指定された第1カウント値とを比較し、比較結果を出力するエラー検出部と、
第1エラー隠匿技法を使用して前記ビデオフレームのエラーを隠匿する第1エラー隠匿部と、
第2エラー隠匿技法を使用して前記ビデオフレームのエラーを隠匿する第2エラー隠匿部と、
前記比較結果によって、前記第2カウント値が前記第1カウント値より小さい場合には、前記第1エラー隠匿部によってエラーが隠匿されたビデオフレームを出力し、そうでない場合には、前記第2エラー隠匿部によってエラーが隠匿されたビデオフレームを出力するビデオ出力部と、を備え、
前記第1エラー隠匿技法は、エラーが発生したマクロブロックの周辺のマクロブロックのうち正常なマクロブロックをコピーしてエラーを隠匿する空間的エラー隠匿技法またはエラーが発生したマクロブロックと同じ位置にある前のビデオフレームのマクロブロックをコピーしてエラーを隠匿する時間的エラー隠匿技法であり、
前記第2エラー隠匿技法は、エラーが発生したビデオフレームを除去し、前記除去されたビデオフレームの前後のビデオフレーム間のモーションベクトルを時間軸方向に外挿して前記除去されたビデオフレームを再構成する技法であるエラー隠匿装置。 - 前記第2エラー隠匿部により再構成されるビデオフレームのピクセル値Iは、I(p,t+τ)=w*I(p−τ*mv,t)+(1−w)*I(p+(1−τ)*mv,t+1)により求められ、前記I(p,t)は、t時間にp位置にあるピクセル値、mvは、除去されたビデオフレームの前後のビデオフレームから計算されたモーションベクトル、τは、前記第2エラー隠匿部により再構成されたビデオフレームのスケール範囲、wは、除去されたビデオフレームの再構成時に参照する前後のビデオフレームに対する加重値である請求項1に記載のエラー隠匿装置。
- マクロブロック単位でフレーム間動き補償符号化を施された符号化ストリームを入力し、ビデオフレーム内でエラーが発生したマクロブロックをカウントし、カウントされた第2カウント値と事前指定された第1カウント値とを比較し、比較結果を出力するステップと、
第1エラー隠匿技法を使用して前記ビデオフレームのエラーを隠匿するとともに、第2エラー隠匿技法を使用して前記ビデオフレームのエラーを隠匿するステップと、
前記比較結果によって、前記第2カウント値が前記第1カウント値より小さい場合には、前記第1エラー隠匿技法によってエラーが隠匿されたビデオフレームを出力し、そうでない場合には、前記第2エラー隠匿技法によってエラーが隠匿されたビデオフレームを出力するステップと、を含み、
前記第1エラー隠匿技法は、エラーが発生したマクロブロックの周辺のマクロブロックのうち正常なマクロブロックをコピーしてエラーを隠匿する空間的エラー隠匿技法またはエラーが発生したマクロブロックと同じ位置にある前のビデオフレームのマクロブロックをコピーしてエラーを隠匿する時間的エラー隠匿技法であり、
前記第2エラー隠匿技法は、エラーが発生したビデオフレームを除去し、前記除去されたビデオフレームの前後のビデオフレーム間のモーションベクトルを時間軸方向に外挿して前記除去されたビデオフレームを再構成する技法であるエラー隠匿方法。 - 前記再構成されるビデオフレームのピクセル値Iは、I(p,t+τ)=w*I(p−τ*mv,t)+(1−w)*I(p+(1−τ)*mv,t+1)により求められ、前記I(p,t)は、t時間にp位置にあるピクセル値、mvは、除去されたビデオフレームの前後のビデオフレームから計算されたモーションベクトル、τは、前記第2エラー隠匿部により再構成されたビデオフレームのスケール範囲、wは、除去されたビデオフレームの再構成時に参照する前後のビデオフレームに対する加重値である請求項3に記載のエラー隠匿方法。
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