ES2563295T3

ES2563295T3 - Procedimiento de decodificación de imágenes en movimiento que utiliza matrices de cuantificación adicionales

Info

Publication number: ES2563295T3
Application number: ES11175220.0T
Authority: ES
Inventors: Jiuhuai Lu; Tao Chen; Yoshiichiro Kashiwagi; Shinya Kadono; Chong Soon Lim
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2016-03-14
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: USRE48401E1; KR101065998B1; PL1709801T3; JP2011091848A; USRE49787E1; CN1910922A; EP1709801B1; US8396116B2; KR20060134900A; US8194734B2; US20120243603A1; JP5048826B2; US20080089410A1; WO2005076614A1; PL2384002T3; JP4679524B2; EP2384002A1; EP1709801A1; US20110150083A1; CN101699866A

Abstract

Procedimiento de codificación y decodificación de imágenes en movimiento que incluye un procedimiento de codificación de imágenes en movimiento para la codificación de una imagen en movimiento y un procedimiento de decodificación de imágenes en movimiento para la decodificación de una imagen codificada, en donde dicho procedimiento de codificación de imágenes en movimiento comprende las etapas de: generar un ID de matriz para la identificación de una matriz de cuantificación diferente de una matriz de cuantificación por defecto; codificar la matriz de cuantificación identificada por el ID de matriz generado, siendo codificada la matriz de cuantificación en asociación con el ID de matriz; codificar una imagen actual mediante el uso de la matriz de cuantificación, para generar datos de la imagen actual codificada; y añadir el ID de matriz que identifica la matriz de cuantificación usada en la codificación de la imagen actual, a los datos de la imagen actual codificada, en donde dicho procedimiento de decodificación de imágenes en movimiento comprende las etapas de: obtener, a partir de un flujo codificado, una matriz de cuantificación distinta de una matriz de cuantificación por defecto y un ID de matriz para identificar la matriz de cuantificación, y reservar la matriz de cuantificación y el ID de matriz; extraer, a partir del flujo continuo codificado, un ID de matriz que se añade a los datos generados codificando una imagen actual y que se utiliza para identificar una matriz de cuantificación que se ha utilizado para codificar la imagen actual; identificar, a partir de las matrices de cuantificación reservadas en dicha etapa de reserva, una matriz de cuantificación correspondiente al ID de matriz y decodificar los datos de la imagen actual utilizando la matriz de cuantificación identificada, en donde cada imagen se compone de un componente luma, un primer componente croma y un segundo componente croma, y estando el procedimiento de decodificación de imágenes caracterizado por que comprende las etapas siguientes: una primera etapa, en la que en caso de que exista una matriz de cuantificación para el componente luma, una matriz de cuantificación para el primer componente croma y una matriz de cuantificación para el segundo componente croma, por separado, en la matriz de cuantificación identificada por el ID de matriz extraído, la matriz de cuantificación para el componente luma se identifica como matriz de cuantificación para un componente luma de la imagen actual, la matriz de cuantificación para el primer componente croma se identifica como matriz de cuantificación para un primer componente croma de la imagen actual y la matriz de cuantificación para el segundo componente croma se identifica como matriz de cuantificación para un segundo componente croma de la imagen actual, una segunda etapa, en la que, en caso de que la matriz de cuantificación para el primer componente no esté presente y la matriz de cuantificación para el segundo componente croma esté presente en la matriz de cuantificación identificada por el ID de matriz extraído, se identifica la matriz de cuantificación para el segundo componente, en lugar de la matriz de cuantificación por defecto, como matriz de cuantificación para el primer componente croma de la imagen actual, y una tercera etapa, en la que en caso de que tanto la matriz de cuantificación para el primer componente y la matriz de cuantificación para el segundo componente croma no estén presentes en la matriz de cuantificación identificada por el ID de matriz extraído, se identifica la matriz de cuantificación para el componente luma, en lugar de la matriz de cuantificación por defecto, como la matriz de cuantificación para el primer componente croma y el segundo componente croma de la imagen actual.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento que utiliza matrices de cuantificacion adicionales Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento para codificar imagenes en movimiento y generar flujos continuos, y a un procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento para decodificar dichos flujos continuos codificados, asi como los flujos continuos.

Antecedentes de la tecnica

En la era de la multimedia que trata integralmente el audio, el video y otros valores de pixeles, los medios informativos actuales, es decir, los periodicos, las revistas, la television, la radio, el telefono y otro tipo de medios a traves de los cuales se transmite informacion a las personas han sido englobados ultimamente dentro del alcance de la multimedia. En general, el termino multimedia se refiere a algo que se representa asociando no solo caracteres, sino tambien graficos, audio y, en particular, imagenes y similares. No obstante, una condicion previa para englobar los medios informativos disponibles mencionados anteriormente en el ambito de la multimedia es la representacion de dicha informacion en formato digital.

Sin embargo, cuando se calcula la cantidad de informacion contenida en cada uno de los medios informativos mencionados anteriormente como cantidad de informacion digital, mientras que la cantidad de informacion por caracter es de 1 a 2 bytes en el caso de los caracteres, la cantidad de informacion que se va a necesitar en el caso del audio (calidad telefonica) es de 64 Kbits por segundo y, en el caso de las imagenes en movimiento (calidad de recepcion de television actual), de 100 Mbits por segundo. Por consiguiente, no resulta razonable que los medios informativos mencionados anteriormente manejen una cantidad de informacion tan enorme como la disponible en formato digital. Por ejemplo, aunque actualmente ya existen videotelefonos que utilizan la red digital de servicios integrados (RDSI) que ofrece una velocidad de transmision comprendida entre 64 Kbits/s y 1,5 Mbits/s, no resulta practico transmitir video de televisiones y camaras directamente a traves de la RDSI.

