JP5042856B2 - 画像データストリームをスケーラブル符号化および復号するための装置および方法、信号、コンピュータプログラム、および画像品質適応モジュール - Google Patents
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Description
・UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)型無線通信端末、ADSLアクセス方式のPCまたはテレビ受像機で利用可能なVOD(Video On Demand)。
・セッションモビリティ(例えば、テレビ受像機で開始されたビデオセッションのPDAにおける再開、またはGPRS(General packet radio service)で開始されたセッションのUMTS型携帯電話機における再開)。
・セッション継続性(新しいアプリケーションと帯域幅を共有するコンテクストにおける)。
・単一のビデオ符号化で標準品位(SD:standard definition)のカスタマから高品位(HD:high definition)のカスタマまでサービスを提供しなければならない高品位テレビ。
・単一の符号化がUMTSアクセスやインタネットアクセスを有するカスタマ達のニーズを満足しなればならないビデオ会議。
・その他
により広範に当てはまる。
(2.1.1 符号器の主な特性)
図1にピラミッド構造を有する符号器の構造を示す。ビデオ入力コンポーネント10は2部分から成る(ダイアディック:dyadic)サブサンプリング操作(間引き率2の2Dデシメーション11、間引き率4の2Dデシメーション12)を受ける。次にサブサンプリングされたストリームの各ストリームはMCTF(motion-compensated temporal filtering、動き補償時間方向フィルタ)型時間方向分割13を受ける。低解像度版の動画像列は、低空間解像度r0(この基本レベルはAVCコンパチブルである)に対する最大復号可能ビットレートに相当する所与のビットレートR_r0_maxまで符号化14される。
・基本レベル(base level)。
・場合によっては、ビットプレーンのマルチラン(multi-run)符号化(以下、“fine-grain scalability”の頭文字をとってFGSと呼ぶ)によって得られる1つ以上のエンハンスメントレベル(enhancement level、拡張レベル、上位レベル)。予測残差(あるいは予測誤差)は解像度riに対する復号可能な最大ビットレートに相当するビットレートR_ri_maxまで符号化される。
図3にSVM符号器で実行される情報の予測(prediction)/抽出(extraction)のメカニズムを示す。以下、符号化する際に実行される予測をより詳しく説明する。この予測は、所与のレベルnの空間解像度のレイヤを、それより低いレベルの空間解像度のレイヤからのデータから予測することによって、符号化することにある。
ここでは画像品質適応モジュールとも呼ばれるエクストラクタ(extractor)は、符号器によって生成されたトータルデータストリームの中から所与の空間時間解像度レベルおよび所与のビットレートに対応する部分を復号器のために抽出するためのツールである。
スケーラブル符号器には2つのタイプが存在する。
・互いに埋め込まれた(これは例えばJPEG2000標準によって提案されたビデオ符号器に当てはまる)、復号ポイントの間の特別な関係を指定しない非予測“自然にスケーラブルな”符号器(例えばウェーブレット変換に基づく)。
・埋込経路を構築する必要がある予測SVM型符号器。より具体的には、圧縮ストリーム抽出を実行するため、SVMのエクストラクタは、図5に示したような、互いに埋め込まれた事前に指定された経路をたどる。
MPEG−21SVMエクストラクタは次のように働く。ビデオストリームを所与のビットレートRtにおいて空間時間解像度St−Ttで復号するため、トータルストリームからサブストリームが次のように抽出される。全てのレベルの空間解像度(基本レベルから目標解像度Stまで)の基本品質レイヤ(BLn−1,BLn,...)が空間解像度Stに対する最小復号可能ビットレートに相当するRminを費やして抽出される。基本品質サブストリームの抽出の後、許されたビットレートはRt=Rt−Rminになる。
MPEG−21ワーキンググループのSVMモデルの符号化/復号技術は様々な欠点を有する。この技術に関連する抽出メカニズムには多くの欠点がある。
本発明は従来技術の上記欠点を克服することを目標とする。
以上の目標並びに以下明らかとなる他の目標は、画像または画像列を符号化するための方法であって、nを整数として各レベルnが前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベルnの埋込データレイヤの階層構造を有するデータストリームを生成するステップを実行する方法を用いて達成される。本方法は、レベルn+1の、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤを、少なくとも前記レベルnレイヤからの予測によって符号化するステップ(予測符号化ステップ)を含む。前記レベルnデータレイヤの各レイヤは前記解像度レベルnにおいて前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にする。
・前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、基本品質、
・少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質、
である。
・レベルnより低いレベルの前記データレイヤを復号するステップと、
・許された復号ビットレートに応じて、前記レベルnレイヤと、場合によっては、前記レベルnレイヤの前記デッド・サブストリームを、少なくとも部分的に復号するステップを含み、
