Масштабируемый информационный сигнал, устройство и способ для кодирования масштабируемого информационного контента, устройство и способ для исправления ошибок масштабируемого информационного сигнала

Масштабируемый информационный сигнал, устройство и способ для кодирования масштабируемого информационного контента, устройство и способ для исправления ошибок масштабируемого информационного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к информационным сигналам, таким как мультимедийные сигналы, кодированию информационного контента и исправлению ошибок в подобных информационных сигналах.

ПРЕДПОСЫЛКИ

При медийном обмене происходит потеря информации из-за ошибок передачи по многим каналам передачи без должного качества предоставляемых услуг (QoS). Одним из примеров мультимедийного потока является видеобитстрим. В силу пространственной и временной структурной зависимости таких современных видеокодеков, как H.264/AVC или, в особенности, масштабируемого расширения H.264/AVC (SVC) [A1], воздействие потерь на качество декодированного видеосигнала в основном зависит от того, какие составляющие битстрима затронуты. В однонаправленных каналах для борьбы с этими потерями используются технологии упреждающей коррекции ошибок (FEC). Для разрешения этой проблемы было предложено множество схем защиты, в частности неравномерной защиты от ошибок (UEP) [A5] или передачи по приоритету кодирования (PET) [B3]. Оба подхода больше обеспечивают защиту нижних и более важных уровней.

Но впервые в [А2] было признано, что при защите всех зависимых уровней усилению защиты нижних уровней могут способствовать также символы избыточности верхних уровней.

Это может быть очень эффективно для протоколов одновременной передачи многоуровневого масштабируемого видеопотока, например, при многоуровневой групповой передаче [А6].

Рассмотрению подлежат различные структуры зависимости. Одной из важных структур зависимости является алгоритм компенсации движения, в котором используется эталонная „картинка” для предсказания другого изображения. Если эталонный образ или часть такого эталонного образа утрачены, дефект затрагивает и производные изображения и их компоненты. Поэтому в последовательности производных друг от друга изображений первые изображения наиболее важны. Потеря в какой-то момент, как правило, так или иначе затрагивает все последующие изображения.

Следовательно, в такой цепи зависимости необходимо сохранить как можно больше образов.

Еще одна совокупность взаимозависимых структур представлена в видеокодеке SVC, где базовый уровень служит репером для уровня оптимизации.

Этот уровень оптимизации является опорным для следующего уровня усовершенствования, и так далее.

Пусть l будет идентификатором уровня в последовательности от 0 до L-1,

где l=0 - базовый уровень,

l=1 идентифицирует первый уровень усовершенствования со ссылкой на базовый уровень.

В видеокодеке SVC потеря любого уровня х делает неприемлемыми результаты декодирования для всех уровней l>х, сформированных с опорой на х.

В силу этого для корректного формирования любого уровня <1 должен быть задан порядок очередности, если требуется определенное качество, представленное как некоторая величина l.

Для улучшения передачи мультимедийного контента по каналам, не обеспечивающим должное качество прохождения, может быть применена упреждающая коррекция ошибок (FEC).

Независимая защита с использованием современных FEC-методик оптимизации уровней не принимает во внимание взаимозависимость уровней.

Обычно при такой схеме для числа k исходных символов генерируется ряд избыточных символов р=n-k.

Предположим, удаленный на максимальное расстояние (MDS) корректирующий FEC-код применен так, что перекрывается любое число утраченных символов, меньшее или равное р.

Даже при более сильной защите важных нижних уровней (что известно также как неравномерная защита от погрешностей) путем прямого исправления ошибок (FEC) (введением большего количества избыточных символов) нет гарантии, что в любой сбойной ситуации относительно более защищенные уровни будут иметь большую вероятность правильной реконструкции, чем менее защищенные уровни.

При потере нижнего уровня более высокие усовершенствованные уровни не могут быть декодированы из-за пропущенных ссылок, как показано на фигуре 19.

В этом примере уровень 1 в момент t потерян из-за искажения при передаче („ошибка”), следовательно, уровни с l>1 не могут быть декодированы. Успешно принятая FEC-защита верхних уровней оказывается бесполезной.

