BR122016013292B1 - Dispositivo de codificação preditiva de vídeo, método de codificação preditiva de vídeo, dispositivo de decodificação preditiva de vídeo e método de decodificação preditiva de vídeo - Google Patents

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Abstract

um dispositivo de decodificação inclui meio de decodificação para decodificar informação de uma direção de previsão de intraimagem de um bloco-alvo e dados de compressão de um sinal residual, meio de geração de sinal de previsão para gerar um sinal de previsão de intraimagem usando a informação da direção e uma amostra de referência reconstruída previamente de um bloco adjacente, meio de restauração de sinal residual para restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo, e meio de armazenamento de blocos para restaurar e armazenar um sinal de pixel do bloco-alvo. o meio de geração de sinal de previsão deriva amostras de referência de um bloco reconstruído previamente vizinho do bloco-alvo armazenado, seleciona duas ou mais amostras de referência chave, realiza um processo de interpolação entre as amostras de referência chave para gerar amos-tras de referência interpoladas, e gera o sinal de previsão de intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção da previsão de intraimagem.

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE CODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO, MÉTODO DE CODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO, DISPOSITIVO DE DECODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO E MÉTODO DE DECODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO (51) lnt.CI.: H04N 19/52; H04N 19/513; H04N 19/573; H04N 19/587 (30) Prioridade Unionista: 24/09/2012 JP 2012-209626 (73) Titular(es): NTT DOCOMO, INC.
(72) Inventor(es): YOSHINORI SUZUKI; CHOONG SENG BOON; THIOWKENG TAN (85) Data do Início da Fase Nacional: 09/06/2016
1/35
DISPOSITIVO DE CODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO, MÉTODO DE
CODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO, DISPOSITIVO DE DECODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO E MÉTODO DE DECODIFICAÇÃO PREDITIVA DE VÍDEO
Dividido do BR 112015006109-5 depositado em 17 de junho de 2013
CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e método de codificação preditiva de imagem em movimento, e a um dispositivo e método de decodificação preditiva de imagem em movimento, e mais particularmente a processamento de filtro de amostras vizinhas para uso em predição intraimagem.
TÉCNICA ANTERIOR [002] Tecnologias de codificação por compressão são usadas para transmitir e acumular dados de imagem em movimento eficientemente. MPEG1 a 4 e H.261 a H.264 são tecnologias de codificação de vídeo amplamente usadas.
[003] Em tais tecnologias de codificação de vídeo, processamento de codificação e processamento de decodificação são realizados após uma imagem a ser codificada ser dividida em uma pluralidade de blocos. Na codificação preditiva intraimagem, um sinal de predição é gerado usando um sinal de imagem vizinho reconstruído previamente (obtido restaurando dados de imagem comprimida) localizado dentro da imagem atual onde um bloco-alvo é incluído, e depois um sinal diferencial é obtido subtraindo o sinal de predição do sinal do bloco-alvo e codificado. Na codificação preditiva interimagem, com referência a um sinal de imagem reconstruído previamente dentro de uma imagem diferente da imagem dentro da qual o bloco-alvo é incluído, compensação de movimento é realizada, e um sinal de predição é gerado. O sinal de predição é subtraído do sinal do bloco-alvo para gerar um sinal diferencial, e
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2/35 o sinal diferencial é codificado.
[004] Comumente, na codificação preditiva interimagem (interpredição), um sinal de predição é gerado buscando imagens reconstruídas previamente para um sinal semelhante ao sinal de pixel de um bloco a ser codificado. Um vetor de movimento que representa a quantidade de deslocamento espacial entre o bloco-alvo e a região formada pelo sinal buscado, e o sinal residual entre o sinal de pixel do bloco-alvo e o sinal de predição são codificados. A técnica de buscar respectivos blocos para o vetor de movimento deste modo é denominada correspondência de bloco.
