ES2548384T3 - Codificación de cuadro/campo adaptativa de nivel de macrobloques para contenido de vídeo digital - Google Patents
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Abstract
Un método para codificar una instantánea en una secuencia de imágenes, que comprende: dividir dicha instantánea en una pluralidad de porciones más pequeñas, donde cada una de dichas porciones más pequeñas es un par de macrobloques verticalmente adyacentes; codificar de manera selectiva al menos una de dicha pluralidad de porciones más pequeñas en un momento en, modo de codificación de cuadro y al menos una de dicha pluralidad de porciones más pequeñas en un momento en modo de codificación de campo; y codificar de manera selectiva al menos un bloque en dicha al menos una de dicha pluralidad de porciones más pequeñas en un momento en modo de intra codificación.
Description
E10182624
25-09-2015
macrobloque codificado en modo de campo debido al requisito de única paridad. Esto implica que el rendimiento de AFF basado en único macrobloque pueda no ser bueno para algunas secuencias o aplicaciones que favorecen fuertemente la codificación de modo de campo. Para garantizar el rendimiento de la codificación de macrobloques de modo de campo, es preferente en algunas aplicaciones para macrobloques que se codifiquen en modo de campo
5 para tener los mismos tamaños de bloque como los macrobloques que se codifican en modo de cuadro. Esto puede conseguirse realizando codificación AFF en pares de macrobloques en lugar de macrobloques únicos.
La Figura 7 ilustra un par de macrobloques (700) ejemplar que puede usarse en codificación AFF en un par de macrobloques de acuerdo con una realización de la presente invención. Si el par de macrobloques (700) se ha de codificar en modo de cuadro, el par se codifica como dos macrobloques basados en cuadro. En cada macrobloque, los dos campos en cada uno de los macrobloques se codifican conjuntamente. Una vez codificados como cuadros, los macrobloques pueden dividirse adicionalmente en los bloques más pequeños de las Figuras 3a-f para uso en la predicción temporal con algoritmo de compensación de movimiento.
15 Sin embargo, si el par de macrobloques (700) se ha de codificar en modo de campo, se parte en primer lugar en un bloque de campo superior de 16 por 16 píxeles (800) y un bloque de campo inferior de 16 por 16 píxeles (801), como se muestra en la Figura 8. Los dos campos se codifican a continuación por separado. En la Figura 8, cada macrobloque en el par de macrobloques (700) tiene N=16 columnas de píxeles y M=16 filas de píxeles. Por lo tanto, las dimensiones del par de macrobloques (700) son 16 por 32 píxeles. Como se muestra en la Figura 8, cada otra fila de píxeles está sombreada. Las áreas sombreadas representan las filas de píxeles en el campo superior de los macrobloques y las áreas no sombreadas representan las filas de píxeles en el campo inferior de los macrobloques. El bloque de campo superior (800) y el bloque de campo inferior (801) pueden dividirse ahora en uno de los posibles tamaños de bloque de las Figuras 3a-f.
25 De acuerdo con una realización de la presente invención, en la codificación AFF de pares de macrobloques (700), existen dos posibles trayectorias de exploración. Una trayectoria de exploración determina el orden en el que se codifican los pares de macrobloques de una instantánea. La Figura 9 muestra las dos posibles trayectorias de exploración en codificación AFF de pares de macrobloques (700). Una de las trayectorias de exploración es una trayectoria de exploración horizontal (900). En la trayectoria de exploración horizontal (900), los pares de macrobloques (700) de una instantánea (200) se codifican de izquierda a derecha y de arriba a abajo, como se muestra en la Figura 9. La otra trayectoria de exploración es una trayectoria de exploración vertical (901). En la trayectoria de exploración vertical (901), los pares de macrobloques (700) de una instantánea (200) se codifican de arriba abajo y de izquierda a derecha, como se muestra en la Figura 9. Para la codificación de modo de cuadro, la parte superior del macrobloque de un par de macrobloques (700) se codifica en primer lugar, seguido por el
35 macrobloque inferior. Para la codificación de modo de campo, el macrobloque del campo superior de un par de macrobloques se codifica en primer lugar seguido por el macrobloque de campo inferior.