レベルnより低いレベルの前記レイヤの前記デッド・サブストリームは前記再生の際に復号されない。
・空間レベルn−1(QCIF)のデータレイヤを最大ビットレートポイントP_max704にまで符号化する。
・空間レベルn−1(QCIF)のビットレートポイントP_pred706を抽出する。
・トータル符号化ストリーム(total encoded stream)に、P_pred706からP_max704までのビットレートをカバーする、空間レベルn−1(QCIF)に対するデッド・サブストリーム707と呼ばれる追加のサブストリームを導入する。このストリームは解像度レベルn−1(QCIF)におけるあるビットレートポイントにおける動画像列の再生のみに役立ち、それより高いまたは低い空間レベルポイントの再生には使用されない。
・トータル符号化ストリームに、このストリームからデータを復号または抽出する際に、QCIFビットレート/歪曲線上における予測ポイントP_pred706の、最大ビットレートポイントP_max704からの位置を特定することを可能にする、デッド・サブストリームの識別情報を導入する。
・ビットレートポイントP_pred706における空間レベルn−1(QCIF)の予測を使用して空間レベルn(CIF)のデータレイヤを符号化する。
(i)符号器の入力側で受信されたビデオデータ10は符号器の同時に働く3つのアームに供給される。1つ目のアームでは受信データは間引き率4のデシメーション(decimation)12を受け、2つ目のアームではデータは間引き率2のデシメーション11を受け、そして最後のアームでは受信データはサブサンプリングされることなくデシメーションは一切受けない。
nivSpatialDecを復号で要求される空間解像度のレベル、
nivSpatialNALを現NALの空間解像度レベル、
typeNALを現NALのタイプとすると、
If((typeNAL==22 || typeNAL==23)and nivSpatialDec == nivSpatialNAL)[Extraction of the NAL]
If (typeNAL == 20 || typeNAL == 21 || typeNAL == 22 || typeNAL == 23) [Decode NAL]
・各空間時間解像度レベルNごと(すなわち各ビットレート/歪曲線ごと)のいくつかのビットレートポイントに対して、最小値QNminと最大値QNmaxの間に含まれるそれらの品質を表す値の計算が行われる。この計算は、
・・各空間解像度レイヤの符号化の時点、または、
・・異なる空間レベルの全てのレイヤの符号化の後、
のいずれかで行われる。
・トータルストリームに、復号作業に先立つ抽出においてこの品質測定値を取り出すことを可能にする情報が挿入される。これは、
・・この情報を符号化ストリーム自体のデータエンティティ、すなわち基本ストリームまたはエンハンスメント・サブストリームを搬送するNAL、に挿入することによって、または、
・・この情報を符号化ストリームのデータエンティティとは別のエンティティに挿入することによって、
のいずれかで行われる。
・空間レベルnの品質Qに相当するビットレートポイントRの抽出の時に、nより低いレベルのデッド・サブストリームが使用されないようにして、この品質に相当するデータエンティティがn以下の全ての空間レベルに対して抽出される。
Claims (10)
- 画像または画像列を符号化するための符号化方法であって、
レベルn番目の解像度と呼ばれるnを整数として各レベルnが前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベル1からnまでの解像度の埋込データレイヤの階層構造を有するデータストリームを生成するステップと、
レベルn+1の解像度である、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤを、前記レベルn以下の解像度の少なくとも1つのレイヤから予測符号化するステップと
を含み、
前記レベルnの解像度の前記データレイヤの各レイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、前記レベルnの解像度のいくつかのデータレイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を基本品質で再生することを可能にする少なくとも1つの基本サブストリームと、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記基本品質の画像の精細化を可能にする少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームとの形で符号化されて、前記画像の少なくとも1つの上位品質を得るものであり、
所定の最大品質は、
前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、前記基本品質であり、
少なくとも1つの前記エンハンスト・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質であり、
当該符号化方法は更に、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記レベルnの解像度において前記画像を前記所定の最大品質より高い品質で再生することを可能にするデッド・サブストリームと呼ばれる少なくとも1つのサブストリームを符号化するとともに、
