(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信チャネル上の伝送用に送信データを生成するためにソースデータを処理する方法であって、前記送信データは再生コンテンツを定義する情報を持ち、該方法は、
ソースデータをベースレイヤと拡張レイヤとを含む複数のレイヤデータで定義する情報を符号化して符号化レイヤを生成し、前記ベースレイヤは、前記ソースデータに対応する再生コンテンツを第１の品質レベルで定義し、前記拡張レイヤは、前記ベースレイヤとともに前記ソースデータに対応する再生コンテンツを前記第１の品質レベルよりも高い品質レベルで定義するための情報を提供し、前記符号化は、少なくとも通信チャネルの能力を把握できる期間において優勢なチャネル条件に基づいて、前記ベースレイヤ単独の伝送または前記ベースレイヤおよび前記拡張レイヤの伝送のそれぞれに対応する伝送レートを定義するレート値を決定すること、および前記決定されたレート値に基づいて前記ベースレイヤおよび前記拡張レイヤを生成することを含み、
前記通信チャネルの現在のチャネル情報に基づいて前記符号化レイヤから伝送用の一連のレイヤを抽出すること、
前記抽出された符号化レイヤから伝送用のデータシーケンスを組み立てること、を含み、
符号化シーケンスにおけるビデオレイヤの数を最適化変数とするように修正する方法。
【請求項２】
前記レート値の決定は、過去のチャネル伝送レート性能を表す少なくとも通信チャネルの能力を把握できる期間において優勢なチャネル情報に基づいて、予想伝送レートを最大化するように最適化することを含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記最適化は、特定レートにおける送信確率の加重和を最大化することを含む請求項２の方法。
【請求項４】
前記最大化は、凸最適化を行なうことを含む請求項３の方法。
【請求項５】
前記符号化は、ソースデータをベースレイヤと、拡張レイヤと、追加的な１つ以上の連続する拡張レイヤとに符号化することを含み、前記連続拡張レイヤまたは前記連続拡張レイヤの各々は、先行するレイヤに引き続いて高い品質の再生コンテンツを生成するために、前記先行レイヤと結合可能である請求項１の方法。
【請求項６】
決定するレート値の数があらかじめ定められる請求項１の方法。
【請求項７】
優勢なチャネル条件を参照することによりレート値の数が決定される請求項１の方法。
【請求項８】
優勢なチャネル条件を参照する最適化によって前記レート値の数が決定される請求項７の方法。
【請求項９】
通信チャネル上の伝送用に送信データを生成するためにソースデータを処理する符号化器であって、前記送信データは再生コンテンツを定義する情報を持ち、前記符号化器は、
ソースデータをベースレイヤと拡張レイヤとを含む複数のレイヤデータで定義する情報を符号化して符号化レイヤを生成するデータ処理手段を含み、前記ベースレイヤは、前記ソースデータに対応する再生コンテンツを第１の品質レベルで定義し、前記拡張レイヤは、前記ベースレイヤとともに前記ソースデータに対応する再生コンテンツを前記第１の品質レベルよりも高い品質レベルで定義するための情報を提供し、前記データ処理手段は、少なくとも通信チャネルの能力を把握できる期間において優勢なチャネル条件に基づいて、前記ベースレイヤ単独の伝送または前記ベースレイヤおよび前記拡張レイヤの伝送のそれぞれに対応する伝送レートを定義するレート値を決定するレート値決定手段を含み、前記データ処理手段は、前記決定されたレート値に基づいて前記ベースレイヤおよび前記拡張レイヤを生成し、
前記通信チャネルの現在のチャネル情報に基づいて前記符号化レイヤから伝送用の一連のレイヤを抽出する抽出手段を含み、
前記抽出された符号化レイヤから伝送用のデータシーケンスを組み立てるデータシーケンス組立手段を含み、
符号化シーケンスにおけるビデオレイヤの数を最適化変数とするように修正する符号化器。
【請求項１０】
前記レート値決定手段は、過去のチャネル伝送レート性能を表す少なくとも通信チャネルの能力を把握できる期間において優勢なチャネル情報に基づいて、予想伝送レートを最大化する最適化手段を含む請求項９の符号化器。
【請求項１１】
前記最適化手段は、特定レートにおける送信確率の加重和を最大化する請求項１０の符号化器。
【請求項１２】
前記最適化手段は、凸最適化により最大化を行う請求項１１の符号化器。
【請求項１３】
