PT1853069E - Descodificação de informação de tipo de macrobloco e de padrão de bloco codificado - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"DESCODIFICAÇÃO DE INFORMAÇÃO DE TIPO DE MACROBLOCO E DE PADRÃO DE BLOCO CODIFICADO"

CAMPO TÉCNICO A invenção refere-se à codificação de video e, especificamente, a um método melhorado para codificação de parâmetros de blocos, utilizados em formatos de codificação de video com base em tramas e com base em objectos.

ANTECEDENTES

Exibições de imagens de video animadas com base em sinais de video analógicos estão, há muito tempo, disponíveis na forma de televisão. Com os recentes avanços nas capacidades de processamento e o baixo custo dos computadores, as exibições de imagens de vídeo animadas com base em sinais de vídeo digitais estão cada vez mais disponíveis. Os sistemas de vídeo digital podem proporcionar melhoramentos significativos relativamente aos sistemas de vídeo analógico, na criação, modificação, transmissão, armazenamento e sequências de imagens de vídeo animadas.

As exibições em vídeo digital incluem um grande número de tramas de imagem que são reproduzidas ou exibidas sucessivamente a frequências entre os 30 e 75 Hz. Cada trama de imagem é uma imagem parada formada por uma matriz de pixéis com base na 1 resolução do ecrã de um sistema particular. Como exemplos, os sistemas com base em VHS têm resoluções de ecrã de 320 x 480 pixéis, os sistemas com base em NTSC têm resoluções de ecrã de 720 x 486 pixéis e os sistemas de televisão de alta definição (HDTV), em desenvolvimento, têm resoluções de ecrã de 1360 x 1024 pixéis.

As quantidades de informação digital não tratada incluídas nas sequências de video são massivas. O armazenamento e transmissão destas quantidades de informação de video são irrealizáveis com o equipamento de computador pessoal convencional. Considere-se, por exemplo, uma forma digitalizada de um formato de imagem VHS de relativa baixa resolução tendo uma resolução de 320 x 480 pixéis. Um filme de grande duração, com duas horas de duração a esta resolução, corresponde a 100 gigabytes de informação de vídeo digital. Por comparação, os discos ópticos compactos convencionais têm cerca de 0,6 gigabytes de capacidade, os discos rigidos magnéticos têm cerca de 1-2 gigabytes de capacidade e os discos ópticos compactos, em desenvolvimento, têm capacidades até 8 gigabytes.

Para superar as limitações no armazenamento ou transmissão de tais quantidades massivas de informação de vídeo digital, têm sido estabelecidas várias normas ou processos de compressão de video, incluindo MPEG-1, MPEG-2 e H.26X. Estas técnicas de compressão de video utilizam as semelhanças entre sucessivas tramas de imagem, designadas por correlação entre tramas ou temporal, para proporcionar compressão entre tramas, na qual os dados de movimento e sinais de erro são utilizados para codificar alterações entre tramas. 2

Além disso, as técnicas de compressão de vídeo convencionais utilizam semelhanças no interior das tramas de imagens, designadas por correlação intra-tramas ou espacial, para proporcionar compressão intra-tramas, na qual se comprimem amostras de imagens dentro de uma trama de imagem. A compressão intra-tramas é baseada nos processos convencionais para compressão de imagens paradas, tais como codificação por transformada discreta de co-senos (DCT). Este tipo de codificação é, por vezes, designada por codificação de "textura" ou "transformada". Geralmente, uma "textura" refere-se a uma matriz bi-dimensional de valores de amostra de imagens, tal como uma matriz de valores de crominância e luminância ou uma matriz de valores alfa (opacidade). Neste contexto, o termo "transformada" refere-se à forma como as amostras de imagem são transformadas em componentes de frequência espacial durante o processo de codificação. Esta utilização do termo "transformada" deve ser distinguida de uma transformada geométrica utilizada para estimar alterações de cenas em alguns métodos de compressão entre tramas.

Tipicamente, a compressão entre tramas utiliza estimativa e compensação de movimento para codificar alterações de cenas entre tramas. A estimativa de movimento é um processo para estimar o movimento de amostras de imagens (e. g., pixéis) entre tramas. Utilizando estimativa de movimento, o codificador tenta fazer coincidir blocos de pixéis numa trama com os correspondentes pixéis de outra trama. Depois de ser encontrado o bloco com maiores semelhanças numa dada área de pesquisa, a alteração na posição das localizações dos pixéis dos correspondentes pixéis é aproximada e representada como dados de movimento, tal como um vector de movimento. A compensação de movimento é um processo para determinar uma imagem prevista e 3 calcular o erro entre a imagem prevista e a imagem original. Utilizando compensação de movimento, o codificador aplica os dados de movimento a uma imagem e calcula uma imagem prevista. A diferença entre a imagem prevista e a imagem de entrada é chamada de sinal de erro. Uma vez que o sinal de erro é apenas uma matriz de valores representando a diferença entre valores de amostra de imagens, este pode ser comprimido utilizando o mesmo método de codificação de textura que o utilizado para a codificação intra-tramas de amostras de imagem.

Apesar de diferirem nas implementações especificas, as normas de compressão de video MPEG-1, MPEG-2 e H.26X são semelhantes em várias caracteristicas. A descrição da norma de compressão de video mpeg-2 que se segue aplica-se, de um modo geral, às outras normas. A MPEG-2 proporciona compressão entre tramas e compressão intra-tramas com base em blocos ou matrizes quadrados de pixéis em imagens de video. Uma imagem de video é dividida em blocos de amostras de imagem, chamados macroblocos tendo dimensões de 16 x 16 pixéis. Na MPEG-2, um macrobloco compreende quatro blocos de luminância (cada bloco são 8x8 amostras de luminância (Y) ) e dois blocos de crominância (um bloco 8 x 8 de amostras para cada Cb e Cr).

Na MPEG-2, a codificação entre tramas é executada em macroblocos. Um codificador MPEG-2 executa estimativa e compensação de movimento para calcular vectores de movimento e sinais de erro de blocos. Por cada bloco MN numa trama N de imagem, é executada uma pesquisa ao longo da imagem de uma seguinte trama N+l de video sucessiva ou a imediatamente precedente trama N-l de imagem (i. e., bidireccionalmente) para 4 identificar os respectivos blocos Mn+i ou Mn_i com maiores semelhanças. A localização do bloco com maiores semelhanças relativamente ao bloco MN é codificada com um vector de movimento (DX, DY) . Então, o vector de movimento é utilizado para calcular um bloco de valores amostra previstos. Estes valores amostra previstos são comparados com o bloco MN para determinar o sinal de erro de blocos. 0 sinal de erro é comprimido utilizando um método de codificação de textura, tal como a codificação por transformada discreta de co-senos (DCT). Têm sido propostas técnicas de codificação de vídeo com base em objectos como um melhoramento das convencionais normas de codificação com base em tramas. Na codificação com base em objectos, as características de imagem com formato arbitrário são separadas das tramas na sequência de vídeo, utilizando um método chamado "segmentação". Os objectos de vídeo ou "segmentos" são codificados independentemente. A codificação com base em objectos pode melhorar a taxa de compressão porque aumenta a correlação entre tramas entre objectos de vídeo em tramas sucessivas. Também tem vantagens para uma variedade de aplicações que requeiram acesso a objectos e seguimento de objectos numa sequência de video.

