ES2612906T3 - Método y aparato de filtrado de imágenes y método y aparato para codificación y decodificación de vídeo que los utilizan - Google Patents

Método y aparato de filtrado de imágenes y método y aparato para codificación y decodificación de vídeo que los utilizan Download PDF

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Abstract

Aparato de decodificación de vídeo para decodificación de un vídeo de varios tamaños de bloque y de transformada que comprende: - un decodificador para producir un bloque residual trasformado/cuantificado e información necesaria para la decodificación; la información necesaria para la decodificación incluye información sobre un tipo de bloque para determinar un tamaño del bloque actual a decodificar e información sobre un tipo de transformada/cuantificación, decodificando datos codificados; - una unidad de cuantificación/transformada inversa para decodificar un bloque residual mediante cuantificación/transformada inversa del bloque residual transformado/cuantificado en función de tamaños de transformada de tamaños de bloques de transformada determinados a partir de la información del tipo de transformada/cuantificación donde los tamaños de transformada de los bloques de transformada del bloque actual se eligen dentro del rango del tamaño del bloque residual dependiendo de la información sobre el tipo de transformada/cuantificación - un predictor para generar un bloque predicho prediciendo el bloque actual; - un sumador para reconstruir el bloque actual sumando el bloque residual decodificado y el bloque predicho y - una unidad de filtrado para filtrar un límite de transformada entre un bloque de transformada del bloque actual reconstruido y un bloque de transformada adyacente utilizando la información sobre el tipo de transformada/cuantificación.

Description

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MxN), un límite entre transformadas para un tamaño transformada PxQ determinado por el transformador/cuantificador 130 y un límite entre un bloque y una transformada. Un tipo de transformada PxQ hace referencia tanto a un tipo de transformada cuadrada como a un tipo de transformada rectangular, produciéndose el efecto de bloques al aplicar la transformada/cuantificación en función de una unidad de transformada. Para eliminar 5 el efecto de bloques se puede aplicar un filtro antibloques tanto a un límite de macrobloque como a un límite de transformada. En consecuencia, se puede aplicar el filtrado a todos los límites en función del tipo de macrobloque y el tipo de transformada de modo que se puede aplicar un proceso de filtrado para eliminar el efecto de bloques. En cuanto a método de filtrado para la eliminación del efecto de bloques, una realización de la presente descripción es diferente del estándar tradicional H.264/AVC en que aplica un método de filtrado en función de un tamaño de bloque
10 de transformada teniendo en cuenta todos los límites de transformada PxQ.
[0060] En el estándar tradicional H.264 un tipo de macrobloque utilizado para codificación de vídeo es 16x16 píxeles y se genera un bloque predicho realizando una predicción intra/inter de cada macrobloque. Un método de codificación para la codificación de vídeo en unidades de un macrobloque se usa ampliamente porque puede
15 codificar vídeo teniendo en cuenta las características regionales del vídeo. Además, puesto que se utilizan varias predicciones intra/inter para la generación de un bloque predicho se puede conseguir una alta eficiencia de codificación.
[0061] Las figuras 2-4 son diagramas que ilustran modos de predicción intra en función de los tipos de 20 macrobloque utilizados en codificación de vídeo típica.
[0062] La figura 2 es un diagrama que ilustra nueve modos de predicción intra con un tipo de macrobloque que es un macrobloque 4x4 intra. La figura 3 es un diagrama que ilustra nueve modos de predicción con un tipo de macrobloque 8x8 intra. La figura 4 es un diagrama que ilustra cuatro modos de predicción intra con un tipo de
25 macrobloque 16x16.
[0063] En el caso de predicción intra se utiliza un bloque adyacente codificado para generar un bloque predicho en unidades de bloque 4x4, 8x8 o 16x16 16 como ilustra la figura 2. En el caso de una predicción inter un fotograma codificado previamente se utiliza para generar un bloque predicho en unidades de bloque 16x16, 16x8,
30 8x16 u 8x8 como ilustra la figura 3. Si un bloque predicho se genera en unidades de bloque 8x8, cada bloque 8x8 se usa para generar un bloque predicho en unidades de bloque 8x8, 4x8 u 8x4.