前記データ処理手段は、ソースデータをベースレイヤと、拡張レイヤと、追加的な１つ以上の連続する拡張レイヤとに符号化し、前記連続拡張レイヤまたは前記連続拡張レイヤの各々は、先行するレイヤに引き続いて高い品質の再生コンテンツを生成するために、前記先行レイヤと結合可能である請求項９の符号化器。
【請求項１４】
汎用コンピュータによって実行された時、該コンピュータに請求項１乃至８のいずれかの方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は、２０１２年３月１５日に提出された英国特許出願第１２０４６０８．２号に基づく優先権の利益を主張するものであって、その全内容を援用する。
【技術分野】
【０００２】
本明細書で説明する実施形態は、スケーラブルなデータの伝送に関し、排他的ではないが特にスケーラブルなビデオデータの伝送に関する。
【背景技術】
【０００３】
スケーラブルビデオ符号化（ＳＶＣ）は、ビデオシーケンスが１つのベースレイヤおよび少なくとも１つの拡張レイヤで構成されるビデオレイヤの階層として符号化されるようなビデオ符号化技術である。この種のビデオ符号化によれば、ビデオレイヤまたはパケットを選択的に廃棄することによりビデオ伝送システムがチャネル条件の変化に適合することができる。帯域幅の削減によりビデオレイヤを廃棄する多数の既存アルゴリズムがある。しかしながら、そのようなアルゴリズムは、単独では、ベースレイヤレートを常に満足することに依存している。
【０００４】
所定チャネル条件の下でベースレイヤレートを満たすことができなければ、ベースレイヤは送信されない。この場合、受信機においてビデオ再生はできなくなる。ビデオデータは実際に送信されない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本明細書で説明する実施形態による通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されたシステムのビデオサーバの概略ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示されたビデオサーバの概略機能ブロック図である。
【図４】図４は、説明を目的とした比較例の性能を示すグラフである。
【図５】図５は、説明された実施形態による例の性能を示すグラフである。
【図６】図６は、上記の例の性能を示す別のグラフである。
【図７】図７は、上記の例の性能を示す別のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書で説明する実施形態は、通信システムに関連する目的関数を最適化するために、スケーラブルなビデオ・ビットストリームにおいて抽出可能なレート点をチャネルのフェージング分布に基づいて規定する手段に関する。１つのアプローチは、予想伝送レートの最大化に目的を設定することであってもよい。そのような目的は、通信チャネルによりサポートされない最小ＱｏＳの確率を低減することのほか、より高いスペクトル利用をもたらし得る。
【０００７】
スペクトル利用の現在の問題を考えると、これまでに説明されたアプローチは明らかに最適ではない。
【０００８】
スペクトル利用を増大するために、本明細書に示された実施形態は、異なる数のビデオレイヤを送信する送信機の確率を考慮することによって、スケーラブルなビデオシーケンスの予想伝送レートを最大化するためのアルゴリズムを提供する。予想伝送レートの増加は、満足されないベースレイヤレートの確率の低下につながる。従って、チャネルフェージングに関係なく、連続的な再生の確率は増加する。
【０００９】
本明細書で説明される特定の実施形態は、スケーラブルなビデオシーケンスにおいて抽出可能なレート点を通信チャネル条件に基づいて規定する方法に関する。
【００１０】
本明細書で説明する別の実施形態は、スケーラブルなビデオシーケンスのビデオ符号化パラメータをチャネル統計に基づいて規定する方法に関する。
【００１１】
スケーラブルビデオ伝送における抽出可能なレート点は、伝送の予想レートを最大化することを目的として選択されてもよい。
【００１２】
本明細書で説明される実施形態は、極めて低い複雑度でレート最適化問題を解決するための数値的アプローチを示している。
【００１３】
本明細書で説明される実施形態は、チャネル統計値の収集後に起こるビデオ符号化処理を実装するビデオ伝送アーキテクチャを提供する。
【００１４】
スケーラブルなシーケンスにおける抽出可能なレート点の数は、所定チャネル条件の下に規定されてもよい。