Otra realización de la presente invención amplía el concepto de codificación AFF en un par de macrobloques a codificación AFF en un grupo de cuatro o más macrobloques vecinos (902), como se muestra en la Figura 10. La codificación AFF en un grupo de macrobloques se denominará ocasionalmente como codificación AFF basada en grupos. Las mismas trayectorias de exploración, horizontal (900) y vertical (901), como se usan en la exploración de pares de macrobloques se usan en la exploración de grupos de macrobloques vecinos (902). Aunque el ejemplo mostrado en la Figura 10 muestra un grupo de cuatro macrobloques, el grupo puede ser más de cuatro macrobloques.
45 Si el grupo de macrobloques (902) se ha de codificar en modo de cuadro, el grupo se codifica como cuatro macrobloques basado en cuadro. En cada macrobloque, los dos campos en cada uno de los macrobloques se codifican conjuntamente. Una vez codificados como cuadros, los macrobloques pueden dividirse adicionalmente en los bloques más pequeños de las Figuras 3a-f para uso en la predicción temporal con algoritmo de compensación de movimiento.
Sin embargo, si un grupo de cuatro macrobloques (902), por ejemplo, se ha de codificar en modo de campo, se parte en primer lugar en un bloque de campo superior 32 por 16 píxeles y un bloque de campo inferior 32 por 16 píxeles. Los dos campos se codifican a continuación por separado. El bloque de campo superior y el bloque de
55 campo inferior pueden ahora dividirse en macrobloques. Cada macrobloque se divide adicionalmente en uno de los posibles tamaños de bloque de las Figuras 3a-f. Debido a que este proceso es similar al de la Figura 8, no se proporciona una figura separada para ilustrar esta realización.
En codificación AFF en el nivel de macrobloque, se incluye preferentemente un bit de bandera de cuadro/campo en un flujo de bits de la instantánea para indicar qué modo, modo de cuadro o modo de campo, se usa en la codificación de cada macrobloque. El flujo de bits incluye información pertinente a cada macrobloque en un flujo, como se muestra en la Figura 11. Por ejemplo, el flujo de bits puede incluir un encabezamiento de instantánea (110), información de ejecución (111) e información de tipo de macrobloque (113). La bandera de cuadro/campo (112) se incluye preferentemente antes de cada macrobloque en el flujo de bits si se realiza AFF en cada macrobloque 65 individual. Si se realiza AFF en pares de macrobloques, la bandera de cuadro/campo (112) se incluye preferentemente antes de cada par de macrobloques en el flujo de bits. Finalmente, si se realiza AFF en un grupo de
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vertical del bloque y dividiendo el resultado por 2. Al bloque se asigna también una polaridad de campo inferior. El resultado de asignar diferentes polaridades de campo a dos bloques es que existen ahora dos bloques con las mismas coordenadas de campo horizontal y vertical pero con diferentes polaridades de campo. Por lo tanto, dadas las coordenadas de un bloque, pueden calcularse las coordenadas de campo y su polaridad de campo y viceversa.
5 El método selectivo alternativo se explicará ahora en detalle usando la Figura 12 como una referencia. El PMV del bloque E se ha de calcular. Representando bx el tamaño horizontal del bloque E dividido por 4, que es el tamaño de un bloque en este ejemplo. Los PMV para E se obtienen como sigue dependiendo de si E está en modo de cuadro/campo.
Estando el bloque E en modo de cuadro y representando (x,y) las coordenadas horizontal y vertical respectivamente de E. Los bloques vecinos de E se definen de la siguiente manera. A es el bloque cuyas coordenadas son (x-1,y). B es el bloque cuyas coordenadas son (x,y-1). D es el bloque cuyas coordenadas son (x-1,y-1). C es el bloque cuyas coordenadas son (x+bx+1,y-1). Si cualquiera de A, B, C o D están en modo de campo entonces su vector de
15 movimiento vertical se divide por 2 antes de usarse para la predicción y su número de cuadro de referencia se calcula dividiendo su campo de referencia por 2.
Ahora, estando el bloque E en modo de campo superior o inferior y representando (xf,yf) las coordenadas de campo horizontal y vertical respectivamente de E. En este caso, los vecinos de E se definen como sigue. A es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf-1,yf) y tiene la misma polaridad que E. B es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf,yf-1) y tiene la misma polaridad que E. D es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf-1,yf-1) y tiene la misma polaridad que E. C es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf+bx+1,yf) y tiene la misma polaridad que E. Si cualquiera de A, B, C o D están en modo de cuadro entonces su vector de movimiento vertical se multiplica por 2 antes de usarse para la predicción y su campo de referencia se calcula multiplicando su cuadro de
25 referencia por 2.
