BRPI0808567A2 - Método e aparelho de pesquisa de vetor de movimento, programa para o mesmo, e meio de armazenamento, que armazena o programa - Google Patents

Método e aparelho de pesquisa de vetor de movimento, programa para o mesmo, e meio de armazenamento, que armazena o programa Download PDF

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO DE PESQUISA DE VETOR DE MOVIMENTO, PROGRAMA PARA O MESMO, E MEIO DE ARMAZENAMENTO, QUE ARMAZENA O PROGRAMA".
Descrição
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um método de pesquisa de vetor de movimento usado em codificação de vídeo que executa predição compensada de movimento e um aparelho correspondente, e um programa 10 de pesquisa de vetor de movimento para implementar o método de pesquisa de vetor de movimento e um meio de armazenamento de computador legível que armazena o programa.
É reivindicada prioridade no Pedido de Patente Japonesa N0 2007-064286, arquivado em 14 de março de 2007, cujos conteúdos são incorporados aqui por referência.
Antecedentes da Técnica
Em um método de codificação de vídeo que executa predição compensada de movimento, deve ser pesquisado um vetor de movimento. Na pesquisa do vetor de movimento, a eficiência de codificação não é 20 sempre máxima na posição que produz a poder mínima para erro de predição. Isto é porque informação de codificação transmitida real inclui, não somente um sinal de erro de predição, mas também informação de vetor ou similar.
Consequentemente, uma pesquisa de vetor de movimento é executada em consideração da quantidade de código gerado para o vetor de movimento como um custo de overhead. Em um software de referência no
H.264, a função de custo "Custo = D + XR" é usada quando selecionando o modo de predição (vide, por exemplo, Documento de Não Patente 1).
Na fórmula acima, D indica potência para erro de predição, R indica a quantidade de código gerado para dados com exceção de coeficientes de transformação ortogonais, e λ é uma constante determinada pelo tamanho de etapa de quantização. Empregando o método acima, um vetor de movimento que requer um custo mínimo poder ser pesquisado em consideração da quantidade de código gerada para o vetor de movimento.
A quantidade de código gerada para o vetor de movimento varia dependendo do método de codificação de vídeo.
Por exemplo, em uma regra geral do MPEG-2, a diferença entre um vetor de movimento de um bloco objeto e um vetor de movimento (como um vetor predito) de um bloco ao lado esquerdo do bloco objeto é codificada (vide Documento de Não Patente 2).
Adicionalmente, no H.264, tal diferença é codificada usando um
vetor predito o qual é um mediano de vetores de movimento de três blocos em torno do bloco objeto (vide Documento de Não Patente 3).
Como descrito acima, quando um vetor de movimento é comumente usado nos sistemas de codificação de vídeo tendo diferentes custos requeridos para o vetor de movimento, o vetor de movimento que foi pesquisado em um primeiro sistema de codificação de vídeo nem sempre prove um custo mínimo em um segundo sistema de codificação de vídeo.
Como um exemplo de utilizar, em uma segunda fase, um vetor de movimento (chamado "vetor de movimento original") que foi usado em uma primeira fase, as figuras 8A e 8B mostram um processo de codificação de vídeo usando outro método de pesquisa de movimento, ou as figuras 9A e 9B mostram um processamento de recodificação.
No exemplo antigo, um aparelho de codificação é formado usando uma parte de pesquisa de movimento ou similar de outro sistema de codificação de vídeo. No segundo exemplo, um fluxo de bit já codificado é recodificado para mudar o método de codificação de vídeo, a taxa de bit, e similar.
Em particular, na recodificação, um vetor de movimento usado no fluxo original de bit pode ser novamente usado para reduzir o custo de computação requerido para pesquisa de movimento na recodificação. Por exemplo, na invenção descrita no Documento de Não Patente 1, a repesquisa é executada usando o vetor de movimento original que define o ponto de partida da pesquisa.
Em ambos os exemplos, o custo não é garantido ser mínimo na segunda fase somente quando o vetor de movimento original for diretamente usado. Portanto, a eficiência de codificação é degradada em comparação com um caso de executar repesquisa para uma área grande.
Em particular, para o caso de recodificação, em contraste que um sinal de vídeo para o qual um vetor de movimento original é pesquisado é um sinal original, um sinal decodificado do fluxo original de bit é introduzido na segunda fase, isto é, o sinal de vídeo objeto é diferente entre a primeiro e 10 segunda fases, de forma que a eficiência de codificação provavelmente degrade.
