發送機側信道自適應視頻傳輸的製作方法
2023-08-01 01:23:26 1
專利名稱：發送機側信道自適應視頻傳輸的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及魯棒的無線視頻傳輸，更具體而言，涉及一種用於實施發送側信道自適應視頻傳輸的系統和方法。
隨著無線技術的出現，大量需求已經集中到提供無線視頻流應用上。遺憾的是，為了有效，流視頻必須能夠智能地適應於變化的信道狀態，以便最大化視頻質量。為了克服該問題而存在各種挑戰，包括由於有限且變化的信道容量以及實時數字視頻嚴格的比特率和延遲要求而面臨的困難。
用於提供信道自適應通信的現有技術包括通過接收機的反饋來帶寬。例如，以ViXSTM的商品名稱提供了這樣一種系統。利用這種方測量信道帶寬，並且調整數字視頻比特率以匹配使用實時轉碼的變化法的問題在於，自適應將總是落後於實際的信道狀態，因為反饋和調整過程花費了時間。
另一解決方案包括將視頻數據分割成不同的子流或層，確定每層的重要性，並以不同的優先級來發送這些層。當信道具有足夠的吞吐量時，所有這些層將被成功地發送和接收。當信道吞吐量下降時，更重要的數據將通過，而不太重要的數據將盡力通過。使用該技術，信道自適應在轉碼之後進行，由此縮短了自適應的響應時間。還提出了在沒有來自接收機的特定反饋的情況下檢測信道狀態的機制。然而，這種解決方案的主要局限性在於，接收機必須在可以用例如標準MPEG-2、MPEG-4和/或H.26L解碼器進行解碼之前將這些子流組裝回為單個流。這限制了該解決方案的適用性，並且潛在地增加了接收機的成本。
因此，對於一種用於提供發送機側信道自適應視頻傳輸的改進的系統和方法存在需要。
本發明通過提供一種信道自適應傳輸系統和方法來解決上述問題以及其它問題。在第一方面，本發明提供一種用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸系統，該系統包括可變長度解碼系統(VLD)，用於從壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼(和報頭碼)；DCT代碼標記系統，用於將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段；以及比特流處理系統，其基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段。
在第二方面，本發明提供一種使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸方法，該方法包括接收壓縮的視頻信號；由該壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段；以及基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段。
在第三方面，本發明提供一種存儲在可記錄介質上用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的程序產品，該程序產品包括用於從壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼的裝置；用於將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段的裝置；以及用於基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段的裝置。
在第四方面，本發明提供一種用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸系統，該系統包括可變長度解碼系統(VLD)，用於從壓縮的視頻信號生成由DCT數據塊組成的離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；DCT代碼分割系統，用於將每個DCT塊分割成一對用分組報頭標識的小分組；以及小分組處理系統，其基於當前的信道狀態來確定是否保留每個小分組。
在第五方面，本發明提供一種使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸方法，該方法包括接收壓縮的視頻信號；從壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；將DCT遊程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組，其中每個小分組可由分組報頭來標識；以及基於當前的信道狀態來確定是否保留每個小分組。
