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スケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法および装置

国内特許コード P150011802
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2014-521940
公表番号 特表2014-527739
登録番号 特許第5749857号
出願日 平成25年1月4日(2013.1.4)
公表日 平成26年10月16日(2014.10.16)
登録日 平成27年5月22日(2015.5.22)
国際出願番号 CN2013070029
国際公開番号 WO2013102434
国際出願日 平成25年1月4日(2013.1.4)
国際公開日 平成25年7月11日(2013.7.11)
優先権データ
  • 201210001318.2 (2012.1.4) CN
発明者
  • 孫 俊
  • 王 一 磊
  • 陳 科 吉
  • 郭 宗 明
出願人
  • 北京大学
  • 北大方正集▲団▼有限公司
  • 北京北大方正▲電▼子有限公司
発明の名称 スケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法および装置
発明の概要 この発明は、スケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法および装置を提供する。この方法は、伝送すべきビデオデータにスケーラブルビデオ符号化を行ない、1つの基本層および少なくとも1つの拡張層を生成するステップと、スケーラブルビデオ符号化後のビデオデータを端末装置に送信するステップと、現在使用されているチャネルでのビデオデータの伝送状態に従って、現在予期されるビットレートを判断するステップとを含み、現在予期されるビットレートは、予測される現在使用されているチャネルが維持可能な最大データ伝送ビットレートであり、前記方法はさらに、現在予期されるビットレートに従って、現在最も高い拡張層を取得するステップを含み、現在最も高い拡張層の下のビデオデータを伝送する際にかかる全ビットレートの合計は、現在予期されるビットレートより大きくなく、前記方法はさらに、現在最も高い拡張層の下のビデオデータを端末装置に送信するステップを含む。
従来技術、競合技術の概要



ビデオ伝送技術の発展とともに、ネットワーク帯域幅に基づいたビデオ伝送技術が主流となっている。スケーラブルビデオ符号化(Scalable video coding:SVC)は、ネットワークビデオ伝送技術のうち、一般的な符号化方法である。





SVCを採用しているビデオ伝送装置は、ビデオ信号に階層符号化を行なうこと、すなわち、時間、空間、および品質の点でビデオ信号を分割して、(基本層と拡張層とを含む)多層ビットストリームを出力することが可能である。ビデオ再生装置は、基本層を復号することによって基本的なビデオ内容を抽出でき、基本的なビデオ内容は視聴時のユーザ要件およびビデオ再生の最小条件を満たすことができる。しかしながら、基本層のデータのみから得られたビデオ画像は、フレームレート、解像度、および品質がより低い。チャネルが制限されている(ネットワーク帯域幅が小さい)場合、またはチャネル環境が複雑である(データ伝送が不安定である)場合、基本層のみを伝送することは、復号端(ビデオ再生装置)が比較的滑らかなビデオ画像を受信できるということを確実にできる。チャネル環境が良好である(データ伝送が比較的安定している)場合、またはチャネル源が豊富である(ネットワーク帯域幅が大きい)場合、フレームレート、解像度、およびビデオ品質を向上させるために拡張層データを伝送することができる。一方、拡張層が2つ以上ある場合がある。すなわち、チャネル状況(ネットワーク状況)下で伝送可能なビデオ信号の最大伝送ビットレートを上回らない状態でビデオ品質を向上させるよう、それぞれの拡張層を1つずつ基本層に追加することができる。





SVCを採用しているビデオ伝送装置によるビデオ信号の伝送時、ビデオ品質変動は、ユーザの体験に影響を与える重大要因のうちの1つである。調査によれば、ユーザらは、品質が良かったり悪かったりするビデオ再生よりも、品質がより安定したビデオ再生、すなわち品質があまり変動しないビデオ再生を好む。したがって、SVCを採用しているネットワークビデオ伝送装置は、ネットワーク帯域幅の具体的な状態に従ってビデオデータの品質を制御する必要がある。ビデオ品質変動を制御するための現在の方法は、データパッケージの遅延フィードバック方法であり、それは、データパッケージの伝送プロセス中に生じた遅延に基づいてビデオ品質を調整することである。既に送信されたデータパッケージの伝送遅延を監視し、これらのデータを受信後、監視されたデータに従って調整を行なうことが必要とされる。ネットワークビデオ伝送装置は、ネットワーク帯域幅に変化が生じた後に1組のデータパッケージを送信するよう要求されており、この1組のデータパッケージの伝送遅延が監視され、その後、この伝送遅延に従った調整が続く。