Nos métodos de codificação de video com base em objectos propostos para a norma MPEG-4, a forma, movimento e textura dos objectos de vídeo são codificados independentemente. A forma de um objecto é representada por uma máscara binária ou alfanumérica, que define os limites do objecto de forma arbitrária numa trama de video. , 0 movimento de um objecto é semelhante aos dados de movimento da MPEG-2, excepto por se aplicar a uma imagem de forma arbitrária do objecto que foi segmentada a partir de uma trama rectangular. A estimativa e 5 compensação de movimento são executadas nos blocos de um "plano de objecto de vídeo", em vez de na trama inteira. 0 plano de objecto de vídeo é o nome dado para a imagem formatada de um objecto numa única trama. A textura de um objecto de vídeo é a informação de amostra de imagem num plano de objecto de vídeo abrangida pela forma do objecto. A codificação de textura de amostras de imagem de um objecto e sinais de erro é executada utilizando métodos de codificação de textura semelhantes, como na codificação com base em tramas. Por exemplo, uma imagem segmentada pode ser colocada num rectângulo delimitado formado de macroblocos. A imagem rectangular formada pelo rectângulo delimitado pode ser comprimida, tal como uma trama rectangular, excepto que os macroblocos transparentes não precisam de ser codificados. Blocos parcialmente transparentes são codificados depois de se encher as partes do bloco que não foram abrangidas pelos limites da forma do objecto, com valores de amostra numa técnica chamada "enchimento".

As técnicas de codificação com base em tramas, tais como MPEG-2 e H26X e as técnicas de codificação com base em objectos propostas para MPEG-4 são semelhantes no facto de executarem codificação entre tramas e intra-tramas nos macroblocos. Cada macrobloco inclui uma série de parâmetros de cabeçalho que proporcionam informação sobre o macrobloco. Como um exemplo, a Fig. 1 mostra parâmetros de macrobloco utilizados no cabeçalho de um macrobloco entre tramas. 0 parâmetro (10) COD é um único bit que indica se o macrobloco entre tramas está codificado. Em particular, este bit indica se o macrobloco codificado inclui, ou não, dados de movimento e dados de erro de textura codificados. Em casos em que os dados de movimento e de sinal de 6 erro são zero, o bit COD reduz a informação necessária para codificar o macrobloco, porque apenas um único bit é enviado em vez de bits adicionais indicando que o vector de movimento e dados de textura não estão codificados.

Além do bit COD, a sintaxe de codificação para macroblocos inclui parâmetros de blocos codificados (CBP), indicando se os coeficientes de transformada codificados para crominância e luminância são transmitidos para o macrobloco. Se, para um bloco, os coeficientes de transformada forem todos zero, então não existe necessidade de enviar dados de textura para o bloco. Os Parâmetros de Blocos Codificados para crominância (CBPC) são dois bits que indicam se os dados de textura codificados são, ou não, transmitidos para cada um dos dois blocos de crominância.

Os bits CBPC são codificados juntamente com outra bandeira que proporciona informação sobre o tipo de quantificação para o macrobloco. Estas bandeiras são combinadas para formar um parâmetro chamado MCBPC (12) e MCBPC é codificado por entropia utilizando um método de codificação por entropia, tal como codificação Huffman ou aritmética. 0 parâmetro chamado AC_Pred_flag (14) é uma bandeira que indica se a predição AC é utilizada no macrobloco. 0 Padrão de Bloco Codificado para luminância (CBPY) (16) é compreendido por quatro bits que indicam se os dados de textura codificada são ou não, transmitidos para cada um dos quatro blocos de luminância. Como o parâmetro MCBPC, também as bandeiras CBPY são codificados por entropia utilizando codificação Huffman ou aritmética. 7

Depois do parâmetro CBPY, o macrobloco inclui dados de vector de movimento codificados (mostrados, na Fig. 1, como item 18) . A seguir aos dados de vector de movimento, os "dados de blocos" representam os dados de textura codificados para o macrobloco (mostrado como dados de blocos 20 na Fig. 1).

Um problema da abordagem por codificação ilustrada na Fig. 1, é que codifica, separadamente, as bandeiras CBPC e CBPY e, deste modo, não explora a correlação entre estes parâmetros para reduzir o cabeçalho do macrobloco. Além disso, não aproveita a dependência espacial dos parâmetros de blocos codificados. O documento EP 0830029 descreve a codificação de padrões CBPY para macroblocos. A Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 06276511 descreve codificação e descodificação de informação CBP para macroblocos. A Patente U.S. N° 5400075 descreve um sistema de codificação/descodificação de comprimento variável a utilizar num formato de sinal em camadas. O documento EP 0540350 descreve um sistema de codificação de comprimento variável.

SUMÁRIO É o objectivo da invenção proporcionar um método e sistema melhorados de codificação numa aplicação de codificação de vídeo.

Este objectivo é resolvido pela invenção como reivindicado nas reivindicações independentes. 8

Formas de realização preferidas são definidas pelas reivindicações dependentes. A invenção proporciona um método melhorado de codificação de parâmetros de cabeçalho de macrobloco em aplicações de codificação de vídeo. Um aspecto da invenção é um método de codificação que explora a correlação entre os parâmetros de blocos codificados ao codificar em conjunto todos os parâmetros de blocos codificados com um único código de comprimento variável. Um outro aspecto da invenção é um método de codificação que aproveita a dependência espacial entre os padrões de blocos codificados de blocos vizinhos.

Numa implementação da invenção, os parâmetros de blocos codificados para luminância e crominância num macrobloco são formados num único parâmetro combinado para o macrobloco. Ao parâmetro combinado é atribuído um código de comprimento variável de uma tabela de codificação de comprimento variável. A tabela de codificação é instruída com base numa velocidade de transmissão de bits alvo (e. g., aplicações de Internet com baixa velocidade de transmissão de bits) e uma classe de conteúdo de vídeo alvo (e. g., vídeo em primeiro plano). Ao codificar em conjunto os valores de luminância e crominância, o codificador explora, no macrobloco, a correlação entre estes parâmetros.

Para melhorar ainda mais a eficiência da codificação, a implementação utiliza predição para aproveitar a dependência espacial dos parâmetros de blocos codificados de blocos vizinhos. Antes de atribuir o código de comprimento variável ao parâmetro combinado, alguns dos parâmetros de blocos codificados são previstos a partir de blocos vizinhos. Para macroblocos 9 intra-tramas, por exemplo, o codificador calcula um valor previsto espacialmente para cada parâmetro de blocos codificados para luminância. Este parâmetro previsto espacialmente faz parte do parâmetro combinado para o macrobloco.

As caracteristicas e vantagens adicionais da invenção tornar-se-ão mais óbvias a partir da descrição detalhada que se segue e dos desenhos em anexo de uma implementação da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 é um diagrama que ilustra um exemplo de um cabeçalho de macrobloco utilizado num processo de codificação de video padrão. A Fig. 2 é um diagrama de blocos de um codificador de vídeo. A Fig. 3 é um diagrama de bloco de um descodificador de vídeo. A Fig. 4 é um diagrama que ilustra um exemplo de um cabeçalho de macrobloco melhorado, no qual os parâmetros de blocos codificados para crominância e luminância são codificados em conjunto com um único código de comprimento variável. A Fig. 5 é um fluxograma que ilustra como uma implementação da invenção calcula um único código de comprimento variável para os parâmetros de blocos codificados dos macroblocos de tramas I e P. 10 A Fig. 6 é um diagrama que ilustra quatro macroblocos e os seus blocos de luminância (Y) correspondentes. A Fig. 7 é um diagrama que mostra um exemplo dos gradientes vertical e horizontal de valores de parâmetros de blocos codificados para blocos de luminância seleccionados na Fig. 6. A Fig. 8 é um fluxograma que ilustra um método para calcular um preditor para parâmetros de blocos codificados. A Fig. 9 é um diagrama de um sistema informático, que serve como um ambiente operativo para uma implementação de software da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Introdução A primeira secção, abaixo, proporciona uma descrição de um codificador e descodificador de video. As secções subsequentes descrevem como melhorar a codificação de parâmetros de cabeçalho de macrobloco ao explorar a correlação entre os parâmetros CBPC e CBPY e aproveitar a dependência espacial dos parâmetros de blocos codificados de blocos vizinhos. A invenção é útil quer na codificação de video com base em tramas quer na com base em objectos e melhora a codificação dos parâmetros de macrobloco, sejam os macroblocos componentes de objecto de vídeo arbitrários segmentados a partir de uma sequência de tramas ou de tramas de imagem de formato rectangular. A codificação com base em objectos utiliza módulos 11 de codificação de movimento e textura semelhantes aos utilizados na codificação com base em tramas. Além disso, os codificadores com base em objectos também utilizam módulos de codificação de forma. A sintaxe de bloco relevante para a invenção é semelhante quer na codificação com base em tramas quer na codificação com base em objectos. Embora o codificador e descodificador descritos na próxima secção sejam baseados em objectos, proporcionam uma base suficiente para explicar como implementar a invenção, quer no esquema de codificação com base em tramas, quer no esquema de codificação com base em objectos.

