FR2597282A1 - Procede de quantification dans un codage par transformation pour la transmission de signaux d'image - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE QUANTIFICATION DANS UN CODAGE PAR TRANSFORMATION POUR LA TRANSMISSION D'UN SIGNAL D'IMAGE, LEDIT SIGNAL D'IMAGE ETANT TRAITE SOUS FORME DE BLOCS CONTENANT CHACUN UN ENSEMBLE DE DONNEES NUMERIQUES ORGANISEES EN MATRICE ET REPRESENTANT UNE PARTIE D'UNE IMAGE OU UNE DIFFERENCE DE DEUX PARTIES D'IMAGES, CHAQUE BLOC ETANT TRANSFORME PAR UN OPERATEUR DE TRANSFORMATION POUR PRODUIRE UN BLOC TRANSFORME DE COEFFICIENTS TRANSFORMES ORGANISES EN MATRICE ET REPRESENTANT LES COMPOSANTES FREQUENTIELLES DE LADITE PARTIE D'IMAGE OU DE LADITE DIFFERENCE DE DEUX PARTIES D'IMAGE, LEDIT PROCEDE DE QUANTIFICATION S'APPLIQUANT A CHAQUE BLOC TRANSFORME, CHAQUE COEFFICIENT TRANSFORME D'UN BLOC TRANSFORME ETANT QUANTIFIE PAR COMPARAISON A AU MOINS CERTAINS NIVEAUX DE QUANTIFICATION D'UNE LISTE PREDETERMINEE DE NIVEAUX DE QUANTIFICATION, LEDIT PROCEDE ETANT CARACTERISE EN CE QUE LA VALEUR DE CHAQUE NIVEAU DE QUANTIFICATION EST FONCTION D'UN PARAMETRE ADAPTATIF D DONT LA VALEUR, POUR CHAQUE BLOC TRANSFORME, EST LIEE A L'AMPLITUDE DU COEFFICIENT TRANSFORME DE PLUS GRANDE AMPLITUDE DUDIT BLOC TRANSFORME OU D'UN SOUS-ENSEMBLE DUDIT BLOC TRANSFORME. APPLICATION A LA TRANSMISSION D'IMAGES DE TELEVISION, DE VISIOCONFERENCE OU DE VISIOPHONIE.
Description
PROCEDE DE QUANTIFICATION DANS UN CODAGE PAR TRANSFORMATION
POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX D'IMAGE
La presente invention a pour objet un procédé de quantification dans un codage par transformation pour La transmission de signaux d'image. Ce procédé constitue l'une des etapes d'un traitement en temps réet d'un signal d'information de type sequentiel, teL qu'un signal vidéo, dans le but de comprimer le volume des données nécessaires pour représenter ce signal afin de Le transmettre avec un débit binaire au minimum sur une ligne de transmission.
POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX D'IMAGE
La presente invention a pour objet un procédé de quantification dans un codage par transformation pour La transmission de signaux d'image. Ce procédé constitue l'une des etapes d'un traitement en temps réet d'un signal d'information de type sequentiel, teL qu'un signal vidéo, dans le but de comprimer le volume des données nécessaires pour représenter ce signal afin de Le transmettre avec un débit binaire au minimum sur une ligne de transmission.
Le procédé de L'invention s'rapplique notamment à La quantification des images de téLévision, de visioconférence ou de visiophonie. IL peut être également utilisé pour les images à variations lentes, tel qu'en télésurveillance.
On connaSt de nombreux systèmes de codage d'image pour comprimer un signal d'image afin de pouvoir transmettre cette image sur une Ligne de transmission avec un débit binaire réduit.
On pourra par exemple se reporter aux documents EP-A-2û084270,
EP-A-20123456 et USP-4196148 dans Lesquels sont décrits differents systèmes de codage d'image.
EP-A-20123456 et USP-4196148 dans Lesquels sont décrits differents systèmes de codage d'image.
Dans chaque système de codage, te signal d'image reçu est un signal bidimensionnel numérique. Le codage de ce signaL se fait en quatre étapes : une étape de transformation qui, à partir du signal bidimensionnel décrivant une image dans le domaine spatial, produit un signal bidimensionnet décrivant L'image dans un domaine transformé (appelé domaine fréquentiel par abus de langage ; une étape de quantification du signal bidimensionnet transforme pour réduire Le nombre de niveaux des coefficients transformés du signal bidimensionnel transformé ; une étape de balayage de L'image transformée pour produire une suite monodimensionnelle de coefficients transformés ; et, eventuellement, une étape de codage pour coder ta suite des coefficients transformés, le codage utiLisant un code statistique, par exemple du type code de HUFFMAN.
