BR112012022951B1 - Método e dispositivo para codificação preditiva de vídeo - Google Patents

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA CODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO. A presente invenção refere-se a uma modalidade da invenção fornece um método para codificação preditiva de vídeo. Primeiramente devese extrair um bloco de pixels de quadro corrente, dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels; codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, obter um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels; interpolar para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar um resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar uma codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, obter um valor de reconstrução de conjunto complementar de pixels; e finalmente combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels e obter um valor de reconstrução do bloco de pixels. Uma outra modalidade da invenção também fornece um dispositivo para codificação preditiva de vídeo. Ao adotar modos de implementação da invenção, eficiência de compressão de codificação de vídeo pode ser melhorada,(...).

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a tecnologias de processa mento de vídeo, e mais particularmente a um método e dispositivo para codificação preditiva de vídeo.

Antecedentes da Invenção

[0002] Atualmente, aplicações de rede se desenvolvem gradual mente na direção de serviços multimídia. Como um componente importante de serviço multimídia, vídeo tem se tornado um dos principais portadores em relação à transmissão de informação. Novas exigências para qualidade de vídeo têm sido colocadas em evidência por meio de ampla aplicação de vídeo. Resolução de cada tipo de vídeo atualmente se torna maior. Entretanto, taxa de crescimento de tamanho de dados de vídeo excede taxa de desenvolvimento de dispositivo de armazenamento e de largura de banda de rede. Assim, atenção a longo prazo e muito difundida tem sido dada para tecnologias de comprimir e codificar vídeo.

[0003] Em tecnologias de compressão e codificação de vídeo exis tentes, vídeo de uma maneira geral é dividido em quadro I, quadro P e quadro B para serem codificados respectivamente. O quadro I é um quadro de codificação intraquadro, o qual somente pode ser predito com informação intraquadro durante o processo de codificação. Em um processo de decodificação, imagem de quadro I pode ser decodificada e reconstruída com fluxo de códigos de quadro atual. Processos de codificação e decodificação do quadro I são independentes, os quais não estão relacionados com quadros adjacentes, por exemplo, quadros anterior e posterior. Nos processos de codificação relativos ao quadro P e ao quadro B, além de adotar tecnologias de predição intra- quadro, predição interquadros também pode ser executada. Nas tec- nologias de predição interquadros, é necessário pesquisar em um quadro de referência para um bloco muitíssimo similar ao Macrobloco (MB) atual, para ser predito. Enquanto que, no processo de decodifi- cação, um bloco de predição pode ser encontrado a partir do quadro de referência decodificado, de acordo com informação de vetor de movimento, a fim de implementar decodificação. Os processos de codificação e decodificação relativos ao quadro P e ao quadro B não são independentes, os quais têm alta complexidade temporal, utilizam correlação temporal interquadros e correlação espacial intraquadro, a fim de implementar compressão eficiente. Comparado com o processo de codificação de quadro P e de quadro B, quadro I somente pode utilizar a correlação espacial intraquadro para executar predição, o processo de codificação do mesmo é independente e tem menor complexidade. Entretanto, eficiência de compressão de quadro I está longe daquela de quadro P e de quadro B.

[0004] Atualmente, a predição intraquadro é aplicada principal mente no processo de codificação relativo a quadro I. Entretanto, no quadro P ou no quadro B, quando é difícil descobrir bloco de predição preciso com tecnologias de pesquisa de movimento interquadros, a predição intraquadro também pode ser adotada por meio de poucos MBs.

[0005] Atualmente, nos padrões do Grupo 2 de Especialistas de Imagens em Movimento (MPEG-2), um simples algoritmo de predição de espaço de ar pode ser adotado pela predição intraquadro. Cada pixel em um bloco de codificação pode usar valor de pixel 128 para executar predição, em vez de utilizar informação do quadro de codificação para executar a predição. Para a maioria das sequências, residual de predição do método é maior. Assim, eficiência de compressão de quadro I que adota tal método de predição intraquadro é inferior. Nos padrões MPEG-4, um bloco de codificação intraquadro adota al- goritmo de predição de Corrente Contínua (DC)/Corrente Alternada (AC) de domínio de frequência. Primeiramente, o bloco de codificação executa uma Transformada Discreta de Cosseno (DCT) para o domínio de frequência, executa predição em coeficiente de bloco atual utilizando coeficiente DC/AC de um bloco adjacente. Ao usar o método MPEG-4, eficiência de compressão de quadro I é melhorada. Em H.264/Codificação Avançada de Vídeo (AVC), um algoritmo de predição intraquadro de predição de direção é adotado. Com relação a cada bloco de pixels de 16*16, 8*8 ou 4*4, o algoritmo pode executar a predição a partir de uma certa direção ao utilizar blocos codificados superiores, esquerdos, superiores esquerdos, superiores direitos do mesmo. A eficiência de compressão de quadro I pode ser muito melhorada ao usar as tecnologias de predição de direção. Entretanto, no processo de predição no qual bloco é considerado como uma unidade de predição, somente correlação de pixels entre blocos é utilizado. Entretanto, correlação entre pixels adjacentes dentro de um bloco não é inteiramente utilizada. Para um bloco total, é difícil predizer exatamente um pixel longe de um pixel de predição dentro de um bloco. Assim, residual de predição dentro de um quadro é maior. Particularmente para um bloco com informação de textura complicada, é difícil alcançar boa predição, o que resulta diretamente em menor eficiência de com-pressão de codificação intraquadro. Subsequentemente, eficiência de compressão de sequência de vídeo total pode ser afetada.

[0006] Entretanto, para imagens de vídeo com conteúdos iguais, correlação entre pixels é maior associada com maior resolução. Entretanto, tal correlação espacial não é inteiramente utilizada em tecnologias de codificação intraquadro existentes. Para abordar esta deficiência, é de grande importância estudar um algoritmo de predição que utilize inteiramente correlação entre pixels, a fim de melhorar eficiência de compressão de codificação de vídeo.

Sumário da Invenção

[0007] Uma modalidade da presente invenção fornece um método para codificação de predição de vídeo, a fim de melhorar eficiência de compressão de codificação de vídeo.

[0008] Uma modalidade da presente invenção fornece um disposi tivo para codificação preditiva de vídeo, a fim de melhorar eficiência de compressão de codificação de vídeo.

[0009] Os esquemas técnicos fornecidos por modalidades da in venção são como se segue.

[00010] Um método para codificação preditiva de vídeo, incluindo: extrair um bloco de pixels de quadro atual, dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels; codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, obter um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels; interpolar para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar um resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar uma codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, obter um valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels; e combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, e obter um valor de reconstrução do bloco de pixels.