Desde este punto de vista, se ha planteado la necesidad de disponer de tecnicas de compresion de informacion, y se han empleado tecnicas de compresion de imagenes en movimiento que cumplen las normas H.261 y H.263 recomendadas por la UIT-T (Union internacional de telecomunicaciones, sector de normalization de las telecomunicaciones) para videotelefonos, por ejemplo. Ademas, segun las tecnicas de compresion de informacion que cumplen la norma MPEG-1, es posible almacenar informacion de imagenes en un CD (disco compacto) de musica corriente junto con informacion de sonido.

El termino MPEG (Grupo de expertos en imagenes en movimiento) se refiere a una norma internacional de compresion de senales de imagenes en movimiento normalizadas por ISO/IEC (Organismo internacional de normalizacion, Comision electrotecnica internacional), y el termino MPEG-1 se refiere a una norma para comprimir informacion de senales de television aproximadamente hasta una centesima parte, de tal forma que las senales de imagenes en movimiento puedan transmitirse a una velocidad de 1,5 Mbit/s. Ademas, puesto que la velocidad de transmision alcanzada por la norma MPEG-1 es una velocidad de calidad media de alrededor de 1,5 Mbit/s, la norma MPEG-2 creada con miras a cumplir requisitos de mejor calidad de imagen permite una transmision de datos equivalente en calidad a la radiodifusion de television, por medio de la cual las senales de imagenes en movimiento se transmiten a una velocidad de 2 a 15 Mbit/s. Por otra parte, el grupo de trabajo (ISO/IEC JTC1/SC29/WG11), promotor de las normas MPEG-1 y MPEG-2, creo la norma MPEG-4. La norma MPEG-4, que ofrece una tasa de compresion mas alta que las normas MPEG-1 y MPEG-2 y que ofrece una codificacion, una decodificacion y un funcionamiento basados en el objeto, es capaz de aportar las nuevas funciones necesarias en la era de la multimedia. En la fase inicial de la normalizacion, la norma MPEG-4 tenia por objetivo ofrecer un procedimiento de codificacion de baja velocidad binaria, pero posteriormente se ha ampliado para ser una norma que admite una codificacion mas general que procesa imagenes entrelazadas, asi como una codificacion de alta velocidad binaria. Actualmente, ISO/IEC y UIT-T han unido esfuerzos para la normalizacion de MPEG-4 AVC y UIT-T H.264 como procedimientos de codificacion de imagenes de proxima generation que ofrecen una tasa de compresion mas alta. A partir de agosto de 2002, se emite un proyecto de comite (CD) para un procedimiento de codificacion de imagenes de proxima generacion.

En general, en la codificacion de una imagen en movimiento, la cantidad de informacion se comprime reduciendo las redundancias en las direcciones temporal y espacial. Por lo tanto, en la codificacion de prediction interimagen que pretende reducir las redundancias temporales, se lleva a cabo la estimation del movimiento y la generacion de una imagen predictiva de bloque en bloque con referencia a las imagenes progresivas o regresivas, y a continuation se aplica la codificacion al valor de diferencia entre la imagen predictiva obtenida y una imagen de la imagen actual que se va a codificar. Aunque esta ultima hace referencia a una imagen, en el caso de una imagen progresiva "imagen" significa "trama", mientras que en el caso de una imagen entrelazada significa "trama" o "campos". En la presente memoria, una "imagen entrelazada" es una imagen de una trama que se compone de dos campos separados por el tiempo de captura. En la codificacion y la decodificacion de una imagen entrelazada, es posible tratar una trama

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como una trama propiamente dicha, como dos campos o como una estructura de trama o una estructura de campo de bloque en bloque dentro de la trama.

La imagen que se va a codificar mediante prediccion intraimagen sin referencia a ninguna imagen se denominara imagen I. La imagen que se va a codificar mediante prediccion interimagen con referencia solo a una imagen se denominara imagen P. La imagen que se va a codificar mediante prediccion interimagen con referencia a dos imagenes al mismo tiempo se denominara imagen B. Es posible que una imagen B se refiera a dos imagenes que pueden combinarse de forma arbitraria a partir de imagenes progresivas y regresivas por orden de presentation. Pueden determinarse imagenes de referencia para cada bloque que sirve como unidad de codificacion/decodificacion basica. Dichas imagenes de referencia pueden diferenciarse denominando "primera imagen de referencia" a una imagen de referencia que se describira antes en un flujo de bits codificado, y denominando "segunda imagen de referencia" a una imagen de referencia que se describira despues en el flujo de bits. Debe tenerse en cuenta que una condition para codificar y decodificar estos tipos de imagenes es que las imagenes utilizadas como referencia deben estar ya codificadas y decodificadas.

