Codage video robuste

F. Le léannec, C. Guillemot.

Contact: F. Le Léannec 

Présentation de la démonstration

• Les transmissions temps-réel de données multimédia sur Internet sont caractérisées par des délais de transmissions, variations de délais de délais et pertes de paquets, dûes à l'utilisation de protocoles non fiables.
• Dans cette démonstration, nous nous intéressons à la robustesse des flux vidéo compressés vis à vis des pertes de paquets. Nous comparons trois stratégies différentes de codages vidéo vis à vis des pertes de paquets.

1. L'algorithme de compression utilisé dans le standard H.263+ s'appuie sur une boucle de prédiction temporelle combinant estimation et compensation de mouvement, afin d'exploiter la redondance temporelle présente dans une séquence vidéo. Cette prédiction peut provoquer la proagation des pertes de paquets à travers plusieurs images.
2. L'algorithme de compression vidéo utilisé actuellement dans les outils de vidéoconférence sur le MBone s'appuie le rafraîchissement conditionnel ou Conditionnal Replenishment (CR), qui consiste à coder en INTRA les macroblocs de pixels 16*16 qui sont détectés en mouvement [McCanne97]. Le Conditionnal Replenishment est caractérisé par une bonne robustesse aux pertes de paquets, mais une faible efficacité de compression.
3. Un nouvel algorithme de codage a été développé dans le but d'améliorer le compromis entre robustesse aux pertes et efficacité de compression. Un algorithme de sélection de modes de codage choisit, pour chaque macrobloc de piexels 16*16 de chaque image, de le coder en INTRA ou en INTER. Le choix des modes est optimisé au sens débit-distorsion, comme dans [Wiegand96], avec une mesure de distorsion qui prend en compte les caractéristiques de canal, similairement à [Hinds97]. Celles-ci sont considérées au travers d'un modèle statistique pertes de paquets. Le modèle pris en compte est une chaîne de Markov à deux états "recu" et "perdu".

Résultats de la démo

Les séquences reconstruites suivantes sont le résultat du décodage de la séquences news au fomat CIF, à un débit de 384 Kbit/s. Une transmission sur un lien au taux de pertes de 10% est simulé. Les paquets vidéo ont une taille de 536 octets.

• Codeur H.263+ : séquence News reconstruite après transmission sur un lien avec pertes
  Le codeur utilisé est le Test Model de H.263+ version 3.0. La séquence ci-dessous met en évidence la propagation des pertes de paquets à travers plusieurs images, due à la boucle de prédiction temporelle.

• Codeur basé Conditionnal Replenishment : séquence News reconstruite après transmission sur un lien avec pertes
  L'algorithme de Conditionnal Replenishment a été porté dans le Test Model H.263+ où il remplace les boucle de prédiction temporelle. La séquence ci-dessous montre la robustesse de l'algorithme de Conditionnal Replenishment vis à vis des pertes de paquets. Néanmoins, la faible efficacité de compression du CR est constatable de part la faible qualité des images reconstruites.

• Sélection de modes de codage : séquence News reconstruite après transmission sur un lien avec pertes
  L'algorithme de sélection de modes est intégré au test Model H.263+. La séquence reconstruite ci-dessous montre que le codeur avec sélection de modes est un peu moins robuste que le CR vis à vis des pertes, mais la qualité globale de l'image est en moyenne meilleure, notamment grâce au codage INTER utilisé.

Publication

• L'algorithme mis en oeuvre est présenté en détail dans [LeLeannec99].

Collaborations

• Ces travaux sont issus de discussions menées dans le cadre de l'action incitative DEVIN

Références

[McCanne97]

S. McCanne, M. Vetterli, and V. Jacobson Low-Complexity Video Coding for Receiver-Driven Layered Multicast. IEEE Transactions On Selected Areas in Communications, VOL.15, NO. 6, August 1997.

[Wiegand96]

T. Wiegand, M. Lightstone, D. Mukherjee, T. George Campbell and S. K. Mitra Rate-Distortion Optimized Mode Selection for Very Low Bit Rate Video Coding and the Emerging H.263 Standard. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, VOL.6 NO.2 April 1996.

[Hinds97]

R.O. Hinds, T.N. Pappas, and J.S. Lim Joint Block-based video source/channel coding for packet switched networks, in Proceedings SPIE Vol. 3309, pp.124-133, 1997.

[LeLeannec99]

F. Le Léannec, F. Toutain, and C. Guillemot Packet Loss Resilient MPEG-4 compliant video coding for the Internet., à paraître dans Image Communication, numéro spécial "Real-Time Vide over the Internet", 1999.