在第六方面，本發明提供一種存儲在可記錄介質上用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的程序產品，該程序產品包括用於接收壓縮的視頻信號的裝置；用於由該壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼的裝置；用於將DCT遊程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組的裝置，其中每個小分組可由分組報頭來標識；以及用於基於當前的信道狀態來確定是否保留每個小分組的裝置。
通過以下結合附圖所採用的本發明各個方面的詳細描述，本發明的這些和其它特徵將更容易被理解，其中
圖1描繪了根據本發明的利用比特流標記過程來提供發送機側自適應的自適應傳輸系統的框圖。
圖2描繪了根據本發明的利用小分組化(mini-packetization)過程來提供發送機側自適應的自適應傳輸系統的框圖。
本發明提供分層視頻傳輸系統的自適應性能，而無需對接收機解碼能力的附加要求。正如下面所詳細描述的，這是通過提供一種在信道自適應之後將各視頻層合併回成一層的傳輸系統來實現的。以這種方式，接收機可以使用通常配置的單層解碼器，並且不需要處理多個視頻層的能力。應當理解，雖然本發明是參考無線系統進行描述的，但是本發明還可以應用於必須適應於變化的信道狀態的任何傳輸系統。
下面描述用於實施這種發送機側自適應傳輸系統的兩個說明性實施例。第一實施例使用比特流標記技術來標識必要時可以丟棄的DCT代碼，而第二實施例使用了小分組化技術，該小分組化技術將每個DCT塊分割成兩個小分組，必要時這兩個小分組中的每一個都可以被丟棄。
圖1描繪了利用比特流標記過程來提供發送機側信道自適應的自適應傳輸系統10。在該實施例中，解析壓縮的視頻流，以使可以將「標記」插入該流中來描繪不同的段。在傳輸期間，監視傳輸緩衝器狀態以評估信道狀態。如果緩衝器變得太滿，那麼可以丟棄比特流的某些帶有標記的段。否則，將只除去這些標記。
如圖1所示，MPEG-2視頻12進入傳輸系統10，在那裡它由可變長度解碼系統(VLD)14進行最初的處理。應當注意，所輸入的MPEG-2視頻12已經被轉碼為預定的比特速率，即不需要進一步的轉碼來實施本發明。還應當注意，儘管該實施例是參考處理MPEG-2信號來描述的，但是本發明還可以應用於其它類型的壓縮的視頻信號(例如MPEG-4、H.26L等)。
VLD 14從該MPEG-2視頻12生成報頭碼和離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼的流，然後將其饋入DCT代碼標記系統16。DCT代碼標記系統16有選擇地將可唯一標識的標記(例如比特串)插入在DCT遊程長度碼之間，以標識DCT係數段(「段」)。這些標記例如可以包括未由原始比特流規範使用的任何代碼或比特集合。決定在哪裡插入這些標記由分段系統28來完成，其可以使用任何已知的或後來開發的技術、過程和/或算法。例如，可能優選的是將較高頻率的數據標識為比較低頻率的DC數據和報頭碼更可捨棄。在這種情況下，可以標記在遊程長度DCT代碼串中(即在每個DCT塊中)較高頻率的DCT係數，以使以後必要時可以容易地標識並丟棄它們。
一旦完成了該過程，比特流處理系統18基於來自傳輸緩衝器控制單元24的反饋來保留或丟棄下一個帶有標記的DCT係數段。更具體而言，通過檢查來自傳輸單元22的反饋，傳輸緩衝器控制單元24可以確定是否應該丟棄下一個帶有標記的段，以便在緩衝器30中保持期望的充滿度。例如，傳輸緩衝器控制單元24可以查看一下是否已經超出了緩衝器30的預定充滿度閾值32(例如75％)。如果已經超出了該閾值，那麼傳輸緩衝器控制單元24可以發信號通知比特流處理系統18來丟棄下一個帶有標記的DCT係數段。帶有標記的段可以根據需要來丟棄，直到緩衝器充滿度下降到充滿度閾值32以下為止。
如果來自傳輸控制緩衝器單元24的信號是要丟棄下一個帶有標記的DCT係數段，則比特流處理系統18丟棄從開始標記處(標記該段的開頭)開始到結尾標記(標記該段的結尾)的比特，包含這些標記本身在內。如果來自傳輸控制緩衝器單元24的控制信號是要保持下一個帶有標記的段完整，那麼只除去這些標記。
在比特流處理系統18完成其處理之後，分組化系統20對比特流進行分組以生成自適應視頻信號，然後可以由發送單元22在信道26上發送該信號。應當理解，僅僅為了說明目的而提供了檢查緩衝器30以查明上述信道狀態並對其作出反應的過程，以及評估信道狀態並基於該信道狀態而從比特流中除去或者引起除去帶有標記的DCT係數段的任何其它過程，同樣落在本發明的範圍內。