Descrição de um Codificador e Descodificador Exemplificativos A Fig. 2 é um diagrama de blocos que ilustra uma implementação de um codificador de video com base em objectos. A entrada 30 para o codificador inclui uma série de objectos, as suas informações de formato e rectângulos delimitadores. Deste modo, a informação de formato está disponível antes de o codificador codificar dados de textura ou de movimento. A codificação com base em tramas difere pelo facto de toda a trama ser codificada sem informação de formato. O módulo 32 de codificação de formato recebe a definição de um objecto incluindo o seu rectângulo delimitador e estende o rectângulo delimitador para múltiplos inteiros de macroblocos. A informação de formato para um objecto compreende uma máscara ou "plano alfa". O módulo 32 de codificação de formato lê esta máscara e comprime-a utilizando, por exemplo, um método convencional de codificação em cadeia para codificar o contorno do objecto. 12 0 módulo 34 de estimativa de movimento lê um objecto incluindo o seu rectângulo delimitador e uma imagem 36 previamente reconstruída e calcula os dados de estimativa de movimento utilizados para prever o movimento do objecto de uma trama para outra. Depois de identificar os macroblocos na imagem objecto actual, o módulo 34 de estimativa de movimento procura o macrobloco com maiores semelhanças na imagem, reconstruída para cada macrobloco na imagem do objecto actual, para calcular os dados de movimento para cada macrobloco. 0 formato específico dos dados de movimento do módulo 34 de estimativa de movimento pode variar, dependendo do método de estimativa de movimento utilizado. A implementação, descrita abaixo, calcula um vector de movimento para cada macrobloco, o que é consistente com os formatos MPEG e H26X actuais. 0 módulo 38 de compensação de movimento lê os vectores de movimento calculados pelo módulo de estimativa de movimento e a imagem 36 previamente reconstruída e calcula uma imagem prevista para a trama actual. 0 codificador encontra a diferença entre os valores de amostra de imagem no bloco de imagem de entrada, como especificado na entrada 30 e os correspondentes valores de amostra no bloco de imagem previsto como calculado no módulo 38 de compensação de movimento, para determinar o sinal de erro do macrobloco. O módulo 40 de codificação de textura comprime este sinal de erro para objectos codificados entre tramas e comprime valores de amostra de imagem para o objecto a partir do fluxo 30 de dados de entrada para objectos codificados intra-tramas. O caminho 42 de retorno do módulo 40 de codificação de textura representa o sinal de erro descodificado. O codificador utiliza os macroblocos de sinal de erro juntamente com os macroblocos de 13 imagem prevista do módulo de compensação de movimento para calcular a imagem 36 previamente reconstruída. 0 módulo 40 de codificação de textura codifica blocos de dados de intra-tramas e sinal de erro para um objecto utilizando qualquer técnica de uma variedade de técnicas de compressão de imagens paradas. Exemplos de técnicas de compressão incluem técnicas com base em transformadas, tais como DCT e codificação wavelet, assim como outros métodos de compressão de imagem convencionais, tais como codificação de Pirâmide LaPlaciana. O fluxo de bits da sequência de video comprimida inclui a informação de forma, movimento e textura codificada dos módulos de codificação da forma, estimativa de movimento e codificação de textura. O multiplexador 44 combina e formata estes dados na sintaxe apropriada e emite-os para a memória temporária 46.

Embora o codificador possa ser implementado em hardware ou software, é mais comum ser implementado em software. Numa implementação de software, os módulos no codificador representam instruções de software armazenadas na memória de um computador e executadas no processador e os dados de vídeo armazenados na memória. Um codificador de software pode ser armazenado e distribuído numa variedade de meios legíveis por computador convencionais. Em implementações de hardware, os módulos de codificador são implementados em lógica digital, de um modo preferido, num circuito integrado. Algumas das funções do codificador podem ser optimizadas em dispositivos de lógica digital especializados, num periférico de computador para libertar um computador anfitrião do processamento intensivo. 14 A Fig. 3 é um diagrama de blocos que ilustra um descodificador para um método de codificação de video com base em objectos. Um desmultiplexador 6 0 recebe um fluxo de bits 62 representando, objecto a objecto, uma sequência de video comprimida e dados de formas separadas, movimento e textura codificados. O módulo 64 descodificador de forma descodifica o formato ou contorno para o objecto actual que está a ser processado. Para o realizar, utiliza um descodificador de forma, o qual implementa o método de codificação de forma inverso ao utilizado no codificador da Fig. 2. Os dados de forma resultantes são uma máscara, tal como um plano alfa binário ou plano alfa de escala de cinzentos, representando a forma do objecto. O módulo 66 descodificador de movimento descodifica a informação de movimento no fluxo de bits. A informação de movimento descodificada inclui dados de movimento, tais como vectores de movimento para blocos de macroblocos ou coeficientes de transformadas geométricas, dependendo do tipo de método de estimativa utilizado no codificador. O módulo 66 descodificador de movimento fornece esta informação de movimento ao módulo 68 de compensação de movimento e o módulo 68 de compensação de movimento aplica os dados de movimento aos dados 70 de objecto previamente reconstruído. O módulo 74 descodificador de textura descodifica sinais de erro para dados de textura codificados entre tramas e uma matriz de valores de cor para dados de textura intra-tramas e passa esta informação para um módulo 72 para cálculo e acumulação da imagem reconstruída. Para objectos codificados entre tramas, este módulo 72 aplica os dados do sinal de erro à saída da imagem prevista do módulo de compensação de movimento, para 15 calcular o objecto reconstruído para a trama actual. Para objectos codificados intra-tramas, o módulo 74 descodificador de textura descodifica os valores de amostra de imagem para o objecto e coloca o objecto reconstruído no módulo 72 de objecto reconstruído. Os objectos previamente reconstruídos são armazenados temporariamente na memória 70 de objectos e são utilizados para construir o objecto para outras tramas.

Como o codificador, o descodificador pode ser implementado em hardware, software ou numa combinação dos dois. Em implementações de software, os módulos no descodificador são instruções de software armazenadas na memória de um computador e executadas pelo processador e os dados de vídeo armazenados em memória. Um descodificador de software pode ser armazenado e distribuído numa variedade de meios legíveis por computador convencionais. Em implementações de hardware, os módulos descodificadores são implementados em lógica digital, de um modo preferido, num circuito integrado. Algumas das funções do descodificador podem ser optimizadas em dispositivos lógicos digitais específicos num computador periférico, para libertar um computador anfitrião do processamento intensivo.