Las imagenes P y B se codifican mediante prediccion interimagen con compensation de movimiento. La codification mediante prediccion interimagen con compensacion de movimiento es un procedimiento de codificacion en el que se emplea compensacion de movimiento en la codificacion de prediccion interimagen. A diferencia de un procedimiento para realizar la prediccion basada simplemente en los valores de pixel de una imagen de referencia, la estimation de movimiento es una tecnica capaz de aumentar la precision de la prediccion, asi como reducir la cantidad de datos estimando la cantidad de movimiento (en lo sucesivo denominado "vector de movimiento") de cada parte de una imagen, y realizando ademas una prediccion en la que se toma en consideration dicha cantidad de movimiento. Por ejemplo, es posible reducir la cantidad de datos a traves de la compensacion de movimiento estimando los vectores de movimiento de la imagen que se va a codificar actualmente y, a continuation, codificando los residuos de prediccion entre los valores de prediccion obtenidos cambiando solo la cantidad de los respectivos vectores de movimiento y la imagen que se va a codificar actualmente. En esta tecnica, tambien se registran o transmiten vectores de movimiento en forma codificada, puesto que la information de los vectores de movimiento se necesita en el momento de la decodificacion.

Se estiman los vectores del movimiento de cada macrobloque. De forma mas particular, se fijara un macrobloque de la imagen que se va a codificar actualmente, para estimar los vectores de movimiento calculando la position del bloque de referencia mas similar de dicho macrobloque fijado dentro del area de busqueda de una imagen de referencia.

La figura 1 es un diagrama que ilustra un ejemplo de estructura de datos de un flujo de bits. Como se representa en la figura 1, el flujo de bits presenta una estructura jerarquica como la indicada a continuacion. El flujo de bits (flujo) esta constituido por mas de un grupo de imagenes (GOP). Utilizando los GOP como unidades de codificacion basicas, resulta posible editar una imagen en movimiento, asi como efectuar un acceso aleatorio. Cada GOP se compone de una pluralidad de imagenes, que pueden ser imagenes I, imagenes P e imagenes B. Cada imagen se compone ademas de una pluralidad de segmentos. Cada segmento, que es un area en forma de banda de cada imagen, se compone de una pluralidad de macrobloques. Por otra parte, cada flujo, GOP, imagen y segmento comprende una senal de sincronizacion (sync) para indicar el punto final de cada unidad y un encabezamiento (encabezamiento) que son datos comunes a cada una de dichas unidades.

Debe observarse que, cuando los datos no se transmiten en un flujo de bits que es una secuencia de flujos continuos, sino en un paquete o similar que es una unidad fragmentaria, el encabezamiento y la parte de datos, que es la parte que queda, pueden transmitirse por separado. En tal caso, el encabezamiento y la parte de datos no se integraran en el mismo flujo de bits representado en la figura 1. En el caso de un paquete, sin embargo, aunque el encabezamiento y la parte de datos no se transmitan en secuencia, el encabezamiento correspondiente a la parte de datos simplemente se transmite en otro paquete. Por consiguiente, aunque el encabezamiento y la parte de datos no se integren en el mismo flujo de bits, el concepto de flujo de bits codificado descrito con referencia a la figura 1 tambien es aplicable a los paquetes.

En terminos generales, el sentido de la vista de las personas es mas sensible a los componentes de baja frecuencia que a los componentes de alta frecuencia. Ademas, puesto que la energia de los componentes de baja frecuencia de una senal de imagen es superior a la de los componentes de alta frecuencia, la codificacion de imagenes se realiza por orden de menor a mayor frecuencia de los componentes. Como resultado de lo anterior, el numero de bits necesario para codificar los componentes de baja frecuencia es mas alto que el necesario para los componentes de alta frecuencia.

Teniendo en cuenta los puntos anteriores, los procedimientos de codificacion disponibles utilizan, para los componentes de alta frecuencia, etapas de cuantificacion mas largas que las de los componentes de baja frecuencia cuando se cuantifican los coeficientes de transformation, que se obtienen mediante transformation ortogonal, de las respectivas frecuencias. Esta tecnica ha permitido, a los procedimientos de codificacion convencionales, lograr un gran incremento de la tasa de compresion con una pequena perdida de calidad de imagen desde el punto de vista del observador.

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Mientras tanto, puesto que los tamanos de las etapas de cuantificacion de los componentes de alta frecuencia con respecto a los componentes de baja frecuencia dependen de la senal de imagen, convencionalmente se ha empleado una tecnica para cambiar los tamanos de las etapas de cuantificacion para los respectivos componentes de frecuencia de cada imagen. Se utiliza una matriz de cuantificacion para obtener las etapas de cuantificacion de los respectivos componentes de frecuencia. La figura 2 representa un ejemplo de matriz de cuantificacion. En este dibujo, el componente de la esquina superior izquierda es un componente de corriente continua, mientras que los componentes situados a la derecha son componentes de alta frecuencia horizontales y los componentes situados en sentido descendente son componentes de alta frecuencia verticales. La matriz de cuantificacion de la figura 2 tambien indica que se aplican etapas de cuantificacion mas largas a los valores mas altos. Habitualmente, es posible utilizar diferentes matrices de cuantificacion para cada imagen, describiendose la matriz que se va a utilizar en el encabezamiento de cada imagen. Por consiguiente, aunque se utilice la misma matriz de cuantificacion para todas las imagenes, dicha matriz se describe en el encabezamiento de cada imagen y se transmite de forma individual.