[0064] Si un tipo de macrobloque es un tipo de bloque intra, un macrobloque a codificar se predice mediante una predicción intra. El tipo de bloque intra se subdivide en un macrobloque 4x4 intra, un macrobloque 8x8 intra y un
35 macrobloque 16x16 intra. En cada caso, un macrobloque se predice utilizando píxeles adyacentes de un bloque adyacente que ya está codificado, decodificado y reconstruido en función del modo de predicción ilustrado en las figuras 2-4.
[0065] La figura 5 es un diagrama que ilustra un modo de predicción inter en función de un tipo de 40 macrobloque utilizado en codificación de vídeo típica.
[0066] Si un tipo de macrobloque es un tipo de bloque inter, un macrobloque a codificar se predice mediante predicción inter. En este caso, como se ilustra en la figura 3 un macrobloque se predice en unidades de bloque 16x16, 16x8, 8x16 u 8x8 utilizando un fotograma que ya está codificado, decodificado y reconstruido para generar un
45 bloque predicho. Si un macrobloque se predice en unidades de un bloque 8x8, cada bloque 8x8 se predice en unidades de bloque 8x8, 8x4, 4x8 o 4x4 para generar un bloque predicho.
[0067] Además, el estándar H.264 utiliza una transformada de coeficientes enteros 4x4 u 8x8 basada en la transformada del coseno discreta. Una transformada de coeficientes enteros no realiza operaciones con números
50 reales, lo que es un inconveniente de la transformada del coseno discreta y realiza sólo una operación con enteros manteniendo todo lo posible las características de la transformada del coseno discreta. Por lo tanto, la transformada de coeficientes enteros resulta ventajosa en cuanto a eficiencia y complejidad de la codificación. Un filtro antibloques se utiliza para eliminar el efecto de bloques causado por una transformada basada en bloques.
55 [0068] Sin embargo, en caso de una codificación de vídeo de alta resolución el uso de varias transformadas PxQ puede ser más eficiente que utilizar sólo una transformada 4x4 u 8x8 como indica el estándar H.264. En este caso, si se utiliza una transformada PxQ es necesario aplicar un filtro antibloques en unidades de un bloque como en el estándar H.264/AVC tradicional y también aplicar un filtro antibloques a una parte a filtrar en función de distintos tipos de límites de transformada. Además, en caso de filtrado, con un método de filtrado aplicado en función de
60 distintos tipos de macrobloques o transformadas, se pueden conseguir prestaciones y una calidad de vídeo mejoradas solo si se realiza un filtrado más profundo y de más intensidad de un límite de macrobloque o de una transformada mayor que en el método tradicional.
[0069] En una realización de ejemplo de la presente descripción el filtro 180 realiza un filtrado de un límite de transformada de un tamaño que no está previsto en el estándar H.264/AVC en función de una transformada PxQ aplicada a todos o algunos de los tamaños de un macrobloque MxN. En primer lugar un tipo de transformada se 5 identifica por distinta información como u flujo de bits o un tipo de bloque de un tipo de transformada determinada por el transformador/cuantificador 130 discriminándose una parte con efecto de bloques y una parte sin efecto de bloques de un límite entre transformadas. Esto es para evitar aplicar un filtrado innecesario a la parte sin efecto de bloques y para detectar con precisión información sobre la parte sin efecto de bloques y la parte con efecto de bloques de modo que el filtrado se aplique a una posición de un límite de transformada donde aparezca el efecto de
10 bloques.
[0070] En una realización de la presente descripción, un límite entre transformadas, un límite entre un bloque y una transformada y un límite entre bloques se pueden separar antes del filtrado. Aunque en la siguiente descripción sólo se describe la eliminación de un efecto de bloques generado en un límite entre transformadas esto
15 sólo se hace en beneficio de la descripción y un método de filtrado para un límite entre bloques y un método de filtrado para un límite entre una transformada y un bloque puede ser prácticamente igual a un método de filtrado de un límite entre transformadas.