L'étape de balayage peut etre absente. Dans ce cas, Les coefficients transformés transmis sont identifiés par leur position dans le bloc, cette position étant transmise avec Ledit coefficient.
En pratique, Les quatre étapes de codage qui viennent d'être énoncées ne s'appliquent pas directement à I L'image globale, car L'étape de transformation serait tres compLexe et demanderait un temps de caLcuL exorbitant. Au Lieu de traiter
L'image en une seule fois, iL est donc courant de décomposer cette image en pLusieurs blocs à chacun desquels sont appliquées successivement les quatre étapes énoncées ci-dessus.
L'image en une seule fois, iL est donc courant de décomposer cette image en pLusieurs blocs à chacun desquels sont appliquées successivement les quatre étapes énoncées ci-dessus.
Après transformation, ces blocs sont codés soit en mode intraimage, soit en mode interimage. Dans le premier cas, Le bLoc non transformé représente une partie d'une iMage alors que dans le second cas le bloc non transformé représente une différence entre deux parties d'images, qui sont en géneraL respectivement une partie d'image d'une trame d'image et La meme partie d'image de la trame d'image précédente.
Chaque bloc a une taiLLe de L'ordre de 16x16 pixeLs, cette taiLle constituant en généraL un bon compromis entre la complexité de t'étape de transformation, qui augmente avec La taille des blocs, et Le débit sur La ligne de transmission, qui augmente lorsque la tailLe des blocs diminue. De manière générale, un bloc peut etre rectangulaire (tailLe de NxM pixels et une image peut etre decomposée en bLocs n'ayant pas tous La même taille.
L'opération de transformation appliquée à chaque bLoc peur etre une transformée en cosinus discrète, une transformée de
Fourier, une transformée de Hadamard, une transformée de Haar, une transformée hautement corrélée ou autre. Les coefficients du bloc transformé sont appelés coefficients fréquentiels en général, ou coefficients séquentiels pour La transformée de
Hadamard. Les coefficients du bLoc transformé ne représentent pas exactement les composantes fréquentielles de L'image correspondant au bLoc non transformé. Cependant, par abus de lang age, on appelle domaine fréquentiel le domaine du bloc transformé.
Fourier, une transformée de Hadamard, une transformée de Haar, une transformée hautement corrélée ou autre. Les coefficients du bloc transformé sont appelés coefficients fréquentiels en général, ou coefficients séquentiels pour La transformée de
Hadamard. Les coefficients du bLoc transformé ne représentent pas exactement les composantes fréquentielles de L'image correspondant au bLoc non transformé. Cependant, par abus de lang age, on appelle domaine fréquentiel le domaine du bloc transformé.
Dans un bLoc transformé de taille NxM, ou les coefficients ont des indices de Ligne compris entre O et N-l et des indices de colonne compris entre O et M-1, le coefficient de coordonnée (0,0) représente ta composante continue et les autres coefficients les composantes alternatives, les composantes de basse fréquences correspondant aux coefficients de faibles indices et Les composantes de haute fréquence aux coefficients d'indices éLevés.
On sait que la composante continue a en général une valeur éLevée et on constate que, en moyenne, ta va Leur des composantes alternatives décroit Lorsque l'on va des basses frequences vers les hautes fréquences.
La quantification des vaLeurs des coefficients transformés réalise une première compression du bLoc. Pour cette quantification, on définit des niveaux de quantification (appelés aussi niveaux de décision) répartis, réguLièrement ou non, dans
La gamme [-B,B], ou B est L'ampLitude maximale possible pour un coefficient transformé.
La gamme [-B,B], ou B est L'ampLitude maximale possible pour un coefficient transformé.
Supposons que Le nombre de niveaux de quantification soit egal à 2P. Un coefficient transformé quantifié est alors représente sur p bits, avant L'étape de codage éventueLle.