Codificação Melhorada de Cabeçalho de Macrobloco A invenção inclui inovações que melhoram a codificação dos parâmetros de cabeçalho de macrobloco. Uma inovação é um método para codificação de parâmetros de blocos codificados para explorar a correlação entre CBPC e CBPY. Esta inovação é implementada, codificando em conjunto um parâmetro combinado CBPC e CBPY com um único código de comprimento variável. Uma outra inovação melhora, ainda mais, a eficiência de codificação 16 dos parâmetros de cabeçalho ao explorar a dependência espacial dos parâmetros de blocos codificados. Em particular, os parâmetros de blocos codificados são comprimidos mais eficientemente prevendo-os a partir do parâmetro de blocos vizinhos. A Figura 4 é um diagrama ilustrando os parâmetros de bloco de cabeçalho calculados por uma implementação da invenção. Como a informação de cabeçalho mostrada na Fig. 1, este bloco de cabeçalho inclui um parâmetro 80 COD, uma AC_Pred_flag 82, dados (MV 84) de vector de movimento e dados 86 de bloco. Ao contrário do cabeçalho na Fig. 1, os parâmetros MCBPC e CBPY são codificados em conjunto com um único código de comprimento variável, chamado mbcbpcy 88. Este código combina os parâmetros de blocos codificados para a crominância e luminância, assim como a bandeira para o tipo de macrobloco. A Figura 5 é um fluxograma que ilustra como é que a implementação gera um código de comprimento variável para tramas Intra (I) e tramas previstas (Ρ) . Nesta implementação particular, os blocos de cabeçalho para tramas I e P são codificados de modo diferente. Para as tramas I, o codificador executa o passo adicional de predição dos parâmetros de blocos codificados para luminância antes de seleccionar o código de comprimento variável. Também é possível utilizar predição para tramas P. Contudo, a predição não melhora, significativamente, a eficiência da codificação em tramas P e, em alguns casos, pode mesmo diminuir a eficiência da codificação. O objectivo de utilizar predição para parâmetros de blocos codificados é produzir, para estes parâmetros, tantos valores de zero quanto possível. Ao fazer com que a maioria dos valores 17 seja zero, o codificador reduz a variação dos parâmetros de blocos codificados. Então, os processos de ensino da tabela de codificação de comprimento variável podem aproveitar o valor zero, o que melhora a eficiência da codificação. Em tramas P, especialmente em aplicações de baixa velocidade de transmissão de bits, os parâmetros de blocos codificados são maioritariamente zero antes da predição. Deste modo, a predição não tende a aumentar o número de valores de zero e, às vezes, diminui mesmo o número de valores de zero. Assim, a implementação mostrada na Fig. 5 não utiliza predição para tramas P.

Para tramas P, o codificador começa por encontrar os parâmetros de blocos codificados para luminância e crominância, como mostrado no passo 100. Cada um destes parâmetros de bloco é um único bit que indica se um bloco correspondente está codificado em textura. Os parâmetros de blocos codificados são calculados no módulo (40 na Fig. 2) de codificação de textura, o qual define uma bandeira de bloco codificado para cada bloco que tenha valores de textura codificada diferentes de zero. Inversamente, o valor do parâmetro de bloco codificado, para um bloco no qual os valores de textura são todos zero (ou tão próximo de zero para ser negligenciável), é zero.

Uma vez que existem dois blocos para crominância (cada um para os blocos U e V de 8 por 8 pixéis) e quatro blocos para luminância (cada um para os quatro blocos de 8 por 8) no macrobloco, o parâmetro combinado para o padrão de bloco codificado é um total de seis bits. Combinando este número de 6 bits com o único bit para o tipo de macrobloco, o codificador forma um número de 7 bits, como mostrado no passo 102. O tipo de macrobloco indica se o macrobloco é para uma trama I ou P. 18

Uma vez formada a combinação MBCBPCY, o parâmetro combinado é procurado numa tabela de codificação de comprimento variável para encontrar um correspondente código de comprimento variável associado com o parâmetro, como mostrado no passo 104. O codificador atribui um único código de comprimento variável ao parâmetro MBCPCY combinado. A tabela de codificação na tabela da implementação é uma tabela de codificação Huffman. A tabela é, de um modo preferido, ensinada com base na taxa alvo e cenário alvo. A Tabela 1, abaixo, é uma tabela de Codificação (VLC) de Comprimento Variável obtida para um cenário de "primeiro plano" de baixa velocidade de transmissão de bits. Para cada macrobloco numa trama P, a informação mbcbpcy combinada é codificada utilizando a palavra de código para a entrada correspondente nesta tabela.

Tabela 1: Tabela VLC para o padrão de bloco Codificado de crominância e luminância para a imagem P índice tipo de MB CBPCY Y (1234) UV Número de bits Código 0 I 000000 7 1000000 1 I 000001 13 1001111001001 2 I 000010 12 100111111101 3 I 000011 15 000000111111100 4 I 000100 12 100111111100 5 I 000101 18 000000101010000011 6 I 000110 17 10010110100110100 7 I 000111 16 1000001110111100 8 I 001000 12 100000111010 9 I 001001 17 00000011111111000 10 I 001010 16 0000001111111101 11 I 001011 16 0000001111111111 19 (continuação) tipo de MB CBPCY Y (1234) uv Número de bits Código I 001100 13 0000001111001 I 001101 18 000000101010000010 I 001110 16 1001011010011101 I 001111 16 0000001010100100 I 010000 12 100101111000 I 010001 17 00000010101000011 I 010010 15 100000111011111 I 010011 17 00000011111111001 I 010100 13 1001011110011 I 010101 18 100101101001101011 I 010110 18 100101111011111001 I 010111 16 0000001111111010 I 011000 14 10000011101110 I 011001 20 10010110100110101011 I 011010 16 1001011010011100 I 011011 18 100101111011111000 I 011100 13 1001011010010 I 011101 18 000000101010000101 I 011110 16 1001011010011110 I 011111 15 100101111001000 I 100000 12 000000111101 I 100001 17 10010111101111111 I 100010 16 0000001010100010 I 100011 16 1001011010011111 I 100100 14 10010111101110 I 100101 21 100101101001101010101 I 100110 17 10010111101111101 I 100111 17 10010111101111110 I 101000 12 100111100101 I 101001 18 000000101010000001 I 101010 19 1001011010011010100 I 101011 16 1000001110111101 I 101100 13 0000001111000 I 101101 16 1001011010011011 I 101110 16 0000001111111110 I 101111 16 0000001010100101 I 110000 13 0000001111110 I 110001 18 000000101010000000 I 110010 16 0000001010100011 I 110011 16 0000001111111011 I 110100 13 1000001110110 I 110101 18 000000101010000100 20 (continuação) tipo de MB CBPCY Y (1234) uv Número de bits Código I 110110 15 000000101010011 I 110111 15 100101111001001 I 111000 13 0000001010101 I 111001 21 100101101001101010100 I 111010 15 100101111011110 I 111011 14 10010111100101 I 111100 10 1001011011 I 111101 15 100101101001100 I 111110 12 100101101011 I 111111 12 100101101010 P 000000 2 01 P 000001 7 0000000 P 000010 6 100110 P 000011 9 100101011 P 000100 3 111 P 000101 10 1000001111 P 000110 9 000000100 P 000111 12 000000101000 P 001000 3 110 P 001001 10 1000001010 P 001010 9 100101000 P 001011 12 000000101011 P 001100 5 10001 P 001101 11 00000011011 P 001110 9 100111010 P 001111 11 10011111111 P 010000 4 0011 P 010001 10 1001110111 P 010010 9 100000110 P 010011 12 100000111001 P 010100 4 1011 P 010101 10 1001111011 P 010110 9 100101100 P 010111 11 10010111111 P 011000 6 001001 P 011001 12 000000110101 P 011010 10 1001111110 P 011011 13 1001111001000 P 011100 6 000001 P 011101 11 10010101010 P 011110 10 1000001000 P 011111 12 000000101001 21 (continuação) índice tipo de MB CBPCY Y (1234) uv Número de bits Código 96 P 100000 4 0001 97 P 100001 10 1001010100 98 P 100010 9 100101110 99 P 100011 12 100000111000 100 P 100100 6 100100 101 P 100101 11 10011110011 102 P 100110 10 1001110110 103 P 100111 13 1001011110110 104 P 101000 5 00001 105 P 101001 10 1001111010 106 P 101010 9 100111110 107 P 101011 12 000000111110 108 P 101100 6 001000 109 P 101101 11 10000010011 110 P 101110 10 0000001100 111 P 101111 11 10010111110 112 P 110000 5 10100 113 P 110001 11 10000010010 114 P 110010 10 1001010011 115 P 110011 12 100101111010 116 P 110100 6 100001 117 P 110101 11 10010101011 118 P 110110 10 1000001011 119 P 110111 12 000000110100 120 P 111000 5 10101 121 P 111001 10 1001111000 122 P 111010 10 1001010010 123 P 111011 12 100101101000 124 P 111100 5 00101 125 P 111101 10 0000001011 126 P 111110 8 10011100 127 P 111111 10 0000001110