[0071] En un proceso de filtrado el filtro 180 determina un límite de transformada, los píxeles adyacentes al
20 límite a filtrar y una intensidad de filtrado. En este caso, el filtrado se realiza después de determinar si los píxeles adyacentes al límite se corresponden con un borde real de un vídeo o una zona con efecto de bloques generada por la transformada/cuantificación en bloques.
[0072] En realizaciones de la presente descripción la intensidad de filtrado tiene el mismo significado que la 25 intensidad de límite (BC en inglés).
[0073] La figura 6 es un diagrama que ilustra un método de determinación de un tipo de macro bloque MxN y de un tipo de transformada de acuerdo con una realización de la presente descripción y la figura 7 es un diagrama que ilustra un proceso de identificación de un límite y de una intensidad de filtrado de acuerdo con una realización de
30 la presente descripción.
[0074] Como se ilustra en la figura 6 un macro bloque 16x16 se puede dividir en dos subbloques 16x8. En este caso el tamaño del macrobloque no está limitado a 16x16, sino que se puede extender hasta MxN. Además una transformada PxQ se puede aplicar en función del tipo de bloque. La figura 6 ilustra dos ejemplos de un tipo de
35 transformada/cuantificación (que puede ser un tamaño de la transformada) para un bloque 16x8. Específicamente una transformada para un bloque 16x8 puede incluir una transformada 16x8 o dos transformadas 8x8. En este caso cuando se utiliza la transformada que tiene menos cantidad de información de entre las transformadas de dos tamaños, se puede conseguir una eficiencia de codificación máxima.
40 [0075] La selección de un tipo de transformada se describirá en detalle a continuación. Por ejemplo, si un bloque tiene un tamaño 16x8 se puede utilizar una transformada 16x8. Si la transformada 16x8 se divide en dos transformadas 8x8 se puede utilizar la transformada con el mejor rendimiento. Cuando se divide el tamaño de la transformada se puede utilizar un método de aplicación de un valor de patrón de bloques codificados (CBP) o la inserción de otra información en el flujo de bits y también se puede aplicar un método para determinarlo por un tipo
45 de bloque. Para elegir la transformada óptima para un bloque a codificar se pueden calcular secuencialmente los costes de grados de distorsión (RD) para una pluralidad de tipos de transformadas del bloque y se puede seleccionar un tamaño de transformada con el coste RD mínimo como tamaño de transformada definitivo. Por ejemplo, los costes RD para una transformada 16x8, una transformada 8x8, una transformada 8x4, una transformada 4x8 y una transformada 4x4 de un bloque 16x8 se pueden calcular secuencialmente y se puede elegir
50 el tamaño de la transformada con el mínimo coste RD como tamaño de transformada definitivo.
[0076] La información del tamaño de la transformada determinada como se ha indicado se utiliza para realizar el filtrado antibloques en función de un límite de transformada. Puesto que el efecto de bloques se produce de forma diferente en función de los tamaños de la transformada el límite de bloque se identifica antes del filtrado. El
55 hecho de que el límite de bloque sea un límite de la transformada en cuestión se puede identificar utilizando la información del flujo de bits de un bloque reconstruido u otros tipos de información sobre la transformada incluida en un bloque reconstruido antes del filtrado antibloques. En este caso la identificación se refiere a fijar diferentes intensidades de límite.