On sait que l'amplitude des coefficients transformés décroît lorsque L'on se déplace des coefficients correspondant aux coefficients de basse fréquence vers les coefficients correspondant aux composantes de haute fréquence. IL est donc inutile de coder chaque coefficient transformé quantifié sur p bits, puisque pour Les composantes de haute fréquence, Les coefficients transformés ont une amplitude faible. On peut donc, pour ces composantes, n'utiliser que q bits, ou q < p, afin de quantifier te coefficient transformé par l'un des 2 niveaux de quantification associés à la gamme -C,C] ou C < B.
Par exemple, si p=8, on définit 256 niveaux de quantification qui vérifient la relation :
-B < Q-128 < Q127 < ... < Q-1 < Q0 < Q1- < ... < Q127.
-B < Q-128 < Q127 < ... < Q-1 < Q0 < Q1- < ... < Q127.
Les coefficients transformés correspondant aux composantes de basse fréquence, tel que le coefficient X(0,1), est codé sur 8 bits et donc quantifié sur 256 niveaux. En revanche, on peut choisir de ne coder que sur-trois bits le coefficient transformé X(N-1,M-1) qui sera alors quantifié sur huit niveaux Q-4, Q-3, Q-2, Q-1, Q01, Q1, Q2, Q3.
L'utilisation d'un nombre de bits réduit pour quantifier Les coefficients transformés correspondant aux composantes de haute frequence permet de diminuer le nombre de bits nécessaires pour le codage d'un bLoc, par rapport à une méthode dans laquelle un même nombre de bits est affecté à la quantification de chaque coefficient transformé.
Cependant, cette méthode n'est pas sans inconvénients.
En particulier, elle ne permet pas de quantifier un bloc dont au moins certains coefficients ont de très fortes amplitudes ou Les blocs dont tous les coefficients ont une faible ampLitude.
En effet, les coefficients transformés correspondant aux composantes de haute fréquence sont codés sur un nombre de bits Limité et sont donc nécessairement écrétés si Leur valeur dépasse la valeur maximale donnée par Le plus grand quantificateur. Par exempLe, pour le coefficient X(N-I,M-I), ta quantification n'est correcte que si le coefficient à une va Leur comprise entre [-C,C] , et est écrêtée si son amplitude est comprise entre C et B.
A l'inverse, pour un bloc dont Les valeurs des coefficients sont faibles, tous Les coefficients sont quantifiés par un nombre très Limité de niveaux de quantification, ce qui produit un tissage excessif des valeurs du bloc.
L'invention a pour objet un procédé de quantification permettant de pallier notamment ces inconvenients. A L'encontre de La méthode selon L'art antérieur qui vient d'être décrite et dans LaquelLe Les niveaux de quantification sont définis de manière à découper, réguLièrement ou non, une gamme l-B,B] fixée à priori, ta methode de L'invention propose de définir, pour chaque bloc transformé analysé, une gamme [-B,B ] où b b1 b Bb est Lié à L'ampLitude des coefficients transformés du bloc et, concomitamment, de definir des niveaux de quantification découpant, régulierement ou non, cette gamme.B est par exemple
b la plus grande amplitude des coefficients transformés du bloc ou d'un sous-ensemble du bloc.
b la plus grande amplitude des coefficients transformés du bloc ou d'un sous-ensemble du bloc.
La méthode de L'invention est indépendante de l'information contenue dans les blocs et s'applique aussi bien au codage intraage où un bloc non transformé représente une partie d'une image qu'au codage interimage où un bloc non transformé représente une différence entre deux parties d'image, généralement une partie d'image d'une trame d'image et la même partie d'image de la trame d'image précédente.
Par rapport à l'art antérieur, le procedé de
L'invention consiste à appliquer, pour chaque bloc transformé analysé, un facteur d'echelle (dilatation ou compression) à une gamme predéfinie [-B,B] et aux niveaux de quantification définis sur cette gamme. Ainsi, pour chaque bloc transformé analysé, les niveaux de quantification sont adaptés à ce bloc.
L'invention consiste à appliquer, pour chaque bloc transformé analysé, un facteur d'echelle (dilatation ou compression) à une gamme predéfinie [-B,B] et aux niveaux de quantification définis sur cette gamme. Ainsi, pour chaque bloc transformé analysé, les niveaux de quantification sont adaptés à ce bloc.
Comme on l'a déjà indiqué, on constate que l'amplitude d'un coefficient transformé est d'autant plus faible que ce coefficient correspond à une composante de fréquence élevée.