在圖2中描述了本發明的第二實施例。在該實施例中，不是插入獨特的比特來標記這些段以便例如標識較高頻率的DCT係數，而是將每個DCT塊分割成用分組報頭標識的兩個或更多個「小分組」。然後基於來自傳輸緩衝器控制單元52的信號來丟棄或者保留這些小分組。
因此，與上述的第一實施例類似，自適應傳輸系統40包括接收壓縮的視頻信號即MPEG-2視頻12並生成DCT遊程長度碼的VLD 42。這些代碼由DCT代碼分割系統44進行分割，該系統將每個DCT塊分為兩個或更多個小分組。通常，第一小分組比後面的小分組更有價值。另外，對於數據當中較細顆粒度的分化，每一塊可以被分割成多於兩個的小分組。
然後，基於來自傳輸緩衝器控制單元52的信號，小分組處理系統46保留或丟棄下一個小分組。傳輸緩衝器控制單元52使用例如與上面對於第一實施例所述的相同的過程，決定是保留還是丟棄下一個小分組。也就是，如果緩衝器54的充滿度高於預定的充滿度閾值56，則傳輸緩衝器控制單元52發信號通知小分組處理系統46來丟棄下一個小分組。
在小分組處理系統46的處理之後，用分組化系統48對所得到的小分組進行分組以生成自適應視頻信號，然後可以由發送單元50來發送該信號。應當理解，僅僅為了說明目的而提供了檢查緩衝器54以查明上述信道狀態並對其作出反應的過程，以及查明信道狀態並基於該信道狀態而從比特流中除去或者引起除去小分組的任何其它過程，同樣落在本發明的範圍內。
可以理解，在此描述的系統、功能、機制、方法、引擎以及模塊可以以硬體、軟體、或者硬體與軟體的組合來實施。它們可以通過任何類型的計算機系統或者適用於執行在此所述的方法的其它裝置來實施。硬體與軟體的典型組合可以是具有電腦程式的通用計算機系統，該電腦程式在被加載和執行時控制該計算機系統以使它執行在此所述的方法。可選擇地，可以使用包含用於執行本發明的一個或多個功能任務的專用硬體的專用計算機。在又一實施例中，本發明的一部分或全部可以以分布式的方式來實施，例如在諸如網際網路之類的網絡上。
本發明還可以被嵌入電腦程式產品中，該電腦程式產品包括能夠實現在此所述的方法和功能的所有特徵，並且其在計算機系統中被加載時，能夠執行這些方法和功能。在本上下文中，諸如電腦程式、軟體程序、程序、程序產品、軟體等之類的術語是指一組指令的以任何語言、代碼或符號的任何表示，該組指令打算使具有信息處理能力的系統直接地或者在以下步驟之一或二者之後執行特定功能(a)轉換為另一種語言、代碼或符號；和/或(b)以不同的物質形式再生。
為了說明和描述的目的，已經給出了本發明的前述描述。它並非打算是窮盡的或者將本發明限於所公開的確切形式，並且顯然地，許多修改和變化是可能的。對於本領域技術人員而言會是顯而易見的這樣的修改和變化，打算被包含在如由所附權利要求書所限定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種用於使壓縮的視頻信號(12)適應於信道狀態的信道自適應傳輸系統(10)，包括可變長度解碼系統(VLD)(14)，用於從壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；DCT代碼標記系統(16)，用於將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段；以及比特流處理系統(18)，其基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段。
2.權利要求1所述的信道自適應傳輸系統，還包括傳輸緩衝器控制單元(24)，該傳輸緩衝器控制單元通過將傳輸緩衝器(30)的充滿度與充滿度閾值(32)進行比較來確定信道狀態。
3.權利要求2所述的信道自適應傳輸系統，其中如果傳輸緩衝器的充滿度超出了充滿度閾值，則傳輸緩衝器控制單元發信號通知比特流處理系統來丟棄下一個帶有標記的DCT係數段。
4.權利要求1所述的信道自適應傳輸系統，還包括分組化系統(20)，用於將比特流處理系統的輸出分組化為自適應視頻信號；以及發送單元(22)，用於輸出該自適應視頻信號。
5.權利要求1所述的信道自適應傳輸系統，其中DCT代碼標記系統包括分段系統，用於標識並標記高頻率的DCT係數段。
6.一種使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸方法，包括接收壓縮的視頻信號；從該壓縮的視頻信號生成(14)離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；將標記插入(16)該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段；以及基於當前的信道狀態來確定(18)是否保留帶有標記的DCT係數段。