【００１５】
ある実施形態は、ＣＣＴＶおよび監視、あるいはビデオ会議における特定の実装とすることができる。しかしながら、実施形態はそのような用途に限定されない。
【００１６】
開示の１つの態様は、ストリーミングのコンテンツ情報のような情報をスケーラブルな態様で符号化することに関する。すなわち、符号化されたコンテンツのベースレイヤは、チャネル容量が許可する限りにおいて１つ以上の拡張レイヤにより補足することができる。ベースレイヤと１つ以上の拡張レイヤの境界の定義は長期的なチャネル情報によって管理される一方、特定時間における伝送用のレイヤの選択は、短期のあるいは瞬間のチャネル状態を考慮して管理される。
【００１７】
したがって、一般的に本開示は、チャネル能力に関する長期的なビューを参照してチャネル上に伝えられる情報を符号化するが、ひとたび符号化が発生したならば、チャネルの利用は、特定時間におけるチャネル性能のより短期のパースペクティブによって管理されることに関する。
【００１８】
開示の態様は、通信チャネル上の伝送用に送信データ項目を生成するためにソースデータ項目を処理する方法に関し、前記送信データ項目は再生コンテンツ項目を定義する情報を持ち、該方法は、ソースデータ項目をベースレイヤ項目と拡張レイヤ項目を含む複数のレイヤデータ項目で定義する情報を符号化することを含み、前記ベースレイヤ項目は、前記ソースデータ項目に対応する再生コンテンツ項目を第１の品質レベルで定義し、前記拡張レイヤ項目は、前記ベースレイヤとともに前記ソース項目に対応する再生コンテンツ項目を前記第１の品質レベルよりも高い品質レベルで定義するための情報を提供し、前記符号化は、通信チャネルの優勢なチャネル条件に基づいて、前記ベースレイヤ項目単独の伝送または前記ベースレイヤ項目および前記拡張レイヤ項目の伝送に対応する伝送レートをそれぞれ定義するレート値をそれぞれ決定すること、前記決定されたレート値に基づいて前記ベースレイヤ項目および前記拡張レイヤ項目を生成すること、前記通信チャネルの現在のチャネル情報に基づいて前記符号化レイヤ項目から伝送用の一連のレイヤ項目を抽出すること、前記選択された符号化レイヤ項目から伝送用のデータシーケンスを組み立てること、を含む。
【００１９】
レート値は、過去のチャネル伝送レート性能を表す優勢なチャネル情報に基づいて、予想伝送レートを最大化するように最適化することで決定することができる。最適化は、特定レートにおける送信確率の加重和を最大化することを含んでもよい。最大化は、凸最適化を行なうことを含んでもよい。
【００２０】
符号化は、ソースデータ項目をベースレイヤ項目と、拡張レイヤ項目と、追加的な１つ以上の連続する拡張レイヤ項目とに符号化することを含んでもよく、前記連続拡張レイヤ項目または前記連続拡張レイヤ項目の各々は、先行するレイヤ項目に引き続いて高い品質の再生コンテンツ項目を生成するために、前記先行レイヤ項目と結合可能である。
【００２１】
決定するレート値の数をあらかじめ定めてもよい。他方、優勢なチャネル条件を参照することによりレート値の数を決定してもよい。この場合、優勢なチャネル条件を参照する最適化によってレート値の数を決定することができる。
【００２２】
開示の別の態様は、通信チャネル上の伝送用に送信データ項目を生成するためにソースデータ項目を処理する符号化器に関し、前記送信データ項目は再生コンテンツ項目を定義する情報を持ち、該符号化器は、ソースデータ項目をベースレイヤ項目と拡張レイヤ項目を含む複数のレイヤデータ項目で定義する情報を符号化するデータ処理手段を含み、前記ベースレイヤ項目は、前記ソースデータ項目に対応する再生コンテンツ項目を第１の品質レベルで定義し、前記拡張レイヤ項目は、前記ベースレイヤとともに前記ソース項目に対応する再生コンテンツ項目を前記第１の品質レベルよりも高い品質レベルで定義するための情報を提供し、前記データ処理手段は、通信チャネルの優勢なチャネル条件に基づいて、前記ベースレイヤ項目単独の伝送または前記ベースレイヤ項目および前記拡張レイヤ項目の伝送に対応する伝送レートをそれぞれ定義するレート値をそれぞれ定義するレート値決定手段を含み、前記データ処理手段は、前記決定されたレート値に基づいて前記ベースレイヤ項目および前記拡張レイヤ項目を生成し、前記通信チャネルの現在のチャネル情報に基づいて前記符号化レイヤ項目から伝送用の一連のレイヤ項目を抽出する抽出手段を含み、前記選択された符号化レイヤ項目から伝送用のデータシーケンスを組み立てるデータシーケンス組立手段を含む。