Mientras tanto, la norma MPEG-4 AVC actual no comprende la matriz de cuantificacion como sucede en las normas MPEG-2 y MPEG-4. Esto dificulta la consecucion de una calidad subjetiva optima en el sistema de codificacion MPEG-4 AVC actual y otros sistemas que utilizan la cuantificacion uniforme en todos los coeficientes DCT o tipo DCT. Cuando se introduce dicho sistema de matriz de cuantificacion, debe permitirse que las disposiciones actuales de la norma MPEG-4 AVC u otras comprendan las matrices de cuantificacion, por consideracion a la compatibilidad con las normas existentes.

Ademas, debido al aumento de la eficacia de codificacion, la norma MPEG-4 AVC ha sido capaz de ofrecer el potencial para utilizar en diversos dominios de aplicacion. La versatilidad garantiza el uso de diferentes conjuntos de matrices de cuantificacion para diferentes aplicaciones; diferentes conjuntos de matrices de cuantificacion para diferentes canales de color, etc. Los codificadores pueden seleccionar diferentes matrices de cuantificacion dependiendo de la aplicacion o la imagen que se va a codificar. Por este motivo, es necesario elaborar una definition y un protocolo de carga de la matriz de cuantificacion eficaces para facilitar una transmision flexible aunque eficaz de la information de la matriz de cuantificacion.

Exposicion de la invencion

La presente invencion se ha concebido teniendo en cuenta las circunstancias anteriores, siendo el objetivo de la presente invencion ofrecer un procedimiento de codificacion de video de acuerdo con la revindication 1.

El articulo titulado "Quantization Tools for High Quality Video" publicado segun las directrices de ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 y UIT-T SG16 Q.6 indica que se ha propuesto ampliar la cuantificacion, para que sea compatible con el video de alta calidad, mediante una matriz de ponderacion y una tabla de cuantificacion ampliada. Un codificador utiliza adaptativamente una matriz de ponderacion y la codifica en un flujo de bits. El rango de QP se amplia hasta -8 y se forman nuevas matrices de ponderacion. Una matriz de ponderacion se transmite mejor fuera de banda y a traves de los conjuntos de parametros de la capa NAL. Una matriz de ponderacion debe cambiarse a una position mas alta que la capa de imagen. La ampliation de la tabla de cuantificacion combinada con la matriz de cuantificacion es necesaria para la codificacion de video de alta calidad.

El articulo titulado "New Quantization Tools" publicado en el marco de ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 trata sobre un objeto similar e indica que, en un intento por normalizar la nueva tecnologia de codificacion de video, se realizaron ensayos que demostraron, con respecto a la compatibilidad con la alta calidad de video, que la cuantificacion plantea diversos problemas.

Breve descripcion de los dibujos

Estos y otros objetivos, ventajas y caracteristicas de la presente invencion se pondran de manifiesto a partir de la siguiente descripcion de los mismos, considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos que ilustran una forma de realization particular de la presente invencion. En los dibujos:

la figura 1 es un diagrama que ilustra un ejemplo de estructura de datos de un flujo de bits; la figura 2 es un diagrama que representa un ejemplo de matriz de cuantificacion;

la figura 3 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un aparato de codificacion de imagenes en movimiento que constituye una forma de realizacion del procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento segun la presente invencion;

la figura 4 es un diagrama que representa la correspondencia entre los conjuntos de parametros de secuencia y los conjuntos de parametros de imagen y las imagenes;

la figura 5 es un diagrama que representa una parte de una estructura de un conjunto de parametros de secuencia;

la figura 6 es un diagrama que representa una parte de una estructura de un conjunto de parametros de imagen; la figura 7 es un diagrama que representa un ejemplo de descripcion de las matrices de cuantificacion de un conjunto de parametros;

la figura 8 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para asignar un ID de matriz;

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la figura 9 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un aparato de decodificacion de imagenes en movimiento que constituye una forma de realizacion del procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento segun la presente invencion;

la figura 10 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para identificar una matriz de cuantificacion; la figura 11 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para identificar una matriz de cuantificacion para los componentes de croma;

la figura 12 es un diagrama que representa la correspondencia entre matrices de cuantificacion transmitidas como datos separados y matrices de cuantificacion para secuencias;

las figuras 13A a 13C son diagramas que ilustran unos medios de grabacion en los que se almacena un programa para llevar a cabo, mediante un sistema informatico, el procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento y el procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento segun las formas de realizacion anterior, y particularmente la figura 13A es un diagrama que ilustra un ejemplo de formato fisico de un disco flexible como cuerpo principal de unos medios de grabacion, la figura 13B es el aspecto completo del disco flexible visto desde la parte delantera del mismo, una vista en seccion transversal del mismo y el disco flexible en si, y la figura 13C es un diagrama que ilustra una estructura para grabar en el disco flexible y reproducir a partir de este el programa anterior;

la figura 14 es un diagrama de bloques que representa una configuracion general de un sistema de suministro de

contenido que constituye una forma de realizacion de un servicio de distribucion de contenido;

la figura 15 es un diagrama que representa un ejemplo de telefono celular;

la figura 16 es un diagrama de bloques que representa la estructura interna del telefono celular y

la figura 17 es un diagrama que representa la configuracion global de un sistema de radiodifusion digital.