Na implementação mostrada na Fig. 5, as tramas I são codificadas de modo diferente das tramas P pelo facto de o codificador utilizar predição para explorar a dependência espacial dos parâmetros de blocos codificados. Para cada macrobloco, o codificador começa por obter os parâmetros de 22 blocos codificados para crominância e luminância, como mostrado no passo 106 . A seguir, o codificador calcula a predição dos parâmetros de blocos codificados para a luminância. Nesta implementação particular, o codificador utiliza apenas predição para os parâmetros CBPY. Contudo, o mesmo método de predição também pode ser utilizado para prever os parâmetros de blocos codificados para crominância. No caso de crominância, a predição é calculada com base em blocos de crominância de 8 por 8 pixéis em macroblocos vizinhos, em vez de blocos de luminância de 8 por 8 pixéis vizinhos, a qual pode ser no mesmo macrobloco ou num macrobloco vizinho. Como cada macrobloco tem quatro blocos de luminância, os blocos vizinhos para um dado bloco de luminância podem vir do mesmo macrobloco ou de um vizinho. Para predição envolvendo blocos de crominância, os blocos vizinhos vêm dos macroblocos vizinhos. 0 codificador executa predição espacial nos parâmetros de blocos codificados. Em primeiro lugar, observa os parâmetros de blocos codificados para ver se há blocos vizinhos para determinar se é provável que o valor do parâmetro de bloco se altere de um bloco vizinho para o actual bloco de interesse. Se a localização de um bloco representando a mais pequena alteração no parâmetro de bloco codificado puder ser identificada (i. e., o gradiente espacial mais baixo nos parâmetros de blocos codificados), então o parâmetro de bloco codificado para o bloco nesta localização é utilizado como o preditor. Caso contrário, não interessa que vizinho é escolhido como o preditor e é seleccionado apenas um. Um exemplo especifico de selecção do preditor é descrito e ilustrado em maior detalhe através de referência às Figs. 6-8 abaixo. 23

No próximo passo 110, o codificador calcula um valor previsto para os parâmetros de blocos codificados. O valor previsto representa a alteração no parâmetro de bloco codificado para o bloco preditor e o bloco actual. Para calcular o valor previsto, o codificador executa uma operação de lógica binária OU exclusivo (XOR), bit a bit, entre o valor previsto e o valor de bloco actual. Ao vector resultante, chamado CBPCY_XOR é então atribuído um código de comprimento variável de uma tabela Huffman. O codificador procura a entrada para CBPCY_XOR na tabela e encontra o código de comprimento variável correspondente. A Tabela 2, abaixo, mostra a tabela VLC utilizada, na implementação, para codificar os valores CBPCY previstos para tramas I.

Tabela 2: Tabela VLC para o padrão de bloco Codificado de cromlnâncla e luminância para a Imagem I índice CBPCY_XOR Y (1234) UV Número de bits Código 0 000000 1 1 1 000001 6 010111 2 000010 5 01001 3 000011 5 00101 4 000100 5 00110 5 000101 9 001000111 6 000110 7 0100000 7 000111 7 0010000 8 001000 5 00010 9 001001 9 001111100 10 001010 7 0111010 11 001011 7 0011101 12 001100 6 000010 13 001101 9 011101100 14 001110 8 01110111 24 (continuação) CBPCY_XOR Y (1234) UV Número de bits Código 001111 8 00000000 010000 5 00011 010001 9 010110111 010010 7 0101100 010011 7 0010011 010100 6 000001 010101 10 0101101000 010110 8 01000110 010111 8 00111111 011000 6 011110 011001 13 0011100010010 011010 9 010110101 011011 8 01000010 011100 7 0100010 011101 11 00111000101 011110 10 0100011110 011111 9 010000111 100000 4 0110 100001 9 000000011 100010 7 0011110 100011 6 011100 100100 7 0010010 100101 12 001110001000 100110 9 001000100 100111 9 001110000 101000 6 011111 101001 11 01000111110 101010 8 00111001 101011 9 010001110 101100 7 0000001 101101 11 00111000110 101110 9 010110110 101111 9 001000101 110000 6 010100 110001 11 01000111111 110010 9 001111101 110011 9 000011000 110100 7 0000111 110101 11 00111000111 110110 9 010000110 110111 9 000011001 111000 6 010101 25 (continuação) índice CBPCY_XOR Y (1234) UV Número de bits Código 57 111001 10 0111011011 58 111010 9 000000010 59 111011 9 001000110 60 111100 8 00001101 61 111101 13 0011100010011 62 111110 10 0111011010 63 111111 10 0101101001 As Figs. 6-8 ilustram, em maior detalhe, a predição espacial executada no codificador. A Fig. 6 é um diagrama que mostra quatro macroblocos (cima à esquerda - 120, cima à direita - 122, baixo à esquerda - 124 e baixo à direita - 126) vizinhos. O exemplo que se segue concentra-se no bloco de baixo à direita, que está realçado. Cada um dos macroblocos inclui quatro blocos de pixéis 8 por 8 para luminância, denominados como Yl, Y2, Y3 e Y4 .

Como um exemplo, considere o bloco Yl de luminância de cima à esquerda para o macrobloco 126. Os blocos utilizados para calcular o preditor estão envolvidos por uma linha 128 a tracejado. O bloco que interessa é o Yl (denominado como bloco 130a) e os blocos utilizados para calcular o preditor são os blocos vizinhos denominados como 132a, 134a e 136a.

Para dar um exemplo especifico, a Fig. 7 mostra valores dos parâmetros de padrão de bloco codificado para cada um dos blocos dentro da linha tracejada da Fig. 6. Os números de referência 130b, 132b, 134b e 136b correspondem, respectivamente, aos blocos 130a, 132a, 134a e 136a da Fig. 6. Os gradientes espaciais dos parâmetros de blocos codificados vizinhos são 26 utilizados para seleccionar o preditor. Em particular, o gradiente vertical é calculado a partir dos parâmetros de blocos codificados dos blocos vizinhos de cima à esquerda e à esquerda (136a, 132a, mostrados de modo circundado em 140 na Fig. 7) . O gradiente horizontal é calculado a partir do parâmetros de blocos codificados dos blocos vizinhos de cima à esquerda e de cima (136a, 130a, mostrados de modo circundado em 142 na Fig. 7). A Fig. 8 é um fluxograma que ilustra os passos para encontrar o preditor. Em primeiro lugar, o codificador encontra os gradientes vertical e horizontal. Cada um é calculado como o OU exclusivo dos parâmetros de blocos codificados, mostrados de modo circundado na Fig. 7 (140 é o gradiente vertical e 142 é o gradiente horizontal). A seguir, o codificador compara os valores de gradiente. Se os gradientes não forem os mesmos, o codificador selecciona o preditor como o valor atribuído ao bloco na direcção do gradiente inferior. No exemplo mostrado na Fig. 7, o gradiente vertical é zero, enquanto o gradiente horizontal é um. Deste modo, a direcção do gradiente inferior é para cima. Como tal, o valor do parâmetro de bloco codificado para o bloco 134a é utilizado como o preditor porque está localizado na direcção "para cima" em relação ao bloco de interesse.