【００２３】
上述のあるいは以下に述べられる開示の態様は、汎用コンピュータによって実行された時、該コンピュータに本明細書で説明する方法を実行するように動作させ、または該コンピュータを本明細書で説明する符号化器として動作させる計算機実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品の形で具体化されてもよい。該コンピュータプログラム製品は、光学磁気記憶媒体または電子的記憶装置のようなコンピュータ可読媒体の形式とすることができ、ダウンロードのような信号の形式で伝達されてもよいことを理解されたい。該プログラム製品は、自己充足のコンピュータプログラムであってもよいし、既存のあらかじめロードされたコンピュータプログラムと統合してもよいし、従ってプラグイン、既存プログラム機能のアップグレードであってもよいし、あるいは他のアプリケーションおよびオペレーティングシステム機能と共に動作するアプリケーションであってもよい。該製品は、本明細書に示される方法の実行、または該方法の一部の実行に用いられるよう特別に設計されたハードウェア構成機器を含んでもよく、したがって、該製品はソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアあるいはそれらの組合せを含んでもよい。
【００２４】
coarse and medium grain scalabilityをサポートするＨ．２６４／ＡＶＣ標準のスケーラブル拡張のような、スケーラブルビデオ符号化は、符号化シーケンスがチャネル条件の変化に適合し、かつ異種のデバイスをサポートすることを可能にするビデオ符号化の手段である。これはビデオレイヤの階層としてビデオを符号化することにより達成される。ＬのビデオレイヤまたはＬの抽出可能点が存在するものとすると、ビデオ送信機が動作することができる可能なレートはレートベクトル
【数１】
0005774623.tif 000002
【００２５】
で規定される。
【００２６】
ここで、ｒ１はベースレイヤレート、ｒｌは第１のｌレイヤの抽出に必要なレートである。例えば、ｒ２はベースレイヤおよび第１拡張レイヤの送信に必要なレートである。制御チャネル情報を通して評価されたチャネル条件に依存して、送信機は特定数のビデオレイヤのみを送信する。これは受信機において復号化することができる。受信機は、受信データのヘッダー情報を調べることによって受信シーケンス中に存在するビデオレイヤの数を判定できることに留意されたい。
【００２７】
既存のスケーラブルビデオ伝送アーキテクチャおよびアルゴリズムにおいて、高次の拡張レイヤデータをドロップすべき旨の判定は、観察されたチャネル条件に基づいてなされる。また、送信されるビデオレイヤ数が最大となるように電力および帯域幅のようなチャネル資源を割り当てるためのアルゴリズムも導出された。そのような方法はしばしばリンク適応と称される。他方、既存のレート制御技術は、チャネル条件に関係なくビデオ符号化処理を最適化するためにスケーラブルなビデオシーケンスのビデオ符号化パラメータを規定することを目的としている。
【００２８】
リンク適応手法は、チャネル条件の変化に伝送レートすなわち受信ビデオ画質を適応させる効率的なアプローチを提供するものの、悪いチャネル環境においてはベースレイヤレートでさえもチャネルがサポートできないことがあり得る。そのような状況にあっては、ベースレイヤの一部を送信するのでは受信機で復号可能なシーケンスはもたらさないから、チャネル資源を伝送に割り当てるメリットはない。これは単なる送信電力の浪費となる。したがって、ビデオ伝送を行えないほどチャネル環境が十分に劣る場合、エンドユーザはデータを受信しないし、チャネルはその期間においてアイドルのままとなる。一般に通信資源には限りがあることから、使用可能な無線周波スペクトルがアイドルのままであることは望ましくない。
【００２９】
スケーラブルビデオ符号化を用いないシステムでは、伝送用シーケンスは単一レイヤとして符号化される。そのようなシステムにおいて、悪いチャネル条件に対する典型的な対処は、要求レートが低い低品質で後のビデオフレームを符号化することである。しかしながら、ビデオを符号化すべきレートを追及することへのシステマティックなアプローチはない。
【００３０】
以下で説明する実施形態は、通信システムにおいてソースからデスティネーションにシーケンスが送信される場合の、スケーラブルなビデオシーケンスのレート適応方法を示す。
