ES2371075T3 - Método de decodificación y aparato que permite un cambio rápido de vídeo comprimido. - Google Patents

Método de decodificación y aparato que permite un cambio rápido de vídeo comprimido. Download PDF

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Jeffrey Allen Cooper
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Abstract

Decodificador de vídeo (200) para recibir datos de tren comprimido y proporcionar una salida de vídeo descomprimida, comprendiendo dicho decodificador: un receptor para recibir un tren comprimido, que comprende una porción de tren normal y una porción de cambio de canal, estando dicha porción de tren normal compuesta por imágenes intracodificadas e intercodificadas, y estando compuesta dicha porción de cambio de canal por imágenes intracodificadas que se han codificado con menos bits que las imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y a una frecuencia superior que la de imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y en el que en dicha porción de tren normal tiene imágenes intracodificadas que se producen con menor frecuencia que en dicho tren de cambio de canal, siendo el tren normal y el tren de cambio de canal representativos del contenido de vídeo generado a partir de la misma fuente de vídeo; un desmultiplexor acoplado al receptor para seleccionar la porción deseada del tren comprimido en respuesta a la selección por el usuario de un canal específico, separando el multiplexor (210) del tren comprimido dicha porción de tren normal y dicha porción de cambio de canal, y en el que dicho desmultiplexor selecciona las imágenes intracodificadas e intercodificadas de dicha porción de tren normal durante el funcionamiento normal, para proporcionarlas a la porción de decodificación normal; pero un cambio de canal selecciona la primera imagen intracodificada recibida tras el cambio de canal, procedente del tren normal o del tren de cambio de canal, para proporcionarla a la porción de decodificación normal, antes de regresar al modo de funcionamiento normal; y una porción de decodificación normal en comunicación de señal con el desmultiplexor, para recibir la porción seleccionada del desmultiplexor y para proporcionar las imágenes descomprimidas; y al menos una memoria de tramas normales en comunicación de señal con la porción de decodificación normal, para almacenar las imágenes descomprimidas.

Description

Método de decodificación y aparato que permite un rápido cambio de canal de video comprimido
REFERENCIAS A SOLICITUDES RELACIONADAS
[0001] Esta solicitud reivindica los beneficios concedidos a la solicitud provisional estadounidense con el Nº de serie601478,923 (Expediente Nº PU030170), presentada el 16 de junio de 2003 y titulada "MÉTODO Y APARATO QUEPERMITE UN RÁPIDO CAMBIO DE CANAL DE VÍDEO COMPRIMIDO.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0002] La presente invención se refiere a codificadores y decodificadores de vídeo (CODECs), y más concretamente, a un dispositivo y un método para la reducción del retardo observado en la visualización inicial de los contenidos de vídeo codificados con posterioridad a un cambio de canal.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0003] Las normas de compresión de vídeo más conocidas, como MPEG-2 y JVT/H.264/MPEG AVC, utilizan intra-e inter-codificación. Para efectuar una adecuada decodificación, un decodificador decodifica una secuencia de vídeo comprimida comenzando por una imagen intracodificada (I) para continuar después decodificando las posteriores imágenes inter-codificadas. (P y B) Un grupo de Imágenes (GOP) puede incluir una imagen I y varias imágenes P y B posteriores. Por lo general, la codificación de las imágenes I requiere muchos más bits que la de una imagen P o B con una calidad de vídeo equivalente.
[0004] Cuando un receptor comienza la recepción inicial de un programa a través de un canal específico, como en el caso de un cambio de canal o al encender el receptor, debe esperar hasta recibir una imagen I para comenzar a decodificarla adecuadamente, lo que genera un retardo. Para reducir al mínimo la demora producida por el cambio de canal en los sistemas de transmisión de vídeo digital, las imágenes I suelen enviarse con frecuencia, por ejemplo, cada N imágenes. Por ejemplo, para permitir una demora de ½ segundo en la porción del sistema correspondiente a la descompresión de vídeo, suele ser habitual utilizar N = 15 para un contenido de 30 fps (tramas por segundo). Dado que las imágenes comprimidas I son mucho más grandes que las imágenes comprimidas P y B, este factor aumenta considerablemente la tasa binaria con respecto a la que se habría precisado en caso de que las imágenes no se hubiesen insertado con tanta frecuencia.
[0005] La mayor parte de los sistemas de radiodifusión transmiten imágenes I con frecuencia, por ejemplo, cada ½ segundo, para limitar la demora inducida por el cambio de canal y provocada por el sistema de decodificación de vídeo. En algunos sistemas, en lugar de enviar con frecuencia imágenes I completas, se utiliza una técnica denominada "Actualización progresiva” (progressive refresh), en la que se intracodifican secciones de imágenes. Normalmente, todos los macrobloques de la imagen se intracodifican al menos una vez durante un período de N imágenes.
[0006] En el caso de la norma de compresión JVT/H.264/MPEG AVC, pueden predecirse las imágenes P y B utilizando múltiples imágenes de referencia, incluyendo las imágenes anteriores a una imagen I precedente. La norma identifica puntos de acceso aleatorio como actualizaciones Independientes del decodificador, o IDRs, que presentan la limitación de que no se utilizan imágenes de referencia antes de cada IDR para predecir las imágenes posteriores a la IDR.
[0007] La norma de compresión JVT/H.264/MPEG AVC incluye una herramienta denominada imágenes redundantes, que en la norma se define como sigue:
Imagen codificada redundante: Una representación codificada de una imagen o de parte de una imagen. El contenido de una imagen codificada redundante no será utilizado por el proceso de decodificación para un tren de bits que se ajuste a esta Norma Internacional de la Recomendación I. No es necesario que una imagen codificada redundante contenga todos los macrobloques en la imagen primaria codificada. Las imágenes codificadas redundantes carecen de efecto normativo sobre el proceso de decodificación. Véase también imagen codificada primaria.