Independentemente da predição ser ou não utilizada para modificar os parâmetros de blocos codificados, o resultado final é um único código de comprimento variável representando todos os parâmetros de blocos codificados para o macrobloco. Uma vez que as tramas I e P estão codificados de modo diferente na implementação, o descodificador trata, de modo diferente, os macroblocos para estas tramas. Para as tramas P, 0 27 descodificador utiliza a tabela 1 VLC para procurar o único código de comprimento variável e encontrar a entrada correspondente que armazena o parâmetro combinado representando os parâmetros de blocos codificados para a luminância e crominância. Para as tramas I, o descodificador utiliza a tabela 2 VLC, para procurar o único código de comprimento variável e encontrar a entrada correspondente que armazena o parâmetro combinado representando os parâmetros de blocos codificados para a luminância e crominância. Em ambas as tramas I e P, o módulo descodif icador de textura (bloco 74 na Fig. 3) utiliza os parâmetros de blocos codificados para determinar se os dados de textura para o bloco correspondente necessitam de ser descodificados. 0 descodificador salta a descodificação de textura para os blocos tendo um parâmetro de bloco codificado de zero.

Em casos onde os parâmetros de blocos codificados também são previstos, o descodificador utiliza os parâmetros de blocos previamente descodificados dos blocos vizinhos para calcular o parâmetro de bloco codificado para o bloco de interesse actual. Em primeiro lugar, o descodificador calcula a localização do bloco preditor com base nos gradientes espaciais, do mesmo modo que no codificador. A seguir, calcula o valor dos parâmetros de blocos codificados para o bloco actual através do cálculo do OU exclusivo do valor descodificado e do parâmetro de bloco codificado do bloco preditor (o operador OU exclusivo tem a seguinte propriedade: X XOR Y = Z; Z XOR X = Y) . Depois desta etapa de predição inversa, o descodificador de textura utiliza, então, o parâmetro de bloco codificado para determinar se salta a descodificação da textura para o bloco. 28

Breve Descrição de um Sistema Informático A Figura 9 e a discussão que se segue têm a intenção de proporcionar uma descrição breve e genérica de um ambiente computacional compatível, no qual a invenção pode ser implementada. Apesar de a invenção ou aspectos desta poderem ser implementadas num dispositivo físico, o codificador e o descodificador descritos acima foram implementados em instruções, executáveis num computador, organizadas em módulos de programa. Os módulos de programa incluem as rotinas, programas, objectos, componentes e estruturas de dados que executam as tarefas e implementam os tipos de dados descritos acima.

Embora a Fig. 9 mostre uma configuração típica de um computador de secretária, a invenção pode ser implementada noutras configurações de dispositivos de bolso, dispositivos electrónicos microprocessadores ou sistemas informáticos, incluindo sistemas de multiprocessador, de consumo geral com base em programáveis, minicomputadores, computadores centrais e semelhantes. A invenção também pode ser utilizada em ambientes informáticos distribuídos, nos quais as tarefas são executadas por dispositivos de processamento remoto que estão ligados através de uma rede de comunicações. Num ambiente informático distribuído, os módulos de programas podem estar localizados quer em dispositivos de memória de armazenamento local quer remoto. A Figura 9 ilustra um exemplo de um sistema informático que serve como um ambiente operativo para a invenção. 0 sistema informático inclui um computador 920 pessoal, incluindo uma unidade 921 de processamento, uma memória 922 de sistema e um barramento 923 de sistema que interliga vários componentes de 29 sistema incluindo a memória de sistema à unidade 921 de processamento. 0 barramento de sistema pode compreender qualquer um de vários tipos de estruturas de barramento incluindo um barramento de memória ou controlador de memória, um barramento periférico e um barramento local utilizando uma arquitectura de barramento, tal como PCI, VESA, Microcanal (MCA), ISA e EISA para nomear algumas. A memória de sistema inclui memória 924 apenas de leitura (ROM) e memória 925 de acesso aleatório (RAM). Um sistema 926 de entrada/saida básico (BIOS), contendo as rotinas básicas que ajudam a transferir informação entre elementos dentro do computador 920 pessoal, tal como durante o arranque do sistema, está armazenado na ROM 924. O computador 920 pessoal inclui ainda uma unidade 927 de disco rígido, uma unidade 928 de disco magnético, e. g., para ler de e escrever para um disco 929 amovível e uma unidade 930 de disco óptico, e. g., para leitura de um disco 931 de CD-ROM ou para ler de ou escrever para outro meio óptico. A unidade 927 de disco rígido, unidade 928 de disco magnético e unidade 930 de disco óptico estão ligadas, respectivamente, ao barramento 923 de sistema por uma interface 932 de unidade de disco rigido, uma interface 933 de unidade de disco magnético e uma interface 934 de unidade de disco óptico. As unidades e os seus meios legíveis por computador associados proporcionam armazenamento de dados não volátil, estruturas de dados, instruções executáveis por computador (código de programa, tal como bibliotecas de ligação dinâmica e ficheiros executáveis), etc., para o computador 920 pessoal. Apesar de a descrição acima dos meios legíveis por computador se referir a um disco rígido, um disco magnético amovível e um CD, também pode incluir outros tipos de meios que sejam legíveis por um computador, tais como cassetes magnéticas, cartões de memória flash, discos de vídeo digital, cartuchos Bernoulli e semelhantes. 30 Vários módulos de programa podem ser armazenados nas unidades e na RAM 925, incluindo um sistema 935 operativo, um ou mais programas 936 de aplicação, outros módulos 937 de programas e dados 938 de programa. Um utilizador pode introduzir comandos e informação no computador 920 pessoal através de um teclado 940 e de um dispositivo apontador, tal como um rato 942. Outros dispositivos de entrada (não mostrados) podem incluir um microfone , alavanca de jogos, comando de jogos , prato de satélite, digitalizador ou semelhantes. Estes e outros dispositivos de entrada estão frequentemente ligados à unidade 921 de processamento através de uma interface 946 de porta série que está acoplada ao barramento de sistema, mas pode ser ligada por outras interfaces, tais como uma porta paralela, porta de jogos ou um barramento série universal (USB). Um monitor 947 ou outro tipo de dispositivo de visualização está, também, ligado ao barramento 923 de sistema através de uma interface, tal como um controlador de monitor ou adaptador 948 de vídeo. Além do monitor, os computadores pessoais incluem, tipicamente, outros dispositivos de saída periféricos (não mostrados), tais como, altifalantes ou impressoras. O computador 920 pessoal pode funcionar num ambiente de rede utilizando ligações lógicas para um ou mais computadores remotos, tais como um computador 949 remoto. O computador 949 remoto pode ser um servidor, um encaminhador, um dispositivo de ligação entre pares ou outro nó de rede comum e inclui, tipicamente, apesar de na Figura 9 apenas ser descrito o dispositivo 950 de armazenamento de memória, muitos ou todos os elementos descritos relativos ao computador 920 pessoal. As ligações lógicas descritas na Figura 9 incluem uma rede 951 de área local (LAN) e uma rede 952 de área alargada (WAN) . Tais 31 redes ambientes de rede são habituais nos escritórios, empresariais de computadores alargada, redes internas e a Internet.

Quando utilizado num ambiente de rede LAN, o computador 920 pessoal é ligado à rede 951 local através de uma interface ou adaptador 953 de rede. Quando utilizado num ambiente de rede WAN, o computador 920 pessoal inclui, tipicamente, um modem 954 ou outros meios para estabelecer comunicações através da rede 952 de área alargada, tal como a internet. O modem 954, que pode ser interno ou externo, é ligado ao barramento 923 de sistema através de uma interface 946 de porta série. Num ambiente de rede, os módulos de programa descritos em relação ao computador 920 pessoal, ou partes destes, podem ser armazenados no dispositivo de armazenamento de memória remoto. As ligações de rede mostradas são meros exemplos e outros meios podem ser utilizados para estabelecer uma ligação de comunicações entre computadores.