【００３１】
レート適応は、所与のチャネル条件を満たすために量子化パラメータ（ＱＰ）のようなビデオ符号化パラメータを規定する処理である。ビデオレイヤレートとＱＰが１対１の関係を持つならば、異なるレイヤ数を抽出するレートを規定することでＱＰ値を同様に規定することが可能となる。
【００３２】
ＳＶＣでは、より多くのビデオレイヤを正確に受信することでより高いビデオ品質がもたらされる。送信機では、送信すべきビデオレイヤの数は、チャネルの相互情報量に依存して決定される。例えば、チャネルの相互情報量がｒＬより大きければ、多くの場合、送信機はビデオレイヤをすべて送信する。同様にチャネルの相互情報量がｒｌおよびｒｌ＋１の間に位置すれば、レイヤｌまでが送信される。しかしながら、送信チャネルがベースレイヤレートをサポートすることができない、つまり、チャネルの相互情報量がｒ１未満であるならば、ビデオは送信されない。この場合、送信停止が発生するであろう。かかる送信停止の発生はシステムの平均伝送レートを引き下げるものであり、スペクトル利用に関して明らかに非能率的である。
【００３３】
図１は、ビデオストリームサーバ１２が消費者装置２０と通信する様子を示した通信システム１０の図である。サーバ１２と消費者装置２０の間の相互接続は単一の「通信チャネル」によって示されるが、実際のシステムは、２つのデバイス間のリンクを達成するためのインターネット通信や、光ファイバー接続、ケーブル接続、衛星通信、無線通信といった多くの仲介通信段階を含んでもよいことを理解されたい。
【００３４】
図示のシステム１０では、消費者装置２０が経験しているチャネル品質のレポートを含むチャネル情報が消費者装置２０からサーバ１２にフィードバックされる。すべての状況において通信路全体のチャネル品質に関する情報を得ることは必要ではなく、必要に応じて任意の中間点からサーバ１２に情報がフィードバックしてもよいことを認識されたい。
【００３５】
図２は、ビデオストリームサーバ１２の詳細を示したものである。ビデオストリームサーバ１２は、大容量記憶装置１２２にアクセス可能なプロセッサ１２０を含む通常の汎用コンポーネントを備えたコンピュータ装置として見ることができる。使用時において、大容量記憶装置１２２は、要求に応じて消費者ユニットへの提供が可能となるビデオファイルを記憶する。
【００３６】
またサーバ１２は、プロセッサ１２０により実行されるビデオストリームサーバアプリケーション１２６のようなアプリケーションを記憶する作業メモリ１２４を含む。プロセッサ１２０によって実行された時、要求に応じ消費者ユニットのような他のデバイスとの通信を確立するためのコマンドをプロセッサ１２０に実行させる通信制御アプリケーション１２８も示される。この目的のために、サーバ１２は他のデバイスとの通信を可能にするハードウェアを備えた通信ユニット１３２を含む。これはバス１３０を介してプロセッサによってアクセスされる。また、必要に応じてサーバ１２と人間とのインタラクションを可能にする（キーボード、マウス、必要に応じ他の入力装置を含む）ユーザ入力ユニット１３６、および（ビデオディスプレイ出力のような）ユーザ出力ユニット１３８が設けられており、これらはバス１３０に接続される。
【００３７】
ビデオストリームサーバアプリケーション１２６が実行されると、ビデオサーバ１２は図３に示されるような処理アーキテクチャを提供する。ここで説明される汎用コンピュータによって実行されるソフトウェアを含む実施形態は、実装の一手段に過ぎないものであって、より特定用途向けのハードウェアアーキテクチャを同等に使用できることを理解されたい。
【００３８】
最も広い意味において、ビデオサーバ１２は、通信チャネルの優勢な条件についての知識に基づいて特定のレート（および／またはＱＰ値）を策定する。実施形態では、これはチャネルからのフィードバック（「チャネル分布データ」）に基づいて得られる。
【００３９】
レート値規定ユニット２０２は当該チャネル分布データを受信し、通信チャネルの優勢な条件の当該表現に基づいて、ビデオシーケンス符号化器２０４にレート値を供給する。ビデオシーケンス符号化器２０４は、レート値に基づいてビデオファイルからビデオレイヤファイルを作る。レイヤファイルはビデオレイヤ記憶装置２０６に記憶される。
【００４０】