En todos los métodos anteriores para determinar el PMV de un bloque, se supone una trayectoria de exploración horizontal. Sin embargo, la trayectoria de exploración puede ser también una trayectoria de exploración vertical. En este caso, los bloques vecinos del bloque actual, E, se definen como se muestra en la Figura 13. Una trayectoria de exploración vertical es preferente en algunas aplicaciones puesto que la información en todos los bloques vecinos está disponible para el cálculo del PMV para el bloque actual E.
Otra realización de la presente invención es la predicción de segmentación direccional. En predicción de segmentación direccional, los bloques de 16 por 8 píxeles y los bloques de 8 por 16 píxeles tienen reglas que se
35 aplican a sus cálculos de PMV únicamente. Estas reglas se aplican en todos los métodos de cálculo de PMV para estos tamaños de bloque. Las reglas se explicarán ahora en detalle en relación con la Figura 12. En cada una de estas reglas, un bloque actual E ha de tener su PMV calculado.
En primer lugar, un bloque de 16 por 8 píxeles consiste en un bloque superior y un bloque inferior. El bloque superior contiene las 8 filas de píxeles superiores. El bloque inferior contiene las 8 filas de píxeles inferiores. En la siguiente descripción, los bloques A-E de la Figura 12 son bloques de 16 por 8 píxeles. Para el bloque superior en un bloque de 16 por 8 píxeles, se usa el bloque B para predecir el PMV del bloque E si tiene la misma instantánea de referencia que el bloque E. De otra manera, se usa la predicción de la mediana para predecir el PMV del bloque E. Para el bloque inferior en un bloque de 16 por 8 píxeles, se usa el bloque A para predecir el PMV del bloque E si
45 tiene la misma instantánea de referencia que el bloque E. De otra manera, se usa la predicción de la mediana para predecir el PMV del bloque E.
Un bloque de 8 por 16 píxeles se divide en un bloque izquierdo y derecho. Ambos bloques izquierdo y derecho son de 8 por 16 píxeles. En la siguiente descripción, los bloques A-E de la Figura 12 son bloques de 8 por 16 píxeles. Para el bloque izquierdo, se usa el bloque A para predecir el PMV del bloque E si tiene la misma instantánea de referencia que el bloque E. De otra manera, se usa la predicción de la mediana para predecir el PMV del bloque E. Para el bloque derecho, se usa el bloque C para predecir el PMV del bloque E si tiene la misma instantánea referenciada que el bloque E. De otra manera se usa la predicción de la mediana para predecir el PMV del bloque E.
55 Para tanto los bloques de 16 por 8 píxeles como los bloques de 8 por 16, A, B o C pueden estar en diferentes modos de codificación (de cuadro o de campo) que el bloque actual E. Se aplican las siguientes reglas para ambos tamaños de bloque. Si E está en modo de cuadro, y A, B o C están en modo de campo, el número de cuadro de referencia de A, B o C se calcula dividiendo su campo de referencia por 2. Si E está en modo de campo, y A, B o C están en modo de cuadro, el número de campo de referencia de A, B o C se calcula multiplicando su cuadro de referencia por 2.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, un macrobloque en una instantánea P puede saltarse en codificación AFF. Si se salta un macrobloque, sus datos no se transmiten en la codificación de la instantánea. Un macrobloque saltado en una instantánea P se reconstruye copiando el macrobloque co-localizado en la instantánea de referencia codificada más recientemente. El macrobloque co-localizado se define como el de con compensación 65 de movimiento que usa PMV como se ha definido anteriormente o sin vectores de movimiento. Se aplican las siguientes reglas para macrobloques saltados en una instantánea P. Si se realiza codificación AFF por macrobloque,
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La ordenación de los modos de predicción asignados a los bloques C es por lo tanto el modo más probable seguido por los modos restantes en orden ascendente.
Una realización de la presente invención incluye las siguientes reglas que se aplican a predicción de modo intra para
5 un modo de intra-predicción de un bloque de 4 por 4 píxeles o un modo de intra-predicción de un bloque de 16 por 16 píxeles. El bloque C y sus bloques vecinos A y B pueden estar en modo de cuadro o de campo. Una de las siguientes reglas debe aplicarse. Las Figuras 16a-b se usarán en las siguientes explicaciones de las reglas.
Regla 1: A o B se usa como el bloque vecino de C únicamente si A o B están en el mismo modo de cuadro/campo 10 que C. De otra manera, A o B se consideran como fuera.