[0008] El encabezado del segmento contiene un campo redundant_pic_cnt, cuya semántica se define de la forma siguiente:
redundant_pic_cnt será equivalente a 0 para los segmentos y particiones de datos del segmento pertenecientes a la imagen codificada primaria. El valor de redundant_pic_cnt será superior a 0 en el caso de los segmentos codificados y particiones de datos de segmentos codificados. Cuando no está presente un valor redundant_pic_cnt se inferirá que su valor es igual a 0. El valor de redundant_pic_cnt oscilará en el rango de 0 a 127, inclusive.
-
Si los elementos de la sintaxis de una partición de datos del segmento A RBSP indican la presencia de cualesquiera elementos sintácticos de categoría 3 en los datos del segmento correspondientes a un segmento, se encontrará presente una partición de datos del segmento B RBSP, que tendrá el mismo valor de slice_id y redundant_pic_-cnt que la partición de datos del segmento A RBSP.
-
De lo contrario (los elementos de la sintaxis de una partición de datos del segmento A RBSP no indican la presencia de ningún elemento de sintaxis de categoría 3 en los datos del segmento correspondientes a un segmento), no se encontrará presente ninguna partición de datos del segmento B RBSP con el mismo valor de slice_id y redundant_pic_-cnt que la partición de datos del segmento A RBSP.
[0009] Por ello, lo que se precisa es un dispositivo y un método para la reducción del retardo percibido para la visualización inicial de contenidos de vídeo decodificados tras proceder a un cambio de canal.
[0010] El documento "A Proposal for SP-Frames," Karczewicz, Kurceren, ITU -Telecommunications Standardization Sector, Study Group 16 Question 6, Document VCEG-L27, 4 de enero de 2001, contiene una propuesta para una norma H.26L. Esta propuesta comenta un nuevo tipo de imagen, denominado trama-SP, que utiliza un sistema de codificación predictiva compensada por el movimiento, pero que permite una reconstrucción idéntica de la trama cuando se utilizan diferentes tramas de referencia. La utilización de este nuevo tipo de trama se comenta en términos de resistencia y recuperación de errores, amplitud de banda, escalabilidad, conmutación del tren binario, escalabilidad de procesamiento y acceso aleatorio.
[0011] Otra descripción perteneciente a la técnica anterior está incluida en el documento "Robust Internet Video Transmission Based on Scalable Coding and Unequal Error Protection," Horn, Stuhlmuller, Link, Girod, Signal Processing: Image Communication 15 (1999) 77-94, en el que se comenta un sistema de transmisión de vídeo en tiempo real a través de Internet (“streaming”) basado en un codificador de vídeo escalable combinado con un sistema de protección frente a errores.
[0012] Otro trabajo, denominado "Synchronization-Predictive Coding for Video Compression: The SP Frames Design for JVTlH.26", Kurceren and Karczewicz, IEEE ICIP 2002, comenta una serie de nuevos tipos de trama propuestos para las tramas JVT/H26L, SP y SI, así como su utilización para la conmutación de tren binario, empalmes, acceso aleatorio, adelanto rápido, retroceso rápido y recuperación y resistencia a errores.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0013] Estos y otros inconvenientes y ventajas de la técnica anterior se abordan mediante un dispositivo y un método que permiten visualizar con rapidez el contenido de vídeo comprimido al cambiar de canal.
[0014] Un codificador de vídeo utilizado para recibir datos de tren comprimido y para proporcionar una salida de vídeo descomprimido incluye un desmultiplexor para la recepción de los datos de tren comprimido y la separación del tren normal y el tren correspondiente al cambio de canal, una porción de decodificación normal en comunicación de señal con el desmultiplexor, destinada a la recepción de los trenes de cambio de canal normal y comprimido, y a proporcionar una salida de vídeo descomprimida, y una memoria de tramas normales en comunicación de señal con la porción de decodificación normal, para almacenar las imágenes de referencia.
[0015] Estos y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención podrán apreciarse mediante la siguiente descripción de los ejemplos de realización, que ha de leerse en conjunción con las figuras adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES
[0016] La presente invención podrá comprenderse más claramente haciendo referencia a las siguientes figuras, en las cuales se muestra, a modo de ejemplo, cuando sigue:
La figura 1 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un codificador que utiliza la resolución normal para el tren de cambio de canal, de acuerdo con los principios de la presente invención;
La figura 2 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un decodificador que utiliza la resolución normal para el tren de cambio de canal, de acuerdo con los principios de la presente invención;
La figura 3 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un codificador que utiliza un tren de cambio de canal pasado a través de un filtro paso bajo, de acuerdo con los principios de la presente invención;
La figura 4 muestra una tabla correspondiente a un ejemplo de patrón de imagen, de acuerdo con los principios de la presente invención;
La figura 5 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un codificador que utiliza un tren de cambio de canal sometido a un submuestreo de acuerdo con los principios de la presente invención;
La figura 6 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un decodificador que utiliza un tren de cambio de canal sometido a un submuestreo;
La figura 7 muestra un diagrama de bloques correspondiente a un decodificador que utiliza un tren de cambio de canal sometido a submuestreo y a un filtro de postprocesado;
La figura 8 muestra un organigrama de un método de codificación de vídeo de acuerdo con los principios de la presente invención; y
La figura 9 muestra un organigrama de un método de decodificación de vídeo de acuerdo con los principios de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
[0017] Las realizaciones de la presente invención permiten que el retardo en el cambio de canal se produzca con la frecuencia deseada, con una tasa binaria inferior a la de los métodos de la técnica anterior. Es decir, que la invención permite el cambio de canal con un reducido retardo en un sistema de transmisión de vídeo comprimido, reduciendo al mismo tiempo de forma importante la tasa binaria en comparación con los anteriores métodos de bajo retardo en el cambio de canal. En la norma JVT/H.264/MPEG AVC, las imágenes individuales P y B se codifican utilizando uno o más tipos diferentes de segmento (I, P y/o B), mientras que las imágenes I se codifican utilizando exclusivamente segmentos I. De este modo, en la descripción que sigue, el término "segmento" podrá sustituirse por el término “imagen”, en función del contexto y de la norma aplicable. Los sistemas de la técnica anterior transmiten con frecuencia imágenes I para permitir el cambio de canal, por ejemplo, cada N imágenes. En las realizaciones de la presente invención, las imágenes I Normales se envían con menos frecuencia, enviándose más frecuentemente imágenes I adicionales con una calidad inferior.