Portanto, em um método geralmente empregado, somente uma área periférica em torno do vetor de movimento original é repesquisada dentro de um limite definido pelo custo de computação para a segunda fase. Neste método, a repesquisa é parcialmente aplicada a uma área objeto limitada, assim suprimindo degradação na eficiência de codificação.
A figura 10 é um fluxograma da repesquisa acima descrita.
Como a quantidade de código gerado para o vetor de movimento é considerada como um custo de overhead, um vetor predito é computado antes da repesquisa. No entanto, para a pesquisa do vetor de movimento, somente uma área periférica em torno do vetor de movimento original é pesquisada não importando o vetor predito.
De acordo com o método acima, é possível prevenir a degradação da eficiência de codificação embora reduzindo o custo de computação requerido para a repesquisa na segunda fase.
Documento de Não Patente 1: http://iphome.hhi.de/suehrinq/tml/download/ na Internet.
Documento de Não Patente 2: ISO/IEC-13818-2, "Information technology Generic coding of moving pictures and associated audio Information: Video", pp. 77 - 85, maio de 1996.
Documento de Não Patente 3: ITU-T H.264 ITU-T Rec. H.264, "Advanced video coding for generic audiovisual services", pp. 146 - 149, Março de 2005. Documento de Patente 1: Pedido de Patente japonesa Não examinada, Primeira Publicação N0 2000-244921.
Descrição da Invenção Problema a ser Resolvido pela Invenção 5 No entanto, se uma função de custo usada para a pesquisa pelo
vetor de movimento original difere de uma função de custo usada na segunda fase, um vetor de movimento ótimo não está sempre presente na vizinhança do vetor de movimento original.
A figura 11 mostra um exemplo do descrito acima. O exemplo mostra um vetor de movimento tendo um custo mínimo na área de repesquisa (na vizinhança do vetor de movimento original) na segunda fase, e outro vetor de movimento que está presente fora da área de repesquisa e tem um custo mais baixo do que o custo mínimo acima.
Tal situação é causada por uma condição em que nenhum vetor 15 predito na segunda fase é considerado quando a primeira fase executa uma pesquisa de movimento. Adicionalmente, no método de recodificação, como o sinal de vídeo introduzido é diferente entre as primeira e segunda fases, um tal deslocamento entre os vetores de movimento relevante podem aumentar.
Como descrito acima, se a função de custo ou sinal de vídeo
relevante for diferente entre uma primeira fase para pesquisar um vetor de movimento original e uma segunda fase para repesquisar um vetor de movimento, a eficiência de codificação pode degradar. No sentido de resolver este problema, a área de repesquisa deve ser estendida. No entanto, em tal 25 caso, acontece outro problema, como um aumento no custo de computação na segunda fase.
Levando em conta as circunstâncias acima, um objetivo da presente invenção é prover uma técnica nova de pesquisa de vetor pela qual quando um vetor de movimento original obtido em um primeiro sistema de 30 codificação de vídeo é usado para pesquisar um vetor de movimento em um segundo sistema de codificação de vídeo, a degradação na eficiência de codificação pode ser suprimida, e o custo de computação pode ser reduzido. Meios Para Resolver o Problema
No sentido alcançar o objetivo, a presente invenção provê um aparelho de pesquisa de vetor de movimento usado em codificação de vídeo que executa predição compensada de movimento, o aparelho compreen5 dendo: (1) um dispositivo de entrada que introduz um vetor de movimento que foi pesquisado com respeito a um bloco objeto de codificação; (2) um dispositivo de computação que computa um vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead que minimiza a quantidade de código gerado para o vetor de movimento do bloco objeto de codificação; (3) um dispositivo 10 Iimitante que limita uma área de pesquisa baseado na entrada do vetor de movimento pelo dispositivo de entrada e o vetor de movimento que é computado pelo dispositivo de computação e tem o mínimo custo de overhead, em uma maneira tal que a área de pesquisa se torna maior enquanto a distância entre ambos vetores aumenta e a área de pesquisa se torna menor enquan15 to a distância diminui; e (4) um dispositivo de pesquisa que pesquisa um vetor de movimento pesquisando somente a área de pesquisa limitada pelo dispositivo de limitar.
O método de pesquisa de vetor de movimento da presente invenção implementado operando os dispositivos acima descritos podem ser 20 também implementados por um programa de computador. Tal programa de computador pode ser provido armazenando-o em um meio apropriado de armazenamento legível de computador, ou por meio de uma rede, e pode ser instalado e operado em um dispositivo de controle tal como uma CPU de forma a implementar a presente invenção.
No aparelho de pesquisa de vetor de movimento tendo a estrutura
acima na presente invenção, quando pesquisando um vetor de movimento objeto, um vetor de movimento (o acima descrito vetor de movimento original) pesquisado em um sistema de codificação de vídeo prévio é introduzido no aparelho.