Conclusão

Embora a invenção tenha sido ilustrada utilizando, como um exemplo, uma implementação especifica, o âmbito da invenção não está limitada a esta implementação especifica. Por exemplo, utilizando técnicas semelhantes, é possivel utilizar a predição espacial para ambos os blocos de crominância e de luminância. Além disso, a predição espacial pode ser utilizada para codificação dos parâmetros de blocos codificados quer para tramas intra quer para previstas. A implementação utiliza tabelas Huffman para gerar códigos de comprimento variável. De facto, pode-se utilizar uma variedade de métodos de codificação 32 de entropia para gerar um código de comprimento variável para cada parâmetro de bloco codificado combinado. Por exemplo, podem ser utilizadas várias formas de codificação aritmética e/ou de comprimento de sequência. Cada um destes métodos de codificação atribui códigos mais longos aos sinais de entrada que ocorrem menos frequentemente, enquanto atribuem códigos mais curtos para sinais de entrada mais frequentes. Como acima verificado, os métodos de codificação para melhorar a eficiência dos cabeçalhos de macrobloco podem ser aplicados aos métodos de codificação com base em objectos e com base em tramas.

Segue-se uma lista de formas de realização preferidas adicionais da invenção:

Forma de realização 1: Num codificador de video para codificação de imagens de video num formato em blocos, um método para melhorar a compressão das imagens de video compreendendo: para um macrobloco numa trama de video, determinar se valores de textura para os valores de cor do macrobloco são codificados e definir os parâmetros de blocos codificados correspondentes às cores para indicar se os valores de textura estão ou não codificados; formar um parâmetro combinado representando todos os parâmetros de blocos codificados para o macrobloco; determinar um único código de comprimento variável para o parâmetro combinado do macrobloco; e 33 repetir os passos acima mencionados para macroblocos na imagem de video.

Forma de realização 2: 0 método da forma de realização 1, em que: os valores de textura são valores U e V de crominância e valores Y de luminância, o macrobloco inclui um bloco para U, um bloco para V e quatro blocos para Y; e os parâmetros de blocos codificados incluem um bit cada um para U e V que indicam se os correspondentes blocos U e V estão codificados e quatro bits para Y que indicam se os quatro blocos Y correspondentes estão codificados.

Forma de realização 3: 0 método da forma de realização 1, em que o passo de formação inclui formar um parâmetro combinado representando todos os parâmetros de blocos codificados e um parâmetro representando o tipo de macrobloco para o macrobloco.

Forma de realização 4: 0 método da forma de realização 1 incluindo ainda: seleccionar um preditor para os parâmetros de blocos codificados; e 34 calcular um OU exclusivo entre o preditor e os parâmetros de blocos codificados para calcular parâmetros de blocos codificados previstos, formando os parâmetros de blocos codificados previstos, pelo menos, uma parte do parâmetro de bloco codificado combinado para o macrobloco; em que o passo de determinar o único código de comprimento variável inclui procurar o parâmetro de bloco codificado combinado numa tabela de codificação de comprimento variável para encontrar o único código de comprimento variável para o parâmetro de bloco codificado combinado.

Forma de realização 5: 0 método da forma de realização 4, em que os valores de textura são valores U e V de crominância e valores Y de luminância, o macrobloco inclui um bloco para U, um bloco para V e quatro blocos para Y; e os parâmetros de blocos codificados incluem um bit cada um para U e V que indicam se os correspondentes blocos U e V estão codificados e quatro bits para Y que indicam se os quatro blocos Y correspondentes estão codificados; e o passo de seleccionar um preditor inclui calcular um bloco preditor para cada um dos blocos Y. 35

Forma de realização 6: O método da forma de realização 4, em que os valores de textura são valores U e V de crominância e valores Y de luminância, o macrobloco inclui um bloco para U, um bloco para V e quatro blocos para Y; e os parâmetros de blocos codificados incluem um bit cada um para U e V que indicam se os correspondentes blocos U e V estão codificados e quatro bits para Y que indicam se os quatro blocos Y correspondentes estão codificados; e o passo de seleccionar um preditor inclui calcular um bloco preditor para os blocos U e V.

Forma de realização 7: 0 método da forma de realizaçao 4, em que o passo de seleccionar um preditor inclui: calcular um qradiente horizontal de parâmetros de blocos codificados para blocos vizinhos, posicionados de modo adjacente entre si numa direcção horizontal; calcular um gradiente vertical de parâmetros de blocos codificados para blocos vizinhos posicionados de modo adjacente entre si numa direcção vertical; determinar se o gradiente é mais pequeno na direcção vertical ou horizontal; e 36 seleccionar o bloco vizinho na direcção do gradiente mais pequeno como o preditor para o bloco.

Forma de realização 8: 0 método da forma de realização 1 incluindo ainda: seleccionar um preditor para, pelo menos, um primeiro parâmetro de bloco codificado; e calcular um valor previsto representando uma alteração em termos de valor entre o preditor e o primeiro parâmetro de bloco codificado, em que o parâmetro combinado inclui o valor previsto.

Forma de realização 9: 0 método da forma de realização 1, em que a imagem de video compreende dois ou mais planos de objectos de video, sendo ,cada um, dividido em macroblocos e os passos da forma de realização 1 são repetidos para os macroblocos de cada um dos planos de objectos de video.

Forma de realização 10: Um meio legível por computador no qual se armazenam instruções para executar os passos da forma de realização 1.

Forma de realização 11: Num descodif icador de vídeo, um método para descodificar um macrobloco compreendendo: receber um código de comprimento variável representando um parâmetro de bloco codificado combinado para o macrobloco 37 representando todos os parâmetros de blocos codificados para o macrobloco; procurar o código de comprimento variável numa tabela de codificação de comprimento variável para encontrar uma entrada correspondente para o código de comprimento variável representando o parâmetro de bloco codificado combinado; e utilizar bandeiras codificadas no parâmetro de bloco codificado para determinar se a textura está codificada para blocos correspondentes a cada bandeira.

Forma de realização 12: 0 método da forma de realização 11, em que se utiliza uma primeira tabela de codificação de comprimento variável para macroblocos em intra-tramas numa sequência de imagens e se utiliza uma segunda tabela de codificação de comprimento variável para macroblocos em tramas de imagens previstas.

Forma de realização 13: 0 método da forma de realização 12, em que a primeira tabela de codificação de comprimento variável armazena entradas para códigos de comprimento variável, representando, cada um, um parâmetro de macrobloco combinado que inclui padrões de blocos codificados para crominância e luminância; e em que a segunda tabela de codificação de comprimento variável armazena entradas para códigos de comprimento variável, representando, cada um, um parâmetro de macrobloco combinado que 38 inclui padrões de blocos codificados para crominância e luminância.

Forma de realização 14: 0 método da forma de realização 13, em que os parâmetros de macroblocos combinados na primeira tabela também incluem um parâmetro representando o tipo de macrobloco.

Forma de realização 15: 0 método da forma de realização 11, em que, pelo menos, um dos parâmetros de blocos codificados nos parâmetros de blocos codificados combinados é um parâmetro de bloco codificado previsto espacialmente; e incluindo, ainda: depois de procurar o código de comprimento variável na tabela de codificação de comprimento variável, calcular um bloco preditor entre blocos vizinhos de um bloco correspondente ao parâmetro de bloco codificado previsto espacialmente; e calcular um valor de parâmetro de bloco codificado para o bloco a partir do parâmetro de bloco codificado previsto espacialmente e um parâmetro de bloco codificado para o bloco preditor. 39

Forma de realização 16: 0 método da forma de realização 15, em que o passo de calcular o bloco preditor inclui: calcular gradientes espaciais de um parâmetro de bloco codificado entre pares de blocos vizinhos; e seleccionar um bloco numa direcção de um gradiente espacial mais baixo que o bloco preditor.

Forma de realização 17: 0 método da forma de realização 16, em que calcular o parâmetro de bloco codificado para o bloco inclui: calcular o OU exclusivo do parâmetro de bloco codificado previsto espacialmente e o parâmetro de bloco codificado para o bloco preditor.