Mejor modo de poner en practica la invencion

Las formas de realizacion de la presente invencion se describen con referencia a los diagramas.

[Primera forma de realizacion]

La figura 3 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un aparato de codificacion de imagenes en movimiento que constituye una forma de realizacion del procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento de la presente invencion.

Un aparato de codificacion de imagenes 1 es un aparato para realizar la codificacion por compresion de una senal de imagen de entrada Vin y generar un flujo continuo codificado Str que se ha codificado como un flujo de bits aplicando codificacion de longitud variable y similares. Como se representa en la figura 3, dicho aparato de codificacion de imagenes 3 consiste en una unidad de estimacion de movimiento 101, una unidad de compensacion de movimiento 102, una unidad de sustraccion 103, una unidad de transformacion ortogonal 104, una unidad de cuantificacion 105, una unidad de cuantificacion inversa 106, una unidad de transformacion ortogonal inversa 107, una unidad de adicion 108, una memoria de imagenes 109, un interruptor 110, una unidad de codificacion de longitud variable 111 y una unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112.

La senal de imagen Vin se transmite a la unidad de sustraccion 103 y la unidad de estimacion de movimiento 101. La unidad de la sustraccion 103 calcula valores de pixel residuales entre cada imagen de la senal de imagen de entrada Vin y cada imagen predictiva, y transmite los valores de pixel residuales calculados a la unidad de transformacion ortogonal 104. La unidad de transformacion ortogonal 104 transforma los valores de pixel residuales en coeficientes de frecuencia y los transmite a la unidad de cuantificacion 105. La unidad de cuantificacion 105 cuantifica los coeficientes de frecuencia recibidos mediante la matriz de cuantificacion WM recibida y transmite los valores cuantificados resultantes Qcoef a la unidad de codificacion de longitud variable 111.

La unidad de cuantificacion inversa 106 realiza la cuantificacion inversa de los valores cuantificados Qcoef mediante la matriz de cuantificacion WM recibida, para convertirlos en los coeficientes de frecuencia, y los transmite a la unidad de transformacion ortogonal inversa 107. La unidad de transformacion ortogonal inversa 107 realiza la transformacion de frecuencia inversa de los coeficientes de frecuencia para transformarlos en valores de pixel residuales, y los transmite a la unidad de adicion 108. La unidad de la adicion 108 anade los valores de pixel residuales y cada imagen predictiva generada por la unidad de estimacion de movimiento 102, para formar una imagen decodificada. El interruptor 110 se desactiva cuando se indica que dicha imagen decodificada debe almacenarse y que dicha imagen decodificada debe almacenarse en la memoria de imagenes 109.

Mientras tanto, la unidad de estimacion de movimiento 101, que recibe la senal de imagen Vin de cada macrobloque, detecta el area de imagen mas cercana a una senal de imagen en dicha senal de imagen Vin recibida dentro de una imagen decodificada almacenada en la memoria de imagenes 109, y determina uno o mas vectores de movimiento MV que indican la posicion de dicha area. Se estiman vectores de movimiento para cada bloque, que se obtiene todavia mas un macrobloque. Una vez hecho esto, es posible utilizar mas de una imagen como imagenes de referencia. En este caso, puesto que puede utilizarse una pluralidad de imagenes como imagenes de referencia, se necesitan numeros de identificacion (indices de referencia Index) para identificar las respectivas imagenes de referencia de cada bloque. Utilizando los indices de referencia Index, es posible identificar cada imagen de

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referencia asociando cada imagen almacenada en la memoria de imagenes 109 con el numero de imagen designado a cada una de dichas imagenes.

La unidad de la compensacion de movimiento 102 selecciona, como imagen predictiva, el area de imagen mas adecuada de las imagenes decodificadas almacenadas en la memoria de imagenes 109, utilizando los vectores de movimiento detectados en el procesamiento anterior y los indices de referencia Index.

La unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 reserva la matriz de cuantificacion WM que ya se ha transmitido como parte de un conjunto de parametros y el ID de matriz que identifica esta matriz de cuantificacion WM de la manera en la que estan asociados uno con el otro.

La unidad de codificacion de longitud variable 111 obtiene, a partir de la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112, el ID de matriz correspondiente a la matriz de cuantificacion WM utilizada para la cuantificacion. La unidad de codificacion de longitud variable 111 tambien realiza la codificacion de longitud variable de los valores de cuantificacion Qcoef, los ID de matriz, los indices de referencia Index, los tipos de imagen Ptype y los vectores de movimiento MV, a fin de obtener un flujo continuo codificado Str.

La figura 4 es un diagrama que representa la correspondencia entre los conjuntos de parametros de secuencia y los conjuntos de parametros de imagen y las imagenes. La figura 5 es un diagrama que representa una parte de una estructura de un conjunto de parametros de secuencia, y la figura 6 es un diagrama que representa una parte de la estructura de un conjunto de parametros de imagen. Si bien una imagen se compone de segmentos, todos los segmentos comprendidos en la misma imagen presentan identificadores que indican el mismo conjunto de parametros de imagen.