[0018] De acuerdo con los principios de la presente invención, puede conseguirse el retardo deseado en el cambio de canal sin necesidad de enviar imágenes I con la frecuencia necesaria en los sistemas de la técnica anterior. Por el contrario, se envían imágenes codificadas adicionales con una calidad inferior, en lo que aquí se denomina tren de cambio de canal, además de las imágenes codificadas de calidad normal. En el tren de cambio de canal se envían imágenes I de calidad inferior, que son utilizadas en el decodificador durante el período inicial que sigue a un cambio de canal. Las imágenes I de calidad normal se envían en el tren normal, a una frecuencia inferior, y son utilizadas por el decodificador tan pronto como se encuentran disponibles.
[0019] Por ejemplo, consideremos un sistema que envía imágenes I en el tren normal cada N*K imágenes, e imágenes I de calidad inferior en el tren de cambio de canal cada N imágenes, siendo K > 1. Cada imagen codificada del tren de cambio de canal se corresponde con una imagen codificada del tren normal. De este modo, cuando una imagen codificada se encuentra presente en el tren de cambio de canal, en realidad se transmiten dos representaciones codificadas de dicha imagen.
[0020] Cuando se produce un cambio de canal, un sistema de decodificación comienza a decodificar el vídeo comprimido tan pronto como recibe una imagen I, bien procedente del tren normal o del tren de cambio de canal. Si la primera imagen I que llega procede del tren normal, el decodificador continúa de forma normal. Sin embargo, si la primera imagen que llega es una imagen I de peor calidad procedente del tren de cambio de canal, el decodificador decodifica y utiliza la imagen I de peor calidad. Esto hace que el vídeo se visualice con una calidad peor, hasta que llegue una imagen I de calidad normal. Este período de vídeo de peor calidad no resulta percibido por el espectador, ya que su duración es muy breve y tiene lugar inmediatamente después de un cambio de canal. El sistema visual humano tarda algún tiempo en ajustarse a una nueva escena visual.
[0021] El tren de cambio de canal puede contener tan sólo imágenes I de baja calidad o contener imágenes I, P y B. de baja calidad. La tasa de transferencia de imágenes del tren de cambio de canal puede ser inferior a la del tren normal. Las imágenes de baja calidad pueden tener la misma resolución que las imágenes normales, pero estar codificadas a una tasa binaria inferior, o pueden tener una resolución inferior a la de las imágenes normales. El tamaño del tren binario de las imágenes codificadas I de más baja calidad del tren de cambio de canal es reducido en comparación con el tamaño de las imágenes codificadas I de calidad normal correspondientes al tren normal. Así pues, aunque se transmitan representaciones codificadas adicionales de la misma imagen, se produce un ahorro global en términos de tren binario debido a que el tamaño de una imagen P o B de calidad normal más el de la imagen I de calidad inferior suele ser significativamente menor que el de una imagen I de calidad normal por sí sola.
[0022] Si el tren de cambio de canal contiene imágenes I, P y B de baja calidad, tras un cambio de canal el sistema decodificador esperará a la llegada de una imagen I de calidad inferior, y a continuación la decodificará y visualizará las imágenes de calidad inferior procedentes del tren de cambio de canal hasta que se reciba una imagen I de calidad normal, momento en el que conmuta al tren de calidad normal.
[0023] Si el tren de cambio de canal contiene tan sólo imágenes I, el sistema decodificador espera a la llegada de una imagen I en el tren normal o en el tren de cambio de canal con posterioridad a un cambio de canal. Si la primera imagen que llega se encuentra en el tren de cambio de canal, el sistema decodificador decodifica y visualiza la imagen I de calidad inferior. A continuación, esta imagen de calidad inferior se almacena en el sistema de almacenamiento normal de imágenes del codificador, y el sistema decodificador comienza a decodificar las siguientes imágenes P y B del tren normal, utilizando como referencia la imagen I de calidad reducida procedente del tren de cambio de canal. Dado que estas imágenes P y B de calidad normal se encuentran intercodificadas en función de imágenes anteriores del tren normal, en lugar de estarlo a partir de la correspondiente imagen I de calidad inferior procedente del cambio de canal, se producirán errores sistemáticos en la decodificación.
[0024] No obstante, los experimentos han demostrado que el impacto visual de dichos errores sistemáticos es muy reducido en esta situación, ya que tiene una duración muy breve e inmediatamente va seguida de un cambio de escena correspondiente al cambio de canal. El codificador puede gestionar qué cantidad de errores sistemáticos se puede producir y ajustar los parámetros de codificación de las imágenes de tren normal y/o de cambio de canal adecuadamente, de forma que los errores sistemáticos no superen unos límites aceptables.
[0025] La siguiente descripción ilustra los principios de la invención. De este modo, las personas versadas en la materia podrán pensar en diversas configuraciones que, a pesar de no estar explícitamente descritas o mostradas en este documento, incorporan los principios de la invención.
[0026] Todos los ejemplos y el lenguaje condicional utilizado en este documento tienen una finalidad pedagógica a fin de ayudar al lector a comprender los principios de la invención y los conceptos con los que ha contribuido el inventor para expandir la técnica, y deben interpretarse sin que se limite a los ejemplos y condiciones específicamente indicados.