前記レベルnの解像度のレイヤの前記デッド・サブストリームは、nとは異なるレベルの解像度の前記レイヤの前記予測符号化ステップには使用されない、ことを特徴とする符号化方法。 - 前記データストリームに、このデータストリーム内の前記少なくとも1つのデッド・サブストリームを識別するために使用される少なくとも1つの情報を挿入する第1のステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記画像の少なくとも一部の画像に対して、前記データストリームに、前記レイヤの少なくとも一部のレイヤの少なくとも一部のデータに関連する再生品質に関する少なくとも1つの情報を挿入する第2のステップを更に含み、前記再生品質は少なくとも1つのビットレート/歪みパラメータの関数であることを特徴とする請求項1または2に記載の符号化方法。
- 画像または画像列を符号化するための符号器であって、
レベルn番目の解像度と呼ばれるnを整数として各レベルnが前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベル1からnまでの解像度の埋込データレイヤの階層構造を有するデータストリームを生成するための手段と、
レベルn+1の解像度である、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤを、前記レベルn以下の解像度の少なくとも1つのレイヤから予測符号化するための手段と
を含み、
前記レベルnの解像度の前記データレイヤの各レイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、前記レベルnの解像度のいくつかのデータレイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を基本品質で再生することを可能にする少なくとも1つの基本サブストリームと、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記基本品質の画像の精細化を可能にする少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームとの形で符号化されて、前記画像の少なくとも1つの上位品質を得るものであり、
所定の最大品質は、
前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、前記基本品質であり、
少なくとも1つの前記エンハンスト・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質であり、
当該符号器は、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記レベルnの解像度において前記画像を前記所定の最大品質より高い品質で再生することを可能にするデッド・サブストリームと呼ばれる少なくとも1つのサブストリームを符号化するための手段を更に含み、
前記レベルnの解像度のレイヤの前記デッド・サブストリームはnとは異なるレベルの前記レイヤの予測による前記符号化手段には使用されない、ことを特徴とする符号器。 - 前記レベルnの解像度のレイヤ内から、前記レベルn+1の解像度のレイヤの予測符号化の際に考慮しなければならないデータの抽出を可能にする予測ポイント抽出モジュールを更に含むことを特徴とする請求項4に記載の符号器。
- 画像または画像列を表すデータストリームを復号するための復号方法であって、
前記データストリームは、レベルn番目の解像度と呼ばれるnを整数として各レベルnの解像度が前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベル1からnまでの解像度の埋込データレイヤの階層構造を有し、
前記データストリームの前記レベルnの解像度のデータレイヤの各レイヤは前記解像度レベルnにおいて前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、
レベルn+1の解像度である、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤは、前記解像度レベルn以下の少なくとも1つのレイヤから予測符号化されており、
前記レベルnの解像度の前記データレイヤの各レイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、前記レベルnの解像度のいくつかのデータレイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を基本品質で再生することを可能にする少なくとも1つの基本サブストリームと、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記基本品質の画像の精細化を可能にする少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームとの形で符号化されて、前記画像の少なくとも1つの上位品質を得るものであり、
所定の最大品質は、
前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、前記基本品質であり、
少なくとも1つの前記エンハンスト・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質であり、
前記データストリームは、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記レベルnの解像度において前記画像を前記所定の最大品質より高い品質で再生することを可能にするデッド・サブストリームと呼ばれる少なくとも1つのサブストリームを含み、
当該復号方法は、前記レベルnの解像度で前記画像を再生するため、
前記サブストリームを抽出することにより、再生において使用されない前記データストリームから得られた、修正されたデータストリームを受け取るステップと、
前記修正されたデータストリームのnより低いレベルの解像度の前記データレイヤを復号するステップと、
前記レベルnの解像度のレイヤの前記デッド・サブストリームを含みうる前記修正されたデータストリームの前記レベルnの解像度のレイヤを、少なくとも部分的に復号するステップとを含み、