レイヤファイルが作られ記憶されると、ビデオシーケンス符号化器２０４は、レイヤ選択ユニット２０８のオペレーションを起動する。レイヤ選択ユニット２０８は、ビデオレイヤ記憶装置２０６に記憶されたレイヤファイルを参照し、利用可能な全ビデオストリームデータから、伝送案においてドロップするレイヤ数を決定する。これは「瞬時の」チャネルデータに基づいて実行される。
【００４１】
本明細書において「優勢な」、「瞬時の」という語は、レイヤを確立する際に考慮する長期的なビューと、特定の伝送にレイヤを用いる際に考慮する短期のビューとの差異を示すために用いることを認識されたい。これらの語は特定の時間的境界を示すものとして見なされるのではなく、アプローチの差異を示すものと見なされるべきであることを理解されたい。特に、「優勢な（ｐｒｅｖａｉｌｉｎｇ）」という語は、過去の性能の無限長の分析の意味は意図されないーチャネルの能力について把握でき、それに基づく量が提供されれば足りる。他方、「瞬時の（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ）」という語は、無限に短い観測ウィンドウの意味は意図されないー場合によっては比較的少数の情報パケットについての性能で十分であると考えられる。しかし、他の実装においてはもっと長いビューが適切であるかも知れない。厳密な実装は設計の範囲である。
【００４２】
そして、ビデオレイヤ抽出ユニット２１０はビデオレイヤ記憶装置２０６から選択レイヤを抽出し、それらを伝送用のデータストリームに組み立てる。
【００４３】
レート値規定ユニット２０２は、ビデオ伝送システムの予想伝送レートが最大化されるように、レートパラメータを選択する。ビデオレイヤの特定数を所与として、システムの予想伝送レートは、抽出可能な異なるレートで符号化シーケンスを送信する重み付き確率から与えられ、異なるレートで送信する確率は、チャネル統計に基づいて計算することができる。
【００４４】
これは、最適化問題を解決することにより実現される。その目的は予想伝送レートを最大化することであり、最適化変数は、異なる複数のレイヤ（即ちベクトルｒ）を抽出するためのレートである。
【００４５】
最適化問題の単純な表現は次のとおりである。
【数２】
0005774623.tif 000003
【００４６】
ここで、Ｐ（Ｒ＝ｒｌ）はレートｒｌで送信する確率である。上記問題はいくつかの異なる方法で解決することができる。例えば、最適化問題が凹面の場合、凸形計画法技術を当該問題の解決に用いることができる。また、当該問題が厳密な凹面でない場合、演算範囲を制限することにより、数値的方法を最適なレートベクトルへの収束に用いることができる。
【００４７】
特定のビデオレイヤが送信される確率は、チャネルの平均伝送レートに結び付けられる。したがって、チャネルのレートが当該アプリケーションの平均伝送レートより低いならば、比較的高品質の再生に対応するレイヤは、概して低い送信確率を持つことになる。
【００４８】
したがって、上述の最適化問題を解決することは、高確率を持つチャネルを満たし得るベースレイヤレートを規定することを理解されたい。従って、最適なレート値を用いる予想伝送レートは、一般にベースレイヤレートを超えるはずである。
【００４９】
簡単に言うと、ソースデータが分離されるべき方法を判定する処理はチャネルの優勢な条件によって管理される一方、どのレイヤを送信するかを決める実際のステップは、チャネルの瞬時の状態によって管理され続けるのである。言い替えれば、レート値の設定は、チャネル性能の長期評価を取ることを含むが、確立されるレート値の使用は、ローカルチャネル条件の短期評価を用いて管理されるのである。何を長期として何を短期とするかは実際の実装に依存することは、当業者であれば理解されよう。
【００５０】
また、チャネルおよび受信機からのフィードバックを通して決定されるチャネル統計値に基く予想伝送レートの最適化は、ビットストリーム中に存在するはずの抽出可能なレート点の数を規定するために用いることができる。チャネル変動への符号化シーケンスの適応度を高めることが可能ではあるが、符号化シーケンス中のビデオレイヤの数を増加させることは、ビデオ圧縮比の低下につながることが知られている。しかしながら、抽出可能なレート点の数、あるいはビデオレイヤの数が増加するにつれて、それぞれのレイヤのレート要件は収束する。従って、これら異なるレートの送信確率はより小さくなる。
【００５１】