[0027] Además, todas las manifestaciones recogidas en este documento y que se refieren a aspectos y realizaciones de la invención, así como a ejemplos específicos de la misma, pretenden incluir los equivalentes estructurales y funcionales de dicha invención. Adicionalmente, se pretende que dichos equivalentes incluyan tanto los equivalentes actualmente conocidos como los equivalentes que puedan desarrollarse en el futuro, es decir, cualesquiera elementos desarrollados que realicen la misma función, independientemente de su estructura.
[0028] De este modo, por ejemplo, las personas versadas en la materia se darán cuenta de que los diagramas de bloque presentados en este documento representan visiones conceptuales de circuitos ilustrativos que incorporan los principios de la invención. Igualmente, se apreciará que cualesquiera organigramas, diagramas de tren, diagramas de transición de estado, pseudocódigos y similares representan diversos procesos que pueden representarse sustancialmente en medios legibles por ordenador y que pueden de este modo ser ejecutados por un ordenador o procesador, tanto si dicho ordenador o procesador se muestra explícitamente o no.
[0029] Las funciones de los diversos elementos que se muestran en las figuras pueden realizarse a través de la utilización de hardware dedicado, así como de hardware capaz de de ejecutar software en asociación con el software adecuado. Cuando se aporta un procesador, las funciones pueden ser facilitadas por un único procesador dedicado, por un único procesador compartido o por una pluralidad de procesadores individuales, algunos de los cuales pueden ser compartidos. Además, la utilización explícita del término "procesador" o "controlador" no debería interpretarse de forma que se refiera exclusivamente a un hardware capaz de ejecutar software, y podría incluir implícitamente, sin limitación, un hardware de proceso de señales digitales ("DSP"), una memoria de sólo lectura ("ROM") para almacenar software, una memoria de acceso aleatorio ("RAM”), y dispositivos de almacenamiento no volátil.
[0030] Pueden incluirse otros elementos de hardware, convencionales y/o especializados. Igualmente, cualquiera de los conmutadores mostrados en las figuras es tan sólo conceptual. Su función puede desempeñarse mediante el funcionamiento de la lógica del programa, mediante la interacción del control del programa y de la lógica dedicada, o incluso manualmente, pudiendo ser la técnica específica seleccionada por el implementador, como se entenderá más específicamente a través del contexto.
[0031] En las reivindicaciones del presente documento, cualquier elemento expresado como un medio de realización de una función especificada pretende incluir cualquier forma de realización de dicha función, incluyendo, por ejemplo, a) una combinación de elementos de circuitos que realice dicha función, o b) cualquier tipo de software, incluyendo, por tanto, firmware, microcódigos o similares, combinado con los circuitos adecuados para la ejecución de dicho software para la realización de la función. La invención, tal y como se define en dichas realizaciones, reside en el hecho de que las funcionalidades aportadas por los diversos medios indicados se combinan en la forma descrita en las reivindicaciones. De este modo, el solicitante considera que cualquier medio que pueda aportar dichas funcionalidades es equivalente a los mostrados en el presente documento.
[0032] Como se muestra en la figura 1, un codificador de acuerdo con los principios de la presente invención se indica en general mediante la referencia 100. El codificador 100 utiliza la misma resolución para el tren normal y el tren de cambio de canal, e incluye una porción de codificador normal 130 para la producción del tren normal y una porción de codificador de baja calidad 140 para la producción del tren de cambio de canal, recibiendo cada una de ellas imágenes de entrada con la misma resolución. La porción normal 130 y la porción de baja calidad 140 se encuentran acopladas en comunicación de señal con un multiplexor (mux) 150, a fin de proporcionar los trenes normal y de cambio de canal, respectivamente, al multiplexor 150 para su transmisión.
[0033] Volviendo a la figura 2, un decodificador de acuerdo con los principios de la presente invención se indica en general mediante la referencia 200. El decodificador 200 utiliza la misma resolución tanto para el tren normal como para el tren de cambio de canal, e incluye un desmultiplexor (demux) 210 para recibir datos de vídeo comprimido y para desmultiplexar los trenes normal y de cambio de canal, acoplado cada uno de ellos mediante comunicación de señal seleccionable con una porción de decodificador normal 212. La porción de decodificador normal 212 se encuentra acoplada en comunicación de señal como los dispositivos de almacenamiento de tramas 214, y aporta vídeo decodificado a una pantalla.
[0034] De este modo, la figura 1 muestra un sistema de codificación y la figura 2 muestra un sistema de decodificación que utilizan imágenes con la misma resolución para el tren normal y el tren de cambio de canal. Cuando se encuentra en funcionamiento, la porción normal del decodificador crea imágenes de vídeo comprimido de calidad normal para el tren normal y una porción paralela de baja calidad del codificador crea imágenes de vídeo comprimido de baja calidad para el tren de cambio de canal. El codificador 100 muestra dos bloques del codificador independientes para las dos funciones del decodificador, pero como podrán reconocer las personas versadas en la materia, las dos funciones del decodificador podrían realizarse utilizando el mismo dispositivo codificador. El tren normal y el tren de cambio de canal son multiplexados conjuntamente, en caso necesario, y se transmiten. En el sistema de decodificación, un desmultiplexor separa el tren normal y el tren de cambio de canal, y se selecciona si debe enviarse al decodificador la imagen procedente del tren normal o del tren de cambio de canal.
[0035] Pasando ahora a la figura 3, un codificador de acuerdo con los principios de la presente invención se indica mediante el número de referencia 300. El codificador 300 utiliza datos filtrados para el tren de cambio de canal e incluye una porción normal de codificador 330 para generar el tren normal, y un filtro paso bajo 332 en comunicación de señal con una porción de codificador de baja calidad 340 para obtener el tren de cambio de canal filtrado. La porción normal 330 y la porción de baja calidad 340 se encuentran acopladas en comunicación de señal con un multiplexor 350, para aportar los trenes normal y de cambio de canal, respectivamente, al multiplexor 350 para su salida.
