BRPI0305519B1 - Additional weighting of reference images in video encoding - Google Patents
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Abstract
"ponderação adaptativa de imagens de referência na codificação de vídeo". trata-se de um decodificador de vídeo (figura 3, 300), codificador (500) e métodos correspondentes para processar dados de sinal de vídeo para um bloco de imagem e um índice de imagem de referência particular para predizer o bloco de imagem são descritos que utilizam a ponderação adaptativa das imagens de referência para melhorar a compactação do vídeo, onde um decodificador (300) inclui uma unidade de fator de ponderação da imagem de referência (380) para determinar um fator de ponderação correspondendo com o índice da imagem de referência particular; um codificador (500) inclui um designador do fator de ponderação da imagem de referência (572) para designar um fator de ponderação correspondendo com o índice da imagem de referência particular; e um método para decodificar inclui receber um índice da imagem de referência com os dados que correspondem com o bloco da imagem, determinar um fator de ponderação para cada índice da imagem de referência recebida, recuperar uma imagem de referência para cada índice, compensar o movimento da imagem de referência recuperada e multiplicar a imagem de referência com movimento compensado pelo fator de ponderação correspondente para formar uma imagem de referência com movimento compensado ponderada.
Description
"PONDERAÇÃO ADAPTATIVA DE IMAGENS DE REFERÊNCIA NA CODIFICAÇÃO DE VIDEO" REFERÊNCIA COM PEDIDOS RELACIONADOS
Esse pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. No. Serial 60/395.843 (Certificado do Representante No. PU020340), intitulado "Adaptive Weigh-ting Of Reference Pictures in Video CODEC" e depositado em 15 de julho de 2 002, que é incorporado por referência aqui na sua integridade. Além disso, esse pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. No. Serial 60/395.874 (Certificado do Representante No. PU020339), intitulado "Motion Estimation with Weighting Prediction" também depositado em 15 de julho de 2002, que é incorporado por referência aqui na sua integridade.
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção é direcionada para codificadores de vídeo e em particular, para a ponderação adaptativa das imagens de referência nos codificadores de vídeo.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Dados de vídeo são geralmente processados e transferidos na forma de fluxos de bits. Codificadores e decodi-ficadores de compactação de vídeo típicos ("CODECs") se beneficiam muito da sua eficiência de compactação pela formação de uma predição da imagem de referência de uma imagem a ser codificada, e a codificação da diferença entre a imagem atual e a predição. Quanto mais próxima a predição está correlacionada com a imagem atual, menos bits são necessários para compactar essa imagem, dessa maneira aumentando a efi- ciência do processo. Assim, é desejável que a melhor predi-ção de imagem de referência possível seja formada.
Em muitos padrões de compactação de vídeo, incluindo o Grupo de Peritos da Imagem Móvel ("MPEG")-1/ MPEG-2 e MPEG-4, uma versão com movimento compensado de uma imagem de referência prévia é usada como uma predição para a imagem atual, e somente a diferença entre a imagem atual e a predição é codificada. Quando uma única predição de imagem (imagem "P") é usada, a imagem de referência não é dimensionada quando a predição com movimento compensado é formada. Quando predições de imagem bidirecional (imagens "B") são usadas, as predições intermediárias são formadas a partir de duas imagens diferentes, e a seguir é tirada a média das duas predições intermediárias juntas, usando fatores de ponderação iguais de (%, %) para cada, para formar uma única predição em média. Nesses padrões MPEG, as duas imagens de referência são sempre uma de cada da direção dianteira e da direção oposta para imagens B.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Esses e outros inconvenientes e desvantagens da técnica anterior são tratados por um sistema e método para ponderação adaptativa das imagens de referência nos codificadores e decodificadores de vídeo.
Um codificador de vídeo, e métodos correspondentes para processamento dos dados do sinal de vídeo para um bloco de imagem e um índice de imagem de referência particular para predizer o bloco de imagem são descritos que utilizam a ponderação adaptativa das imagens de referência para melho- rar a compactação do vídeo. Um codificador inclui um desig-nador do fator de ponderação da imagem de referência para designar um fator de ponderação para o índice da imagem de referência particular.
Um método correspondente para codificar os dados do sinal de vídeo para um bloco de imagem inclui receber um bloco de imagem substancialmente não compactado e designar um fator de ponderação para o bloco de imagem correspondendo a uma imagem de referência particular tendo um índice correspondente. Vetores de movimento são calculados correspondendo à diferença entre o bloco da imagem e a imagem de referência particular. Uma imagem de referência particular é compensada no movimento em correspondência com os vetores de movimento e a imagem de referência com movimento compensado é modificada pelo fator de ponderação designado para formar uma imagem de referência com movimento compensado ponderada. 0 bloco de imagem substancialmente não compactado é comparado com a imagem de referência com movimento compensado ponderada, e um sinal indicativo da diferença entre o bloco da imagem substancialmente não compactado e a imagem de referência com movimento compensado ponderada junto com o índice correspondente da imagem de referência particular é codificado .