60 [0077] De acuerdo con una realización de la presente descripción los límites entre bloques de transformadas en un fotograma a filtrar (es decir, los límites de transformada) se identifican en primer lugar. Cuando se han identificado los límites de transformada se determinan una intensidad de filtrado y los píxeles de un límite de filtrado
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110 para generar un bloque predicho prediciendo un bloque actual, un restador 120 para generar un bloque residual restando el bloque predicho del bloque actual, un transformador/cuantificador 130 para determinar un tipo de transformada/cuantificación elegido en función del tipo de bloque actual y transformar/cuantificar el bloque residual en función del tipo de transformada/cuantificación determinada; un codificador 150 para generar datos de vídeo 5 codificados codificando un bloque residual transformado/cuantificado, un cuantificador/transformador inverso 160 para reconstruir un bloque residual mediante cuantificación/transformación inversa del bloque residual transformado/cuantificado, un sumador 170 para generar un bloque reconstruido sumando el bloque predicho al bloque residual reconstruido y un filtro 180 para filtrado del bloque reconstruido en función del tipo de transformada/cuantificación. El decodificador de vídeo 900 puede incluir un decodificador 910 para reconstruir un 10 bloque residual transformado/cuantificado decodificando los datos codificados, un cuantificador/transformador inverso 930 para reconstruir el bloque residual mediante cuantificación/transformación inversa del bloque residual transformado/cuantificado en función del tipo de transformada/cuantificación, un predictor 940 para generar un bloque predicho prediciendo un bloque actual, un sumador 950 para reconstruir el bloque actual sumando un bloque residual reconstruido y el bloque predicho y un filtro 950 para filtrar un límite entre un bloque actual reconstruido y un
15 bloque adyacente en función del tipo de transformada/cuantificación.
[0123] En este caso, en cuanto al método de filtrado para reducir el efecto de cuantificación de datos de vídeo del aparato de codificación de vídeo 100 y el aparato de decodificación de vídeo 900 el método de filtrado del filtro 180 y del filtro 960 del aparato decodificación de vídeo 100 y el aparato de decodificación de vídeo 900 realizan
20 un filtrado según la dirección horizontal y luego según la dirección vertical o realizan un filtrado según la dirección vertical y luego según la dirección horizontal para evitar una incongruencia de valores después del filtrado del aparato de codificación de vídeo 100 y del aparato de decodificación de vídeo 900. Esta secuencia de filtrado antibloques se puede determinar que sea la misma secuencia en el aparato de codificación de vídeo 100 y en el aparato de decodificación de vídeo 900.
25 [0124] La figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra un método de codificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción.
[0125] Un método de codificación de acuerdo con una realización de la presente descripción puede incluir:
30 generar un bloque predicho prediciendo un bloque actual (1002), generar un bloque residual restando el bloque predicho del bloque actual (1004), determinar el tipo de transformada/cuantificación elegido en función del tipo de bloque actual (1006), transformar/cuantificar el bloque residual en función del tipo de transformada/cuantificación determinado (1008), generar datos de vídeo codificados codificando un bloque residual transformado/cuantificado (1010), reconstruir un bloque residual mediante transformada/cuantificación inversa del bloque residual
35 transformado/cuantificado (1012), generar un bloque reconstruido sumando el bloque predicho al bloque residual reconstruido (1014) y filtrar un límite entre el bloque reconstruido y un bloque adyacente en función del tipo de transformada/cuantificación (1016).
[0126] En este caso el filtrado puede determinar diferentes intensidades de filtrado de límite en función de si 40 es un límite entre transformadas, un límite entre un bloque y una transformada y un límite entre bloques.
[0127] En este caso, el filtrado se puede hacer en caso de que no haya borde en el límite y la necesidad de límite se puede determinar en función de un tipo de transformada y un tipo de cuantificación.
45 [0128] Además si el tipo de transformada/cuantificación es de mayor tamaño que 16x8 u 8x16 se puede proporcionar la intensidad de límite mayor.
[0129] En el filtrado los píxeles de límite involucrados se pueden determinar en función del tamaño de transformada y el número de píxeles involucrados en el filtrado puede aumentar si aumenta el tamaño de
50 transformada/cuantificación.
[0130] En la transformada/cuantificación se puede generar la información sobre el tipo de transformada/cuantificación.
55 [0131] Se pueden calcular los costes de grado de distorsión (RD) para una pluralidad de tipos de transformada del bloque residual y se puede seleccionar el tipo transformada con el mínimo coste RD calculado como tipo de transformada/cuantificación.
[0132] El tipo de transformada puede ser PxQ (P y Q pueden ser diferentes) y P y Q pueden ser iguales o 60 mayores que 16. Es decir, el tamaño de un lado de un bloque puede ser igual o mayor que 16.
[0133] El filtrado se puede realizar utilizando la información sobre tipo de transformada/cuantificación
trasmitida conjuntamente con un bloque reconstruido.