産業上の利用分野


発明の分野
この発明はネットワークビデオ伝送の分野に関し、特にスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法および装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法であって、
符号化モジュールが、伝送すべきビデオデータにスケーラブルビデオ符号化を行ない、1つの基本層および少なくとも1つの拡張層を生成するステップと、
第1の伝送モジュールが、スケーラブルビデオ符号化後の伝送すべきビデオデータを端末装置に送信するステップと、
分析モジュールが、現在使用されているチャネルによって端末装置に送信されたビデオデータの伝送状態に従って、現在予期されるビットレートを判断するステップとを含み、前記現在予期されるビットレートは、現在使用されているチャネルによって伝送可能な予測される最大データ伝送ビットレートであり、前記方法はさらに、
取得モジュールが、前記現在予期されるビットレートに従って、現在最も高い拡張層を取得するステップを含み、前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータを伝送する際にかかる全ビットレートの合計は、前記現在予期されるビットレートより大きくなく、前記方法はさらに、
第2の伝送モジュールが、前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータを端末装置に送信するステップを含み、
前記分析モジュールが、現在使用されているチャネルによって伝送すべき前記ビデオデータの伝送状態に従って、現在予期されるビットレートを判断するプロセスは、周期的であり、
現在予期されるビットレートを周期的に判断する前記プロセスは、
第1の取得ユニットが、設定時間内に現在使用されているチャネルによって送信されたデータ量を取得するステップと、
第2の取得ユニットが、前記設定時間内に送信されたデータ量に従って再生時間を取得するステップとを含み、前記再生時間は、前記設定時間内に送信されたビデオデータに従った、端末装置によるビデオ再生の継続時間であり、前記方法はさらに、
第3の取得ユニットが、前記設定時間および前記再生時間に従って、前記現在予期されるビットレートを取得するステップを含む、方法。

【請求項2】
前記第1の取得ユニットが、設定時間内に現在使用されているチャネルによって送信されたデータ量を取得する前記ステップは、
第1のタイミングサブユニットが、送信されたデータ量をカウントし、カウント開始時間を判断するステップと、
第2のタイミングサブユニットが、現在の時間を判断し、カウントサブユニットが、前記設定時間内に送信されたデータ量を取得するステップとを含み、前記設定時間は、前記カウント開始時間から前記現在の時間までの期間であることを特徴とする、請求項1に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法。

【請求項3】
前記第3の取得ユニットが、前記設定時間および前記再生時間に従って、前記現在予期されるビットレートを取得する前記ステップは、
第1の取得サブユニットが、再生時間に対する設定時間の比率に従って、システム出力値を取得するステップと、
第2の取得サブユニットが、前記システム出力値および現在のデータ伝送ビットレートに従って、前記現在予期されるビットレートを取得するステップとを含むことを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法。

【請求項4】
前記取得された現在予期されるビットレートは、システム出力値と現在のデータ伝送ビットレートとの積であることを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法。

【請求項5】
前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータは、前記現在最も高い拡張層と、前記現在最も高い拡張層より低い全ての拡張層と、基本層とに対応するビデオデータの合計を含み、
前記取得モジュールが、前記現在予期されるビットレートに従って、現在最も高い拡張層を取得す前記ステップは、
1) 第1の抽出ユニットが、まだ抽出されたことがない全ての拡張層から、層番号が最も低い拡張層を抽出するステップと、
2) 第4の取得ユニットが、前記基本層と抽出された全ての拡張層とに対応するビデオデータの合計を伝送する際にかかるビットレートの合計を取得するステップと、
3) 検出ユニットが、前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きいか否かを検出するステップと、
前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きくない場合、前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きいことが検出されるまで、ステップ1)~ステップ3)周期的に繰返され、さらに、
4) 第2の抽出ユニットが、前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きい場合、最後の周期においてまだ抽出されたことがない全ての拡張層から抽出された、層番号が最も低い拡張層が、現在最も高い拡張層として選択されるステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法。