En la norma MPEG-4 AVC, no existe el concepto de encabezamiento, y los datos comunes se situan en la parte superior de una secuencia debajo de la designation del conjunto de parametros. Hay dos tipos de conjuntos de parametros, los conjuntos de parametros de imagen PPS que estan constituidos por los datos correspondientes al encabezamiento de cada imagen, y los conjuntos de parametros de secuencia SPS correspondientes al encabezamiento de un GOP o una secuencia en MPEG-2. Un conjunto de parametros de secuencia SPS comprende el numero de imagenes que estan disponibles como imagenes de referencia, el tamano de las imagenes, etc., mientras que un conjunto de parametros de imagen PPS comprende un tipo de codificacion de longitud variable (que cambia entre codificacion Huffman y codificacion aritmetica), los valores predefinidos de las matrices de cuantificacion, el numero de imagenes de referencia, etc.

Se asigna un identificador a un conjunto de parametros de secuencia SPS y, para permitir la identification de la secuencia a la cual pertenece una imagen, se indica este identificador en un conjunto de parametros de imagen PPS. Tambien se asigna un identificador a un conjunto de parametros de imagen PPS y, para permitir la identificacion del conjunto de parametros de imagen PPS que debe utilizarse, se indica este identificador en un segmento.

Por ejemplo, en el ejemplo representado en la figura 4, la imagen n.° 1 comprende el identificador (PPS=1) de un conjunto de parametros de imagen PPS que va a indicarse en un segmento comprendido en la imagen n.° 1. El conjunto de parametros de imagen PPS n.° 1 comprende el identificador (SPS=1) de un conjunto de parametros de secuencia al cual se va a hacer referencia.

Ademas, el conjunto de parametros de secuencia SPS y el conjunto de parametros de imagen PPS, respectivamente, comprenden los senalizadores 501 y 601 que indican si se transmiten o no matrices de cuantificacion, tal como se representa en las figuras 5 y 6 y, en caso de que se vayan a transmitir matrices de cuantificacion, se anade una respectiva description de las matrices de cuantificacion 502 y 602.

La matriz de cuantificacion puede cambiarse adaptativamente con respecto a la unidad de cuantificacion (por ejemplo, 4 pixeles horizontales x 4 pixeles verticales y 8 pixeles horizontales x 8 pixeles verticales).

La figura 7 es un diagrama que representa un ejemplo de descripcion de las matrices de cuantificacion de un conjunto de parametros.

Puesto que una senal de imagen Vin consiste en componentes luma y dos tipos de componentes croma, es posible utilizar matrices de cuantificacion diferentes para los componentes luma y los dos tipos de componentes croma por separado al realizar la cuantificacion. Tambien es posible utilizar matrices de cuantificacion diferentes para la codificacion intraimagen y la codificacion interimagen por separado.

En consecuencia, por ejemplo, como se representa en la figura 7, es posible describir las matrices de cuantificacion para una unidad de cuantificacion, los componentes luma y dos tipos de componentes croma y la codificacion intraimagen y la codificacion interimagen, respectivamente.

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A continuacion, se describen las operaciones para asignar los ID de matriz en el aparato de codificacion de imagenes en movimiento estructurado de la manera descrita. La figura 8 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para asignar un ID de matriz.

La unidad de codificacion de longitud variable 111 obtiene una matriz de cuantificacion WM utilizada para la cuantificacion (etapa S101). A continuacion, la unidad de codificacion de longitud variable 111 determina si la matriz de cuantificacion Wm obtenida se halla o no en la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 (etapa S102). Entonces, en caso de que la matriz de cuantificacion obtenida WM se halle en la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 ("Si" en la etapa S102), la unidad de codificacion de longitud variable 111 obtiene el ID de matriz correspondiente a la matriz de cuantificacion obtenida WM en la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 (etapa S103). Entonces, la unidad de codificacion de longitud variable 111 asigna el ID de matriz obtenido a unidades predeterminadas (por ejemplo, a cada imagen, segmento o macrobloque) (etapa S104).

Por otro lado, en caso de que la matriz de cuantificacion WM obtenida no se halle en la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 ("No" en la etapa S102), la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 genera el ID de matriz para esta matriz de cuantificacion WM (etapa S105). A continuacion, la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 112 reserva esta matriz de cuantificacion WM y el ID de la matriz de la manera en que estan asociados uno con el otro (etapa S106). La unidad de codificacion de longitud variable 111 asigna el ID de matriz obtenido a unidades predeterminadas (por ejemplo, a cada imagen, segmento o macrobloque) (etapa S107). La unidad de codificacion de longitud variable 111 describe el ID de matriz generado y la matriz de cuantificacion WM en el conjunto de parametros (etapa S108). Debe observarse que el conjunto de parametros en el que se describen el ID de matriz y la matriz de cuantificacion WM se transmite, en un flujo continuo codificado Str, antes que las unidades predeterminadas (es decir, los datos codificados cuantificados mediante la matriz de cuantificacion WM) a las que se asigna dicho ID de matriz.

Como se ha descrito anteriormente, puesto que las matrices de cuantificacion WM se describen en un conjunto de parametros y se transmiten, mientras que solo se asigna el ID de matriz que identifica la matriz de cuantificacion WM utilizada a las unidades predeterminadas (por ejemplo, a cada imagen, segmento o macrobloque), no es necesario describir la matriz de cuantificacion WM utilizada en cada unidad predeterminada. Por consiguiente, es posible reducir la cantidad de datos que se va a codificar y ofrecer una codificacion eficaz.

