Au cours de cette dernière dizaine d’années, l’intérêt pour la diffusion en temps réel de séquences vidéo sur réseaux sans fil ad-hoc a grandi sans cesse, en raison de l'attrayante propriété d’être capable de déployer un système de communication visuelle à tout moment et en tout lieu, sans la nécessité d'une infrastructure préexistante. Une large gamme d'applications des opérations militaires et de sauvetage, jusqu'aux applications commerciales, éducatives, récréatives, a été envisagée, ce qui a crée un grand intérêt pour toutes les technologies concernées. L'objectif de cette thèse est de fournir un service efficace et robuste de diffusion vidéo en temps réel sur réseaux mobiles ad-hoc, avec un aperçu des solutions disponibles à ce moment, et de proposer de nouvelles solutions qui permettraient de surmonter les limites de celles actuelles. Nos contributions touchent à plusieurs aspects du paradigme mobile vidéo streaming : une nouvelle technique de codage vidéo par descriptions multiples, qui fournit une qualité vidéo acceptable, même en présence d'un taux élevé de pertes ; un protocole cross-layer pour la création et le maintien d'un réseau de overlay, qui, avec un échange de messages limité, géré de façon repartie un ensemble d'arbres de multicast, un pour chaque description du flux ; un cadre original de fonctions distribuées pour l'optimisation congestion-distorsion, qui, grâce à une représentation compacte des informations de topologie, permet aux nœuds d'apprendre la structure du overlay et d'optimiser leur comportement en conséquence ; et enfin, une intégration avec le paradigme émergent du codage réseau. / During the last decade, real-time video streaming over ad-hoc networks has gathered an increasing interest, because of the attractive property of being able to deploy a visual communication system anytime and anywhere, without the need for a pre-existing infrastructure. A wide range of target applications, from military and rescue operations, to business, educational, and recreational scenarios, has been envisaged, which has created great expectations with respect to the involved technologies. The goal of this thesis is to provide an efficient and robust real-time video streaming system over mobile ad-hoc networks, proposing cross-layer solutions that overcome the limitations of both the application and network solutions available at this time. Our contributions cover several aspects of the mobile video streaming paradigm: a new multiple description video coding technique, which provides an acceptable video quality even in presence of high loss rates; a novel cross-layer design for an overlay creation and maintenance protocol, which, with a low overhead, distributedly manages a set of multicast trees, one for each description of the stream; an original distributed congestion-distortion optimisation framework, which, through a compact representation of the topology information, enables the nodes to learn the structure of the overlay and optimise their behaviour accordingly; and, finally, an integration with the emerging network coding paradigm.

Le codage de source distribué est un paradigme qui consiste à encoder indépendamment deux sources corrélées et à les décoder conjointement. Wyner et Ziv ont montré que le codage de source distribué peut atteindre les mêmes performances débit-distorsion que le codage de source conjoint, pourvu que certaines contraintes soient satisfaites. Cette caractéristique rend le codage de source distribué très attractif pour des applications qui demandent un encodeur à faible complexité ou pour ne pas être obligé à avoir des communications entre les sources. Dans le cadre du codage vidéo distribué, les trames corrélées sont encodées séparément et décodées conjointement. Dans l'architecture ainsi dite de Stanford, le flux vidéo est séparée en trames clés et Wyner-Ziv. Les trames clés sont encodées INTRA. Les trames Wyner-Ziv sont données en entrée à un codeur de canal systématique ; seulement les bits de parité sont envoyés. Au décodeur, on produit une estimation de la trame Wyner-Ziv, appelée information adjacente, en interpolant les trames clés reçues. L'information adjacente, considérée comme une version bruitée de la trame Wyner-Ziv, est corrigée par les bits de parité. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes pour la génération de l'information adjacente et pour l'interpolation temporelle et inter-vue. On propose aussi un algorithme de fusion bayésienne des deux interpolations. Tous les algorithmes proposés donnent des résultats meilleurs par rapport à l'état de l'art en termes de performance débit-distorsion. Nous proposons aussi plusieurs algorithmes pour l'estimation de la trame Wyner-Ziv dans le cadre de la vidéo multi-vues plus profondeur. / Distributed source coding is a paradigm that consists in encoding two correlated sources independently, provided that they are decoded jointly.Wyner and Ziv proved that distributed source coding can attain the same rate distortion performance of joint coding, under some constraints.This feature makes distributed source coding very attractive for applications that require a low-complexity encoder or for avoiding communication between the sources. In distributed video coding, correlated frames are encoded separately but decoded jointly. In the Stanford Architecture, the video is split into Key Frames and Wyner-Ziv Frames. The Key Frames are INTRA coded. The Wyner-Ziv Frames are fed into a systematic channel coder and only the parity bits are sent to the decoder. At the decoder side, an estimation of the Wyner-Ziv Frame, called side information, is produced by interpolating the available frames. The side information, that can be considered as a noisy version of the real Wyner-Ziv Frame, is corrected by the parity bits sent by the encoder. In this thesis, we propose several algorithms for side information generation both for the temporal and inter-view interpolation. We also propose a Bayesian fusion of the two estimations. All our algorithms outperform the state-of-the-art in terms of rate distortion performance. We also propose several algorithms for Wyner-Ziv estimation in the context of multiview video plus depth.

Au cours de cette dernière dizaine d'années, l'intérêt pour la diffusion en temps réel de séquences vidéo sur réseaux sans fil ad-hoc a grandi sans cesse, en raison de l'attrayante propriété d'être capable de déployer un système de communication visuelle à tout moment et en tout lieu, sans la nécessité d'une infrastructure préexistante. Une large gamme d'applications des opérations militaires et de sauvetage, jusqu'aux applications commerciales, éducatives, récréatives, a été envisagée, ce qui a crée un grand intérêt pour toutes les technologies concernées. L'objectif de cette thèse est de fournir un service efficace et robuste de diffusion vidéo en temps réel sur réseaux mobiles ad-hoc, avec un aperçu des solutions disponibles à ce moment, et de proposer de nouvelles solutions qui permettraient de surmonter les limites de celles actuelles. Nos contributions touchent à plusieurs aspects du paradigme mobile vidéo streaming : une nouvelle technique de codage vidéo par descriptions multiples, qui fournit une qualité vidéo acceptable, même en présence d'un taux élevé de pertes ; un protocole cross-layer pour la création et le maintien d'un réseau de overlay, qui, avec un échange de messages limité, géré de façon repartie un ensemble d'arbres de multicast, un pour chaque description du flux ; un cadre original de fonctions distribuées pour l'optimisation congestion-distorsion, qui, grâce à une représentation compacte des informations de topologie, permet aux nœuds d'apprendre la structure du overlay et d'optimiser leur comportement en conséquence ; et enfin, une intégration avec le paradigme émergent du codage réseau.