КРАТКИЙ ОБЗОР

В силу сказанного целью настоящего изобретения является создание протокола упреждающей коррекции ошибок, который обеспечил бы более эффективную и/или надежную защиту масштабируемых информационных сигналов.

При осуществлении концепции изобретения многомерно масштабируемый информационный сигнал, компоненты которого представляют информационный контент в различных констелляциях уровней [см. пояснения к фиг.6] в их многомерных сочетаниях, формируют таким образом, что, по меньшей мере, первая из множества компонент, несущих содержательную часть информации (контент) на уровне первого из множества измерений, более высоком, чем уровень начального измерения, где появляется вторая из множества компонент, несущих контент информации, перекрывает эту вторую компоненту, по меньшей мере, третья из множества компонент, отличная от первой компоненты, представляющая контент информации на уровне второго из множества измерений, более высоком, чем уровень второго измерения, где появляется четвертая из множества компонент, несущих контент информации, перекрывает этот четвертый элемент, при этом информационный сигнал в каждой из различных констелляций защищен протоколом FEC путем введения избыточной информации, ассоциированной таким образом, что каждый элемент избыточной информации находится в зависимости от соответствующей компоненты, несущей контент информации в соответствующей констелляции, избыточная информация, соотнесенная с констелляцией, в которой первая компонента представляет информационный контент, находится в зависимости от этой первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту, и избыточная информация, соотнесенная с констелляцией, в которой третья компонента представляет информационный контент, находится в зависимости от этой третьей компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает четвертую компоненту.

При реализации концепции изобретения процесс кодирования содержательной части информации в информационный сигнал, многомерно масштабируемый таким образом, что его компоненты представляют контент информации в разных констелляциях многомерных уровней, включает в себя:

выработку множественности компонент таким образом, чтобы, по меньшей мере, первая из множества компонент, несущих контент информации на уровне первого из множества измерений, более высоком, чем уровень начального измерения, где появляется вторая из множества компонент, представляющих контент информации, перекрывала эту вторую компоненту; и чтобы, по меньшей мере, третья из множества компонент, отличная от первой компоненты, несущая информационный контент на уровне второго из множества измерений, более высоком, чем уровень второго измерения, где появляется четвертая из множества компонент, представляющая контент информации, перекрывала эту четвертую компоненту; и защиту информационного сигнала протоколом коррекции ошибок FEC путем соотнесения избыточной информации с каждой из различных констелляций таким образом, чтобы каждый элемент избыточной информации находился в зависимости от соответствующей компоненты, несущей содержательную часть информации в соответствующей констелляции; избыточная информация, ассоциированная с констелляцией, где первая компонента представляет информационный контент, находилась в зависимости от этой первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту, и избыточная информация, ассоциированная с констелляцией, в которой третья компонента представляет информационный контент, находилась в зависимости от этой третьей компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает четвертую компоненту.

Кроме того, при осуществлении изобретения формируют информационный сигнал, представляющий содержательную часть информации и масштабируемый так, что его составляющие обозначают моменты времени различных уровней качества контента информации, причем, по меньшей мере, первая из множества компонент, несущая контент информации на первом из различных уровней, более высоком, чем второй из различных уровней, где вторая из множества компонент представляет контент информации, перекрывает эту вторую компоненту; и информационный сигнал защищен протоколом FEC на каждом из различных уровней благодаря избыточной информации, ассоциированной таким образом, что каждый элемент избыточной информации находится в зависимости от соответствующей компоненты, представляющей содержательную часть информации на соответствующем уровне, и избыточная информация, соотнесенная с первым уровнем, находится в зависимости от первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту.