Ainsi, après la quantification, le bloc contient un nombre important de coefficients transformé quantifiés dont le niveau est nul ou très faible. Ces coefficients n'apportent pas ou peu d'informations signifiantes, au sens ou ils ne contribuent pas à la reconstruction énergétique de L'image après La transmission.
Il est donc inutile de les transmettre.
De manière connue, les coefficients transformés transmis peuvent être définis par une suite qui contient dans un ordre prédéterminé kes composantes alternatives prédéterminées à transmettre. La création de la suite des coefficients transformés quantifiés à partir du bloc de coefficients transformés quantifies est dite étape de balayage.
Deux variantes principales sont utilisées. Selon une première variante, la suite comporte La composante continue et un nombre prédéterminé de composantes alternatives et les coefficients transformés quantifiés correspondant à ces composantes sont toujours transmis. Dans ce cas, le nombre de bits transmis par bloc est constant.
Selon une seconde variante, la composante continue et toutes les composantes alternatives font partie de la suite mais, pour La transmission effective des coefficients transformés, La suite est tronquée, le dernier rmefficient transformé quantifié de la suite étant le dernier dont le niveau est supérieur à un seuil fixe (ce seuil peut être nul). Dans cette seconde variante, les composantes alternatives transmises et leur nombre sont variables. Un nombre de bits différents peut donc etre nécessaire pour transmettre deux blocs différents.
Cependant, Le débit sur la ligne de transmission doit etre constant. IL est donc connu d'insérer, en sortie du codeur, un tampon de sortie qui permet une régulation du débit sur Le ligne de transmission, Lorsque Le nombre de bits affectés au codage de chaque bloc n'est pas constant.
De manière préférée, dans le cas ou Le nombre de bits transmis par bloc n'est pas constant, Le procédé de L'invention prévoit, en outre, d'adapter les niveaux de quantification en fonction du taux de rempLissage de la mémoire tampon de sortie utilisée pour reguler le débit sur La Ligne de transmission.
Les caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non Limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- les figures 1 et 2 représentent chacune la structure d'un codeur par transformation pour la transmission de signaux d'image, ce codeur comprenant un moyen de quantification mettant en oeuvre le procédé de L'invention, et
- La figure 3 est un graphe indiquant la valeur Q quantifiée X d'un coefficient transformé X selon La valeur de ce coefficient transformé et des niveaux de quantification choisis.
- les figures 1 et 2 représentent chacune la structure d'un codeur par transformation pour la transmission de signaux d'image, ce codeur comprenant un moyen de quantification mettant en oeuvre le procédé de L'invention, et
- La figure 3 est un graphe indiquant la valeur Q quantifiée X d'un coefficient transformé X selon La valeur de ce coefficient transformé et des niveaux de quantification choisis.
Dans la description qui suit, on considère, à titre d'exemple, des bLocs de taille 16x16. Le coefficient transformé situé à L'intersection de la ligne d'indice i et de la coLonne d'indice j du bLoc est noté X(i,j) où Cuis15 et O15. - Le coefficient transformé X(O,O) représente La composante continue
On a représenté schématiquement sur ta figure 1 un codeur par transformation pour La transmission de signaux d'image. Ce codeur comprend en série un moyen de prétraitement 2, un moyen de transformation 4, un moyen de quantification 6 mettant en oeuvre Le procede de L'invention, un moyen de classification 8, un moyen de codage 10 et un moyen de multiplexage 12.
On a représenté schématiquement sur ta figure 1 un codeur par transformation pour La transmission de signaux d'image. Ce codeur comprend en série un moyen de prétraitement 2, un moyen de transformation 4, un moyen de quantification 6 mettant en oeuvre Le procede de L'invention, un moyen de classification 8, un moyen de codage 10 et un moyen de multiplexage 12.
Le moyen de prétraitement 2 reçoit un signal vidéo, par exemple un signal de télévision comprenant une suite de trame d'images, chaque trame contenant un signaL de Luminance et deux signaux de chrominance entreLaces. Le moyen de prétraitement est classique. Il peut comprendre des moyens de compression, par sous-échantillonnage des signaux de luminance et de chrominance, et iL comprend égaLement un moyen de numérisation.
L'image numérique délivrée par Le moyen de prétraitement 2 est reçu dans le moyen de transformation 4, qui décompose l'image reçue en un ensemble de blocs. Ceux-ci peuvent avoir des tailles differentes ou une même taiLLe, par exemple 16x16 pixels. Le moyen de transformation 4 applique un opérateur de transformation à chaque bloc pour produire un bloc transformé.