Forma de realização 18: 0 método da forma de realização 11, em que o parâmetro de bloco codificado combinado representa parâmetros de blocos codificados para cada bloco de luminância e cada bloco de crominância no macrobloco.

Forma de realização 19: Um meio legível por computador no qual se armazenam instruções para executar o método da forma de realização 11. 40

Forma de realização 20: Um meio legível por computador no qual está armazenada uma sequência de tramas de vídeo codificada compreendendo: macroblocos intra-tramas, incluindo cada macrobloco codificado intra-tramas um código de comprimento variável representando um parâmetro combinado incluindo um parâmetro de bloco codificado para cada bloco de luminância e cada bloco de crominância no macrobloco; macroblocos de tramas previstas, incluindo cada macrobloco codificado de tramas previstas um código de comprimento variável representando um parâmetro combinado incluindo um parâmetro de bloco codificado para cada bloco de luminância e cada bloco de crominância no macrobloco; em que, pelo menos, um dos parâmetros de blocos codificados é previsto espacialmente a partir de um bloco vizinho antes de ser formado no parâmetro de bloco codificado combinado para um macrobloco correspondente.

Lisboa, 11 de Fevereiro de 2010 41

Claims (21)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de reconstrução, num descodificador de vídeo, de uma ou mais imagens de vídeo numa sequência de vídeo, compreendendo o método: a descodificação de informação de tipo de macrobloco para um macrobloco, de uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do macrobloco e de uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de luminância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a segunda informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de crominância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco e em que a descodificação compreende: receber um código (88) no fluxo de bits, em que o código (88) recebido reflecte uma codificação (104) conjunta a) da informação de tipo de macrobloco em conjunto com b) a primeira informação de padrão de bloco codificado e 1 c) a segunda informação de padrão de bloco codificado, e determinar se qualquer dos múltiplos blocos de luminância e dos múltiplos blocos de crominância do macrobloco tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits com base, pelo menos em parte, no código (88) recebido; e utilizar a informação de tipo de macrobloco, a primeira informação de padrão de bloco codificado e a segunda informação de padrão de bloco codificado durante a reconstrução da uma ou mais imagens de vídeo.
2. 2. Método da reivindicação 1, em que o tipo de macrobloco é intra para o macrobloco.
3. 3. Método da reivindicação 2, compreendendo, ainda, a repetição da descodificação e da utilização para cada, ou mais, de outros macroblocos tipo intra.
4. 4. Método de qualquer das reivindicações 1 a 3, em que o macrobloco consiste em quatro blocos de luminância de 8x8 e dois blocos de crominância de 8 x 8.
5. 5. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda: a descodificação de informação de tipo de macrobloco para um segundo macrobloco, de uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do segundo macrobloco e de uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do 2 segundo macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de luminância do segundo macrobloco têm dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a segunda informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de crominância do segundo macrobloco têm dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o segundo macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco para o segundo macrobloco; e a utilização da informação de tipo de macrobloco, da primeira informação de padrão de bloco codificado e da segunda informação de padrão de bloco codificado para o segundo macrobloco durante a reconstrução da uma ou mais imagens de video.
6. 6. Método de qualquer das reivindicações 1 a 5, em que o código (88) recebido é um código de comprimento variável.
7. 7. Método da reivindicação 1, em que determinar se qualquer dos múltiplos blocos de luminância e dos múltiplos blocos de crominância do macrobloco tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits compreende descodificação aritmética.
8. 8. Método da reivindicação 5, em que o tipo de macrobloco do segundo macrobloco é inter.
9. 9. Meio legível por computador tendo armazenado no mesmo instruções executáveis por computador para fazer com que um 3 sistema informático programado desse modo execute o método de qualquer das reivindicações 1-8.
10. 10. Sistema de descodificador de video compreendendo: meios para descodificar informação de tipo de macrobloco para um macrobloco, uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do macrobloco e uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de luminância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a sequnda informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de crominância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco e em que os meios de descodificação compreendem: meios para receber um código (88) no fluxo de bits, em que o código (88) recebido reflecte uma codificação (104) conjunta d) da informação de tipo de macrobloco em conjunto com e) a primeira informação de padrão de bloco codificado e f) a segunda informação de padrão de bloco codificado, e 4 meios para determinar se qualquer dos múltiplos blocos de luminância e dos múltiplos blocos de crominância do macrobloco tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits com base, pelo menos em parte, no código (88) recebido; e meios para utilizar a informação de tipo de macrobloco, a primeira informação de padrão de bloco codificado e a segunda informação de padrão de bloco codificado durante a reconstrução da uma ou mais imagens de vídeo.
11. 11. Sistema da reivindicação 10, em que o tipo de macrobloco é intra para o macrobloco.
12. 12. Sistema da reivindicação 11, compreendendo, ainda, meios para repetir a descodificação e a utilização para cada, ou mais, de outros macroblocos tipo intra.
13. 13. Sistema de qualquer das reivindicações 10 a 12, em que o macrobloco consiste em quatro blocos de luminância de 8x8 e dois blocos de crominância de 8 x 8.
14. 14. Sistema da reivindicação 10, compreendendo ainda: meios para descodificar informação de tipo de macrobloco para um segundo macrobloco, uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do segundo macrobloco e uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do segundo macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de luminância do segundo macrobloco têm 5 dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a segunda informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de crominância do segundo macrobloco têm dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o segundo macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco para o segundo macrobloco; e meios para utilizar a informação de tipo de macrobloco, a primeira informação de padrão de bloco codificado e a segunda informação de padrão de bloco codificado para o segundo macrobloco durante a reconstrução da uma ou mais imagens de vídeo.
15. 15. Sistema da reivindicação 14, em que o tipo de macrobloco do segundo macrobloco é inter.
16. 16. Sistema de qualquer das reivindicações 10 a 15, em que o código (88) é um código de comprimento variável.
17. 17. Método de codificação, num codificador de vídeo, de uma ou mais imagens de vídeo numa sequência de vídeo, compreendendo o método: a codificação de informação de tipo de macrobloco para um macrobloco, de uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do macrobloco e de uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de 6 luminância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a segunda informação de padrão de bloco codificado indica se qualquer dos múltiplos blocos de crominância tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco e, em que, a codificação compreende: determinar um código (88) que reflecte uma codificação (104) entrópica conjunta: a) da informação de tipo de macrobloco em conjunto com b) a primeira informação de padrão de bloco codificado e c) a segunda informação de padrão de bloco codificado, e emitir o código (88) para o fluxo de bits, pelo que um descodificador que recebe o código (88), com base, pelo menos em parte, no código (88), determina o tipo de macrobloco e se qualquer dos múltiplos blocos de luminância e dos múltiplos blocos de crominância do macrobloco tem dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits.
18. 18. Método da reivindicação 17, compreendendo ainda: a codificação de informação de tipo de macrobloco para um segundo macrobloco, de uma primeira informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de luminância do 7 segundo macrobloco e de uma segunda informação de padrão de bloco codificado para múltiplos blocos de crominância do segundo macrobloco, em que a primeira informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de luminância do segundo macrobloco têm dados de coeficiente de transformada correspondentes num fluxo de bits, em que a segunda informação de padrão de bloco codificado indica se os múltiplos blocos de crominância do segundo macrobloco têm dados de coeficiente de transformada correspondentes no fluxo de bits, em que o segundo macrobloco tem um tipo de macrobloco indicado, pelo menos em parte, pela informação de tipo de macrobloco para o segundo macrobloco.
19. 19. Método da reivindicação 18, em que o tipo de macrobloco do primeiro macrobloco é intra e o tipo de macrobloco do segundo macrobloco é inter.
20. 20. Sistema de qualquer das reivindicações 17-19, em que o código (88) é um código de comprimento variável.
21. 21. Meio legível por computador tendo armazenado no mesmo instruções executáveis por computador para fazer com que um sistema informático programado desse modo execute o método de qualquer das reivindicações 17-20. Lisboa, 11 de Fevereiro de 2010