Joint source-channel coding and decoding of arithmetic codes : application to robust decoding of H.264 videos

Codage-décodage source-canal conjoint des codes arithmétiques : application au décodage robuste des vidéos codées H.264

• Auteur / Autrice : Salma Ben Jamaa-Joussemet
• Direction : Michel Kieffer, Pierre Duhamel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Traitement du signal
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codage

Mots clés libres

Codage arithmétique

Cabac

H. 264

Treillis

Spectre de distances

Estimation MAP

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le contexte du codage/décodage source-canal conjoint (CSCC/DSCC) des codes arithmétiques (CA). Nous nous intéressons au décodage robuste des trames codées par CABAC, une version du CA adoptée dans des standards tels que le H. 264. Nous proposons un estimateur au sens du maximum a posteriori, sans approximations, prenant compte les contraintes d'une implémentation réaliste du CA. Pour l'évaluation de cet estimateur, nous utilisons les techniques de décodage séquentiel, qui posent, en revanche, des problèmes de complexité. Nous développons alors un critère objectif de décision permettant d'ajuster le compromis complexité-efficacité. Ensuite, nous nous intéressons à la caractérisation analytique de la robustesse des schémas de CSCC utilisant le CA. Dans ce but, nous représentons le CA par une machine à états finis pour générer un treillis bi-dimensionnel adapté à un décodage Viterbi. Ce treillis permet de calculer la distance libre et le spectre des distances du CA. Les outils analytiques développés sont exploitées pour concevoir un schéma de CSCC optimisé de manière à minimiser asymptotiquement la probabilité d'erreur symbole.

This thesis deals with joint source-channel coding and decoding (JSCC/JSCD) schemes involving arithmetic codes (AC). First, we develop a JSCD technique based on MAP estimation of CABAC encoded data. This estimator is considered to be exact as it is evaluated without approximations and with respect of the constraints imposed by an actual implementation of AC. The evaluation of the proposed MAP estimator is achieved using an improved sequential decoding technique, allowing to adjust the decoder complexity-efficiency trade-off. The purpose of the second part of this thesis is to provide analytical tools to predict and evaluate the effectiveness of the redundancy introduced by the JSCC schemes into AC. Integer binary AC is then modelled by a reduced-state automaton to obtain a bit-clock trellis. Distance spectra are then derived. The obtained distance properties provide an objective criteria that are then exploited to design efficient error-correcting arithmetic codes.