Далее, при реализации изобретения процедура кодирования полезного содержания информации в информационный сигнал, несущий это содержание и масштабируемый таким образом, что его составляющие обозначают моменты времени различных уровней качества контента информации, включает в себя выработку множества компонент, при которой, по меньшей мере, первая из множества компонент, представляющая контент информации на первом из различных уровней, более высоком, чем второй из различных уровней, где вторая из множества компонент представляет контент информации, перекрывает этот второй элемент; и защиту информационного сигнала с использованием протокола FEC путем соотнесения избыточной информации с каждым из различных уровней таким образом, чтобы каждый элемент избыточной информации находился в зависимости от соответствующей компоненты, представляющей контент информации на соответствующем уровне, и избыточная информация, ассоциированная с первым уровнем, находилась в зависимости от первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту.

В соответствии с целью изобретения его конструктивное исполнение представляет собой устройство для коррекции ошибок информационного сигнала, масштабируемого таким образом, что его составляющие представляют контент информации различных уровней качества, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, первая из множества компонент, представляющих информационный контент в первом из различных уровней, более высоком, чем второй из различных уровней, где вторая из множества компонент представляет информационный контент, перекрывает эту вторую компоненту; характеризующееся также тем, что информационный сигнал защищен протоколом FEC на каждом из различных уровней благодаря избыточной информации, ассоциированной таким образом, что каждый элемент избыточной информации находится в зависимости от соответствующей компоненты, несущей контент информации на соответствующем уровне, и избыточная информация, ассоциированная с первым уровнем, находится в зависимости от первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту; и выполняющее перечисленные ниже операции.

Исправление ошибки информационного сигнала в составе второй компоненты с использованием избыточной информации, ассоциированной с первым и вторым уровнями и фрагментом первой компоненты, не пересекающейся со второй компонентой; и извлечение информационного контента во втором качественном уровне из второй, откорректированной, компоненты с исключением фрагмента первой компоненты.

Реализация изобретения предусматривает, что информационный сигнал, представляющий трехмерный и/или звуковой информационный контент и масштабируемый таким образом, что компоненты этого сигнала представляют информационный контент разных уровней качества, формируют так, что, по меньшей мере, первая из множества компонент, представляющих информационный контент в первом из различных уровней, более высоком, чем второй из различных уровней, где вторая из множества компонент представляет информационный контент, перекрывает эту вторую компоненту; информационный сигнал защищен протоколом FEC на каждом из различных уровней благодаря избыточной информации, ассоциированной таким образом, что каждый элемент избыточной информации находился в зависимости от соответствующей компоненты, представляющей контент информации на соответствующем уровне, и избыточная информация, ассоциированная с первым уровнем, находится в зависимости от первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту. Конструктивное исполнение изобретения рассчитано на выполнение процедуры кодирования трехмерной и/или звуковой полезной информации в информационный сигнал, представляющий трехмерный и/или звуковой контент информации и масштабируемый таким образом, что компоненты этого сигнала представляют трехмерный и/или звуковой контент информации разных уровней качества, при этом данная процедура включает в себя перечисленные ниже операции, выработку множества компонент, при которой, по меньшей мере, первая из множества компонент, представляющая контент информации на первом из различных уровней, более высоком, чем второй из различных уровней, где вторая из множества компонент представляет контент информации, перекрывает этот второй элемент; и защиту информационного сигнала с использованием протокола FEC путем соотнесения избыточной информации с каждым из различных уровней таким образом, чтобы каждый элемент избыточной информации находился в зависимости от соответствующей компоненты, представляющей контент информации на соответствующем уровне, и избыточная информация, ассоциированная с первым уровнем, находилась в зависимости от первой компоненты, включая тот ее фрагмент, который перекрывает вторую компоненту.

Настоящее изобретение основывается, кроме прочего, на принципе, при котором более эффективная и/или надежная защита масштабируемого информационного сигнала обеспечивается за счет взаимосвязи множества компонент различных уровней в составе информационного сигнала при его защите с использованием протокола FEC.

В частности, компоненты информационного сигнала, несущие информационный контент на более высоком уровне, должны быть соотнесены с избыточной информацией, которая находится в зависимости не только от этой части данной компоненты, не пересекающейся с соответствующей перекрывающей компонентой более низкого уровня. Предпочтительнее, чтобы избыточная информация находилась в зависимости также от последнего фрагмента, увеличивая вероятность успешного устранения искажений в составляющей более низкого уровня на принимающей стороне.