Debe observarse que es posible actualizar una matriz de cuantificacion WM transmitida en un conjunto de parametros de secuencia SPS y transmitir la matriz actualizada (con el mismo ID de matriz) en un conjunto de parametros de imagen PPS. En este caso, la matriz de cuantificacion actualizada WM se utiliza solo cuando el conjunto de parametros de imagen PPS esta indicado.

Tambien es posible integrar en un flujo continuo codificado un senalizador que indica el cambio entre la matriz de cuantificacion por defecto WM y la matriz de cuantificacion WM identificada por un ID de matriz. En este caso, la matriz de cuantificacion por defecto WM se reemplaza por la matriz de cuantificacion WM identificada por el ID de matriz conforme al senalizador.

La figura 9 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un aparato de decodificacion de imagenes en movimiento que constituye una forma de realizacion del procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento segun la presente invencion.

El aparato de decodificacion de imagenes en movimiento 2 es un aparato que decodifica un flujo continuo codificado obtenido mediante la codificacion por el aparato de la codificacion de imagenes en movimiento 1 descrito anteriormente, y comprende una unidad de decodificacion de longitud variable 201, una unidad de reserva de matrices de cuantificacion 202, una memoria de imagenes 203, una unidad de compensation de movimiento 204, una unidad de cuantificacion inversa 205, una unidad de transformation ortogonal inversa 206 y una unidad de adicion 207.

La unidad de decodificacion de longitud variable 201 decodifica el flujo continuo codificado Str y genera unos valores cuantificados Qcoef, unos indices de referencia Index, unos tipos de imagenes Ptype y unos vectores de movimiento MV. La unidad de decodificacion de longitud variable 201 tambien decodifica el flujo continuo codificado, identifica una matriz de cuantificacion WM basandose en el ID de matriz extraido y facilita la matriz de cuantificacion identificada WM.

La unidad de reserva de matrices de cuantificacion 202 asocia la matriz de cuantificacion WM que ya se ha transmitido en un conjunto de parametros con el ID de matriz que identifica esta matriz de cuantificacion WM y los reserva.

Los valores cuantificados Qcoef, los indices de referencia Index y los vectores de movimiento MV se introducen en la memoria de imagenes 203, la unidad de compensacion de movimiento 204 y la unidad de cuantificacion inversa 205, y entonces se aplica a estos el procesamiento de decodificacion. Las operaciones de decodificacion son iguales a las del aparato de codificacion de imagenes en movimiento 1 representado en la figura 3.

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A continuacion, se describen las operaciones para identificar una matriz de cuantificacion en el aparato de decodificacion de imagenes en movimiento estructurado tal como se ha indicado anteriormente. La figura 10 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para identificar una matriz de cuantificacion.

La unidad de decodificacion de longitud variable 201 decodifica un flujo continuo codificado Str y extrae un ID de matriz asignado a unidades predeterminadas (etapa S201). A continuacion, la unidad de decodificacion de longitud variable 201 identifica una matriz de cuantificacion WM de las matrices de cuantificacion reservadas en la unidad de reserva de matrices de cuantificacion 202, basandose en el ID de matriz extraido (etapa S202). A continuacion, la unidad de decodificacion de longitud variable 201 transmite la matriz de cuantificacion identificada WM a la unidad de cuantificacion inversa 205 (etapa S203).

Como se ha descrito anteriormente, aunque las matrices de cuantificacion WM se describen en un conjunto de parametros y se transmiten, en unidades predeterminadas (por ejemplo, en cada imagen, segmento o macrobloque), es posible decodificar un flujo continuo codificado al que solo se ha asignado el ID de matriz que identifica la matriz de cuantificacion WM utilizada.

Debe observarse que, aunque en la presente forma de realizacion las matrices de cuantificacion WM se describen en un conjunto de parametros y se transmiten, la presente invencion no esta limitada a este caso. Por ejemplo, las matrices de cuantificacion pueden transmitirse previamente por separado de un flujo continuo codificado.

Puesto que una senal de imagen Vin consiste en componentes luma y dos tipos de componentes croma como los descritos anteriormente, es posible utilizar matrices de cuantificacion diferentes por separado para los componentes luma y los dos tipos de componentes croma al realizar la cuantificacion. Tambien es posible utilizar una matriz de cuantificacion uniforme para todos los componentes.

A continuacion, se describen las operaciones para identificar las matrices de cuantificacion que se van a utilizar para los componentes croma. La figura 11 es un diagrama de flujo que representa las operaciones para identificar las matrices de cuantificacion que se van a utilizar para los componentes croma.

La unidad de decodificacion de longitud variable 201 averigua si hay o no una matriz de cuantificacion para el tipo de componentes croma correspondiente a la decodificacion actual entre las matrices de cuantificacion WM identificadas tal como se ha mencionado anteriormente (etapa S301). Por ejemplo, en caso de que el valor cuantificado Qcoef que se va a decodificar sea un primer componente croma, se determina si hay o no una matriz de cuantificacion para los primeros componentes croma. En caso de que el valor cuantificado Qcoef que se va a decodificar sea un segundo componente croma, se determina si hay o no una matriz de cuantificacion para los segundos componentes croma. Entonces, si existe una matriz de cuantificacion para el correspondiente tipo de componentes croma ("Si" en la etapa S301), se transmite la correspondiente matriz de cuantificacion croma a la unidad de cuantificacion inversa 205 para que esta la utilice (etapa S302).