Regla 2: A y B se usan como los bloques vecinos de C, independientemente de su modo de codificación de cuadro/campo.
15 Regla 3: si C se codifica en modo de cuadro y tiene coordenadas (x,y), entonces A es el bloque con coordenadas (x,y-1) y B es el bloque con coordenadas (x-1,y). De otra manera, si C se codifica como campo y tiene coordenadas de campo (xf,yf) entonces A es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf,yf-1) y tiene la misma polaridad de campo que C y B es el bloque cuyas coordenadas de campo son (xf-1,yf) y tiene la misma polaridad de campo que
C.
20 Regla 4: esta regla se aplica a pares de macrobloques únicamente. En el caso de decodificar los modos de predicción los bloques con número 3, 6, 7, 9, 12, 13, 11, 14 y 15 de la Figura 16b, los bloques vecinos superiores y los izquierdos están en el mismo macrobloque que el bloque actual. Sin embargo, en el caso de decodificar los modos de predicción de los bloques con número 1, 4 y 5, el bloque superior (bloque A) está en un par de
25 macrobloques diferente que el par de macrobloques actual. En el caso de decodificar el modo de predicción de los bloques con número 2, 8 y 10, el bloque izquierdo (bloque B) está en un par de macrobloques diferente. En el caso de decodificar el modo de predicción del bloque con número 0, tanto los bloques izquierdo como superior están en pares de macrobloques diferentes. Para un macrobloque en modo de decodificación de campo los bloques vecinos de los bloques con número 0, 1, 4, 5, 2, 8 y 10 deben definirse como sigue:
30 Si el par de macrobloques superior (170) se decodifica en modo de campo, entonces para los números de bloque 0, 1, 4 y 5 en el macrobloque de campo superior (173), los bloques con número 10, 11, 14 y 15 respectivamente en el macrobloque de campo superior (173) del par de macrobloques superior (170) deberán considerarse como los bloques vecinos superiores al par de macrobloques actual (171) como se muestra en la Figura 17a. Para los
35 números de bloque 0, 1, 4 y 5 en el macrobloque de campo inferior (174), los bloques con número 10, 11, 14 y 15 respectivamente en el campo inferior MB del par de macrobloques superior (170) deberán considerarse como los bloques vecinos superiores al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la Figura 17a.
Sin embargo, si el par de macrobloques superior (170) se decodifica en modo de cuadro entonces para los números
40 de bloque 0, 1, 4 y 5 en el macrobloque de campo superior (173), los bloques con número 10, 11, 14 y 15 respectivamente en el macrobloque de cuadro inferior (176) del par de macrobloques superior (170) deberán considerarse como los bloques vecinos superiores al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la Figura 17b. Para los números de bloque 0, 1, 4 y 5 en el macrobloque de campo inferior (174), los bloques con número 10, 11, 14 y 15 respectivamente en el macrobloque de cuadro inferior (176) del par de macrobloques
45 superior (170) deberán considerarse como los bloques vecinos superiores al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la Figura 17b.
Si el par de macrobloques izquierdo (172) se decodifica en modo de campo, entonces para los números de bloque 0, 2, 8 y 10 en el macrobloque de campo superior (173), los bloques con número 5, 7, 13 y 15 respectivamente en el 50 macrobloque de campo superior (173) del par de macrobloques izquierdo (172) deberán considerarse como los bloques vecinos izquierdos al par de macrobloques actual (171) como se muestra en la Figura 17c. Para los números de bloque 0, 2, 8 y 10 en el macrobloque de campo inferior (174), los bloques con número 5, 7, 13 y 15 respectivamente en el macrobloque de campo inferior (174) del par de macrobloques izquierdo (172) deberán considerarse como los bloques vecinos izquierdos al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la
55 Figura 17c.
Si el par de macrobloques izquierdo (172) se decodifica en modo de cuadro, entonces para los números de bloque 0, 2, 8 y 10 en el macrobloque de campo superior (173), los bloques con número 5, 7, 113 y 15 respectivamente en el macrobloque de cuadro superior (175) del par de macrobloques izquierdo (172) deberán considerarse como los
60 bloques vecinos izquierdos al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la Figura 17d. Para los números de bloque 0, 2, 8 y 10 en el macrobloque de campo inferior (174), los bloques con número 5, 7, 13 y 15 respectivamente en el macrobloque de cuadro inferior (176) del par de macrobloques izquierdo (172) deberán considerarse como los bloques vecinos izquierdos al par de macrobloques actual (171), como se muestra en la Figura 17d.