[00011] Um dispositivo para codificação preditiva de vídeo, em que o dispositivo inclui uma unidade de divisão de pixels, uma unidade para codificar um conjunto principal de pixels, uma unidade para codificar um conjunto complementar de pixels e uma unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels; a unidade de divisão de pixels é para extrair um bloco de pixels de quadro atual, dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels; a unidade para codificar um conjunto principal de pixels é para codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, e obter um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels; a unidade para codificar um conjunto complementar de pixels é para interpolar para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar um resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar uma codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, e obter um valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels; e a unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels é para combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, e obter um valor de reconstrução do bloco de pixels.

[00012] A partir dos esquemas técnicos indicados acima pode ser visto que, nos modos de implementação da invenção, primeiramente deve-se extrair um bloco de pixels de quadro atual e dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels. E então codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels e obter valor de reconstrução do conjunto principal de pixels. Interpolar para valores de pixels reconstruídos incluindo o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, utilizar o resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels e obter valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels. Finalmente, combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, para obter valor de reconstrução do bloco de pixels. Assim, pode ser visto que correlação entre pixels intraquadro é inteiramente utilizada nos modos de implementação da invenção. Subsequentemente, precisão de predição pode ser melhorada e residual de predição pode ser reduzido. Assim, sobrecarga de fluxo de códigos de residual pode ser reduzida diretamente e eficiência de compressão pode ser melhorada.

[00013] Modos de implementação da invenção podem ser aplicados para a codificação de quadro I relativo ao H.264/AVC. Um MB par e um MB ímpar podem ser obtidos após amostrar e dividir horizontalmente com cada outra coluna, a fim de reduzir sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização no modo de codificação preditiva intraquadro. Subsequentemente, a eficiência de compressão pode ser melhorada adicionalmente. Para um MB ímpar, a sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização a respeito do modo de predição pode ser reduzida com um modo de predição fixado. Para um MB par, maiores reduções com relação à sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização a respeito do modo de predição intra- quadro podem ser obtidas ao adotar um método de codificação de predição de um modo de predição intraquadro aperfeiçoado.

[00014] Além disso, complexidade de implementação de modo de implementação na invenção é menor. Ao executar codificação de predição para um MB ímpar utilizando um bloco de pixels reconstruído de um MB par codificado, somente um pixel de 19*16 é empregado no cálculo de um filtro de interpolação de 6 taps, no qual pixel de 16*16 vem de pixels pertencendo a um MB par no bloco de 32*16 atual, pixel de 3*16 vem de um MB vizinho esquerdo reconstruído. Não é necessário armazenamento temporário de MBs de outras linhas no processo de codificação. Assim, ocupação de memória é muito reduzida, e taxa de acerto de cache é melhorada. Especialmente para uma fonte de vídeo de alta definição com enorme quantidade de dados, o esquema técnico com baixa ocupação de memória é facilmente implementado com chip. Além disso, o modo de implementação da invenção é muito adequado para cálculo altamente paralelo. Assim, codificação de compressão rápida para uma fonte de vídeo de alta definição pode ser implementada.

Descrições Resumidas dos Desenhos

[00015] A figura 1 é um fluxograma ilustrando um método para codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00016] A figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00017] A figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando uma amostragem de painel, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00018] A figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando uma amostragem de painel por classe, na qual unidade de amostragem é um bloco de 2*1 pixels, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00019] A figura 5 é um fluxograma ilustrando um método para codificar um componente de luminância de quadro I, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00020] A figura 6 é um diagrama esquemático ilustrando como dividir um MB, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00021] A figura 7 é um diagrama esquemático ilustrando como selecionar um bloco de luminância de predição de 4*4 pixels, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00022] A figura 8 é um diagrama esquemático ilustrando um método para usar interpolação de um MB par como valor preditivo de um MB ímpar, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00023] A figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando um método para predizer um MB par com um modo de predição intraquadro, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00024] A figura 10 é um diagrama esquemático ilustrando uma estrutura de sistema total de um dispositivo de codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00025] A figura 11 é um diagrama esquemático ilustrando estrutura de um dispositivo de codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00026] A figura 12 é um gráfico de comparação de curvas relativo à distorção de taxa de sequência de BigShips, de acordo com uma modalidade da invenção.

Modalidades da Invenção

[00027] Para tornar objetivos, soluções técnicas e vantagens da invenção mais claros, descrições detalhadas a respeito de modos de implementação da invenção são fornecidas adicionalmente no exposto a seguir acompanhadas das figuras anexas.

[00028] Com relação às deficiências na técnica anterior, isto é, associação de espaço fixado intraquadro não ser inteiramente utilizado em tecnologias de codificação intraquadro, um modo de implementação da invenção fornece um método para codificação preditiva de vídeo com base em associação de pixel adjacente, a fim de alcançar os objetivos de superar deficiências indicadas acima e melhorar eficiência de codificação.

[00029] A figura 1 é um fluxograma ilustrando um método para codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00030] Tal como mostrado na figura 1, o método inclui o seguinte:

[00031] Bloco 101: extrair um bloco de pixels de quadro atual e di vidir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels.

[00032] Por exemplo, um bloco de M*N pixels, o qual é referido como um bloco original, pode ser extraído de quadro de codificação atual. M é largura do bloco de pixels e N é altura do bloco de pixels. O bloco de M*N pixels pode ser um bloco de luminância ou um bloco de crominância, o que não está limitado nos modos de implementação da invenção. E então amostramos alguns pixels do bloco de M*N pixels (supor que o número destes pixels é P) de acordo com uma certa regra de amostragem. Os pixels amostrados podem ser referidos como o conjunto principal de pixels. Os pixels remanescentes são o conjunto complementar de pixels. Isto é, amostramos P pixels do bloco M*N original para formar o conjunto principal de pixels. Os pixels remanes-centes podem formar o conjunto complementar de pixels. Aqui, M deve ser igual ou menor que largura de quadro de quadro atual. N deve ser igual ou menor que altura de quadro de quadro atual, e P<M*N (isto é, tamanho do conjunto principal de pixels deve ser menor que aquele do bloco original).

[00033] Mais especificamente, o bloco de pixels pode ser dividido no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels, de acordo com um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna ou um modo de amostragem de painel (ainda ou um modo de amostragem de painel por classe).

[00034] Descrições detalhadas a respeito de modos de amostragem são fornecidas no exposto a seguir.

[00035] No modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna, diferentes modos de amostragem podem ser empregados de acordo com período de amostragem de linha (gravado como Tr, Tr é um número inteiro diferente de zero, Tr < N), período de amostragem de coluna (gravado como Tc, Tc é um número inteiro diferente de zero, Tc < M, Tr.Tc # 1), número de linha relativo à primeira linha do conjunto principal de pixels no bloco de pixels (gravado como r, r = 1, ..., Tr), e número de coluna relativo à primeira coluna do conjunto principal de pixels no bloco de pixels (gravado como c, c = 1, ..., Tc).