Далее, вероятность исправления ошибки возрастает при применении вышеупомянутого принципа по более чем одному измерению масштабируемости многомерно масштабируемого информационного сигнала. Другими словами, вероятность безошибочной реконструкции информационного контента на любом из возможных качественных уровней может быть повышена без обязательного увеличения объема избыточной информации. Если сформулировать иначе, обеспечивается возможность сохранения вероятности качественного восстановления даже при уменьшении объема избыточной информации в составе информационного сигнала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Далее дается подробное описание конструктивных решений, в контексте прилагаемых фигур, где на фиг.1a-1с схематично проиллюстрированы примеры двухмерного масштабирования информационных сигналов;

на фиг.2 дана принципиальная схема конструктивного решения устройства кодирования;

на фиг.3 представлена блок-схема осуществления способа исправления ошибок;

на фиг.4 дана блок-схема дальнейшей реализации способа исправления ошибок;

на фиг.5 показана схема реализуемых взаимосвязей между различными уровнями многоуровневого информационного сигнала, с одной стороны, и зависимость избыточной информации от разных составляющих, с другой стороны;

на фиг.6 схематически проиллюстрирован пример кодирования при двухуровневой FEC-защите с использованием кода, исключающего ИЛИ (XOR);

на фиг.7 схематически проиллюстрирован пример многоуровневой FEC-защиты при L уровнях зависимости;

на фиг.8 схематически проиллюстрирован пример декодирования при двухуровневой FEC-защите с использованием кода, исключающего ИЛИ (XOR);

на фиг.9 схематически проиллюстрирован пример структуры зависимости сигнала видеокодека SVC;

на фиг.10 схематически проиллюстрирован пример осуществления декодирования констелляций с многоуровневой FEC-защитой и многомерными структурами зависимости;

на фиг.11 схематически проиллюстрирован пример информационного сигнала с пакетом ошибок;

на фиг.12 приведен пример порождающей матрицы для многоуровневого LT-кодирования [с применением кода преобразования Луби],

на фиг.13 показан возможный вариант матрицы предкодирования для многоуровневого систематического RAPTOR-кода [= RAPid TORnado - разновидность т.н. „фонтанных” кодов],

на фиг.14 приведен пример порождающей матрицы GLT LT-кодирования;

на фиг.15 показана матрица предкодирования GpSys raptor-кодов;

на фиг.16 показан возможный вариант многослойной матрицы LT-кодирования GLT0 и GlayeredLT (1) для двух уровней зависимости;

на фиг.17 показан возможный вариант многослойной матрицы предкодирования GpSys (0) и GlayeredpSys (1) для двух уровней зависимости;

на фиг.18 представлена гистограмма использования кода RAPTOR с k=1200 исходных символов и n=20 кодирующих символов размерностью t=48 байт; и

на фиг.19 дана схема уровней корректировки, не подлежащих декодированию из-за потери опорных ссылок в нижних уровнях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Подробное описание вариантов осуществления изобретения начинается с представления возможных вариантов информационных сигналов с двухмерной масштабируемостью на фиг.1а-1с.

Далее, со ссылкой на эти примеры информационных сигналов представлены конструктивные решения по защите информационного сигнала на стороне кодера и возможности исправления ошибок на принимающей стороне с опорой на фиг.2-4.

При этом технические решения, описываемые далее в контексте фиг.2-18, не ограничиваются двухмерно масштабируемыми информационными сигналами.

Скорее, информационный сигнал может иметь или больше двух размерностей масштабирования, или только одно измерение масштабируемости. Описываемые на фигурах 1-4 примеры информационных сигналов не ограничены каким-либо конкретным приложением, как то видео, аудио или т.п.

В целом, представленные конструктивные решения применимы ко многим типам информационных сигналов, обладающих мастшабируемостью, что ниже описано подробнее. Соответственно, несмотря на то что последующее обсуждение в рамках фиг.5-18 иногда сосредотачивается на масштабируемом видеокодировании, большинство рассматриваемых аспектов применимы также к другим видам информационных сигналов.