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Para pares de macrobloques en el límite superior de un corte, si el par de macrobloques izquierdo (172) está en modo de decodificación de cuadro, entonces el valor de predicción de modo intra usado para predecir un macrobloque de campo deberá establecerse a predicción de DC.
5 Las descripciones anteriores de predicción de intra codificación y predicción de modo intra pueden ampliarse a transformaciones de bloque adaptativas.
Otra realización de la presente invención es que se realiza filtrado en bucle en los bloques reconstruidos. Un bloque reconstruido puede representarse en estructura de cuadro o de campo, independientemente del modo de
10 codificación de cuadro/campo del bloque. El filtrado de bucle (deshacer los bloques) es un proceso de media ponderada de los píxeles de los bloques vecinos. La Figura 12 se usará para explicar el filtrado en bucle. Suponiendo que E de la Figura 12 es un bloque reconstruido, y A, B, C y D son sus bloques reconstruidos vecinos, como se muestra en la Figura 12, y todos se representan en estructura de cuadro. Puesto que A, B, C, D y E pueden codificarse en cuadro o en campo, se aplican las siguientes reglas:
15 Regla 1: si E está codificado en cuadro, se realiza filtrado en bucle sobre los píxeles de E y sus bloques vecinos A B, C y D.
Regla 2: si E está codificado en campo, se realiza filtrado en bucle sobre los píxeles del campo superior y del campo 20 inferior de E y sus bloques vecinos A B, C y D, por separado.
Otra realización de la presente invención es que se realiza relleno en el cuadro reconstruido repitiendo los píxeles de límite. Puesto que los bloques de límite pueden codificarse en modo de cuadro o de campo, se aplican las siguientes reglas:
25 Regla 1: los píxeles en la línea vertical izquierda o derecha de un bloque de límite se repiten, si fuera necesario.
Regla 2: si un bloque de límite está en codificación de cuadro, los píxeles en la línea superior o inferior del bloque de límite se repiten.
30 Regla 3: si un bloque de límite está en codificación de campo, los píxeles en las dos líneas horizontales superiores o inferiores (dos campos) del bloque de límite se repiten alternativamente.
Otra realización de la presente invención es que dos coeficientes de transformación bidimensional se convierten en
35 una serie unidimensional de coeficientes antes de codificación por entropía. La trayectoria de exploración puede ser en zigzag o no en zigzag. El explorador en zigzag es preferente para secuencias progresivas, pero puede usarse también para secuencias entrelazadas con movimientos lentos. Los exploradores no en zigzag son preferentes para secuencias entrelazadas. Para codificación AFF de macrobloques, pueden usarse las siguientes opciones:
40 Opción 1: se usa el explorador en zigzag para macrobloques en modo de cuadro mientras que se usan exploradores no en zigzag para macrobloques en codificación de campo.
Opción 2: el explorador en zigzag se usa para macrobloques en tanto modo de cuadro como de campo.
45 Opción 3: el explorador no en zigzag se usa para macrobloques en tanto modo de cuadro como de campo.
La descripción anterior se ha presentado únicamente para ilustrar y describir realizaciones de la invención. No pretende ser exhaustiva o limitar la invención a ninguna forma precisa desvelada. Son posibles muchas modificaciones y variaciones a la luz de las anteriores enseñanzas.
50 Un método para codificar o decodificar contenido de vídeo digital, comprendiendo dicho contenido de vídeo digital un flujo de instantáneas que puede ser cada una de intra instantáneas, instantáneas predichas o bi-predichas, comprendiendo cada una de dichas instantáneas macrobloques que pueden dividirse en bloques más pequeños, comprendiendo dicho método codificar cada uno de dichos bloques en cada una de dichas instantáneas en dicho
55 flujo de instantáneas en modo de cuadro o en modo de campo.
Preferentemente cada uno de dicho bloque comprende 16 por 8 píxeles, 8 por 16 píxeles, 8 por 8 píxeles, 8 por 4 píxeles, 4 por 8 píxeles o 4 por 4 píxeles.
60 El método comprende adicionalmente calcular vectores de predicción de movimiento para cada uno de dichos bloques.
El método comprende adicionalmente saltar un macrobloque en una instantánea predicha y no transmitir datos para dicho macrobloque que se ha saltado.
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