nより低いレベルの解像度の前記レイヤの前記デッド・サブストリームは前記再生の際に復号されない、ことを特徴とする復号方法。 - 画像または画像列を表すデータストリームを復号するための復号器であって、
前記データストリームは、レベルn番目の解像度と呼ばれるnを整数として各レベルnの解像度が前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベル1からnまでの解像度の埋込データレイヤの階層構造を有し、
レベルn+1の解像度である、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤは、前記レベルn以下の解像度のレイヤの少なくとも1つから予測符号化されており、
前記レベルnの解像度の前記データレイヤの各レイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、前記レベルnの解像度のいくつかのデータレイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を基本品質で再生することを可能にする少なくとも1つの基本サブストリームと、前記解像度レベルnのデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記基本品質の画像の精細化を可能にする少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームとの形で符号化されて、前記画像の少なくとも1つの上位品質を得るものであり、
所定の最大品質は、
前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、前記基本品質であり、
少なくとも1つの前記エンハンスト・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質であり、
前記データストリームは、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記レベルnの解像度において前記画像を前記所定の最大品質より高い品質で再生することを可能にするデッド・サブストリームと呼ばれる少なくとも1つのサブストリームを含み、
当該復号器は、前記レベルnの解像度で前記画像を再生するため、
前記サブストリームを抽出することにより、再生において使用されない前記データストリームから得られた、修正されたデータストリームを受け取る手段と、
前記修正されたデータストリームのnより低いレベルの解像度の前記データレイヤを復号するための手段と、
前記レベルnの解像度のレイヤの前記デッド・サブストリームを含みうる前記修正されたデータストリームの前記レベルnの解像度のレイヤを、少なくとも部分的に復号するための手段とを含み、
nより低いレベルの解像度の前記レイヤの前記デッド・サブストリームは前記再生の際に復号されない、ことを特徴とする復号器。 - マイクロプロセッサによって実行されるときに請求項1から3のいずれかに記載された符号化方法を構成するステップを実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム。
- マイクロプロセッサによって実行されるときに請求項6に記載された復号方法を構成するステップを実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム。
- 画像または画像列の品質を適応させるための画像品質適応モジュールであって、
当該適応モジュールには、画像または画像列を表すソースデータストリームが供給され、
前記データストリームは、レベルn番目の解像度と呼ばれるnを整数として各レベルnの解像度が前記画像の所定の解像度に対応する連続するレベル1からnまでの解像度の埋込データレイヤの階層構造を有し、
レベルn+1の解像度である、前記レイヤの少なくとも1つのレイヤは、前記レベルn以下の解像度の少なくとも1つのレイヤから予測符号化されており、
前記レベルnの解像度の前記データレイヤの各レイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を所定の最大品質で再生することを可能にし、前記レベルnの解像度のいくつかのデータレイヤは、前記レベルnの解像度で前記画像を基本品質で再生することを可能にする少なくとも1つの基本サブストリームと、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記基本品質の画像の精細化を可能にする少なくとも1つのエンハンスメント・サブストリームとの形で符号化されて、前記画像の少なくとも1つの上位品質を得るものであり、
所定の最大品質は、
前記エンハンスメント・サブストリームが符号化されない場合は、前記基本品質であり、
少なくとも1つの前記エンハンスト・サブストリームが符号化される場合は、前記少なくとも1つの上位品質であり、
前記ソースデータストリームは、前記レベルnの解像度のデータレイヤの少なくとも1つのレイヤに対し、前記画像を前記レベルnの解像度において前記所定の最大品質より高い品質で再生することを可能にするデッド・サブストリームと呼ばれる少なくとも1つのサブストリームを含み、
当該適応モジュールは、少なくとも1つの端末が前記画像を表示することを意図して修正されたデータストリームを生成するための手段を含み、
前記修正されたデータストリームは、前記ソースデータストリームから、前記少なくとも1つの表示端末が前記画像を前記レベルnの解像度で再生しない場合には前記レベルnの解像度のデッド・サブストリームを抽出することによって得られる、ことを特徴とする画像品質適応モジュール。
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