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A ponderação adaptativa das imagens de referência nos codificadores e decodificadores de vídeo de acordo com os princípios da presente invenção é mostrada nas figuras exemplares seguintes, nas quais: A Figura 1 mostra um diagrama de blocos para decodificador de vídeo padrão, A Figura 2 mostra um diagrama de blocos para um decodificador de vídeo com bi-predição adaptativa, A Figura 3 mostra um diagrama de blocos para um decodificador de vídeo com ponderação da imagem de referência de acordo com os princípios da presente invenção, A Figura 4 mostra um diagrama de blocos para um codificador de vídeo padrão, A Figura 5 mostra um diagrama de blocos para um codificador de vídeo com ponderação da imagem de referência de acordo com os princípios da presente invenção, A Figura 6 mostra um fluxograma para um processo de decodificação de acordo com os princípios da presente invenção e A Figura 7 mostra um fluxograma para um processo de codificação de acordo com os princípios da presente invenção . DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS A presente invenção apresenta um aparelho e método para a estimativa do vetor de movimento e a designação do fator de ponderação da imagem de referência adaptativa. Em algumas seqüências de vídeo, em particular essas com desaparecimento, a imagem atual ou bloco de imagem a ser codificado é mais fortemente correlacionado com uma imagem de referência dimensionada por um fator de ponderação do que a própria imagem de referência. CODECs de vídeo sem fatores de ponderação aplicados em imagens de referência codificam as seqüências de desaparecimento de modo muito ineficiente. Quando fatores de ponderação são usados na codificação, um codificador de vídeo precisa determinar ambos os fatores de ponderação e os vetores de movimento, mas a melhor escolha para cada um desses depende do outro, com a estimativa do movimento tipicamente sendo a parte mais intensiva do ponto de vista computacional de um codificador de compactação de vídeo digital.
No padrão de compactação de vídeo do grupo de vídeo de união ("JVT") proposto, cada imagem P pode usar múltiplas imagens de referência para formar uma predição da i-magem, mas cada bloco do movimento individual ou régião 8x8 de um macrobloco usa somente uma única imagem de referência para predição. Além de codificar e transmitir os vetores de movimento, um índice da imagem de referência é transmitido para cada bloco de movimento ou região 8x8, indicando qual imagem de referência é usada. Um conjunto limitado de imagens de referência possíveis é armazenado em ambos o codificador e decodificador, e o número de imagens de referência permissíveis é transmitido.
No padrão JVT, para imagens bi-preditivas (também chamadas imagens "B"), dois preditores são formados para cada bloco de movimento ou região 8x8, cada um dos quais pode ser de uma imagem de referência separada, e é feita a média dos dois preditores juntos para formar um único preditor em média. Para blocos de movimento codificados de modo bi-preditivo, as imagens de referência podem ambas ser da direção dianteira, ambas da direção oposta ou uma de cada das direções dianteira e oposta. Duas listas são mantidas das imagens de referência disponíveis que podem ser usadas para predição. As duas imagens de referência são citadas como os preditores da lista 0 e lista 1. Um índice para cada imagem de referência é codificado e transmitido, ref_idx_lO e ref_idx_ll, para as imagens de referência da lista 0 e lista 1, respectivamente. 0 grupo de vídeo de união ("JVT") bi-preditivo ou imagens "B" permite a ponderação adaptativa entre as duas predições, isto é, Pred = [(PO)(PredO)]+[(Pl)(Predl)]+D onde PO e Pl são fatores de ponderação, PredO e Predl são as predições da imagem de referência para a lista 0 e a lista 1, respectivamente, e D é um deslocamento.
Dois métodos foram propostos para indicação dos fatores de ponderação. No primeiro, os fatores de ponderação são determinados pelas direções que são usadas para as imagens de referência. Nesse método, se o índice ref_idx_10 é menor do que ou igual a ref_idx_ll, fatores de ponderação de (1/2,1/2) são usados, de outra forma fatores (2, -1) são u-sados.