A seguir, um vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead que minimiza a quantidade de código gerado para o vetor de movimento do bloco objeto de codificação é computado.
Por exemplo, um vetor predito do bloco objeto de codificação é computado baseado em um vetor de movimento de um bloco já codificado na vizinhança do bloco objeto de codificação, e o vetor predito computado é fixado como o vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead.
A seguir, é especificada uma área interposta entre o vetor de movimento de entrada e computado o vetor de movimento tendo o mínimo custo de overhead, e a área especificada é determinada para ser a área de pesquisa limitada.
Por exemplo, é especificada uma área circular tendo um raio que corresponde a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, e a área especificada é determinada para ser a área de pesquisa limitada.
Em outro exemplo, é especificada uma área correspondente a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, e a área especificada é determinada para ser a área de pesquisa limitada.
Em outro exemplo, é especificada uma área retangular tendo um lado que corresponde a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, onde outro lado da área retangular tem um comprimento predetermi20 nado e perpendicularmente cruza o segmento de linha no ponto central do dito outro lado. A área especificada é então determinada para ser a área de pesquisa limitada.
Em outro exemplo, é especificada uma área elíptica tendo pontos focais que correspondem ao vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, onde a soma de distâncias dos pontos focais são predeterminadas como uma constante. A área especificada é então determinada para ser a área de pesquisa limitada.
A seguir, tipicamente, um vetor de movimento é pesquisado extraindo pontos de pesquisa dentro da área de pesquisa limitada, e pesquisando somente os pontos de pesquisa extraídos.
Efeito da Invenção
Como descrito acima, quando um vetor de movimento original obtido em um primeiro sistema de codificação de vídeo é usado para pesquisar um vetor de movimento em um segundo sistema de codificação de vídeo, a função de custo ou sinal de vídeo relevante pode ser diferente entre os primeiro e segundo sistemas de codificação de vídeo, e deste modo um 5 vetor de movimento ótimo nem sempre está presente na vizinhança do vetor de movimento original. A presente invenção considerando o acima não emprega um método de repesquisar somente uma área periférica em torno do vetor de movimento original, mas limita a área de pesquisa de uma maneira tal que a área de pesquisa inclui o vetor de movimento original e outro ponto tendo 10 um mínimo custo de overhead no segundo sistema de codificação de vídeo.
Então, de acordo com a presente invenção, é possível suprimir a degradação na eficiência de codificação, e o número de pontos de pesquisa pode ser reduzido. Portanto, o custo de computação pode ser reduzido.
Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é um fluxograma mostrando uma operação de exem
plo de acordo com a presente invenção.
A figura 2A é um diagrama explicando uma área de repesquisa limitada de acordo com a presente invenção.
A figura 2B é também um diagrama explicando uma área de repesquisa limitada de acordo com a presente invenção.
A figura 2C é também um diagrama explicando uma área de repesquisa limitada de acordo com a presente invenção.
A figura 2D é também um diagrama explicando uma área de repesquisa limitada de acordo com a presente invenção.
A figura 3 é um diagrama mostrando uma estrutura de um apare
lho de codificação de vídeo ao qual a presente invenção é aplicada.
A figura 4 é um diagrama mostrando uma estrutura interna de exemplo do aparelho de codificação de vídeo.
A figura 5 é um diagrama explicando a estrutura de dados de uma unidade de armazenamento de parâmetro de figura.
A figura 6 mostra um fluxograma de exemplo executado pelo aparelho de codificação de vídeo. A figura 7 mostra também um fluxograma de exemplo executado pelo aparelho de codificação de vídeo.
A figura 8A é um diagrama explicando um processo de exemplo de usar, em uma segunda fase, um vetor de movimento que foi usado em uma primeira fase.
A figura 8B é também um diagrama explicando o exemplo acima.
A figura 9A é um diagrama explicando outro processo de exemplo de usar, em uma segunda fase, um vetor de movimento que foi usado em uma primeira fase.
A figura 9B é também um diagrama explicando o outro exemplo
acima.
A figura 10 é um fluxograma relativo a uma técnica convencional.
A figura 11 é um diagrama explicando um problema na técnica convencional.
Melhor Modo para Realizar a invenção
Abaixo, a presente invenção será explicada de acordo com concretizações.
Problemas nas técnicas convencionais, que acontecem quando um vetor de movimento original obtido em um primeiro sistema de codifica20 ção de vídeo é usado para pesquisar um vetor de movimento em um segundo sistema de codificação de vídeo, são causados por uma condição em que o vetor de movimento é pesquisado somente na vizinhança do vetor de movimento original.