[00036] A figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna, de acordo com uma modalidade da invenção, no qual os parâmetros são c = 3, r = 4, Tc = 4, Tr = 5. Pixels representados por meio de quadrados cinza formam o conjunto principal de pixels. Ao arranjar o conjunto principal de pixels para formar um bloco m*n, de acordo com uma sequência de localização inicial, isto é, largura do conjunto principal de pixels é m, altura do conjunto principal de pixels é n, e então relação entre m, n e M, N está mostrada na fórmula (1).

[00037] A função |_ _| indica arredondar para o número inteiro mais perto que é menor que ele.

[00038] Amostragem de painel (por classe) inclui amostragem de painel e vários métodos de amostragem, derivados da amostragem de painel. Na amostragem de painel, pixels adjacentes a cada pixel amostrado, incluindo pixels acima, abaixo, esquerdo e direito do mesmo, não são amostrados. Quando a unidade amostrada é um bloco de pixels de tamanho fixado, em vez de um ponto de pixel, entretanto, a regra de amostragem de painel ainda é empregada, e então tal amostragem é referida como amostragem de painel por classe. A figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando uma amostragem de painel de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando uma amostragem de painel por classe, na qual unidade de amostragem é um bloco de 2*1 pixels, de acordo com uma modalidade da invenção. Tal como mostrado na figura 3, pixels repre-sentados por quadrados cinza (ou quadrados branco) podem ser amostrados para formar o conjunto principal de pixels.

[00039] Deve ser notado que tamanho de conjunto principal de pixels pode ser diferente quando acompanhado de diferentes modos de amostragem. O conjunto principal de pixels pode formar um bloco de codificação de acordo com exigências de codificação. O conjunto complementar de pixels é formado pelos pixels remanescentes no bloco original, exceto para o conjunto principal de pixels. Assim, tamanho do conjunto complementar de pixels pode ser igual ou diferente daquele do conjunto principal de pixels. Forma e número de bloco de codificação formado pelo conjunto complementar de pixels podem não ser consistentes com aqueles formados pelo conjunto principal de pixels.

[00040] Bloco 102: codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels e obter um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels.

[00041] Aqui, método de predição relativo ao conjunto principal de pixels pode ser diferente quando acompanhado de tipos diferentes de quadro atual. Quando quadro atual é quadro I, o conjunto principal de pixels pode executar predição com algoritmos, tal como o algoritmo de predição de direção H.264/AVC. Quando quadro atual é quadro P ou quadro B, o conjunto principal de pixels pode executar predição com um algoritmo similar ao algoritmo de predição de direção H.264/AVC, ou com tecnologias de pesquisa de movimento interquadros.

[00042] Especificamente, determinar primeiramente tipo de quadro atual e, quando tipo de quadro atual é quadro I, empregar um algoritmo similar ao algoritmo de predição de direção H.264/AVC, para codificar o conjunto principal de pixels. Quando tipo de quadro atual é quadro P ou quadro B, empregar um algoritmo similar ao algoritmo de predição de direção H.264/AVC ou tecnologias de pesquisa de movi-mento interquadros para codificar o conjunto principal de pixels.

[00043] Mais especificamente, H.264/AVC é atualmente um padrão de codificação de vídeo com a mais alta eficiência de compressão. No H.264/AVC, as tecnologias de predição de direção são empregadas por meio de um bloco de codificação intraquadro para executar a predição intraquadro. Para blocos com tamanhos diferentes, a predição de direção emprega modos de predição diferentes. Para um componente de luminância, tamanho de bloco pode ser de 16*16 ou 4*4. Podem existir 4 tipos de modos de predição para o bloco de luminância de 16*16 (tipo de MB correspondente é I16MB). Podem existir 9 tipos de modos de predição para o bloco de luminância de 4*4 (tipo de MB correspondente é I4MB). Para um componente de crominância, tamanho de bloco é de 8*8, e podem existir 4 tipos de modos de predição. Podem existir 4 tipos de modos de predição para o bloco de luminân- cia de 16*16 (ou bloco de crominância de 8*8), os quais respectivamente são predição horizontal, predição vertical, predição DC e predição planar. Na predição horizontal valor preditivo de cada pixel em uma linha é igual. O valor preditivo é um valor de pixel de borda de um bloco reconstruído adjacente esquerdo na linha. Na predição vertical valor preditivo de cada pixel em uma coluna é igual. O valor preditivo é um valor de pixel de borda de um bloco reconstruído adjacente acima na coluna. Na predição DC o bloco inteiro adota o mesmo valor predi- tivo. O valor preditivo pode ser obtido ao calcular a média de 16 (ou 8) pixels de borda de um bloco reconstruído adjacente acima do bloco, 16 (ou 8) pixels de borda de um bloco reconstruído adjacente esquerdo do bloco, e pixels adjacentes de canto superior esquerdo. Quando alguns pixels destes pixels não existem (MB atual está localizado na borda superior ou borda esquerda da imagem), o valor preditivo pode ser obtido ao calcular a média de pixels existentes. Na predição pla nar, predição para cada pixel no bloco atual pode ser executada com uma função linear, ao usar pixels de borda de blocos reconstruídos adjacentes esquerdos e adjacentes acima de bloco atual. Ao executar predição de direção para um bloco de luminância de 4*4 podem existir 9 tipos de modos de predição correspondentemente, os quais são respectivamente predição vertical (número de modo 0), predição horizontal (número de modo 1), predição para baixo à esquerda em diagonal (número de modo 3), predição para baixo à direita em diagonal (número de modo 4), predição à direita vertical (número de modo 5), predição para baixo horizontal (número de modo 6), predição à esquerda vertical (número de modo 7), predição à esquerda horizontal (número de modo 8) e predição DC (número de modo 2). Cada modo de predição pode utilizar pixels reconstruídos em uma direção correspondendo ao modo, para executar predição para pixels no bloco atual.

[00044] Bloco 103: interpolar para valores de pixels reconstruídos incluindo o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, obter valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar uma codi-ficação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels e obter valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels.