[0036] De este modo, la figura 3 muestra un sistema de codificación alternativo, que aplica un filtrado paso bajo a las imágenes de entrada antes del codificador de baja calidad. Dado que las imágenes del tren de cambio de canal se encuentran codificadas a una tasa binaria relativamente baja, pueden contener aberraciones de codificación visibles. Al hacer pasar por el filtro paso bajo las imágenes antes de su codificación, pueden eliminarse algunas de dichas aberraciones visibles.
[0037] El multiplexor programa el momento de transmisión de las imágenes codificadas de forma que las imágenes I de tren de cambio de canal se intercalen con las imágenes codificadas del tren normal. La imagen codificada de tren de cambio de canal se transmite, preferiblemente, cerca del momento de la transmisión de la imagen de tren normal correspondiente a la misma imagen de entrada, y antes de cualquier imagen del tren normal inter-predicha con respecto a dicha imagen.
[0038] Como se muestra en la figura 4, un ejemplo de patrón de imagen se indica en general mediante la referencia 400 para el caso en el que tan sólo se incluyen imágenes en el tren de cambio de canal, siendo N = 12 y K = 3. En el caso de un ejemplo de secuencia de 24 fps (tramas por segundo) en la se desean unos períodos de inicio de cambio de canal de ½ segundo, las imágenes I de baja calidad se insertan en el tren de cambio de canal cada 12 imágenes. Las imágenes I de calidad normal se insertan en el tren normal cada 36 imágenes.
[0039] Consideremos el caso en el que un receptor sintoniza el canal mientras se estaba recibiendo la imagen 5. El receptor esperaría entonces hasta que llegue la primera imagen I de cada tren, que en este ejemplo es la 12 para el tren de cambio de canal, la decodificaría y la visualizaría. La imagen I de baja calidad decodificada 12 procedente del tren de cambio de canal se situaría en el sistema de almacenamiento de imágenes del decodificador, y se utilizaría para decodificar las imágenes 12-23 procedentes del tren normal. Estas imágenes codificadas contendrán errores sistemáticos. Cuando la imagen P de calidad normal 24 llega en el tren normal, el receptor puede optar por decodificar la imagen P del tren normal 24 o la imagen I del tren de cambio de canal 24. Esto podría ser una decisión definitiva del receptor, o el codificador podría señalar su preferencia en el tren binario, en función de la cual se producirían menos errores sistemáticos. Las imágenes 25-35 del tren normal se decodificarán a continuación, todavía con el error sistemático. Una vez que se ha recibido la imagen del tren normal 36, que es una imagen I, el decodificador puede comenzar a decodificar adecuadamente sin errores sistemáticos añadidos para el resto de las imágenes posteriores. Desde el punto de vista del espectador, durante un breve período con posterioridad a un cambio de canal, que en este caso sería de unos 1,5 segundos, se mostraría un vídeo de calidad inferior, y a continuación se mostraría con calidad normal.
[0040] El ahorro en tasa de transferencia binaria, en comparación con un sistema de la técnica anterior, se consigue debido a que las imágenes I de gran tamaño del tren normal se envían con una frecuencia inferior a la que lo harían con un sistema de la técnica anterior. Las imágenes I de calidad inferior enviadas en el tren de cambio de canal son mucho más pequeñas que las imágenes I de calidad normal. Un sistema de codificación puede enviar las imágenes I de inferior calidad en el tren de cambio de canal con la frecuencia que se desee, y con cualquier patrón. Las imágenes I del tren normal tampoco precisan seguir un patrón regular, y pueden insertarse, por ejemplo, siempre que se produce un cambio de escena. Un sistema de codificación no precisa insertar imágenes I del tren de cambio de canal si la distancia entre las imágenes I del tren normal no supera un valor deseado. El sistema de codificación puede optar por insertar imágenes I en el tren de cambio de canal siempre que sea necesario, a fin de mantener el máximo espaciado entre imágenes I, asociado con el límite deseado de retardo en el cambio de canal, por ejemplo.
[0041] El tren de cambio de canal puede contener imágenes con diferentes resoluciones. Por ejemplo, algunas de las imágenes I del tren de cambio de canal pueden tener la misma resolución que las del tren normal, y otras pueden tener una resolución inferior. Alternativamente, pueden utilizarse dos o más resoluciones menores diferentes para las imágenes en el tren de cambio de canal.
[0042] A fin de reducir los errores sistemáticos que se producen al decodificar una imagen de tren normal utilizando como predictor una imagen de tren de cambio de canal, el codificador puede limitar el rango de imágenes de referencia disponibles para las imágenes P y B que siguen a la imagen de tren normal que corresponden a la imagen I de tren de cambio de canal. En la norma de compresión de vídeo JVT/H.264, pueden predecirse las imágenes P y B utilizando múltiples imágenes de referencia, lo que proporciona una eficacia de codificación con respecto a la utilización de una sola imagen de referencia. Por ejemplo, en la figura 4, puede imponerse una restricción de forma que las imágenes 12-23 del tren normal no puedan utilizar imágenes de referencia con anterioridad a la imagen 12. Si no se impusiese esta restricción, se producirían más errores sistemáticos tras un cambio de canal. Por ejemplo, si la imagen 15 se hubiese predicho a partir de las imágenes 12 y 9, y se hubiese producido un cambio de canal durante la recepción de la imagen 5, el sistema decodificador tendría una representación de la imagen 12, a partir de la imagen I 12 del tren de cambio de canal, pero no tendría ninguna representación de la imagen 9. Esto podría provocar una importante reducción de la calidad visual a la hora de decodificar las imágenes 13-23. No obstante, en el caso de que se impusiese la restricción de que la imagen 15 sólo podría predecirse a partir de la imagen 12, podría evitarse este importante error sistemático, con una ligera penalización en la eficacia de codificación de la imagen 15.
