Systematic frequency scalability protection scheme based on Wyner-Ziv coding
Schéma de protection systématique à scalabilité fréquentielle d'un flux vidéo compressé basé sur le codage de Wyner-Ziv
Résumé
Internet providers currently propose « quaduple play » services (Internet services, IPTV optionnally in high definition, video on demand, mobile services) which illustrate nowadays convergence between different broadcasting networks. Digital video transmissions have to adapt increasingly heterogenous ressources concerning network and reception devices. Typically, video streams are formated into packets which loss has extremely damaging consequences on reconstructed video quality. It is necessary to find a new flexible error resilient transmission solution. We present an original systematic error protection scheme for video transmission based on frequency scalability. Frequency scalability allows to reduce a sequence saptial resolution with low complexity. It also eases the adaptation of the video sequence display format to heterogeneous receivers. In this scheme, a reduced spatial resolution description of the sequence obtained using Wyner-Ziv coding is transmitted jointly with the main video stream. At the decoder side, the side stream is used to ensure reconstruction of the low spatial resolution version, which is substituted to the corrupted main stream parts. By lowering the side stream resolution, a higher corrective capacity can be achieved at the same protection bit rate. The video sequence quality degrades gracefully with worsening error conditions, without requiring layered coding. Moreover the proposed systeme is fully backward compatible. An analytical model has been developped to estimate the transmission distorsion, which allowed us to derive the optimal system parameters (corrective capacity and protected resolution). Correlated loss patterns from simulations and 802.11g transmission measurements have been used. Performances of our scheme have been evaluated upon robustness to packet loss and reconstructed video quality. Finally, analytical and experimental results put in relief the superiority of the proposed solution compared to a classical protection
Les fournisseurs d’accès Internet proposent aujourd’hui des offres « quadruple play » (services Internet, TVIP éventuellement en Haute Définition, vidéo à la demande et services mobiles) qui reflètent la convergence actuelle des différents réseaux de diffusion. Les transmissions vidéo numériques doivent s’adapter à des ressources de plus en plus hétérogènes en termes de réseau et de récépteur. Typiquement, les flux vidéo sont transmis sous forme de paquets dont la perte a des conséquences extrèmement dommageables sur la qualité vidéo reconstruite. Il est donc nécessaire de développer des nouvelles solutions de transmission flexibles et résistantes aux erreurs. Nous présentons dans le cadre de cette thèse un système original de protection systématique d’une transmission vidéo basé sur une scalabilité fréquentielle. La scalabilité fréquentielle permet d’accéder à une version basse résolution spatiale de la vidéo à moindre complexité. Elle présente également l’avantage de faciliter l’adaptation du format d’affichage de la séquence vidéo à l’hétérogèneité des récepteurs. Le système proposé adjoint une description basse résolution de la séquence, obtenue par codage de Wyner-Ziv, au flux principal. Au décodeur, ce flux est utilisé pour reconstruire sans erreur une version de résolution spatiale inférieure des zones de l’image corrompues. En diminuant la résolution spatiale du flux adjacent, on peut augmenter la capacité corrective du système proposé sans augmenter le débit dédié à la protection. La qualité de la séquence vidéo diffusée évolue graduellement en fonction des conditions de transmission, sans nécessiter un codage par couches. De plus notre système est parfaitement compatible avec les systèmes de diffusion existants. Un modèle analytique a été développé afin d’estimer la distorsion due à la transmission et les paramètres optimaux du système proposé (capacité corrective et résolution protégée). Des motifs de pertes de paquets corrélées issus de simulations et de mesures réelles lors d’une transmission 802.11g (WiFi) ont été utilisés. Les performances de la protection ont été évaluées en termes de résistance aux erreurs et qualité vidéo reconstruite. Finalement, les résultats analytiques et expérimentaux du système mettent en évidence la supériorité de la solution proposée par rapport à une protection classique
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)