[00045] Os valores de pixels reconstruídos aqui podem ser valores de reconstrução do conjunto principal de pixels, os quais também podem incluir o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e valor de reconstrução de outro bloco de pixels exceto para o bloco de pixels atual. Por exemplo, quando bloco de pixels codificado atualmente é o primeiro bloco de pixels executando a codificação, não existe valor de reconstrução relativo ao outro bloco de pixels exceto para o bloco de pixels atual. Desta vez os valores de pixels reconstruídos podem incluir somente o valor de reconstrução relativo ao conjunto principal de pixels. Subsequentemente, o valor preditivo do conjunto com- plementar de pixels pode ser obtido após interpolar para o valor de re-construção do conjunto principal de pixels. E então executar a codifi-cação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir o fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, e obter o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels. Quando existem valores de pixels reconstruídos de outro bloco de pixels, interpolar para todos os valores de pixels reconstruídos, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e valores de pixels reconstruídos de outro bloco de pixels, para obter o valor preditivo do conjunto complementar de pixels. E então, executar a codificação preditiva intraquadro, produzir o fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels e obter o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels.

[00046] Preferivelmente, cada pixel no conjunto complementar de pixels pode ser categorizado, de acordo com localização de cada pixel no conjunto complementar de pixels. Pixels com informação de adjacência de mesmo grau familiar podem ser colocados na mesma categoria. Subsequentemente, para o conjunto complementar de pixels em cada categoria, interpolar para todos os valores de pixels reconstruídos incluindo valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, valor de reconstrução de conjunto complementar reconstruído de pixels e valores de pixels reconstruídos de outro bloco de pixels, para obter o valor preditivo. E então executar a codificação preditiva intraquadro de estrutura hierárquica.

[00047] Especificamente, o conjunto complementar de pixels pode utilizar todos os valores de pixels reconstruídos, particularmente o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, para executar a predição. O conjunto complementar de pixels pode ser categorizado adicionalmente de acordo com tamanho do conjunto complementar de pixels, particularmente quando o tamanho do conjunto complementar de pixels é muito maior que aquele do conjunto principal de pixels (por exemplo, o tamanho do conjunto complementar de pixels é 10 vezes aquele do conjunto principal de pixels). E então o conjunto complementar de pixels pode ser predito com estrutura hierárquica. O conjunto complementar de pixels é categorizado principalmente de acordo com localização do conjunto complementar de pixels. Grau familiar de informação de adjacência de pixel pode ser determinado por meio de localização de pixel. O conjunto complementar de pixels com informação de adjacência de mesmo grau familiar pode ser colocado na mesma categoria. Pixels na mesma categoria podem empregar um modo de predição unificado. Conjuntos complementares de pixels em diferentes categorias podem empregar diferentes modos de predição. Quando o conjunto complementar de pixels executa codificação de predição com a estrutura hierárquica, a predição de nível mais baixo (isto é, predição relativa aos últimos pixels codificados) pode utilizar resultado de codificação de predição de nível alto (isto é, predição relativa aos pixels codificados anteriormente). Predição de nível mais baixo pode possuir maior precisão. Assim, em processo de quantificação subsequente, pixels em diferentes categorias podem selecionar diferentes precisões de quantificação de acordo com precisão de predição. Dados residuais de predição de nível mais alto podem empregar maior precisão de quantificação.

[00048] Em implementações específicas, valor preditivo do conjunto complementar de pixels é obtido principalmente ao interpolar para os valores de pixels reconstruídos com um filtro de interpolação. Para a predição com a estrutura hierárquica, vários filtros podem ser projetados de acordo com o conjunto complementar de pixels em cada camada. Podem existir múltiplos projetos de filtros. Podemos copiar diretamente os valores de pixels adjacentes reconstruídos, ou utilizar o filtro de 6 taps do H.264/AVC. Também podemos projetar filtros de ou- tros tipos. Vários filtros podem ser utilizados para interpolar respecti-vamente, e selecionar um resultado de predição ideal disso.

[00049] Bloco 104: combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, para obter o valor de reconstrução do bloco de pixels.

[00050] Aqui, recombinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels obtido no bloco 102 e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels obtido no bloco 103, para obter o valor de reconstrução do bloco original. O modo de combinação é um processo inverso do modo de amostragem no bloco 101.

[00051] No exposto anteriormente, o processo de implementação de codificação no modo de implementação da invenção foi descrito detalhadamente.

[00052] No exposto a seguir o processo de codificação no modo de implementação da invenção será descrito, no qual codificação de componente de luminância de quadro I de uma imagem de vídeo é adotada como um exemplo.

[00053] A figura 5 é um fluxograma ilustrando um método para codificar componente de luminância de quadro I, de acordo com uma modalidade da invenção. Na modalidade, o processo de implementação da invenção é descrito ao usar um bloco de luminância de 32*16, a largura e altura do mesmo sendo respectivamente 32 e 16 (32 corresponde ao M indicado anteriormente, 16 corresponde ao N indicado anteriormente). Pessoas tendo conhecimento comum na técnica podem entender que as descrições usando bloco de luminância de 32*16 como um exemplo são somente ilustrativas, as quais não são usadas para limitar o escopo de implementação da invenção.

[00054] Tal como mostrado na figura 5, o método inclui o seguinte:

[00055] Bloco 501: extrair um bloco de luminância de 32*16 da loca-lização de quadro de codificação atual (correspondendo a dois MBs naturais consecutivos na direção horizontal), e executar divisão hori-zontal para o bloco de luminância de 32*16. Colunas de número par do mesmo podem formar um MB par. Colunas de número ímpar do mesmo podem formar um MB ímpar correspondendo ao MB par.

[00056] Mais especificamente, extrair colunas de número par do bloco de luminância de 32*16 (colunas com números 2, 4, 6, ..., 16) para formar o MB par. Extrair as colunas de número ímpar do bloco de luminância de 32*16 (colunas com números 1, 3, 5, ..., 15) para formar o MB ímpar. O diagrama esquemático específico está mostrado na figura 6.

[00057] Bloco 502: determinar se localização de codificação atual alcança o MB de borda direita do quadro, assim como determinar se existe somente um único MB e o bloco de luminância de 32*16 não pode ser extraído, e se sim prosseguir para o bloco 503; de outro modo, prosseguir para o bloco 504.

[00058] Bloco 503: codificar o único MB com o algoritmo de predição de direção e prosseguir para o bloco 507. Especificamente, para o único MB na borda direita, executar a predição com o algoritmo de predição de direção, executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição, a fim de produzir fluxo de códigos do bloco, executar, entretanto, quantificação inversa e transformação inversa para coeficiente de quantificação para obter um bloco de reconstrução do bloco.

[00059] Bloco 504: executar predição para o MB par com o algoritmo de predição de direção, executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição para produzir o fluxo de códigos do bloco, executar, entretanto, a quantificação inversa e transformação inversa para o coeficiente de quantificação para obter o bloco de reconstrução do bloco.