Para informação de vetor de movimento, um vetor predito para 25 um bloco objeto de codificação é computado baseado em um vetor de movimento de um bloco já codificado na vizinhança do bloco objeto, e uma diferença entre o vetor de movimento relevante e o vetor predito é codificada. Então, se a diferença é zero, o vetor de movimento tem a quantiddea mínima de código. Isto é, o vetor predito no caso acima é o vetor de movimento que 30 produz o mínimo custo de overhead.
Consequentemente, se uma área na vizinhança do vetor de movimento original e uma área na vizinhança do vetor predito podem ser pes

Claims (11)

1. Método de pesquisa de vetor de movimento usado em codificação de vídeo que executa predição compensada de movimento, o método compreendendo as etapas de: introduzir um vetor de movimento que foi pesquisado com respeito a um bloco-alvo de codificação; computar um vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead que minimiza a quantidade de código gerado para o vetor de movimento do bloco objeto de codificação; limitar uma área de pesquisa baseada no vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento tendo o mínimo custo de overhead, em uma maneira tal que a área de pesquisa se torna maior enquanto a distância entre ambos vetores aumenta e a área de pesquisa se torne menor enquanto a distância diminui; e pesquisar um vetor de movimento pesquisando somente a área de pesquisa limitada.
2. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 1, em que: a etapa de computar um vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead inclui computar um vetor predito do bloco objeto de codificação baseado em um vetor de movimento de um bloco já codificado na vizinhança do bloco objeto, e determinar o vetor predito computado para ser o vetor de movimento tendo o mínimo custo de overhead.
3. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 1, em que: a etapa de limitar uma área de pesquisa inclui especificar uma área interposta entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, e determinar a área especificada para ser a área de pesquisa limitada.
4. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 3, em que: a etapa de limitar uma área de pesquisa inclui especificar uma área circular tendo um raio que corresponde a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, e determinar a área especificada para ser a área de pesquisa limitada.
5. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 3, em que: a etapa de limitar uma área de pesquisa inclui especificar uma área correspondente a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, e determinar a área especificada para ser a área de pesquisa limitada.
6. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 3, em que: a etapa de limitar uma área de pesquisa inclui: especificar uma área retangular tendo um lado que corresponde a um segmento de linha entre o vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, em que o outro lado da área retangular tem um comprimento predeterminado e perpendicularmente cruza o segmento de linha no ponto central do dito outro lado; e determinar a área especificada para ser a área de pesquisa limitada.
7. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 3, em que: a etapa de limitar uma área de pesquisa inclui: especificar uma área elíptica tendo pontos focais que correspondem ao vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento computado tendo o mínimo custo de overhead, em que a soma das distâncias dos pontos focais são predeterminadas como uma constante; e determinar a área especificada para ser a área de pesquisa Iimitada.
8. Método de pesquisa de vetor de movimento de acordo com a reivindicação 1. em que: a etapa de pesquisar um vetor de movimento inclui extrair pontos de pesquisa dentro da área de pesquisa limitada, e pesquisar somente os pontos de pesquisa extraídos.
9. Aparelho de pesquisa de vetor de movimento usado em codificação de vídeo que executa a predição compensada de movimento, o aparelho compreendendo: um dispositivo que introduz um vetor de movimento que foi pesquisado com respeito a um bloco objeto de codificação: um dispositivo que computa um vetor de movimento tendo um mínimo custo de overhead que minimiza a quantidade de código gerado para o vetor de movimento do bloco objeto de codificação; um dispositivo que limita uma área de pesquisa baseada no vetor de movimento de entrada e o vetor de movimento tendo o mínimo custo de overhead, em uma maneira tal que a área de pesquisa se torne maior enquanto a distância entre ambos vetores aumenta e a área de pesquisa se torna menor enquanto a distância diminui; e um dispositivo que pesquisa um vetor de movimento pesquisando somente a área de pesquisa limitada.
10. Programa de pesquisa de vetor de movimento pelo qual um computador executa uma operação para implementar o método de pesquisa de vetor de movimento como definido na reivindicação 1.
11. Meio de armazenamento legível de computador que armazena um programa de pesquisa de vetor de movimento pelo qual um computador executa uma operação para implementar o método de pesquisa de vetor de movimento como definido na reivindicação 1.
BRPI0808567-6A2A 2007-03-14 2008-03-05 Método e aparelho de pesquisa de vetor de movimento, programa para o mesmo, e meio de armazenamento, que armazena o programa BRPI0808567A2 (pt)

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