L'operation de transformation est cLassique et est par exempLe du type transformée en cosinus discrète, transformée de Hadamard, ou autre. La transformation a notamment pour résuLtat de concentrer
L'énergie du bloc sur un nombre Limité de coefficients du bloc, ce qui permet de Limiter le nombre de coefficients à transmettre.
L'énergie du bloc sur un nombre Limité de coefficients du bloc, ce qui permet de Limiter le nombre de coefficients à transmettre.
La quantification des coefficients transformés du bLoc transformé permet d'obtenir une nouvelle compression du volume nécessaire pour transmettre un bloc. Cette quantification est réalisée par le moyen de quantification 6.
Conformément à L'invention, les niveaux de quantification sont adaptés au bloc analyse, c'est-à-dire que Les niveaux de quantification ne sont pas fixes mais sont modifiés, pour chaque bloc, en fonction de t'amplitude du coefficient transformé de plus grande amplitude dudit bloc.
En général, ta composante continue X(O,O) est quantifié avec un pas Linéaire. Cette quantification n'est pas satisfaisante pour les composantes alternatives car elle nécessite beaucoup trop de niveaux pour transmettre correctement les tres rares composantes alternatives de très fortes amplitudes.
De manière classique ce problème peut etre résolu en utilisant une quantification non linéaire à pas croissants pour les composantes alternatives. Ainsi les petites et moyennes va leurs des composantes alternatives peuvent être finement codées, et les fortes va leurs atteintes plus grossièrement.
Soit N le nombre de niveaux de quantification. Chaque niveau de quantification adapté Q est defini, conformément à
n
L'invention, par une reLation de ta forme
Q = T + ftn).D+gXn) si C < n < N/2
n (I) Q = -Q si -N/2Sn < û
n -n+1
Dans ces relations T désigne un seuil de visibilité endessous duquel les coefficients transformés ont une valeur quantifié egale à zéro. Les fonctions f(n) et g(n) sont des fonctions de l'indice n du quantificateur. La quantification est linéaire si ces fonctions sont Linéaires. Enfin, le paramètre D est le paramètre adaptatif.
n
L'invention, par une reLation de ta forme
Q = T + ftn).D+gXn) si C < n < N/2
n (I) Q = -Q si -N/2Sn < û
n -n+1
Dans ces relations T désigne un seuil de visibilité endessous duquel les coefficients transformés ont une valeur quantifié egale à zéro. Les fonctions f(n) et g(n) sont des fonctions de l'indice n du quantificateur. La quantification est linéaire si ces fonctions sont Linéaires. Enfin, le paramètre D est le paramètre adaptatif.
Les fonctions f(n) et g(n) sont de préférence des fonctions positives croissantes.
La valeur de ce paramètre est fixée, pour chaque bloc, en fonction de l'amplitude des coefficients transformes du bloc ou d'un sous-ensemble du bloc, par exemple de manière à ce que Le plus grand niveau de quantification QN/2-1 soit supérieur à l'amplitude du coefficient transformé de plus grande amplitude dans le bloc ou ledit sous-ensemble du bloc. Le paramètre adaptatif D permet dans ce cas de dilater ou de comprimer La gamme Q-N/2, QN/2-1 de manière à ce qu'elle contienne Les amplitudes de tous les coefficients transformés du bloc ou dudit sous-ensemble du bloc.
Q
La valeur quantifiée X (i,j) du coefficient transformé X(i,j), où O#i#15 et O4j415, peut être calculée de la manière suivante (II) si Qn < X(i,j)#Qn+1 alors XQ(i,j)=(Qn+Qn+1)/2.
La valeur quantifiée X (i,j) du coefficient transformé X(i,j), où O#i#15 et O4j415, peut être calculée de la manière suivante (II) si Qn < X(i,j)#Qn+1 alors XQ(i,j)=(Qn+Qn+1)/2.
La valeur d'un niveau de quantification Q est fonction
n du paramètre adaptatif D et de la fonction f(n) choisis. Cette fonction n'est pas adaptative mais est fixée de manière prédéterminée.
n du paramètre adaptatif D et de la fonction f(n) choisis. Cette fonction n'est pas adaptative mais est fixée de manière prédéterminée.