【請求項6】
前記取得モジュールが、前記現在予期されるビットレートに従って、現在最も高い拡張層を取得する前記ステップはさらに、拡張層番号設定モジュールが、まだ抽出されたことがない全ての拡張層のうち層番号が最も低い拡張層の層番号を1として設定するステップを、ステップ1)の前に含むことを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための方法。

【請求項7】
スケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置であって、
伝送すべきビデオデータにスケーラブルビデオ符号化を行ない、1つの基本層および少なくとも1つの拡張層を生成するための符号化モジュールと、
スケーラブルビデオ符号化後の伝送すべきビデオデータを端末装置に送信するための第1の伝送モジュールと、
現在使用されているチャネルによって端末装置に送信されたビデオデータの伝送状態に従って、現在予期されるビットレートを判断するための分析モジュールとを含み、前記現在予期されるビットレートは、現在使用されているチャネルによって伝送可能な予測される最大データ伝送ビットレートであり、前記装置はさらに、
前記現在予期されるビットレートに従って、現在最も高い拡張層を取得するための取得モジュールを含み、前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータを伝送する際にかかる全ビットレートの合計は、前記現在予期されるビットレートより大きくなく、前記装置はさらに、
前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータを端末装置に送信するための第2の伝送モジュールを含み、
現在使用されているチャネルによって伝送すべき前記ビデオデータの伝送状態に従って、現在予期されるビットレートを分析モジュールによって判断するプロセスは、周期的であり、
前記分析モジュールは、
設定時間内に現在使用されているチャネルによって送信されたデータ量を取得するための第1の取得ユニットと、
前記設定時間内に送信されたデータ量に従って再生時間を取得するための第2の取得ユニットとを含み、前記再生時間は、前記設定時間内に送信されたビデオデータに従った、端末装置によるビデオ再生の継続時間であり、前記分析モジュールはさらに、
前記設定時間および前記再生時間に従って前記現在予期されるビットレートを取得するための第3の取得ユニットを含む、装置。

【請求項8】
前記第1の取得ユニットは、
送信されたデータ量をカウントするプロセスの間、カウント開始時間を判断するための第1のタイミングサブユニットと、
現在の時間を判断するための第2のタイミングサブユニットとを含み、前記設定時間は、前記カウント開始時間から前記現在の時間までの期間であり、前記第1の取得ユニットはさらに、
前記設定時間内に送信されたデータ量を取得するためのカウントサブユニットを含むことを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置。

【請求項9】
前記第3の取得ユニットは、
再生時間に対する設定時間の比率に従ってシステム出力値を取得するための第1の取得サブユニットと、
前記システム出力値および現在のデータ伝送ビットレートに従って、前記現在予期されるビットレートを取得するための第2の取得サブユニットとを含むことを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置。

【請求項10】
第2の取得サブユニットによって取得された前記現在予期されるビットレートは、システム出力値と現在のデータ伝送ビットレートとの積であることを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置。

【請求項11】
前記現在最も高い拡張層の下のビデオデータは、前記現在最も高い拡張層と、前記現在最も高い拡張層より低い全ての拡張層と、基本層とに対応するビデオデータの合計を含み、
前記取得モジュールは、
まだ抽出されたことがない全ての拡張層から、層番号が最も低い拡張層を抽出するための第1の抽出ユニットと、
前記基本層と抽出された全ての拡張層とに対応するビデオデータの合計を伝送する際にかかるビットレートの合計を取得するための第4の取得ユニットと、
ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きいか否かを検出するための検出ユニットとを含み、
前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きくない場合、前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きいことが検出されるまで、第1の抽出ユニット、第4の取得ユニット、および検出ユニットの動作を周期的に繰返し、前記取得モジュールはさらに、
前記ビットレートの合計が前記現在予期されるビットレートより大きい場合、最後の周期においてまだ抽出されたことがない全ての拡張層から抽出された、層番号が最も低い拡張層を、現在最も高い拡張層として選択するための第2の抽出ユニットを含むことを特徴とする、請求項に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置。

【請求項12】
前記取得モジュールはさらに、第1の抽出ユニットに接続された、まだ抽出されたことがない全ての拡張層のうち層番号が最も低い拡張層の層番号を1として設定するための拡張層番号設定モジュールを含むことを特徴とする、請求項1に記載のスケーラブルビデオ符号化に基づいてビデオ品質変動を制御するための装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
分野
  • 電気
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