7.權利要求6所述的方法，其中通過將傳輸緩衝器的充滿度與充滿度閾值進行比較來確定信道狀態。
8.權利要求7所述的方法，其中如果傳輸緩衝器的充滿度超出了充滿度閾值，則丟棄下一個帶有標記的DCT係數段。
9.權利要求6所述的方法，還包括以下步驟將所得到的比特流分組化為自適應視頻信號；以及輸出該自適應視頻信號。
10.權利要求6所述的方法，其中插入步驟包括標識並標記高頻率DCT係數段的步驟。
11.一種存儲在可記錄介質上用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的程序產品，包括用於從壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼的裝置(14)；用於將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段的裝置(16)；以及用於基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段的裝置(18)。
12.一種用於使壓縮的視頻信號(12)適應於信道狀態的信道自適應傳輸系統(40)，包括可變長度解碼系統(VLD)(42)，用於從壓縮的視頻信號生成由DCT數據塊組成的離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；DCT代碼分割系統(44)，用於將每個DCT塊分割成一對由分組報頭標識的小分組；以及小分組處理系統(46)，其基於當前的信道狀態來確定是否保留每個小分組。
13.權利要求12所述的信道自適應傳輸系統，還包括傳輸緩衝器控制單元(52)，該傳輸緩衝器控制單元通過將傳輸緩衝器(54)的充滿度與充滿度閾值(56)進行比較來確定信道狀態。
14.權利要求13所述的信道自適應傳輸系統，其中如果傳輸緩衝器的充滿度超出了充滿度閾值，則傳輸緩衝器控制單元發信號通知小分組處理系統來丟棄下一個小分組。
15.權利要求12所述的信道自適應傳輸系統，還包括分組化系統(48)，用於將小分組處理系統的輸出分組化為自適應視頻信號；以及發送單元(50)，用於輸出該自適應視頻信號。
16.權利要求12所述的信道自適應傳輸系統，其中DCT代碼標記系統包括分段系統(28)，用於標識包含高頻率係數的小分組並將其標記為高。
17.一種使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的信道自適應傳輸方法，包括接收壓縮的視頻信號；從壓縮的視頻信號生成(44)離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；將DCT遊程長度碼的每個DCT塊分割(46)成第一和第二小分組，其中每個小分組可由分組報頭來標識；以及基於當前的信道狀態來確定(48)是否保留每個小分組。
18.權利要求17所述的方法，其中通過將傳輸緩衝器(54)的充滿度與充滿度閾值(56)進行比較來確定信道狀態。
19.權利要求18所述的方法，其中如果傳輸緩衝器的充滿度超出了充滿度閾值，則丟棄下一個小分組。
20.權利要求17所述的方法，還包括以下步驟將所得到的比特流分組化為自適應視頻信號；以及輸出該自適應視頻信號。
21.權利要求17所述的方法，其中分割步驟包括標識並標記包含高頻率係數的小分組的步驟。
22.一種存儲在可記錄介質上用於使壓縮的視頻信號適應於信道狀態的程序產品，包括用於接收壓縮的視頻信號的裝置(40)；用於從該壓縮的視頻信號生成離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼的裝置(42)；用於將DCT遊程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組的裝置(44)，其中每個小分組可由分組報頭來標識；以及用於基於當前的信道狀態來確定是否保留每個小分組的裝置(46)。
全文摘要
一種信道自適應視頻傳輸系統和方法。提供一種系統(10)，該系統包括可變長度解碼系統(VLD)(14)，用於從壓縮的視頻信號生成報頭碼和離散餘弦變換(DCT)遊程長度碼；DCT代碼標記系統(16)，用於將標記插入該DCT遊程長度碼中以定義帶有標記的DCT係數段；以及比特流處理系統(18)，其基於當前的信道狀態來確定是否保留帶有標記的DCT係數段。
文檔編號H04N7/26GK101057502SQ200580039115
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月14日 優先權日2004年11月16日
發明者Y·陳 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司