Selon un mode préféré de réalisation de L'invention, les fonctions f(n) et g(n) sont des polynômes du second degré en n et du premier degre en n, respectivement. Les niveaux de quantification peuvent être alors définis par exemple de la manière suivante
Q = -Q si -N/2Sn < 0
n -n+1 où les paramètres T, G et Dsont par exemple du même ordre du grandeur.
n -n+1 où les paramètres T, G et Dsont par exemple du même ordre du grandeur.
Il y a ici N niveaux de quantification qui définissent
N-1 intervalles, c'est-à-dire N-1 valeurs quantifiées (appelées aussi niveaux de reconstruction) pour les coefficients transformés.
N-1 intervalles, c'est-à-dire N-1 valeurs quantifiées (appelées aussi niveaux de reconstruction) pour les coefficients transformés.
On a indiqué sur le graphe de la figure 3 pour les premiers niveaux de quantification Q la valeur d'un coefficient
Q n transformé X en fonction du coefficient transformé X.
Q n transformé X en fonction du coefficient transformé X.
Le procédé de quantification de L'invention comporte deux étapes principales. Une première étape dans laquelle La valeur du paramètre adaptatif D est déterminée en fonction par exemple de la plus forte amplitude des composantes alternatives du bloc transformé analysé ou d'un sous-ensemble de ce bloc. La valeur choisie pour le paramètre adaptatif D peut être choisie telle que les composantes de plus fortes amplitudes du bloc transformé puissent être quantifiées sans secrétage.
La deuxième étape du procedé consiste à quantifier effectivement les valeurs des coefficients transformés du bloc.
Pour tenir compte du fait que les composantes de haute fréquence ont une amplitude plus faible que celle des composantes de basse fréquence, le nombre de bits affectes à la quantification d'un coefficient transformé est pLus faible pour les coefficients transformés correspondant aux composantes de haute fréquence que pour les coefficients transformés correspondant aux composantes de basse fréquence.
On a représenté dans le tableau I un exemple de table d'assignation des quantificateurs pour un bloc transformé de taille 16x16. Cette table indique le nombre de bits affectés à la quantification de chaque coefficient transformé.
Dans l'exemple donné, la quantification de la composante continue X(O,O) est faite sur 12 bits, ce qui représente 4096 niveaux de reconstruction. De manière préférée, la quantification de cette composante continue est linéaire.
Pour les composantes aLternatives, les nombres de bits affectés à la quantification des coefficients transformés varie de 8 bits pour les composantes de basse fréquence à 3 bits pour les composantes de haute fréquence. Par exempLe, le coefficient transformé X(0,1) est quantifié sur 8 bits, soit 256 niveaux de reconstruction. Ces niveaux de reconstruction sont définis par exemple par la relation (11) à partir d'une suite de 256 niveaux de quantification (Q ) définis par la relation (III).
n -128CnS127
Les coefficients transformés correspondant aux composantes de haute fréquence sont quantifiés avec un nombre de bits plus faible. Par exemple, le coefficient transformé X(15,15) est quantifié sur 8 niveaux c'est-à-dire au moyen de 3 bits. ces niveaux sont définis au moyen de la relation (II) et par une suite de 9 niveaux de quantification (Q ) définis par la
n -4 nS3 relation (III).
Les coefficients transformés correspondant aux composantes de haute fréquence sont quantifiés avec un nombre de bits plus faible. Par exemple, le coefficient transformé X(15,15) est quantifié sur 8 niveaux c'est-à-dire au moyen de 3 bits. ces niveaux sont définis au moyen de la relation (II) et par une suite de 9 niveaux de quantification (Q ) définis par la
n -4 nS3 relation (III).
L'étape de quantification des coefficients d'un bloc transformé est suivie d'une étape de classement de ces coefficients quantifiés (figure 1). Cette classification est nécessaire pour déterminer quels sont les coefficients quantifiés qui seront transmis. En effet, le nombre de bits disponibles pour
La transmission de chaque bloc est réduit, ce qui ne permet pas de transmettre la totalité des coefficients transformes quantifiés du bloc. La quantification est mise en oeuvre pour choisir les coefficients transformés quantifiés les plus significatifs et les plus déterminants dans la reconstruction du bloc à la réception.
La transmission de chaque bloc est réduit, ce qui ne permet pas de transmettre la totalité des coefficients transformes quantifiés du bloc. La quantification est mise en oeuvre pour choisir les coefficients transformés quantifiés les plus significatifs et les plus déterminants dans la reconstruction du bloc à la réception.