[00060] Mais especificamente, o MB par ainda necessita executar decisão de modo para os 4 tipos de modos de predição (isto é, predição horizontal, predição vertical, predição DC e predição planar) relativa ao I16MB (tipo de MB na carga de executar a predição intraquadro para o MB de 16*16 inteiro), e os 9 tipos de modos de predição (isto é, predição vertical (número de modo 0), predição horizontal (número de modo 1), predição para baixo à esquerda em diagonal (número de modo 3), predição para baixo à direita em diagonal (número de modo 4), predição à direita vertical (número de modo 5), predição para baixo horizontal (número de modo 6), predição à esquerda vertical (número de modo 7), predição à esquerda horizontal (número de modo 8) e predição DC (número de modo 2)) relativa ao I4MB (tipo de MB na carga de executar a predição intraquadro respectivamente para 16 blocos de 4*4, os quais são obtidos ao dividir o MB de 16*16), a fim de selecionar o modo de predição ideal com cálculo de codificação. Quando MB par atual é usado como um bloco de 16*16 para ser predito, o método de predição e localização de pixels introduzidos são consistentes com aqueles em um método para predizer um bloco de lumi- nância de 16*16 ao adotar o algoritmo de predição de direção na técnica anterior. Quando MB atual é dividido como 16 blocos de 4*4 para ser predito, embora ainda existam 9 tipos de modos de predição, localização de pixel usado para ser predito pode ser mudada. Tal como mostrado na figura 6, círculos cinzas representam pixels formando um MB par e círculos brancos representam pixels formando um MB ímpar. Círculos cinza na caixa retangular podem formar o bloco de 4*4 codificado atualmente, e pixels usados para serem preditos são A-M. Pixels A-D vêm de um MB par adjacente superior do MB atual. Pixels I-M vêm de um MB par adjacente esquerdo do MB atual, os quais são consistentes com seleção de pixels de predição, ao executar predição para um bloco de luminância de 4*4 com o algoritmo de predição de direção na técnica anterior. Entretanto, localizações de pixels E-H po- dem ser mudadas. Pixels E-H podem vir do MB natural mais perto na parte superior direita do MB atual.

[00061] Bloco 505: predizer o MB ímpar com os pixels de reconstrução do MB par, utilizando aqui o filtro de 6 taps do H.264/AVC para interpolar para o MB par reconstruído, e obter o valor preditivo do MB ímpar. Executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição do MB ímpar, a fim de produzir o fluxo de códigos. Entretanto, executar quantificação inversa e transformação inversa para o coeficiente de quantificação para obter o bloco de reconstrução do bloco.

[00062] Mais especificamente, predizer o MB ímpar ao utilizar o bloco de pixels de reconstrução do MB par. Quando o MB par é re-construído, isto é, pixels adjacentes esquerdo e direito do MB ímpar são reconstruídos. Aqui, o filtro de interpolação de 6 taps pode ser utilizado para interpolar para os valores de pixels de reconstrução do MB par, a fim de obter o valor preditivo do MB ímpar atual. Tal como mostrado na figura 7, círculos cinzas representam os pixels reconstruídos no MB par, e os círculos brancos representam pixels a ser codificados no MB ímpar atual.

[00063] Para um pixel X a ser codificado em MB ímpar atual, o valor preditivo do mesmo pode ser representado por X antecipadamente. Empregando a fórmula (2) seguinte para interpolar para os valores de reconstrução dos pixels reconstruídos A, B, C, D, E e F no lado direito ou esquerdo do pixel X obtém-se o resultado como o valor preditivo XPredição do pixel X a ser codificado no MB ímpar atual.

[00064] XPredição=arredondamento((Areconstrução-5Breconstrução+ 20Creconstrução+20Dreconstrução-5Ereconstrução+Freconstrução)/32) fórmula (2).

[00065] O arredondamento na mesma é uma função, a qual indica arredondamento para o número inteiro mais perto.

[00066] Creconstrução é um valor de reconstrução de um pixel recons- truído C mais perto à esquerda do pixel X.

[00067] Breconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído B próximo mais perto à esquerda do pixel X.

[00068] Areconstrução é um valor de reconstrução de um pixel recons truído A terceiro mais perto à esquerda do pixel X.

[00069] Dreconstrução é um valor de reconstrução de um pixel recons truído D mais perto à direita do pixel X.

[00070] Ereconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído E próximo mais perto à direita do pixel X.

[00071] Freconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído F terceiro mais perto à direita do pixel X.

[00072] No bloco 505, cada pixel do MB ímpar pode ser predito in-dependentemente com seus pixels adjacentes, o que utiliza inteiramente correlação horizontal entre pixels. O resultado de predição da mesma é mais preciso que aquele da predição de direção. Particularmente para um bloco com textura complicada, resultado de predição de tal modo de predição pode ser muito melhorado, o que também pode melhorar diretamente desempenho de codificação. Uma outra vantagem também pode ser gerada ao adotar o bloco 505. Isto é, comparado com H.264/AVC, ao adotar o método de codificação intraquadro no modo de implementação da invenção, complexidade temporal pode ser reduzida significativamente. Por causa da aplicação do bloco 505, em um quadro I codificado atualmente, pode existir metade ou quase metade dos pixels sendo preditos com o filtro de interpolação de 6 taps simples e unificado. Não é necessário executar decisão de modo com maior complexidade, o que muito reduz complexidade de cálculo.

[00073] Na técnica anterior, nos padrões de codificação de vídeo do H.264/AVC, para um MB codificado com o tipo I4MB, é necessário gravar modo de predição de cada bloco de 4*4. Para reduzir estas sobrecargas de fluxo de códigos, é necessário predizer estes modos de predição. Por causa da aplicação do bloco 505, não existe questão a respeito de qual tipo de MB é adotado (I4MB ou I16MB) por um MB ímpar já que só pode existir um modo de predição fixado para o MB ímpar. Assim, não é necessário gravar no fluxo de códigos. Para um MB par, ao empregar o MB tipo I4MB, ainda é necessário gravar modo de predição para cada bloco de 4*4. Para predizer mais exatamente o modo de predição de um MB par com o tipo I4MB, localização de um bloco a ser predito pode ser mudada. Tal como mostrado na figura 9, na codificação intraquadro convencional, utiliza-se modos de predição dos blocos U e Lo para predizer o modo de predição do bloco atual (o número é 1). Entretanto, a aplicação do bloco 505 pode capacitar o MB adjacente esquerdo do MB par atual para se tornar um MB ímpar empregando um modo de predição fixado. Portanto, prediz-se aqui o modo de predição do bloco atual (o número é 1) ao empregar modos de predição dos blocos Le e U em um MB par que está mais perto à esquerda do MB par atual. Situações similares existem para blocos com os números 5, 9, 13 no MB par atual, e nos blocos na borda esquerda de outros blocos pares.