No segundo método oferecido, qualquer número de fatores de ponderação é transmitido para cada fatia. A seguir, um índice do fator de ponderação é transmitido para cada bloco de movimento ou região 8x8 de um macrobloco que usa a predição bidirecional. 0 decodificador usa o índice do fator de ponderação recebido para escolher o fator de ponderação apropriado, do conjunto transmitido, a usar quando decodificando o bloco de movimento ou região 8x8. Por exemplo, se três fatores de ponderação foram enviados na camada da fatia, eles corresponderíam aos índices do fator de peso 0,1 e 2, respectivamente. A descrição seguinte ilustra meramente os princípios da invenção. Assim, será verificado que esses peritos na técnica serão capazes de planejar várias disposições que, embora não explicitamente descritas ou mostradas aqui, personificam os princípios da invenção e são incluídas dentro do seu espírito e escopo. Além disso, todos os exemplos e linguagem condicional recitados aqui são principalmente planejados expressamente para serem somente para finalidades pedagógicas para auxiliar o leitor no entendimento dos princípios da invenção e dos conceitos oferecidos pelo inventor para promover a técnica, e devem ser interpretados como sendo sem limitação a tais exemplos e condições especificamente recitados. Além do mais, todas as declarações aqui recitando princípios, aspectos e modalidades da invenção, bem como e-xemplos específicos da mesma, são planejadas para abranger os equivalentes tanto estruturais quanto funcionais da mesma. Adicionalmente, é planejado que tais equivalentes incluam tanto os equivalentes atualmente conhecidos bem como e-quivalentes desenvolvidos no futuro, isto é, quaisquer elementos desenvolvidos que executem a mesma função, a despeito da estrutura.
Assim, por exemplo, será verificado por esses peritos na técnica que os diagramas de blocos aqui representam vistas conceituais de conjunto de circuito ilustrativo personificando os princípios da invenção. Similarmente, será verificado que quaisquer fluxogramas, diagramas de fluxo, diagramas de transição de estado, pseudocódigo e semelhante representam vários processos que podem ser substancialmente representados nos meios legíveis por computador e dessa maneira executados por um computador ou processador, quer ou não tal computador ou processador seja explicitamente mostrado .
As funções dos vários elementos mostrados nas figuras podem ser proporcionadas através do uso de hardware dedicado bem como hardware capaz de executar software em associação com software apropriado. Quando proporcionadas por um processador, as funções podem ser proporcionadas por um único processador dedicado, por um único processador compartilhado ou por uma pluralidade de processadores individuais, alguns dos quais podem ser compartilhados. Além do mais, o uso explícito do termo "processador" ou "controlador" não deve ser interpretado como referindo-se exclusivamente ao hardware capaz de executar software, e pode implicitamente incluir, sem limitação, hardware do processador de sinal digital ("DSP"), memória somente de leitura ("ROM") para armazenar software, memória de acesso aleatório ("RAM") e armazenamento não volátil. Outros hardware, convencionais e/ou personalizados, podem também ser incluídos. Similarmente, quaisquer comutadores mostrados nas figuras são conceituais somente. Sua função pode ser executada através da operação da lógica do programa, através da lógica dedicada, através da interação do controle do programa e lógica dedicada ou até mesmo manualmente, a técnica particular podendo ser se- lecionada pelo implementador como mais especificamente entendido do contexto.
Nas reivindicações daqui qualquer elemento expresso como um dispositivo para executar uma função especificada é planejado para abranger qualquer maneira de execução dessa função incluindo, por exemplo, a) uma combinação de elementos de circuito que executa essa função ou b) software em qualquer forma, incluindo, portanto, programação em hardware, microcódigo ou semelhante, combinado com um conjunto de circuito apropriado para executar esse software para desempenhar a função. A invenção como definida por tais reivindicações reside no fato que as funcionalidades proporcionadas pelos vários dispositivos recitados são combinadas e colocadas juntas na maneira em que as reivindicações exigem. O requerente assim considera qualquer dispositivo que possa proporcionar essas funcionalidades como equivalente a esses mostrados aqui.
Como mostrado na Figura 1, um decodificador de vídeo padrão é indicado geralmente pelo numeral de referência 100. O decodificador de vídeo 100 inclui um decodificador de comprimento variável ("VLD") 110 conectado em comunicação de sinal a um quantizador inverso 120. 0 quantizador inverso 120 é conectado em comunicação de sinal a um transformador inverso 130. O transformador inverso 130 é conectado em comunicação de sinal com um primeiro terminal de entrada de um somador ou junção de soma 140, onde a saída da junção de soma 140 produz a saída do decodificador de vídeo 100. A saída da junção de soma 140 é conectada em comunicação de sinal com um armazenamento da imagem de referência 150. O armazenamento da imagem de referência 150 é conectado em comunicação de sinal com um compensador de movimento 160, que é conectado em comunicação de sinal com um segundo terminal de entrada da junção de soma 140.