Une méthode de classification classique, dite balayage en zigzag, est décrite notamment dans le document EP-A2-0084270 déjà cite. Cette méthode consiste à transmettre les coefficients transformés quantifiés dans un ordre déterminé par le balayage en zigzag du bloc. Dans cette technique, le nombre de coefficients transformes quantifies transmis dépend de chaque bloc, un coefficient transforme quantifié n'etant transmis que si sa valeur quantifiée est supérieur à un seuil ou si, dans L'ordre du balayage, il est suivi d'un coefficient transformé transmis.
Une méthode plus efficace consiste à déterminer La structure fréquentielle du bloc. Pour cela, on définit plusieurs classes, chaque classe correspondant à une liste déterminée de coefficients transformés transmis. Ces Listes sont définies de manière à représenter, par exemple, les blocs à fréquences verticales, Les blocs à fréquences horizontales et Les blocs à frequences diagonales. La détermination de la classe d'appartenance d'un bloc, c'est-à-dire finalement de la Liste des coefficients transformés quantifiés qui seront transmis, peut etre basee sur un critere d'énergie maximum du bloc dans la classe.
Deux exemples de classe sont indiqués dans les tableaux II et III. Dans chacun de ces tabLeaux, Les coefficients transformes transmis correspondent à la va Leur 1, et Les coefficients transformés quantifiés non transmis à la valeur 0.
Les classes des tableaux II et III correspondent respectivement à des blocs riches en fréquences horizontaLes et à des blocs riches en frequences diagonales.
On peut vérifier, en relation avec la table d'assignation des quantificateurs donnés dans le tabLeau I, que
Le nombre de bits nécessaires pour transmettre un bloc est le ême pour les classes représentées dans les tableaux II et III.
Le nombre de bits nécessaires pour transmettre un bloc est le ême pour les classes représentées dans les tableaux II et III.
Ce nombre est de 600 bits par bloc.
Il est avantageux de definir des classes-de manière à ce que le nombre de bits transmis par bloc soit Le meme quel que soit La classe d'appartenance du bloc. Ceci permet en effet d'éviter L'emploi d'un moyen de régulation en sortie du codeur (figure 1), qui serait nécessaire pour maintenir constant le débit sur la ligne de transmission si le nombre de bits par bloc n'était pas constant.
Revenons à ta figure 1. Après la cLassification du bloc, les coefficients transformés quantifiés à transmettre sont choisis. Ces coefficients sont codés dans un moyen de codage 10 avant d'être transmis. Le code utiLisé est généraLement un code statistique du type code de HUFFMAN. Pour ta transmission de chaque bloc, Les coefficients codés sont muLtipLexés dans une meme trame avec La va Leur du paramètre adpatatif D pour ce bLoc et le nom C de la classe d'appartenance du bLoc, si La classification consiste à choisir une classe parmi plusieurs classes pour définir les coefficients transmis d'un bloc.
La transmission des paramètres C et D est bien entendu nécessaire pour que te décodeur situé à L'extrémité de la ligne de transmission puisse reconstruire le bloc.
Lorsque les classes sont conçues de manière que le nombre de bits transmis par bloc est constant, iL ntest pas nécessaire d'inclure un moyen de régulation du débit binaire dans le moyen de multiplexage 12.
Cependant, La transmission d'un nombre de bits par bloc constant n'est pas une solution satisfaisante pour tous les systemes de codage. En effet, dans Les systèmes de codage utilisant concurremment le mode de codage intertrame et le mode de codage intratrame, par exempLe, l'énergie contenue dans un bloc est tres différente suivant Le mode de codage retenu. PLus précisément l'énergie d'un bloc codé en mode intertrame est plus faible que l'énergie d'un bloc codé en mode intratrame, puisque dans le premier cas le bloc résulte de la difference terme à terme de deux blocs proches.
Dans un tel système de codage, il est préférable d'octroyer un nombre de bits par bLoc important pour la transmission d'un bloc codé en mode intratrame, et un nombre de bits par bloc plus faible pour un bloc codé en mode intertrame.
Il est alors nécessaire de disposer en sortie du système de codage d'un moyen de régulation pour que le débit sur la ligne de transmission soit constant bien que Le débit en sortie du moyen de classification ne le soit pas. Ce moyen de régulation est ajouté au moyen de multiplexage 12.