[00074] Bloco 506: combinar um bloco de reconstrução do MB par obtido no bloco 504 e um bloco de reconstrução do MB ímpar obtido no bloco 505, obter bloco de reconstrução do bloco de luminância de 32*16 original. Cada coluna do MB par corresponde a colunas de número par do bloco de 32*16. Cada coluna do MB ímpar corresponde a colunas de número ímpar do bloco de 32*16.

[00075] Bloco 507: determinar se codificação de quadro atual foi completada. Quando a codificação estiver completa, terminar o processo; de outro modo, saltar para o bloco 501 para codificar continuamente o próximo bloco de luminância.

[00076] Com base nas descrições detalhadas anteriores, um modo de implementação da invenção também fornece um dispositivo para codificação preditiva de vídeo.

[00077] A figura 10 é um diagrama esquemático ilustrando uma estrutura de sistema total de um dispositivo de codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00078] Tal como mostrado na figura 10, o dispositivo inclui uma unidade de divisão de pixels 1001, uma unidade para codificar um conjunto principal de pixels 1002, uma unidade para codificar um conjunto complementar de pixels 1003 e uma unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels 1004.

[00079] A unidade de divisão de pixels 1001 é para extrair um bloco de pixels de quadro atual, e dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels. A unidade para codificar um conjunto principal de pixels é para codificar o conjunto principal de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, e obter valor de reconstrução do conjunto principal de pixels.

[00080] A unidade para codificar um conjunto complementar de pixels 1003 é para interpolar para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar o resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, e executar uma codificação de predição intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, e obter valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels.

[00081] A unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels 1004 é para combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, de acordo com um modo correspondendo à divisão de pixels, e obter o valor de reconstrução do bloco de pixels.

[00082] Em um modo de implementação, a unidade para codificar um conjunto principal de pixels 1002 é para determinar o tipo de quadro atual. Quando o tipo de quadro atual é quadro I, a unidade para codificar um conjunto principal de pixels 1002 pode empregar algoritmo de predição de direção H.264/AVC para codificação. Quando o tipo de quadro atual é quadro P ou quadro B, a unidade para codificar um conjunto principal de pixels 1002 pode empregar um algoritmo similar ao algoritmo de predição de direção H.264/AVC, ou empregar um algoritmo de pesquisa de movimento interquadros para codificação.

[00083] Em um modo de implementação, a unidade para codificar um conjunto complementar de pixels 1003 é para categorizar cada pixel no conjunto complementar de pixels, de acordo com localização de cada pixel no conjunto complementar de pixels, colocar pixels com informação de adjacência de mesmo grau familiar na mesma categoria, para o conjunto complementar de pixels em cada categoria, utilizar o filtro de interpolação para interpolar respectivamente para todos os valores de pixels de reconstrução, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, valor de reconstrução do conjunto complementar reconstruído de pixels e valor de pixel reconstruído de outro bloco de pixels, para obter o valor preditivo, e então executar a codificação preditiva intraquadro de estrutura hierárquica.

[00084] O filtro de interpolação incluído na unidade para codificar um conjunto complementar de pixels 1003 pode ser o filtro de 6 taps do H.264/AVC, ou outros filtros. Ao empregar o filtro de interpolação de 6 taps, o filtro de interpolação de 6 taps pode ser usado para interpolar para os pixels reconstruídos, e adotar o resultado como o valor preditivo do conjunto complementar de pixels em cada categoria.

[00085] A figura 11 é um diagrama esquemático ilustrando estrutura de um dispositivo de codificação preditiva de vídeo, de acordo com uma modalidade da invenção. Na figura 11, o dispositivo é para executar codificação preditiva para um bloco de M*N pixels.

[00086] Tal como mostrado na figura 11, o dispositivo inclui uma unidade de amostragem, a qual é para extrair um bloco M*N do quadro codificado atualmente, e extrair alguns pixels do bloco para formar um conjunto principal de pixels, de acordo com uma certa regra de amostragem. Os pixels remanescentes podem ser gravados como o conjunto complementar de pixels.

[00087] Com base no tipo diferente de quadro atual, o conjunto principal de pixels pode predizer com um modo de predição adequado para o tipo de quadro, e executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição, a fim de produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, executar, entretanto, a quantificação inversa e transformação inversa para o coeficiente de quantificação, adicionar o valor preditivo do conjunto principal de pixels ao resultado para obter o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels.

[00088] Para o conjunto complementar de pixels, interpolar primeiramente para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar o resultado como o valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição, a fim de produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, executar, entretanto, a quantificação inversa e transformação inversa para o coeficiente de quantificação, adicionar o valor preditivo do conjunto complementar de pixels ao resultado para obter o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels.

[00089] Finalmente, combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, com um modo correspondendo à divisão de pixels, para obter o valor de reconstrução do bloco de pixels. Tal como mostrado na figura 11, o círculo representa soma de dois fluxos de dados, sinal de soma representa que o fluxo de dados é positivo, e sinal de subtração representa que o fluxo de dados é negativo.

[00090] Uma descrição mais detalhada para a figura 11 é fornecida no exposto a seguir. Primeiramente, a unidade de amostragem extrai um bloco M*N do quadro codificado atualmente, e extrai alguns pixels do bloco para formar o conjunto principal de pixels de acordo com uma certa regra de amostragem. Os pixels remanescentes podem ser gravados como o conjunto complementar de pixels.

[00091] Com base no tipo diferente de quadro atual, o conjunto principal de pixels pode predizer com um modo de predição adequado para tipo de quadro. No nó A, subtrair o valor preditivo do conjunto principal de pixels de um valor original do conjunto principal de pixels, para obter o residual de predição do conjunto principal de pixels. E então, calcular para baixo em sequência a partir do nó A, executar transformação, quantificação e codificação de entropia para o residual de predição do conjunto principal de pixels, a fim de produzir fluxo de códigos do conjunto principal de pixels. No cálculo para baixo a partir do nó A, o coeficiente de residual de predição após transformação e quantificação ainda necessita ser processado com quantificação inversa e transformação inversa em sequência, para obter um valor de diferença. Adicionar o valor de diferença ao valor preditivo do conjunto principal de pixels no nó B, e obter o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels.

[00092] De forma similar, para o conjunto complementar de pixels, interpolar primeiramente para valores de pixels reconstruídos, os quais incluem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, e adotar o resultado como o valor preditivo do conjunto complementar de pixels. E então subtrair o valor preditivo do conjunto complementar de pixels do valor original do conjunto complementar de pixels no nó D, e obter o residual de predição do conjunto complementar de pixels. E então executar transformação, quantificação e codificação de entropia em sequência para o valor preditivo do conjunto complementar de pixels, e produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels. No cálculo para baixo a partir do nó D, o coeficiente de residual de predição após transformação e quantificação ainda necessita ser processado com quantificação inversa e transformação inversa em sequência, para obter um valor de diferença. E então adicionar o valor de diferença ao valor preditivo do conjunto complementar de pixels no nó C, para obter o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels.