そういうものとして、ビデオレイヤの数を増加させることは、最適化問題の解決を通じて達成可能な予想レートの利得の減少の原因となる。最大予想レートの最適なレートベクトルｒを求めるにあたり、ここで説明する方法は、符号化シーケンスにおけるビデオレイヤの数をも最適化変数とするように修正されるものである。このアプローチにおいて、考慮すべきより多数のビデオレイヤに必要な予想伝送レートの最小利得を規定する問題公式化に制約が含まれる。
【００５２】
本明細書で説明する最適化問題は、例えばダイナミックなスペクトル・アクセス網において送信電力が干渉閾値により制限される無線送信システムに容易に適用することができる。このアプローチのただ一つの相違点は、異なるレートで送信する確率にある。そのような干渉制約システムにおいては、異なるレートの送信確率は、サードパーティデバイスに見られるように、最大の許容しえる干渉レベルについて提供する必要がある。
【００５３】
ここで、スケーラブルなビデオシーケンスの抽出可能なレート点がチャネル条件に関係なく設定される比較例を説明する。この例では、シーケンスは３つのレイヤで符号化され、抽出可能なレート点は毎秒キロビットでそれぞれ１１００、２５００および４８００である。伝送帯域幅は０．５ＭＨｚである。レイリーフェージングチャネルを仮定し、そのようなシステムの予想伝送レートが異なる信号対雑音比（ＳＮＲ）値について分析される。図４はこのシステムにおけるベースレイヤレートに対する予想伝送レートを示す。このプロットによれば、ＳＮＲ値の大きな範囲（最大で１２ｄＢまで）について、ベースレイヤレートは予想伝送レートの上方に位置することが分かる。この所見の解釈としては、平均では伝送レートはベースレイヤレート未満であり、これはビデオレイヤが送信されない（レート０を送信する）確率が非常に高いことを意味する。
【００５４】
他方、本明細書で説明される実施形態による方法を用いる場合のベースレイヤレートに対する予想伝送レートの分析を図５に示す。この例は、異なる数のビデオレイヤで符号化されたシーケンスについて、上記比較例と同じ条件下でシミュレーションを行ったものである。
【００５５】
図５のプロットによれば、ベースレイヤレートは常に平均伝送レート以下であることは明らかである。これは、存在するビデオレイヤ数によらない、ベースレイヤレートより低いチャネルの相互情報量の低減可能性を示している。同図は、本明細書で説明されるレート点を生成するための最適化方法は、より良いチャネル条件を利用して、可能な固定レートよりも高い予想伝送レートを得ることも示している。
【００５６】
図６は、異なる数のビデオレイヤの最適化問題の解決によって得られた最大の予想伝送レートのプロットを示している。このプロットによれば、ビデオレイヤ数が増加するにつれて、予想伝送レートの利得に関して収穫逓減が見られる。したがって、本明細書で説明される実施形態のこの特徴について考えられる１つの利点は、チャネル上で送信されるコンテンツファイルにおいて作成されるべきレイヤ数について上限を規定することができるということである。これは符号化器の設計に影響を及ぼし得るものであり、計算上複雑なマルチレイヤ符号化に関して起こり得る需要に上限を置くものである。
【００５７】
上記のような本明細書で説明される実施形態によれば、ベースレイヤレートが満たされない確率を低減し、より高い予想伝送レートをもたらすことができる。より高い予想伝送レートは、より高いスペクトル利用と等価である。周波数スペクトルの不足を考えた場合、後者の利点は無線マルチメディア伝送に有意な影響をもたらすことができる。
【００５８】
図７は、スペクトル・オーバーレイ無線ネットワークについて得られた最適な予想伝送レートのグラフを示している。第２の（オーバーレイ）ユーザは、サードパーティー無線に−１０ｄＢの干渉制約をかけている。この場合、実施形態では、干渉閾値を所与とし、上述したようにレートベクトルを最適化する前に、まず送信確率が計算される。この場合においても、このシナリオについての予想伝送レートはベースレイヤレートを上回る。これまでに述べたように、これは、ベースレイヤレートが満たされない確率が低いことを示している。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【図１】
0005774623.tif 000004
【図２】
0005774623.tif 000005
【図３】
0005774623.tif 000006
【図４】
0005774623.tif 000007
【図５】
0005774623.tif 000008
【図６】
0005774623.tif 000009
【図７】
0005774623.tif 000010