Com referência à Figura 2, um decodificador de vídeo com bi-predição adaptativa é indicado geralmente pelo numeral de referência 200. 0 decodificador de vídeo 200 inclui um VLD 210 conectado em comunicação de sinal com um quantizador inverso 220. O quantizador inverso 220 é conectado em comunicação de sinal com um transformador inverso 230. 0 transformador inverso 230 é conectado em comunicação de sinal com um primeiro terminal de entrada de uma junção de soma 240, onde a saída da junção de soma 240 produz a saída do decodificador de vídeo 200. A saída da junção de soma 240 é conectada em comunicação de sinal com um armazenamento da imagem de referência 250. 0 armazenamento da imagem de referência 250 é conectado em comunicação de sinal com um compensador de movimento 260, que é conectado em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um multiplicador 270. 0 VLD 210 é adicionalmente conectado em comunicação de sinal com uma pesquisa do fator de ponderação da imagem de referência 280 para proporcionar um índice de coeficiente de bi-predição adaptativa ("ABP") para a pesquisa 280. Uma primeira saída da pesquisa 280 é para produzir um fator de ponderação, e é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do multiplicador 270. A saída do multiplicador 270 é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de uma junção de soma 2 90. Uma segunda saída da pesquisa 280 é para produzir um deslocamento, e é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada da junção de soma 290. A saída da junção de soma 290 é conectada em comunicação de sinal com um segundo terminal de entrada da junção de soma 240.
Com referência agora à Figura 3, um decodificador de vídeo com ponderação da imagem de referência é indicado geralmente pelo numeral de referência 300. 0 decodificador de vídeo 300 inclui um VLD 310 conectado em comunicação de sinal com um quantizador inverso 320. O quantizador inverso 320 é conectado em comunicação de sinal com um transformador inverso 330. 0 transformador inverso 330 é conectado em comunicação de sinal com um primeiro terminal de entrada de uma junção de soma 34 0, onde a saída da junção de soma 34 0 produz a saída do decodificador de vídeo 300. A saída da junção de soma 34 0 é conectada em comunicação de sinal com um armazenamento da imagem de referência 350. O armazenamento da imagem de referência 350 é conectado em comunicação de sinal com um compensador de movimento 360, que é conectado em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um multiplicador 370. O VLD 310 é adicionalmente conectado em comunicação de sinal com uma pesquisa do fator de ponderação da imagem de referência 380 para proporcionar um índice da imagem de referência para a pesquisa 380. Uma primeira saída da pesquisa 380 é para proporcionar um fator de ponderação, e é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do multiplicador 370. A saída do multiplicador 370 é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de uma junção de soma 390. Uma segunda saída da pesquisa 380 é para produzir um deslocamento, e é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada da junção de soma 390. A saída da junção de soma 3 90 é conectada em comunicação de sinal com um segundo terminal de entrada da junção de soma 340.
Como mostrado na Figura 4, um codificador de vídeo padrão é indicado geralmente pelo numeral de referência 400. Uma entrada para o codificador 400 é conectada em comunicação de sinal com uma entrada não inversora de uma junção de soma 410. A saída da junção de soma 410 é conectada em comunicação de sinal com um transformador de bloco 420. O transformador 42 0 é conectado em comunicação de sinal com um quantizador 430. A saída do quantizador 430 é conectada em comunicação de sinal com um codificador de comprimento variável ("VLC") 440, onde a saída do VLC 440 é uma saída externamente disponível do codificador 400. A saída do quantizador 430 é adicionalmente conectada em comunicação de sinal com um quantizador inverso 450. 0 quantizador inverso 450 é conectado em comunicação de sinal com um transformador de bloco inverso 460, que, por sua vez, é conectado em comunicação de sinal com um armazenamento da imagem de referência 470. Uma primeira saída do armazenamento da imagem de referência 470 é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um estimador de movimento 480. A entrada para o codificador 400 é adicionalmente conectada em comunicação de sinal com uma segunda en- trada do estimador de movimento 480. A saída do estimador de movimento 480 é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um compensador de movimento 490. Uma segunda saída do armazenamento da imagem de referência 470 é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do compensador de movimento 490. A saída do compensador de movimento 490 é conectada em comunicação de sinal com uma entrada inversora da junção de soma 410.