[00093] Tal como descrito no exemplo ilustrado na figura 5, para cada quadro I, após adotar o modo de implementação da invenção, uma vez que metade (ou quase metade) dos pixels pode empregar um algoritmo de filtro de interpolação simples, fixado e efetivo para predição, a correlação horizontal entre pixels intraquadro é inteiramente utilizada, precisão de predição é melhorada e residual de predição é reduzido. Assim, sobrecarga de fluxo de códigos residual pode ser reduzida diretamente, e eficiência de compressão pode ser melhorada.

[00094] Ao mesmo tempo, ao adotar o modo de implementação da invenção, sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização a respeito de modo de predição intraquadro pode ser reduzida, o que é um outro motivo para melhorar a eficiência de compressão. Para um MB ímpar, o modo de predição fixado pode reduzir sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização a respeito de modo de predição. Para um MB par, um método de codificação de predição de um modo de predição intraquadro aperfeiçoado pode capacitar maiores limites de reduções de sobrecarga de fluxo de códigos de informação de sinalização a respeito do modo de predição intraquadro.

[00095] Além disso, no esquema de codificação intraquadro fornecido pelo exemplo descrevendo modo de implementação da invenção, para um MB ímpar, utiliza-se o bloco de pixels de reconstrução de um MB par codificado, assim como se emprega um filtro de interpolação de 6 taps simples e unificado para executar a codificação preditiva. Assim, no quadro I codificado atualmente, não é necessário executar cálculo de decisão de modo com maior complexidade para quase metade ou metade dos pixels no mesmo. Portanto, comparado com o algoritmo de predição intraquadro do H.264/AVC, a complexidade de cálculo pode ser reduzida significativamente.

[00096] Além do mais, complexidade de implementação do esquema técnico fornecido por modalidades da invenção é menor. Ao utilizar o bloco de pixels de reconstrução de um MB par codificado para executar codificação preditiva para um MB ímpar, cálculo do filtro de interpolação de 6 taps pode utilizar somente 19*16 pixels, nos quais 16*16 pixels vêm de pixels pertencendo a um MB par no bloco de 32*16 atual, 3*16 pixels vêm de um MB vizinho reconstruído esquerdo. Não é necessário armazenamento temporário de MBs de outras linhas no processo de codificação. Assim, ocupação de memória é reduzida significativamente e taxa de acerto de cache pode ser melhorada. Particularmente para uma fonte de vídeo de alta definição com enorme quantidade de dados, o esquema com baixa ocupação de memória é facilmente implementado com chip.

[00097] Além disso, a solução técnica fornecida por modalidades da invenção é adequada para implementar cálculo altamente paralelo. Assim, compressão de codificação rápida da fonte de vídeo de alta definição pode ser implementada.

[00098] Aplica-se o método fornecido por um modo de implementação da invenção para um nível básico dos padrões H.264/AVC. Software de referência pode empregar software de referência JM15.0 dos padrões H.264/AVC. Para uma sequência com resolução de 720 p, um ganho de razão de sinal de pico para ruído (PSNR), a média do mes- mo é de 0,39 dB, ou redução de taxa de bits de 7,31% de pode ser alcançada.

[00099] A figura 12 é um gráfico de comparação de curvas relativas à distorção de taxa de sequência de BigShips, de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 12 fornece comparação de curvas de distorção de taxa de sequência de BigShips, a resolução e taxa de quadros da mesma sendo respectivamente 720 p e 30 fps. A curva acima no gráfico é a curva de distorção de taxa da sequência de BigShips com resolução de 720 p e taxa de quadros de 30 fps, ao adotar o modo de implementação da invenção. A curva abaixo no gráfico é uma curva de distorção de taxa da sequência de BigShips com resolução de 720 p e taxa de quadros de 30 fps ao adotar o H.264. Para a sequência, ganho de PSNR de 0,79 dB ou redução de taxa de bits de 15% pode ser alcançada ao adotar o modo de implementação da invenção.

[000100] O exposto anteriormente são somente modalidades preferidas da invenção, o qual não é usado para limitar a invenção. Quaisquer modificações, substituições equivalentes e melhoramentos feitos dentro do espírito e escopo da invenção devem estar cobertos pelo escopo de proteção de modos de implementação da invenção.

Claims (15)

1. Método para codificação preditiva de vídeo, compreendendo as etapas de: extrair (101) um bloco de pixels a partir de um quadro atual, dividir (101) o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels; codificar (102) o conjunto principal de pixels, produzir (102) fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, obter (102) um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels; interpolar (103) para valores de pixels reconstruídos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar (103) um resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar (103) uma codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir (103) um fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, obter (103) um valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels; combinar (104) o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, e obter (104) um valor de reconstrução do bloco de pixels; caracterizado pelo fato de que as etapas de interpolar (103) para os valores de pixels reconstruídos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar (103) o resultado como o valor preditivo do conjunto complementar de pixels, e executar (103) a codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels compreendem: categorizar cada pixel no conjunto complementar de pixels, de acordo com uma localização de cada pixel no conjunto complementar de pixels, colocar pixels com informação de adjacência de mesmo grau familiar em uma categoria; para o conjunto complementar de pixels em cada categoria, interpolar respectivamente para todos os valores de pixels reconstruí- dos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, o valor de reconstrução do conjunto complementar reconstruído de pixels e valor de pixel reconstruído de outro bloco de pixels, obter o valor preditivo, e executar a codificação preditiva intraquadro de estrutura hierárquica.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de dividir (101) o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels compreende: dividir o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels de acordo com um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna, um modo de amostragem de painel, ou um modo de amostragem de painel por classe.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de codificar (102) o conjunto principal de pixels compreende: determinar tipo de quadro atual e, quando quadro atual é um quadro I, empregar um algoritmo de predição de direção H.264 ou um de Codificação Avançada de Vídeo (AVC) para codificar o conjunto principal de pixels e, quando quadro atual é um quadro P ou quadro B, empregar o algoritmo de predição de direção H.264 ou de AVC, ou empregar um algoritmo de pesquisa de movimento interquadros para codificar o conjunto principal de pixels.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os valores de pixels reconstruídos são o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os valores de pixels reconstruídos compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, e valor de reconstrução de outro bloco de pixels exceto para o bloco de pixels.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que interpolar para todos os valores de pixels reconstruí- dos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, o valor de reconstrução do conjunto complementar reconstruído de pixels e o valor de pixel reconstruído de outro bloco de pixels, obter o valor preditivo, e executar a codificação preditiva intraquadro de estrutura hierárquica compreendem: utilizar um filtro de 6 taps do H.264 ou da AVC para interpolar para todos os valores de pixels reconstruídos, adotando o resultado como o valor preditivo do conjunto complementar de pixels em cada categoria.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o conjunto principal de pixels é um Macrobloco (MB) par, o conjunto complementar de pixels é um MB ímpar, para qualquer pixel X do MB ímpar, valor preditivo XPredição é: XPredição=arredondamento((Areconstrução-5Breconstrução+ 20Creconstrução+20Dreconstrução–5Ereconstrução+Freconstrução)/ 32); em que o arredondamento é uma função, que indica arredondamento para o número inteiro mais perto; o Creconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído C mais perto à esquerda do pixel X; o Breconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído B próximo mais perto à esquerda do pixel X; o Areconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído A terceiro mais perto à esquerda do pixel X; o Dreconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído D mais perto à direita do pixel X; o Ereconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído E próximo mais perto à direita do pixel X; e o Freconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconsPetição 870210094361, de 13/10/2021, pág. 38/87 truído F terceiro mais perto à direita do pixel X.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas de extrair (101) o bloco de pixels de quadro atual, e dividir (101) o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels compreendem: dividir o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels de acordo com o modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna; em que largura e altura do conjunto principal de pixels são respectivamente m, n, m e n estando de acordo com a fórmula seguinte,