Более того, описываемая в контексте фиг.1-4 мастшабируемость информационного сигнала относится к способности нести информационный контент различных уровней качества.

В сущности, масштабируемый информационный сигнал, таким образом, может рассматриваться как многоуровневый информационный сигнал, у которого каждый уровень соответствует определенному уровню качества представления.

Поэтому далее в описании фиг.5-18 ссылка на некоторые принципы, обозначенные в фиг.1-4, делается как на „многоуровневую FEC”.

На фиг.1а приведен пример информационного сигнала, масштабируемого таким образом, что его компоненты представляют информационный контент других уровней качества.

Информационный сигнал 10 показан слева на фиг.1а. В частности, информационный сигнал отображен в виде прямоугольника. Площадь, ограничиваемая прямоугольником, должна соответствовать объему данных, содержащихся в информационном сигнале.

Однако, несмотря на то что информационный сигнал 10 отображен как двухмерная область, структура данных информационного сигнала не должна ограничиваться подобным представлением. Скорее, информационный сигнал может представлять собой линейный поток данных в пакетированном или непакетированном формате. Двухмерное отображение информационного сигнала 10 на фиг.1а использовано только для более наглядного пояснения того, как информационный сигнал 10 обеспечивает масштабируемое представление информационного контента по двум векторам масштабируемости.

В частности, на фиг.1 отображены четыре разные составляющие информационного сигнала 10. Первая составляющая показана сплошной линией 10, которая заключает в себе весь информационный сигнал в целом. Другие три элемента - 10а, 10b и 10с - представляют собой подкомпоненты информационного сигнала 10. Каждая из подкомпонент 10а-10с позволяет реконструировать представление содержавшейся в сигнале информации, хотя уровень качества по сравнению с полным информационным сигналом 10 будет снижен.

Так, подкомпонента 10а воспроизводит информационный контент на уровне 0 по первому вектору масштабируемости 12.

Этот уровень ниже, чем уровень 1 по вектору масштабируемости 12, по которому информационный сигнал 10 представляет содержание информации в целом.

Аналогично подкомпонента 10b дает возможность воссоздать информационный контент на уровне 0 по второму вектору масштабируемости 14, который ниже уровня 1, на котором отражено содержание информации при ее восстановлении на основании полного информационного сигнала.

Подобно тому, как соотносятся между собой полный сигнал, с одной стороны, и подкомпоненты 10а и 10b, с другой стороны, подэлемент 10с позволяет восстановить содержимое данных на уровне, ниже того, который может быть достигнут при использовании любой из подкомпонент 10а и 10b по любому из двух векторов масштабируемости 12 и 14.

Таким образом, как видно на фиг.1а, полный информационный сигнал дает возможность реконструкции информационного контента на более высоком уровне 1 по обоим векторам масштабируемости 12 и 14, в то время как подэлемент 10с позволяет лишь восстановить содержание информации на низшем уровне 0 в обоих направлениях масштабирования 12 и 14.

Другие подкомпоненты 10а и 10b являются промежуточными, поскольку они могут способствовать восстановлению содержимого данных на более высоком уровне 1 по одной из осей масштабирования 12 и 14 и на более низком уровне по второй из осей масштабирования 12 и 14, как показано справа на фиг.1а.

На фиг.1а видно, что подэлемент 10с перекрывается обеими подкомпонентами 10а и 10b. Благодаря этому данные более низкого качества в рамках подэлемента 10с „повторно используются” в компонентах более высоких уровней 10а, 10b и 10 соответственно для совершенствования этих данных более низкого качества при реконструкции информационного контента на верхних уровнях по любому из векторов масштабируемости 12 и 14, совпадающих с элементом 10с. Вследствие этого данные подкомпоненты 10с можно считать более важными, чем данные за ее пределами 10с. В частности, если содержимое подэлемента 10с будет так или иначе повреждено, информационный контент не сможет быть правильно восстановлен даже в низшей констелляции уровней по обеим координатам 12 и 14.