[0043] Volviendo a la figura 5, un codificador según los principios de la presente invención se indica mediante el número de referencia 500. El codificador 500 utiliza datos sub-muestreados para el tren de cambio de canal, e incluye una porción de codificador normal 530 para la producción del tren normal, y un dispositivo de sub-muestreo 534 en comunicación de señal con una porción de codificador de baja calidad 540 para producir el tren de cambio de canal filtrado. La porción normal 530 y la porción de baja calidad 540 se encuentran acoplados en comunicación de señal con un mux 550, para proporcionar los trenes normal y de cambio de canal, respectivamente, al mux 550 para su salida.
[0044] Volviendo de nuevo a la figura 6, un decodificador que no se adapta a los principios de la presente invención se indica en general mediante el número de referencia 600. El decodificador 600 utiliza datos sub-muestreados para el tren de cambio de canal, e incluye un desmultiplexor 610 para recibir datos de vídeo comprimidos, acoplado en comunicación de señal con una porción de decodificador normal 612 y una porción de decodificador de baja resolución 618. La porción de decodificador normal 612 se encuentra acoplada en comunicación de señal con los dispositivos de almacenamiento de tramas 614, y facilita de forma seleccionable vídeo decodificado a una pantalla y a los dispositivos de almacenamiento de tramas 614. La porción de decodificador con una menor resolución 618 está acoplada en comunicación de señal con los dispositivos de almacenamiento de tramas 620, y facilita vídeo decodificado a un dispositivo de sobre-muestreo 622, que a su vez, facilita de forma seleccionable vídeo decodificado sobre-muestreado a una pantalla y a los dispositivos de almacenamiento de tramas 614.
[0045] De este modo, la figura 5 muestra un sistema de codificación y la figura 6 muestra un sistema de decodificación, en el que cada uno de los mismos utiliza imágenes de más baja resolución en el tren de cambio de canal que en el caso de las imágenes normales. Por ejemplo, podría utilizarse 704x480 píxeles para las imágenes normales y 352x240 píxeles para las imágenes de cambio de canal. Las imágenes de entrada se codifican normalmente y se redimensionan a una menor resolución, codificándose a la resolución inferior para el tren de cambio de canal. El Tren normal y el tren de cambio de canal son multiplexados y se transmiten conjuntamente. En el sistema de decodificación, un desmulitiplexor separa el tren normal y el tren de cambio de canal, seleccionándose si debe decodificarse y visualizarse la imagen procedente del tren normal o la procedente del tren de cambio de canal. Si se decodifica y visualiza la imagen del cambio de canal, la imagen decodificada se incluye en el sistema de almacenamiento de imágenes de tren normal del decodificador para ser utilizada en la decodificación, con posterioridad a las imágenes codificadas del tren normal. Aunque en la figura se muestran bloques independientes para el decodificador normal y el decodificador de baja calidad, ambas funciones pueden ser realizadas utilizando un único dispositivo, como reconocerá cualquier persona versada en la materia.
[0046] En el sistema de decodificación, tras un cambio de canal, se muestra inicialmente el vídeo de calidad inferior, y una vez que se recibe una imagen I en el tren normal, comenzará a visualizarse el vídeo de calidad normal; La transición abrupta desde el vídeo de calidad inferior al vídeo de calidad normal puede ser más perceptible para un espectador que el propio vídeo de calidad normal. Para reducir el carácter abrupto de la transición, puede añadirse un postprocesador tras el decodificador, a fin de filtrar las imágenes decodificadas. La potencia del filtro puede ajustarse a lo largo de varias imágenes, a fin de aumentar gradualmente la resolución o la calidad de las imágenes decodificadas.
[0047] Volviendo de nuevo a la figura 7, se muestra un decodificador que no se ajusta a la presente invención mediante el número de referencia 700. El decodificador 700 utiliza datos sometidos a una reducción de su resolución para el tren de cambio de canal, e incluye un desmultiplexor 710 para recibir los datos de vídeo comprimido, que está acoplado en comunicación de señal con una porción de decodificador normal 712 y una porción de decodificador de baja resolución 718. La porción de decodificador normal 712 se encuentra acoplada en comunicación de señal con los sistemas de almacenamiento de tramas 714, y proporciona de forma seleccionable vídeo codificado a una pantalla y a los sistemas de almacenamiento de tramas 714. La porción de decodificador normal 712 está acoplada adicionalmente en comunicación de señal con un filtro de postprocesamiento 716, que facilita de forma seleccionable vídeo decodificado postprocesado a la pantalla y a los sistemas de almacenamiento de tramas 714. La porción del decodificador de menor resolución 718 se encuentra acoplada en comunicación de señal con los dispositivos de almacenamiento de tramas 720, y facilita vídeo decodificado a un dispositivo de sobremuestreo 722, el cual, a su vez, proporciona de forma seleccionable vídeo decodificado sobre-muestreado a una pantalla y a los sistemas de almacenamiento de tramas 714.
[0048] De este modo, la figura 7 muestra un sistema de decodificación que incorpora un filtro de postprocesado. También puede añadirse una función de postprocesamiento con posterioridad al decodificador de calidad inferior a fin de ocultar las aberraciones provocadas por la compresión.
[0049] Como se muestra en la figura 8, un método de codificación de vídeo para la recepción de imágenes de entrada y la producción de un tren de datos comprimido se indica en general mediante la referencia 800. El método 800 incluye un bloque de inicio 810 que transfiere el control a un bloque de entrada 812 para recibir las imágenes de entrada. El bloque de entrada 812 transfiere el control a un bloque de función 814 para codificar los datos de tren normal procedentes de las imágenes de entrada recibidas. El bloque de función 814, as su vez, transfiere el control a un bloque de función 816 para codificar los datos de tren de cambio de canal procedentes de las imágenes de entrada recibidas, incluyendo los datos de tren de cambio de canal datos codificados de una calidad inferior a la de los datos del tren normal. El bloque de funciones 816 transfiere el control a un bloque de funciones 818 para multiplexar los trenes de datos normal y de cambio de canal en un tren de salida combinado, y a su vez, transfiere el control a un bloque final 820.