a função   indica arredondamento na direção de menos infinito; M e N são respectivamente largura e altura do bloco de pixels; Tc é um período de amostragem de coluna, Tr é um período de amostragem de linha, Tr é um número inteiro diferente de zero, Tr ≤ N; Tc é um número inteiro diferente de zero, Tc ≤ M, Tr·Tc ≠ 1； r é um número de linha indicando primeira linha do conjunto principal de pixels no bloco de pixels, r = 1, ..., Tr； c é um número de coluna indicando primeira coluna do conjunto principal de pixels no bloco de pixels, c = 1, ..., Tc.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o bloco de pixels é um bloco de luminância ou um bloco de crominância.

10. Dispositivo para codificação preditiva de vídeo, em que o dispositivo compreende uma unidade de divisão de pixels (1001), uma unidade para codificar um conjunto principal de pixels (1002), uma unidade para codificar um conjunto complementar de pixels (1003) e uma unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels (1004); a unidade de divisão de pixels (1001) é para extrair um bloco de pixels a partir de quadro atual, dividir o bloco de pixels em um conjunto principal de pixels e um conjunto complementar de pixels; a unidade para codificar um conjunto principal de pixels (1002) é para codificar o conjunto principal de pixels, produzir um fluxo de códigos do conjunto principal de pixels, e obter um valor de reconstrução do conjunto principal de pixels; a unidade para codificar um conjunto complementar de pixels (1003) é para interpolar para valores de pixels reconstruídos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, adotar um resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixels, executar uma codificação preditiva intraquadro para o conjunto complementar de pixels, produzir fluxo de códigos do conjunto complementar de pixels, e obter um valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels; a unidade para combinar valor de reconstrução de bloco de pixels (1004) é para, combinar o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels e o valor de reconstrução do conjunto complementar de pixels, e obter um valor de reconstrução do bloco de pixels; caracterizado pelo fato de que a unidade para codificar um conjunto complementar de pixels (1003) é para categorizar cada pixel no conjunto complementar de pixels, de acordo com localização de cada pixel no conjunto complementar de pixels, colocar pixels com informação de adjacência de mesmo grau familiar em uma categoria, para o conjunto complementar de pixels em cada categoria, interpolar para todos os valores de pixels reconstruídos, que compreendem o valor de reconstrução do conjunto principal de pixels, valor de reconstrução do conjunto comPetição 870210094361, de 13/10/2021, pág. 40/87 plementar reconstruído de pixels, e valor de pixel reconstruído de outro bloco de pixels, obter um valor preditivo, e executar uma codificação preditiva intraquadro de estrutura hierárquica.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de divisão de pixels (1001) é para dividir o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixels, de acordo com um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna ou um modo de amostragem de painel.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade para codificar um conjunto principal de pixels (1002) é para determinar tipo de quadro atual e, quando quadro atual é um quadro I, empregar um algoritmo de predição de direção H.264 ou um de Codificação Avançada de Vídeo (AVC) para codificação; quando quadro atual é um quadro P ou quadro B, empregar o algoritmo de predição de direção H.264 ou de AVC ou um algoritmo de pesquisa de movimento interquadros para codificação.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a unidade para codificar um conjunto complementar de pixels (1003) compreende um filtro de 6 taps do H.264 ou da AVC, que é para interpolar para todos os valores de pixels reconstruídos e adotar o resultado como valor preditivo do conjunto complementar de pixel em cada categoria.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto principal de pixels é um Macrobloco (MB) par, o conjunto complementar de pixels é um MB ímpar; para qualquer pixel X do MB ímpar, valor preditivo XPredição é: XPredição=arredondamento((Areconstrução–5Breconstrução+ 20Creconstrução+20Dreconstrução–5Ereconstrução+Freconstrução)/ 32); o arredondamento é uma função, que indica arredondamento para o número inteiro mais perto; o Creconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído C mais perto à esquerda do pixel X; o Breconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído B próximo mais perto à esquerda do pixel X; o Areconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído A terceiro mais perto à esquerda do pixel X; o Dreconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído D mais perto à direita do pixel X; o Ereconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído E próximo mais perto à direita do pixel X; e o Freconstrução é um valor de reconstrução de um pixel reconstruído F terceiro mais perto à direita do pixel X.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de divisão de pixels (1001) é para dividir o bloco de pixels no conjunto principal de pixels e no conjunto complementar de pixel, de acordo com um modo de amostragem de cada outra linha e cada outra coluna, largura e altura do conjunto principal de pixels são respectivamente m e n, m e n estando de acordo com a fórmula seguinte,

a função   indica arredondamento na direção de menos infinito; M e N são respectivamente largura e altura do bloco de pixels; Tc é um período de amostragem de coluna, Tr é um período de amostragem de linha, Tr é um número inteiro diferente de zero, Tr ≤ N; Tc é um número inteiro diferente de zero, Tc ≤ M, Tr·Tc ≠ 1； r é um número de linha indicando primeira linha do conjunto principal de pixels no bloco de pixels, r = 1, ..., Tr； c é um número de coluna indicando primeira coluna do conjunto principal de pixels no bloco de pixels, c = 1, ..., Tc.

Images