Dans un tel système de codage, il est avantageux, conformement à L'invention, de tenir compte du taux de remplissage de la mémoire tampon du moyen de régulation, pour La définition des quantificateurs utilisés dans Le moyen de quantification.
Les niveaux de quantification peuvent être définis, par exemple, comme indiqué dans la relation (III), où le paramètre G est adaptatif et est une fonction du taux de remplissage de cette mémoire tampon. Ce parametre G est émis par Le moyen de multiplexage 12 vers le moyen de quantification 6 (figure 2). Sa valeur est constante pour un bloc en cours de quantification, mais varie en général d'un bloc à L'autre.
Bien entendu, dans ce mode de réalisation, la valeur du paramètre adaptatif G est incorporée dans la trame construite par le moyen de multiplexage pour chaque bLoc, afin que la reconstruction du bloc par le systeme de décodage situé à l'autre extrémité de La ligne de transmission soit possible.
TABLEAU I
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TABLEAU II
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TABLEAU II
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TABLEAU III
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TABLEAU III
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Claims (11)
1.Procédé de quantification dans un codage par transformation pour la transmission d'un signal d'image, ledit signal d'image étant traite sous forme de blocs contenant chacun un ensemble de donnees numériques organisées en matrice et representant une partie d'une image ou une différence de deux parties d'images, chaque bloc étant transformé par un opérateur de transformation pour produire un bloc transformé de coefficients transformés organisés en matrice et représentawit les composantes frequentielles de ladite partie d'image ou de ladite difference de deux parties d'images, ledit procédé de quantification s'appliquant à chaque bloc transformé, chaque coefficient transformé d'un bloc transformé étant quantifié par comparaison à au moins certains niveaux de quantification d'une liste prédéterminée de niveaux de quantification, Ledit procéda étant caracterisé en ce que la valeur de chaque niveau de quantification est fonction d'un paramètre adaptatif (D) dont la valeur, pour chaque bloc transformé, est liée à l'amplitude du coefficient transforme de plus grande amplitude d'au moins un sous-ensemble dudit bloc transformé.
2. Procéde selon La revendication 1, caractérisé en ce que seuls les coefficients transformés représentant une composante de fréquence alternative de L'image sont quantifiés par des niveaux de quantification adaptés dont Le niveau est fonction d'un paramètre adaptatif (D), le coefficient transformé représentant la composante de frequence continue de l'image étant quantifiée par un autre ensemble de niveaux de quantification, ceux-ci n'etant pas adaptés.
3. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce que la valeur du paramètre adaptatif est choisie, pour chaque bloc, pour que le plus grand niveau de quantification adapté soit supérieur à l'amplitude de chacun des coefficients transformés d'un sous-ensemble prédéterminé dudit bloc.
4. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on utilise une suite (Qn)-N/2#n < N/2, où N est un entier pair, de niveaux de quantification adaptés, caractérisé en ce que lesdits niveaux de quantification sont définis par les relations suivantes :
Q = h(n) + f(n).D si O < n < N/2
n
Qn = Q-n+1 si -N/2#n < 0 où f(n) et h(n) sont des fonctions positives croissantes.
5. Procédé selon La revendication 4, caractérisé en ce que la fonction f(n) est un polynme en n.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fonction f(n) est un polynme du second degré en n.
7. Procedé selon L'une quelconque des revendications 4 à 6, pour la quantification d'un bloc transformé dans un système de codage dans lequel le nombre de bits affecté à La transmission d'un bloc n'est pas constant, te système de codage comprenant un moyen de régulation muni d'une mémoire tampon pour maintenir le débit binaire constant sur une ligne de transmission, ledit procédé de quantification étant caractérisé en ce que les niveaux de quantification adaptés sont en outre fonction d'un second paramètre adaptatif (G), la valeur de ce second paramètre adaptatif etant liée au taux de remplissage de la mémoire tampon.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fonction h(n) est du type T+g(n).G, où T est une constante, g(n) une fonction positive croissante et G le second paramètre adaptatif.
9. Procedé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la fonction h(n) est un polyn8me en n.
10. Procedé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fonction h(n) est un polynôme du premier degré en n.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que les niveaux de reconstruction
Q (Xn)-N/2#n#N/2-1 affectés aux coefficients transformés sont définis par rapport aux niveaux de quantification Q de la
n maniere suivante :
Q
X = (Q + Q )/2
n n n+1
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