Com referência à Figura 5, um codificador de vídeo com ponderação da imagem de referência é indicado geralmente pelo numeral de referência 500. Uma entrada para o codificador 500 é conectada em comunicação de sinal com uma entrada não inversora de uma junção de soma 510. A saída da junção de soma 510 é conectada em comunicação de sinal com um transformador de bloco 520. O transformador 520 é conectado em comunicação de sinal com um quantizador 530. A saída do quantizador 530 é conectada em comunicação de sinal com um VLC 540, onde a saída do VLC 440 é uma saída externamente disponível do codificador 500. A saída do quantizador 530 é adicionalmente conectada em comunicação de sinal com um quantizador inverso 550. O quantizador inverso 550 é conectado em comunicação de sinal com um transformador de bloco inverso 560, que, por sua vez, é conectado em comunicação de sinal com um armazenamento da imagem de referência 570. Uma primeira saída do armazenamento da imagem de referência 570 é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um designador do fator de ponderação da imagem de referência 572. A entrada para o codificador 500 é adicionalmente conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do designador do fator de ponderação da imagem de referência 572. A saída do designador do fator de ponderação da imagem de referência 572, que é indicativa de um fator de ponderação, é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um esti-mador de movimento 580. Uma segunda saída do armazenamento da imagem de referência 570 é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do estimador de movimento 580. A entrada para o codificador 500 é adicionalmente conectada em comunicação de sinal com uma terceira entrada do estimador de movimento 580. A saída do estimador de movimento 580, que é indicativa dos vetores de movimento, é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um compensador de movimento 590. Uma terceira saída do armazenamento da imagem de referência 570 é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do compensador de movimento 590. A saída do compensador de movimento 590, que é indicativa de uma imagem de referência com movimento compensado, é conectada em comunicação de sinal com uma primeira entrada de um multiplicador 592. A saída do designador do fator de ponderação da imagem de referência 572, que é indicativa de um fator de ponderação, é conectada em comunicação de sinal com uma segunda entrada do multiplicador 592. A saída do multiplicador 592 é conectada em comunicação de sinal com uma entrada inversora da junção de soma 510.
Com referência agora à Figura 6, um processo exemplar para decodificar os dados do sinal de vídeo para um bloco de imagem é indicado geralmente pelo numeral de referência 600. O processo inclui um bloco de início 610 que passa o controle para um bloco de entrada 612. O bloco de entrada 612 recebe os dados compactados do bloco da imagem e passa o controle para um bloco de entrada 614. O bloco de entrada 614 recebe pelo menos um índice da imagem de referência com os dados para o bloco da imagem, cada índice da imagem de referência correspondendo com uma imagem de referência particular. 0 bloco de entrada 614 passa o controle para um bloco de função 616, que determina um fator de ponderação correspondendo com cada um dos índices da imagem de referência recebida, e passa o controle para um bloco de função opcional 617. O bloco de função opcional 617 determina um deslocamento correspondendo com cada um dos índices da imagem de referência recebida e passa o controle para um bloco de função 618. O bloco de função 618 recupera uma imagem de referência correspondendo com cada um dos índices da imagem de referência recebida e passa o controle para o bloco de função 620. 0 bloco de função 620, por sua vez, compensa o movimento da imagem de referência recuperada, e passa o controle para um bloco de função 622. O bloco de função 622 multiplica a imagem de referência com movimento compensado pelo fator de ponderação correspondente, e passa o controle para um bloco de função opcional 623. O bloco de função opcional 623 adiciona a imagem de referência com movimento compensado no deslocamento correspondente, e passa o controle para um bloco de função 624. O bloco de função 624, por sua vez, forma uma imagem de referência com movimento compensado ponderada, e passa o controle para um bloco final 626.
Com referência agora à Figura 7, um processo exemplar para codificar os dados do sinal de vídeo para um bloco de imagem é indicado geralmente pelo numeral de referência 700. O processo inclui um bloco de início 710 que passa o controle para um bloco de entrada 712. 0 bloco de entrada 712 recebe dados do bloco da imagem substancialmente não compactado, e passa o controle para um bloco de função 714. O bloco de função 714 designa um fator de ponderação para o bloco de imagem correspondendo com uma imagem de referência particular tendo um índice correspondente. O bloco de função 714 passa o controle para um bloco de função opcional 715. O bloco da função opcional 715 designa um deslocamento para o bloco de imagem correspondendo com uma imagem de referência particular tendo um índice correspondente. 0 bloco de função opcional 715 passa o controle para um bloco de função 716, que calcula vetores de movimento correspondendo com a diferença entre o bloco de imagem e a imagem de referência particular, e passa o controle para um bloco de função 718. O bloco de função 718 compensa o movimento da imagem de referência particular em correspondência com os vetores de movimento, e passa o controle para um bloco de função 720. 0 bloco de função 720, por sua vez, multiplica a imagem de referência com movimento compensado pelo fator de ponderação designado para formar uma imagem de referência com movimento compensado ponderada, e passa o controle para um bloco de função opcional 721. O bloco de função opcional 721, por sua vez, adiciona a imagem de referência com movimento compensado no deslocamento designado para formar uma imagem de referência com movimento compensado ponderada, e passa o controle para um bloco de função 722. 0 bloco de função 722 subtrai a imagem de referência com movimento compensado ponderada do bloco da imagem substancialmente não compactado, e passa o controle para um bloco de função 724. O bloco de função 724, por sua vez, codifica um sinal com a diferença entre o bloco da imagem substancialmente não compactado e a imagem de referência com movimento compensado ponderada junto com o índice correspondente da imagem de referência particular, e passa o controle para um bloco final 726.