Это также справедливо и для более высоких уровней в силу их зависимости от данных внутри подкомпоненты 10с. Однако потеря данных вне компоненты 10с не препятствует реконструкции содержимого информации, по меньшей мере, в низшей констелляции 00. В завершение следует отметить, что каждая из вышеупомянутых подкомпонент 10 и 10а-10с может индивидуально представлять декодируемые составляющие информационного сигнала, поскольку каждая подкомпонента независима для восстановления содержания информации в соответствующей констелляции качества и не требует никаких данных вне соответствующей подкомпоненты.

Кроме того, следует сказать, что любая потеря данных внутри соответствующей подкомпоненты 10, 10а, 10b и 10с приводит к искажениям при реконструкции информационного контента в отличие от констелляции качества соответствующей подкомпоненты. В примере на фиг.1а информационный сигнал 10 имел двухмерную масштабируемость таким образом, что для каждого уровня, на котором информационный контент мог быть реконструирован в одном направлении, обеспечивалась полная масштабируемость в другом направлении.

Однако это не обязательно всегда так. В частности, на фиг.1b приведен пример информационного сигнала, где количество уровней по вектору масштабируемости 12 отличается от количества уровней по другому вектору масштабируемости 14. Поясняя подробнее, в то время как на фиг.1а четыре компоненты 10 и 10а-10с соответствовали четырем точкам констелляции 10, 01, 00 и 11, изображенным на графике справа, информационный сигнал на фиг.1b имеет пять компонент, соответствующих точкам констелляции 00, 01, 02, 11 и 12, изображенным справа на фиг.1b.

Несмотря на то что на фиг.1b каждая точка констелляции на верхнем уровне по второму вектору масштабируемости 14 имеет соответствующую точку констелляции на том же уровне по первому вектору масштабируемости 12, на нижнем уровне 0 второго вектора масштабируемости 14 в этом нет необходимости.

На фиг.1с, в частности, приведен пример, где наименьшая подкомпонента, представляющая контент информации на уровне 0 по обоим векторам масштабируемости 12 и 14, то есть в констелляции 00, является единственной составляющей, создающей уровень 0 по первой оси координат 12.

Так же, точка констелляции 11 является единственной точкой констелляции на уровне 1 по первому вектору масштабируемости 12. Из примеров на фигурах 1а-1с понятно, что пересечение между составляющими высокого уровня, например, 10, 10а и 10b на фиг.1а, с одной стороны, и компонентом нижнего уровня 10с, с другой стороны, не обязательно должно быть равным для каждой из этих составляющих высокого уровня.

Как показано на фиг.1с, например, часто само пересечение может не быть элементом множества компонент информационного сигнала.

Кроме того, видно, что компонента уровня, более низкого, чем уровень другой компоненты, по меньшей мере, по одному из направлений масштабирования, не обязательно должна быть подэлементом, входящим в последнюю компоненту, как это отображено на фиг.1а-1с относительно наименьшей составляющей.

Чаще совмещение высокоуровневых компонент с составляющими более низкого уровня может быть таким, при котором составляющая нижнего уровня только частично перекрывается соответствующей высокоуровневой компонентой.

В конструктивных решениях, проиллюстрированных ниже на фиг.2-4, отмеченная выше зависимость между составляющими масштабируемого информационного сигнала используется при FEC-защите информационного сигнала и выполнении протокола упреждающей коррекции ошибок в принятых вариантах информационного сигнала, соответственно.

Как правило, компоненты верхнего уровня, то есть компоненты, представляющие контент информации на более высоком уровне, по меньшей мере, по одному из направлений масштабирования, связаны с соответствующей избыточной информацией, которая зависит не только от фрагмента компоненты, не пересекающейся с компонентами более низкого уровня, но и от части, которая имеет участки наложения с компонентами такого типа.

На фиг.2 представлено устройство 20 для кодирования информационного контента. Устройство 20 имеет вход 22 для приема информационного контента и выход 24 для защищенного масштабируемого информационного сигнала. Устройство 20 включает в себя формирователь компонент 26, генерирующий составляющие информационного сигнала, устройство FEC-защиты 28 для защиты с применением протокола прямой коррекции информационного сигнала и мультиплексор (MUX) 30, которые последовательно соединены в указанном порядке между входом 22 и выходом 24.