[0134] El filtrado se puede realizar después de que se determine si el límite entre el bloque reconstruido y el bloque adyacente es un límite de transformada. Si el límite es un límite de transformada el límite se puede filtrar, y si 5 el límite no se corresponde con un borde de una imagen se puede hacer el filtrado.
[0135] En la transformada/cuantificación se puede generar información sobre el tipo de transformada/cuantificación.
10 [0136] En este caso el filtrado se puede realizar en el mismo orden que en el método de codificación de vídeo.
[0137] La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método de decodificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción.
15 [0138] Un método de decodificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción puede incluir: producir un bloque residual transformado/cuantificado decodificando datos codificados (1102), decodificar un bloque residual mediante cuantificación/transformada inversa del bloque residual transformado/cuantificado en función del tipo de transformada/cuantificación (1104), generar un bloque predicho
20 prediciendo un bloque actual (1106), reconstruir el bloque actual sumando un bloque residual decodificado y el bloque predicho (1108) y filtrado de un bloque actual reconstruido en función del tipo de transformada/cuantificación (1110).
[0139] El filtrado puede determinar diferentes intensidades de filtrado de límite en función si el límite es un 25 límite entre transformadas, un límite entre bloque y transformada o un límite entre bloques.
[0140] El filtrado se puede hacer después de que se determine si un límite entre el bloque actual reconstruido y un bloque adyacente es un límite de transformada. Si el límite es un límite de transformada el límite se puede filtrar y si el límite no es un borde de una imagen se puede hacer el filtrado.
30 [0141] En este caso el filtrado se puede hacer en caso de que no exista borde en el límite y la intensidad del límite se puede determinar en función del tipo transformada/cuantificación.
[0142] Además si el tipo de transformada/cuantificación es de mayor tamaño que 16x8 u 8x16 se puede 35 proporcionar la mayor intensidad de límite.
[0143] En el filtrado, los píxeles de límite involucrados en el filtrado se pueden determinar en función de un tamaño de transformada y el número de píxeles involucrados en el filtrado puede aumentar al aumentar el tamaño de la transformada/cuantificación.
40 [0144] El filtrado se puede seleccionar en función de la información de un tipo de transformada incluido en los datos codificados entre un una pluralidad de tipos de transformada. Es decir, la información sobre el tipo de transformada/cuantificación se puede generar en la cuantificación/transformada inversa después de decodificar los datos codificados y el filtrado se puede realizar utilizando la información de un tipo de transformada/cuantificación
45 transmitido conjuntamente con el bloque actual reconstruido.
[0145] El filtrado se puede realizar en el mismo orden que en el método de codificación de vídeo.
[0146] El método de codificación/decodificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente
50 descripción se puede implementar combinando un método de codificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción y un método de decodificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción.
[0147] Un método de codificación/decodificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente
55 descripción puede incluir: un método de codificación de vídeo de acuerdo con una realización de la presente descripción para generar un bloque predicho prediciendo un bloque actual, generar un bloque residual restando el bloque predicho del bloque actual, determinar un tipo de transformada/cuantificación elegido en función del tipo de bloque actual, transformar/cuantificar el bloque residual en función del tipo de transformada/cuantificación determinado, generar datos de vídeo codificados codificando un bloque residual transformado/cuantificado,
60 reconstruir un bloque residual mediante transformada/cuantificación inversa del bloque residual transformado/cuantificado, generar un bloque reconstruido sumando el bloque predicho al bloque residual reconstruido y filtrar el bloque reconstruido en función del tipo de transformada/cuantificación; y un método de
imagen12
[0162] A continuación se selecciona un píxel a filtrar (y/o una intensidad de filtrado) en función del tamaño de al menos un bloque de transformada de entre dos bloques de transformada (S1304) y se filtra un píxel incluido en la zona adyacente al límite (S1306).