Na modalidade exemplar presente, para cada imagem ou fatia codificada, um fator de ponderação é associado com cada imagem de referência permissível com respeito a qual os blocos da imagem atual podem ser codificados. Quando cada bloco individual na imagem atual é codificado ou decodificado, o(s) fator(es) de ponderação e deslocamento(s) que corresponde (m) com seus índices de imagem de referência são a-plicados na predição de referência para formar um preditor de peso. Todos os blocos na fatia que são codificados com relação à mesma imagem de referência aplicam o mesmo fator de ponderação na predição da imagem de referência.
Se usar ou não a ponderação adaptativa quando codificando uma imagem pode ser indicada no conjunto do parâmetro da imagem ou conjunto do parâmetro de sequência, ou na fatia ou cabeçalho da imagem. Para cada fatia ou imagem que usa ponderação adaptativa, um fator de ponderação pode ser transmitido para cada uma das imagens de referência permis-síveis que podem ser usadas para codificar essa fatia ou i-magem. O número das imagens de referência permissíveis é transmitido no cabeçalho da fatia. Por exemplo, se três imagens de referência podem ser usadas para codificar a fatia atual, até três fatores de ponderação são transmitidos, e eles são associados com a imagem de referência com o mesmo índice.
Se nenhum fator de ponderação é transmitido, pesos predefinidos são usados. Em uma modalidade da invenção atual, pesos predefinidos de (1/2, 1/2) são usados quando nenhum fator de ponderação é transmitido. Os fatores de ponderação podem ser transmitidos usando códigos de comprimento fixos ou variáveis.
Ao contrário dos sistemas típicos, cada fator de ponderação que é transmitido com cada fatia, bloco ou imagem corresponde a um índice da imagem de referência particular. Previamente, qualquer conjunto de fatores de ponderação transmitido com cada fatia ou imagens não era associado com quaisquer imagens de referência particulares. Ao contrário, um índice de ponderação de bi-predição adaptativa era transmitido para cada bloco de movimento ou região 8x8 para selecionar qual dos fatores de ponderação do conjunto transmitido era para ser aplicado para esse bloco de movimento particular ou região 8x8.
Na presente modalidade, o índice do fator de ponderação para cada bloco de movimento ou região 8x8 não é explicitamente transmitido. No lugar, o fator de ponderação que está associado com o índice da imagem de referência transmitida é usado. Isso dramaticamente reduz a quantidade de códigos extras no fluxo de bits transmitido para permitir a ponderação adaptativa das imagens de referência.
Esse sistema e técnica podem ser aplicados em imagens Preditivas "P", que são codificadas com um único predi-tor, ou em imagens Bi-preditivas "B", que são codificadas com dois preditores. Os processos de decodificação, que estão presentes em ambos codificador e decodificadores, são descritos abaixo para os casos da imagem P e B. Alternativamente, essa técnica pode também ser aplicada em sistemas de codificação usando os conceitos similares às imagens I, Be P.
Os mesmos fatores de ponderação podem ser usados para predição direcional única nas imagens B e para predição bidirecional nas imagens B. Quando um único preditor é usado para um macrobloco, nas imagens P ou para predição direcional única nas imagens B, um único índice da imagem de referência é transmitido para o bloco. Depois que a etapa do processo de decodificação da compensação do movimento produz um preditor, o fator de ponderação é aplicado no preditor. O preditor ponderado é então adicionado no residual codificado e o recorte é executado na soma, para formar a imagem decodificada. Para uso para blocos nas imagens P ou para blocos nas imagens B que usam somente a predição da lista 0, o preditor ponderado é formado como: Pred = W0*Pred0 + DO (1) onde WO é o fator de ponderação associado com a imagem de referência da lista 0, DO é o deslocamento associado com a imagem de referência da lista 0 e PredO é o bloco de predição com movimento compensado da imagem de referência da lista 0.