[0050] Volviendo a la figura 9, un método de decodificación de vídeo para recibir un tren de datos comprimido y facilitar una salida de vídeo descomprimido se indica generalmente mediante la referencia 900. El método 900 incluye un bloque de inicio 910 que transfiere el control a un bloque de entrada 912 para la recepción de los datos de tren comprimido, y que a su vez transfiere el control a un bloque de funciones 914 para separar el tren normal del tren de cambio de canal. El bloque de funciones 914 transfiere el control a un bloque de funciones 916 para la recepción de al menos uno de los trenes normal y de cambio de canal, y para proporcionar una salida de vídeo descomprimida. El bloque de funciones 916, a su vez, transfiere el control a un bloque de funciones 918 para almacenar las imágenes de referencia para ser utilizadas en la decodificación de imágenes intracodificadas. El bloque de funciones 918 transfiere el control a un bloque final 920.
[0051] Existen diversas formas posibles de multiplexar el tren normal y el tren de cambio de canal. Para permitir un sistema compatible con los anteriores, en el que el tren normal pueda decodificarse sin alterar los decodificadores pre-existentes, un método consiste en situar las imágenes codificadas de calidad inferior del tren de cambio de canal en datos de usuario asociados a la correspondiente imagen del tren normal.
[0052] Este método permite que el sistema decodificador identifique la hora de la imagen de una imagen codificada de tren de cambio de canal. Si se utiliza este método, es necesario introducir una alteración en el código único de inicio de la imagen de las imágenes codificadas del tren de cambio de canal, como por ejemplo, mediante la utilización de bits y octetos de relleno, para ayudar al decodificador normal preexistente a evitar la detección del código de inicio de la imagen de la imagen del tren de cambio de canal dentro de los datos de usuario. El procedimiento de relleno mediante bits u octetos puede invertirse en el sistema de descodificado, antes de transferir los datos a un decodificador que se ajuste a la norma.
[0053] Un método alternativo de multiplexado consiste en la utilización para el tren de cambio de canal de un PID diferente al del tren normal. En este caso, el tren de cambio de canal precisará incluir información de cronometrado para las imágenes codificadas, sincronizada con las imágenes de tren normal. Asimismo debe establecerse una asociación entre los PlDs del tren normal y del tren de cambio de canal.
[0054] Si en este sistema se utiliza la norma de compresión JVT/H.264/MPEG AVC y la resolución de las imágenes normales y de las imágenes de cambio de canal es idéntica, la sintaxis de las imágenes redundantes de JVT puede utilizarse para codificar las imágenes de cambio de canal fijando el campo redundant_pic_cnt de la cabecera del segmento en 1 para las imágenes de cambio de canal. En este caso, en el sistema de decodificación, las imágenes de tren de cambio de canal pueden identificarse mediante una búsqueda de imágenes que contengan un campo redundant_pic_cnt con un valor igual a 1 en la cabecera del segmento.
[0055] Estas y otras características y ventajas de la presente invención serán apreciadas inmediatamente por cualquier persona versada en la materia, en función de lo que se ha descrito en el presente documento. Debe entenderse que los principios de la presente invención pueden llevarse a cabo mediante diversos tipos de hardware, software, firmware, procesadores especializados o combinaciones de cuanto antecede.
[0056] Más preferiblemente, los principios de la presente invención se llevan a cabo como una combinación de hardware y software. Además, el software se implementa preferiblemente como un programa de aplicación incorporado de forma tangible a una unidad de almacenamiento de programa. El programa de aplicación puede ser cargado y ejecutado en una maquina que incluya una arquitectura adecuada. Preferiblemente, la máquina se ejecuta en una plataforma informática que cuente con un hardware como, como una o más unidades centrales de proceso (“CPU”), una memoria de acceso aleatorio (“RAM”) y unos interfaces de entrada/salida (“I/O”). La plataforma informática también puede incluir un sistema operativo y un código compuesto por microinstrucciones. Los diversos
5 procesos y funciones descritos en el presente documento pueden formar parte del código de la microinstrucción o parte del programa de aplicación, o cualquier combinación de los mismos, que pueda ser ejecutada por una CPU. Adicionalmente, pueden conectarse otras unidades periféricas diversas a la plataforma informática, como una unidad de almacenamiento de datos adicional y una unidad de impresión.
[0057] Debe entenderse asimismo que, debido a que algunos de los componentes y métodos del sistema que se
10 presentan en las figuras adjuntas se implementan preferiblemente mediante software, las conexiones reales entre los componentes del sistema o los bloques de función del proceso pueden diferir en función de la forma en que se programe la presente invención. Teniendo en cuenta lo descrito en el presente documento, cualquier persona versada en la materia podrá comprender estas y otras ejecuciones o configuraciones similares de la presente invención.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Decodificador de vídeo (200) para recibir datos de tren comprimido y proporcionar una salida de vídeo descomprimida, comprendiendo dicho decodificador:
    un receptor para recibir un tren comprimido, que comprende una porción de tren normal y una porción de cambio de canal, estando dicha porción de tren normal compuesta por imágenes intracodificadas e intercodificadas, y estando compuesta dicha porción de cambio de canal por imágenes intracodificadas que se han codificado con menos bits que las imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y a una frecuencia superior que la de imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y en el que en dicha porción de tren normal tiene imágenes intracodificadas que se producen con menor frecuencia que en dicho tren de cambio de canal, siendo el tren normal y el tren de cambio de canal representativos del contenido de vídeo generado a partir de la misma fuente de vídeo;
    un desmultiplexor acoplado al receptor para seleccionar la porción deseada del tren comprimido en respuesta a la selección por el usuario de un canal específico, separando el multiplexor (210) del tren comprimido dicha porción de tren normal y dicha porción de cambio de canal, y en el que dicho desmultiplexor selecciona las imágenes intracodificadas e intercodificadas de dicha porción de tren normal durante el funcionamiento normal, para proporcionarlas a la porción de decodificación normal; pero un cambio de canal selecciona la primera imagen intracodificada recibida tras el cambio de canal, procedente del tren normal o del tren de cambio de canal, para proporcionarla a la porción de decodificación normal, antes de regresar al modo de funcionamiento normal; y
    una porción de decodificación normal en comunicación de señal con el desmultiplexor, para recibir la porción seleccionada del desmultiplexor y para proporcionar las imágenes descomprimidas; y
    al menos una memoria de tramas normales en comunicación de señal con la porción de decodificación normal, para almacenar las imágenes descomprimidas.