5 [0163] El método del paso S1302 se puede utilizar como método para identificar un límite entre dos bloques de transformada incluidos en una imagen dentro el filtro 180/960. Es decir, el identificador de límites 1210 se puede utilizar para identificar un límite entre un bloque actual y un bloque adyacente. En este caso aunque la identificación de un límite entre un bloque reconstruido y un bloque adyacente es la que se ejemplifica la presente descripción no
10 está limitado a ella y se puede utilizar para cualquier propósito de identificación de límites entre dos bloques. Puesto que ya se ha descrito anteriormente un método de identificación un límite entre dos bloques haciendo referencia a la figura 8 y a las ecuaciones anteriores se omitirá una descripción detallada del mismo en este caso.
[0164] En el paso S1304 un píxel a filtrar (y/o una intensidad de filtrado) se puede seleccionar en función de
15 un tamaño de al menos un bloque de transformada de entre dos bloques de transformada. Puesto que ya se ha descrito anteriormente un método de selección de un píxel a filtrar en función de un tamaño de bloque de transformada o de selección de una intensidad de filtrado en función de un tamaño de bloque de transformada haciendo referencia a las figura 8 y a las ecuaciones anteriores se omitirá la descripción detallada del mismo en este caso.
20 [0165] En el paso S1306 se filtra al menos un píxel incluido en una zona adyacente al límite. Puesto que el método de filtrado ya se ha descrito anteriormente haciendo referencia a la figura 8 y a las ecuaciones anteriores se omitirá la descripción detallada del mismo en este caso.
25 [0166] En este caso la dimensión de al menos un bloque de transformada puede ser la longitud de al menos un bloque de transformada según una dirección perpendicular al límite.
[0167] Además el tamaño de al menos un bloque de transformada puede ser proporcional al número de píxeles a filtrar. La dimensión de al menos un bloque de transformada puede ser proporcional a la intensidad de
30 filtrado.
[0168] En la descripción anterior aunque todos los componentes de las realizaciones de la presente descripción pueden haberse descrito formando parte de un conjunto ensamblados o interconectados operativamente en una unidad la presente descripción no pretende limitarse a dicha realizaciones sino que dentro del alcance
35 objetivo de la presente descripción los componentes respectivos se pueden combinar selectivamente y operativamente en cualquier cantidad. Cada uno de los componentes también se puede implementar por sí solo en hardware y cada uno por separado se puede combinar parcialmente o completamente, selectivamente e implementarse en un programa de ordenador con módulos de programa para ejecutar las funciones de sus equivalentes hardware. Los códigos o segmentos de código de dicho programa los puede derivar fácilmente el
40 experto en la materia. El programa de ordenador se puede almacenar en un medio legible por ordenador que cuando lo lea ejecute las realizaciones de la presente descripción. El medio legible por ordenador puede incluir medios de almacenamiento magnético, medios de almacenamiento ópticos o una señal de datos.
[0169] Además los términos, «incluye», «comprende» y «tiene» deben interpretarse por defecto como
45 inclusivos o abiertos en lugar de exclusivos o cerrados a menos que se definan específicamente en sentido contrario. Todos los términos que son técnicos, científicos o similares coinciden en su significado con lo que entendería un experto en la materia a menos que se indique lo contrario. Los términos comunes como se encuentran en los diccionarios se deben interpretar en el contexto de la documentación técnica asociada ni demasiado idealmente ni de forma poco práctica a menos que la presente descripción lo defina expresamente así.
50 [0170] Aunque las realizaciones de ejemplo de la presente descripción se han descrito con fines ilustrativos el experto en la materia observará que resultan posibles varias modificaciones, adiciones y sustituciones sin desviarse de las características esenciales de la descripción. Por lo tanto, los ejemplos de realización de la presente descripción no se han descrito con fines limitativos. Análogamente el alcance de la descripción no está limitado por
55 las realizaciones anteriores sino por las reivindicaciones y sus equivalentes.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL
[0171] Como se ha descrito anteriormente la presente descripción se puede aplicar a la tecnología de
60 codificación/decodificación de vídeo de varios tamaños de bloque y de transformada para reducir el efecto de bloques causado por una compresión aplicando una transformada/cuantificación y es muy útil para aparatos de codificación/decodificación de vídeo que exijan una calidad de mejorada.

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  1. imagen1
    imagen2
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