Para uso para blocos nas imagens B que usam somente a predição da lista 0, o preditor ponderado é formado como : Pred = Wl*Predl + Dl (2) onde W1 é o fator de ponderação associado com a imagem de referência da lista 1, Dl é o deslocamento associado com a imagem de referência da lista 1 e Predl é o bloco de predição com movimento compensado da imagem de referência da lista 1.
Os preditores ponderados podem ser recortados para garantir que os valores resultantes ficarão dentro da faixa permissível de valores de pixel, tipicamente 0 a 255. A precisão da multiplicação nas fórmulas de ponderação pode ser limitada a qualquer número predeterminado de bits de resolução .
No caso bi-preditivo, índices da imagem de referência são transmitidos para cada um dos dois preditores. A compensação do movimento é executada para formar os dois preditores. Cada preditor usa o fator de ponderação associado com seu índice da imagem de referência para formar dois preditores ponderados. É feita a média dos dois preditores ponderados juntos para formar um preditor em média, que é então adicionado no residual codificado.
Para uso para blocos nas imagens B que usam as predições da lista 0 e lista 1, o preditor ponderado é formado como: Pred = (PO * PredO + DO + PI * Predl + Dl)/2 (3) O recorte pode ser aplicado no preditor ponderado ou qualquer um dos valores intermediários no cálculo do preditor ponderado para garantir que os valores resultantes ficarão dentro da faixa permissível de valores de pixel, tipicamente 0 a 255.
Assim, um fator de ponderação é aplicado na predi-ção da imagem de referência de um codificador e decodifica-dor de compactação de vídeo que usa múltiplas imagens de referência. 0 fator de ponderação adapta-se para blocos de movimento individuais em uma imagem, com base no índice da i-magem de referência que é usado para esse bloco de movimento. Pelo fato de que o índice da imagem de referência já é transmitido no fluxo de bits do vídeo compactado, o código extra adicional para adaptar o fator de ponderação em uma base de bloco de movimento é dramaticamente reduzido. Todos os blocos de movimento que são codificados com relação a mesma imagem de referência aplicam o mesmo fator de ponderação na predição da imagem de referência.
Esses e outros aspectos e vantagens da presente invenção podem ser facilmente verificados por alguém de conhecimento comum na técnica pertinente com base nos ensinamentos aqui. É para ser entendido que os ensinamentos da presente invenção podem ser implementados em várias formas de hardware, software, programação em hardware, processadores de uso especial ou combinações dos mesmos.
Mais preferivelmente, os ensinamentos da presente invenção são implementados como uma combinação de hardware e software. Além do mais, o software é preferivelmente implementado como um programa de aplicação personificado de modo tangível em uma unidade de memória de programa. 0 programa de aplicação pode ser transferido para, e executado por, uma máquina compreendendo qualquer arquitetura adequada. De preferência, a máquina é implementada em uma plataforma de computador possuindo hardware tal como uma ou mais unidades de processamento central ("CPU"), uma memória de acesso aleatório ("RAM") e interfaces de entrada/saída ("1/0") . A plataforma do computador pode também incluir um sistema operacional e código de microinstrução. Os vários processos e funções descritos aqui podem ser parte do código da microinstrução ou parte do programa de aplicação, ou qualquer combinação desses, que podem ser executados por uma CPU. Além do que, várias outras unidades periféricas podem ser conectadas na plataforma do computador tal como uma unidade de memória de dados adicional e uma unidade de impressão. É para ser adicionalmente entendido que, porque alguns dos componentes do sistema constituinte e métodos representados nos desenhos acompanhantes são preferivelmente implementados em software, as conexões reais entre os componentes do sistema ou os blocos de função do processo podem diferir dependendo da maneira na qual a presente invenção é programada. Dado os ensinamentos aqui, alguém de conhecimen- to comum na técnica pertinente será capaz de considerar essas implementações ou configurações e similares da presente invenção.
Embora as modalidades ilustrativas tenham sido descritas aqui com referência aos desenhos acompanhantes, é para ser entendido que a presente invenção não é limitada à essas modalidades precisas, e que várias mudanças e modificações podem ser efetuadas nela por alguém de conhecimento comum na técnica pertinente sem se afastar do escopo ou espírito da presente invenção. Todas tais mudanças e modificações são planejadas para serem incluídas dentro do escopo da presente invenção como apresentado nas reivindicações anexas .