Формирователь компонент 26 кодирует содержимое информации 22 в масштабируемые данные, образующие информационный сигнал, показанный на фиг.1а-1с, в незащищенном формате.

В частности, формирователь компонент 26 может выполнять компрессию информационного контента 22 с потерями для формирования данных компоненты низшего порядка или низшего уровня 32а, например х00.

Для этого формирователь компонент 26, например, снижает качество информационного контента 22, после чего кодирует информационный контент с потерей в качестве. В таком случае формирователь компонент 26 может дополнить эту компоненту низшего уровня 32а данными непересекающейся компоненты высокого уровня 32b, которые в сочетании с данными компоненты низшего порядка 32а позволяют повысить восстановимость на некоторых уровнях и масштабируемость в одном или нескольких направлениях. Для простоты объяснения на выходе формирователя компонент 26 показаны только четыре компоненты, которые для примера имеют конфигурацию как на фиг.1а.

Однако в отличие от фиг.1а-1с данные компонент на выходе формирователя 26 не должны перекрываться.

Это означает, что информация компоненты х01 на выходе формирователя 26 должна включать в себя только часть данных, необходимых для констелляции х01 и не пересекающихся с данными компоненты более низкого уровня х00, то есть - часть данных, обозначенных в верхнем правом углу прямоугольника 10 на фиг.1а.

Аналогично информация компоненты констелляции х10 на выходе формирователя 26 должна содержать только данные из той части, составляющей 10b на фиг.1а, которая не перекрывает составляющую нижнего уровня 10с.

И информация компоненты высшего уровня х11 на выходе формирователя 26 должна, в свою очередь, включать в себя только те данные информационного сигнала фиг.1а-1с, которые не содержатся ни в одной из подкомпонент.

Затем совокупность незащищенных непересекающихся компонент защищается протоколом FEC с помощью устройства FEC-защиты 28.

Устройство FEC-защиты 28, в частности, содержит множество модулей 28a-d, каждый из которых уникально ассоциирован с одной из других компонент, выводимых формирователем 26, или одним из других уровней качества, которому соответствуют эти компоненты.

Каждый модуль 28a-d выполняет FEC-защиту данных соответствующих компонент. Однако кроме соответствующих данных непересекающихся компонент каждый модуль 28a-d получает данные компонент более низкого уровня, дополняющих или необходимых для соответствующего уровня качества.

Например, модуль 28b соотнесен с констелляцией качества х01 и получает данные непересекающейся компоненты х01, выводимой формирователем компонент 26 вместе с данными компоненты низшего уровня 32а. Таким же путем модуль 28d получает полные данные составляющей 10а (фиг.1а). Подобным образом каждый модуль 28a-d осуществляет FEC-защиту полной информации, необходимой для реконструкции информационного контента на соответствующем уровне качества, для которого предназначены данные соотнесенных компонент конкретного модуля. Иначе говоря, каждый из модулей 28a-d, фактически, объединен в комплекс с одним из различных уровней качества или констелляций качества, благодаря чему незащищенный информационный сигнал, выводимый формирователем компонент 26, обладает масштабируемостью, а каждый из этих модулей выполняет FEC-защиту всей информации, дополняющей или необходимой для соответствующего уровня качества или констелляции качества.

Следовательно, избыточная информация, которую, например, модуль 28b соотносит с данными компоненты высокого уровня х01, и зависит, и защищает данные компонент более низкого уровня, в частности 32а. Каждый модуль 28a-d выводит соответствующие данные непересекающихся компонент вместе с соответствующей избыточной информацией, полученной с помощью протокола FEC-защиты. Примеры защиты с помощью протокола прямой коррекции ошибок FEC, используемой устройством FEC-защиты 28, описаны ниже более подробно, тем не менее, следует отметить, что устройство FEC-защиты 28 и его модули 28a-d могут применять, например, систематический код для генерации избыточной информации.

