Étude et optimisation d'un système de vidéotransmission conjoint source-canal basé "SoftCast

par Anthony Trioux

Thèse de doctorat en Electronique. Acoustique et télécommunications

Soutenue le 10-12-2019

à Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France , dans le cadre de Sciences pour l'ingénieur (SPI) , en partenariat avec Institut d'Electronique, de Micro-éléctronique et de nanotechnologie/Dpt d'Opto-Acousto-Electronique (laboratoire) et de ComUE Lille Nord de France (Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE)) .


  • Résumé

    Des nouveaux schémas de Codage Vidéo Linéaire (CVL) ont démontré ces dernières années un potentiel élevé pour la diffusion de contenus vidéo sur des canaux de transmission sans-fil sévères. SoftCast représente le pionnier des schémas CVL. Différent des standards de transmission vidéo actuels et particulièrement utile en situation de broadcast, SoftCast est un système de codage conjoint source-canal où les pixels sont traités par des opérations linéaires successives (transformée DCT, allocation de puissance, modulation quasi-analogique) et directement transmis sans quantification ni codage (entropique ou de canal). SoftCast permet ainsi d’offrir une qualité vidéo reçue directement proportionnelle à la qualité du canal de transmission, sans aucune information de retour et tout en évitant les mécanismes d’adaptation complexes des schémas classiques. Un premier objectif de ces travaux de thèse concerne l’étude des performances de bout en bout de SoftCast. Des modèles théoriques sont ainsi proposés prenant en compte les contraintes de bande passante de l’application, l’allocation de puissance, ainsi que le type de décodeur utilisé à la réception (LLSE, ZF). Une deuxième partie basée sur une campagne de tests subjectifs concerne une étude originale de la qualité vidéo et des artefacts spécifiques associés à SoftCast. Dans une troisième partie, des méthodes de prétraitement permettant d’accroître la qualité reçue sont proposées avec un gain moyen en PSNR de l’ordre de 3 dB. Finalement, un algorithme adaptatif modifiant la taille du groupe d’images (GoP) en fonction des caractéristiques du contenu vidéo transmis est proposé. Cette solution permet d’obtenir des gains supplémentaires en PSNR de l’ordre de 1 dB.

  • Titre traduit

    Study and optimization of a joint source-channel video-transmission system based on "SoftCast"


  • Résumé

    Linear video coding (LVC) schemes have recently demonstrated a high potential for delivering video content over challenging wireless channels. SoftCast represents the pioneer of the LVC schemes. Different from current video transmission standards and particularly useful in broadcast situation, SoftCast is a joint source-channel coding system where pixels are processed by successive linear operations (DCT transform, power allocation, quasi-analog modulation) and directly transmitted without quantization or coding (entropic or channel). This allows to provide a received video quality directly proportional to the transmission channel quality, without any feedback information, while avoiding the complex adaptation mechanisms of conventional schemes. A first contribution of this thesis is the study of the end-to-end performances of SoftCast. Theoretical models are thus proposed taking into account the bandwidth constraints of the application, the power allocation, as well as the type of decoder used at the reception (LLSE, ZF). Based on a subjective test campaign, a second part concern an original study of the video quality and specific artifacts related to SoftCast. In a third part, preprocessing methods are proposed to increase the received quality in terms of PSNR scores with an average gain of 3 dB. Finally, an adaptive algorithm modifying the size of the group of pictures (GoP) according to the characteristics of the transmitted video content is proposed. This solution allows to obtain about 1 dB additional gains in terms of PSNR scores.



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