  2. 2.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por un filtro de postprocesamiento (716) en comunicación de señal con la porción de descodificación normal, para el postprocesamiento de los datos de vídeo descomprimido y para proporcionar de forma seleccionable dichos datos al menos a una memoria de tramas normales o a una pantalla.
  3. 3.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por unos medios de selección de una imagen comprimida para decodificar un tren normal o de un tren de cambio de canal.
  4. 4.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 3, caracterizado adicionalmente por unos medios de sobre-muestreo de las imágenes del tren de cambio de canal con una resolución inferior.
  5. 5.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por unos medios de decodificación de sintaxis de imágenes redundantes de acuerdo con la norma ITU-T H.264.
  6. 6.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por unos medios para decodificar imágenes de cambio de canal a partir de datos de usuario de las correspondientes imágenes de tren normal.
  7. 7.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por unos medios para responder a una señal procedente un codificador, que indique si deben utilizarse las imágenes de tren normal o las del tren de cambio de canal para las siguientes imágenes intracodificadas del tren de cambio de canal.
  8. 8.
    Decodificador de vídeo según lo definido en la reivindicación 3, caracterizado adicionalmente por unos medios de postprocesamiento de la salida del decodificador normal para reducir el carácter abrupto de la transición desde la salida de baja calidad a la de calidad normal.
  9. 9.
    Método para decodificación de vídeo (900) para recibir un tren de datos comprimido y para proporcionar una salida de vídeo descomprimida, incluyendo dicho método:
    recepción del tren de datos comprimido (912), comprendiendo dicho tren comprimido una porción de tren normal y una porción de tren de cambio de canal, y en el que dicha porción de tren normal está formada por imágenes intracodificadas e imágenes intercodificadas, y dicha porción de tren de cambio de canal está formada por imágenes intracodificadas, que se han codificado con menos bits que las imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y a una frecuencia superior a la de imágenes intracodifcadas de dicha porción de tren normal, y en el que dicha porción de tren normal tiene imágenes intracodificadas que se producen con menor frecuencia que en dicho tren de cambio de canal;
    separación de dicha porción de tren normal y de dicha porción de cambio de canal (914) y la selección de las imágenes intracodificadas e intercodificadas de dicha porción de tren normal durante el funcionamiento normal para su salida, pero de forma que al producirse un cambio de canal se seleccione la primera imagen intracodificada recibida con posterioridad al cambio de canal y procedente del tren normal o del tren de cambio de canal, para su salida con anterioridad al retorno al modo de funcionamiento normal.
    recepción para su decodificación de las imágenes seleccionadas, y proporcionar las imágenes descomprimidas; y almacenar en memoria dichas imágenes descomprimidas.
  10. 10. Método para decodificación de vídeo según lo definido en la reivindicación 9, caracterizado adicionalmente por al menos una de las siguientes características:
    selección de una imagen comprimida para su decodificación, a partir de un tren normal o de un tren de cambio de canal;
    sobre-muestreo de las imágenes del tren de cambio de canal con una resolución inferior;
    decodificación de la sintaxis de imágenes redundantes de acuerdo con la norma JVT;
    decodificación de las imágenes de cambio de canal a partir de datos de usuario de las correspondientes imágenes de tren normal;
    respuesta a una señal procedente de un codificador que indique si deben utilizarse las imágenes de tren normal o las del tren de cambio de canal para las siguientes imágenes intracodificadas del tren de cambio de canal; y
    postprocesamiento de la salida del decodificador normal para reducir la transición abrupta desde la salida de baja calidad a la de calidad normal.
  11. 11. Señal de vídeo digital comprimido, que comprende:
    una primera pluralidad de coeficientes de transformación de bloque correspondientes a un tren de vídeo de calidad normal; y caracterizada por
    una segunda pluralidad de coeficientes de transformación de bloque correspondientes a un tren de cambio de canal, estando compuesta dicha porción del tren de cambio de canal por imágenes intracodificadas que están codificadas con menos bits que las imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y a una frecuencia mayor que las imágenes intracodificadas de dicha porción de tren normal, y en la que dicha porción de tren normal tiene imágenes intracodificadas que se producen menos frecuentemente que en dicho tren de cambio de canal;
    en la que los trenes normal y de cambio de canal están multiplexados conjuntamente y el tamaño global del tren binario de los trenes multiplexados es inferior al que tendría la porción normal por sí sola en el caso de que la porción normal contuviese imágenes intracodificadas que se producen con la frecuencia de imágenes intracodificadas de la porción de cambio de canal, y en la que el tren de calidad de vídeo normal y el tren de cambio de canal son representativos del contenido de vídeo generado a partir de la misma fuente de vídeo.
    FIG. 1
    FIG. 2
    FIG. 3
    FIG. 4
    FIG. 5
    FIG. 6
    FIG. 7
    FIG. 8 FIG. 9
    REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
    La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.
    Documentos de patente citado en la descripción
    • US 47892303 P [0001]
    Bibliografía de patentes citada en la descripción
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