REIVINDICAÇÕES
Claims (12)
1. Codificador de video para codificar dados de video para um bloco de imagem, o codificador (500) sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um designador do fator de ponderação da imagem de referência (572) para designar um fator de ponderação para o bloco de imagem, o fator de ponderação sendo associado com um índice de imagem de referência particular, em gue o índice de imagem de referência particular é para indicar de forma independente, sem o uso de outro índice, uma imagem de referência a partir da qual o bloco de imagem é previsto e o fator de ponderação a partir de um conjunto de fatores de ponderação.
2. Codificador de vídeo, de acordo com a reivindicação í, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende um armazenamento da imagem de referência (570) em comunicação com o designador do fator de ponderação da imagem de referência (572) para produzir uma imagem de referência correspondendo ao índice da imagem de referência particular .
3. Codificador de vídeo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende um codificador de comprimento variável (540) em comunicação com o designador do fator de ponderação da imagem de referência (572).
4. Codificador de vídeo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende uma unidade de compensação de movimento (590) em comunicação com o designador do fator de ponderação da imagem de referência (572) para proporcionar preditores de imagens de referência com movimento compensado em resposta ao desig-nador do fator de ponderação da imagem de referência.
5. Codificador de video, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende um multiplicador (592) em comunicação com a unidade de compensação de movimento (590) e o designador do fator de ponderação da imagem de referência (572) para aplicar um fator de ponderação em um preditor de imagem de referência com movimento compensado.
6. Codificador de video, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que é utilizável com preditores de imagem bi-preditivos, o codificador adicionalmente compreendendo um dispositivo de predição para formar primeiro e segundo preditores das duas imagens de referência diferentes.
7. Codificador de video, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que as duas imagens de referência diferentes são ambas a partir da mesma direção em relação ao bloco de imagem.
8. Método para codificar dados de video para um bloco de imagem, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: receber um bloco de imagem não compactado, designar um fator de ponderação para o bloco de imagem, o fator de ponderação sendo associado com um índice de imagem de referência particular, em que o indice de imagem de referência particular é para indicar de forma inde- pendente, sem uso de outro índice, uma imagem de referência particular a partir de da qual o bloco de imagem é previsto e o fator de ponderação a partir de um conjunto de fatores de ponderação; recuperar um preditor de imagem de referência com movimento compensado utilizando a imagem de referência particular; modificar o preditor de imagem de referência com movimento compensado pelo fator de ponderação designado para formar um preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado; comparar o preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado com o bloco de imagem não compactado; e codificar dados indicativos da diferença entre o bloco de imagem não compactado e o preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado junto com o índice da imagem de referência da imagem de referência particular .
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que calcular o vetor de movimento compreende: testar dentro de uma região de busca para cada deslocamento dentro de uma faixa predeterminada de deslocamentos em relação ao bloco de imagem; calcular pelo menos uma da soma da diferença absoluta e do erro quadrático médio de cada pixel no bloco de imagem com um preditor de imagem de referência com movimento compensado; e selecionar o deslocamento com a menor soma da diferença absoluta e erro quadrático médio como o vetor de movimento .
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que preditores de imagem bi-preditiva são usados, o método adicionalmente compreendendo: designar um segundo fator de ponderação para o bloco de imagem correspondendo a um segundo índice de imagem de referência correspondendo a uma segunda imagem de referência; recuperar um segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado usando a segunda imagem de referência; multiplicar o segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado pelo segundo fator de ponderação designado para formar um segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado; subtrair o segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado e o bloco de imagem não compactado; e codificar dados indicativos da diferença entre o bloco de imagem não compactado e o segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado ponderado junto com o segundo índice de imagem de referência correspondente.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as duas imagens de referência diferentes são ambas a partir da mesma direção em relação ao bloco de imagem.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que calcular o vetor de movimento compreende: testar dentro de uma região de busca para cada deslocamento dentro de uma faixa predeterminada de deslocamentos em relação ao bloco de imagem, calcular pelo menos um da soma da diferença absoluta e do erro quadrático médio de cada pixel no bloco de imagem com um primeiro preditor de imagem de referência com movimento compensado correspondendo a um primeiro preditor dos preditores de imagem bi-preditivas; selecionar um deslocamento com a menor soma da diferença absoluta e erro quadrático médio como o vetor de movimento para o primeiro preditor; calcular pelo menos um da soma da diferença absoluta e do erro quadrático médio de cada pixel no bloco de imagem com um segundo preditor de imagem de referência com movimento compensado correspondendo a um segundo preditor dos preditores de imagem bi-preditivas; e selecionar um deslocamento com a menor soma da diferença absoluta e erro quadrático médio como o vetor de movimento para o segundo preditor.
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