Por otro lado, si no existe dicha correspondiente matriz de cuantificacion croma ("No", en la etapa S301), la unidad de decodificacion de longitud variable 201 determina si hay o no una matriz de cuantificacion para otro tipo de componentes croma (etapa S303). Por ejemplo, en caso de que el valor cuantificado Qcoef que se va a decodificar sea un primer componente croma, se determina si hay o no una matriz de cuantificacion para los segundos componentes croma. En caso de que el valor cuantificado Qcoef que se va a decodificar sea un segundo componente croma, se determina si hay o no una matriz de cuantificacion para los primeros componentes croma. Entonces, si existe una correspondiente matriz de cuantificacion para otro tipo de componentes croma ("Si" en la etapa S303), se transmite la matriz de cuantificacion para otro tipo de componentes croma a la unidad de cuantificacion inversa 205 para que esta la utilice (etapa S304). Por otro lado, si no existe ninguna matriz de cuantificacion para otro tipo de componentes croma ("No" en la etapa S303), se transmite la matriz de cuantificacion para los componentes luma a la unidad de cuantificacion inversa 205 para que esta la utilice (etapa S305).

De lo anterior se deduce que es posible decodificar un flujo continuo codificado aunque no haya ninguna matriz de cuantificacion para componentes croma.

Aplicabilidad industrial

Tal como se ha descrito anteriormente, el procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento y el procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento segun la presente invencion son utiles como procedimientos para codificar las imagenes que componen una imagen en movimiento a fin de generar un flujo continuo codificado y para decodificar el flujo continuo codificado generado, en dispositivos tales como un telefono celular, un dispositivo de DVD y un ordenador personal.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de codificacion y decodificacion de imagenes en movimiento que incluye un procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento para la codificacion de una imagen en movimiento y un procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento para la decodificacion de una imagen codificada,

en donde dicho procedimiento de codificacion de imagenes en movimiento comprende las etapas de:

generar un ID de matriz para la identificacion de una matriz de cuantificacion diferente de una matriz de cuantificacion por defecto;

codificar la matriz de cuantificacion identificada por el ID de matriz generado, siendo codificada la matriz de cuantificacion en asociacion con el ID de matriz;

codificar una imagen actual mediante el uso de la matriz de cuantificacion, para generar datos de la imagen actual codificada; y

anadir el ID de matriz que identifica la matriz de cuantificacion usada en la codificacion de la imagen actual, a los datos de la imagen actual codificada,

en donde dicho procedimiento de decodificacion de imagenes en movimiento comprende las etapas de:

obtener, a partir de un flujo codificado, una matriz de cuantificacion distinta de una matriz de cuantificacion por defecto y un ID de matriz para identificar la matriz de cuantificacion, y reservar la matriz de cuantificacion y el ID de matriz;

extraer, a partir del flujo continuo codificado, un ID de matriz que se anade a los datos generados codificando una imagen actual y que se utiliza para identificar una matriz de cuantificacion que se ha utilizado para codificar la imagen actual;

identificar, a partir de las matrices de cuantificacion reservadas en dicha etapa de reserva, una matriz de cuantificacion correspondiente al ID de matriz y

decodificar los datos de la imagen actual utilizando la matriz de cuantificacion identificada, en donde cada imagen se compone de un componente luma, un primer componente croma y un segundo componente croma, y estando el procedimiento de decodificacion de imagenes caracterizado por que comprende las etapas siguientes:

una primera etapa, en la que en caso de que exista una matriz de cuantificacion para el componente luma, una matriz de cuantificacion para el primer componente croma y una matriz de cuantificacion para el segundo componente croma, por separado, en la matriz de cuantificacion identificada por el ID de matriz extraido, la matriz de cuantificacion para el componente luma se identifica como matriz de cuantificacion para un componente luma de la imagen actual, la matriz de cuantificacion para el primer componente croma se identifica como matriz de cuantificacion para un primer componente croma de la imagen actual y la matriz de cuantificacion para el segundo componente croma se identifica como matriz de cuantificacion para un segundo componente croma de la imagen actual,

una segunda etapa, en la que, en caso de que la matriz de cuantificacion para el primer componente no este presente y la matriz de cuantificacion para el segundo componente croma este presente en la matriz de cuantificacion identificada por el ID de matriz extraido, se identifica la matriz de cuantificacion para el segundo componente, en lugar de la matriz de cuantificacion por defecto, como matriz de cuantificacion para el primer componente croma de la imagen actual, y

una tercera etapa, en la que en caso de que tanto la matriz de cuantificacion para el primer componente y la matriz de cuantificacion para el segundo componente croma no esten presentes en la matriz de cuantificacion identificada por el ID de matriz extraido, se identifica la matriz de cuantificacion para el componente luma, en lugar de la matriz de cuantificacion por defecto, como la matriz de cuantificacion para el primer componente croma y el segundo componente croma de la imagen actual.
2. El procedimiento de codificacion y decodificacion de imagenes en movimiento segun la reivindicacion 1, en el que el ID de matriz se anade a los datos de la imagen codificada actual, por cada imagen, segmento o macrobloque.
3. El procedimiento de codificacion y decodificacion de imagenes en movimiento segun la reivindicacion 1, en el que la matriz de cuantificacion se codifica por una pluralidad de imagenes, o por un segmento individual.