Однако модули FEC 28a-d могут также задействовать несистематический код, когда они кодируют принимаемую информацию, используя данные компонент нижнего уровня для создания кодовых слов, представляющих соответствующие данные компонент, ассоциированных с соответствующим модулем, перемешанные в случайном порядке с избыточной информацией.

Пример такого несистематического кода дан ниже в виде LT-кода.

Мультиплексор 30 получает защищенные компоненты от устройства FEC-защиты 28 и мультиплексирует их в защищенный информационный сигнал 24, обладающий такой же масштабируемостью, что и незащищенный информационный сигнал на выходе генератора составляющих 26, но в защищенном виде. Каждая из этих защищенных непересекающихся компонент верхнего уровня имеет избыточную информацию, которая защищает также защищенные непересекающиеся компоненты более низких уровней.

При этом различные перекрывающиеся части защищенного информационного сигнала на выходе 24, которые дают возможность реконструкции на разных уровнях, могут быть индивидуально декодированы, что обеспечивает воссоздание информационного контента на соответствующем уровне без запроса какой-либо информации из остаточной части защищенного информационного сигнала. Защищенный информационный сигнал 24 может быть упорядочен по временным кадрам в виде потока данных, в котором каждая защищенная непересекающаяся компонента может принять постоянную составляющую этого потока данных таким образом, что определенная избыточная информация будет приближена к соответствующей непересекающейся компоненте.

Сформированный по такому принципу устройством 20 защищенный информационный сигнал может быть откорректирован на стороне приема способом, показанным на фиг.3. Способ на фиг.3 начинают с шага 50, на котором составляющую какого-либо уровня выделяют из защищенного информационного сигнала вместе с сопутствующей избыточной информацией. Например, в первом временном кадре 50 из защищенного информационного сигнала выделяют защищенную компоненту низшего уровня, то есть - составляющую 10с на фиг.1а в сочетании с ассоциированной избыточной информацией.

Затем, на шаге 52, в выделенной компоненте на основании сопутствующей избыточной информации выполняют прямое обнаружение или исправление ошибок (FED/FEC). Эффективность упреждающей коррекции ошибок на шаге 52 зависит от серьезности ошибок, содержащихся в данных, выделенных на шаге 50. На шаге 54 проверяют, была упреждающая коррекция ошибок на шаге 52 успешной или нет. Если нет, переходят на шаг 56, где проверяют, доступна ли в высокоуровневых компонентах дополнительная избыточная информация, которая защищает выделенную компоненту или зависит от нее. Например, если выделенной на текущий момент составляющей является 10с на фиг.1а, проверка на шаге 56 определит, что избыточная информация составляющих 10а и 10b также защищает составляющую 10с. Если дополнительная избыточная информация существует, на шаге 58 предпринимают повторную попытку упреждающей коррекции ошибок с использованием дополнительной избыточной информации и компонент более высокого уровня, идентифицированных на шаге 56. После этого на шаге 54 повторяют операцию проверки. Если, на шаге 56 определено, что дополнительная избыточная информация отсутствует, то операция исправления ошибок дала сбой, и процедура завершается ошибкой на шаге 60. Однако повторная условная операция 58 повышает вероятность успешного исправления ошибок выделенной компоненты. Если проверка на шаге 54 определяет, что исправление ошибок прошло успешно, переходят на шаг 62 процедуры, где проверяют, есть ли требование более высокого уровня качества, предъявляемое, например, пользователем или настройкой по умолчанию на приемнике. Если да, процедуру продолжают шагом 50, то есть выделяют компоненту следующего уровня. Разумеется, такая выборка может быть ограничена непересекающимися фрагментами компоненты следующего уровня, то есть частью компоненты следующего уровня, не пересекающейся с предшествующими составляющими, выделенными ранее. Более того, выборка уже могла быть сделана на шаге 58, поэтому повторный отбор может быть пропущен. При этом, если контроль на шаге 62 показал, что верхний уровень не требуется, на шаге 64 информационный контент извлекают из выделенной и окончательно откорректированной с помощью протокола прямого исправлени