[005] A figura 10 é um diagrama esquemático para explicar o processo de correspondência de bloco. No presente documento, o procedimento para gerar um sinal de predição é descrito com um exemplo em que uma imagem 701 inclui um bloco-alvo 702 a ser codificado. Uma imagem de referência 703 foi reconstruída previamente. Uma região 704 está localizada na mesma posição espacialmente em que o bloco-alvo 702 está localizado. No processo de correspondência de bloco, uma região de busca 705 vizinha à região 704 é definida, e a partir de sinais de pixel na região de busca, uma região 706 deve ser detectada que tenha a mais baixa soma das diferenças absolutas a partir dos sinais de pixel do bloco-alvo 702. O sinal da região 706 torna-se um sinal de predição, e a quantidade de deslocamento a partir da região 704 para a região 706 é detectada como um vetor de movimento 707. Além disso, um método é comumente usado em que uma pluralidade de imagens de referência 703 é identificada para cada bloco-alvo, uma imagem de referência é selecionada em que a correspondência de bloco é realizada, e informação de seleção de imagem de referência é gerada. Em H.264, a fim de lidar com mudanças de características locais nas imagens, uma pluralidade de tipos de predição é provida, a qual é usada com diferentes tamanhos de bloco cada para codificar um vetor de
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3/35 movimento. Os tipos de predição de H.264 são descritos, por exemplo, na Literatura de Patente 2.
[006] H264 também realiza codificação preditiva intraimagem (intrapredição) em que um sinal de predição é gerado extrapolando, em direções predeterminadas, os valores dos pixels previamente reconstruídos adjacentes a um bloco a ser codificado. A figura 11 é um diagrama esquemático para explicar a predição intraimagem usada em ITU H.264. Na figura 11(A), um bloco-alvo 802 é um bloco a ser codificado, e um grupo de pixels (grupo de amostras de referência) 801 é de uma região adjacente que inclui sinal de imagem reconstruído previamente em processamento anterior, e o grupo inclui pixels A a M adjacentes ao limiar do bloco-alvo 802.
[007] Neste caso, um sinal de predição é gerado estendendo o grupo de pixels (grupo de amostras de referência) 801 dos pixels adjacentes imediatamente acima do bloco-alvo 802 na direção para baixo. Na figura 11(B), um sinal de predição é gerado estendendo os pixels previamente reconstruídos (I a L) localizados à esquerda de um bloco-alvo 804 na direção para a direita. Uma explicação detalhada para gerar um sinal de predição é dada, por exemplo, na Literatura de Patente 1. A diferença do sinal de pixel do bloco-alvo é calculada para cada um dos nove sinais de predição gerados como mostrado nas figuras 11(A) - 11(B). O sinal de predição tendo o menor valor de diferença é selecionado como o sinal de predição ótimo. Como descrito acima, sinais de predição (amostras de intrapredição) podem ser gerados extrapolando os pixels. A descrição acima é proporcionada na Literatura de Patente 1 abaixo.
[008] A predição intraimagem mostrada na Literatura de Não Patente 1 provê 25 tipos de métodos de geração de sinais de predição, todos realizados em direções diferentes de se estender amostras de referência, além dos 9 tipos descritos acima (um total de 34 tipos).
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4/35 [009] Na Literatura de Não Patente 1, a fim de suprimir distorções nas amostras de referência, as amostras de referência são submetidas a um filtro passa-baixa antes de um sinal de predição ser gerado. Especificamente, um filtro 121 tendo coeficientes de peso de 1:2:1 é aplicado às amostras de referência antes da predição de extrapolação. Este processamento é denominado intrasuavização.
[010] Com referência à figura 7 e à figura 8, a predição intraimagem na Literatura de Não Patente 1 é descrita. A figura 7 mostra um exemplo de divisão de bloco. Cinco blocos 220, 230, 240, 250 e 260 adjacentes a um bloco-alvo 210, que tem um tamanho de bloco de NxN amostras, foram previamente reconstruídos. Para intrapredição do bloco-alvo 210, amostras de referência indicadas como ref[x] (x = 0 a 4N) são usadas. A figura 8 mostra o fluxo de processo da intrapredição. Primeiro, na etapa 310, amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N) são derivadas de uma memória dentro da qual um gerador de sinal de predição para realizar o processo de predição intraimagem armazena os pixels reconstruídos. Na etapa, alguns dos blocos adjacentes podem não ter sido reconstruídos devido à ordem de codificação, e todas as 4N+1 amostras ref[x] não podem ser derivadas. Se for este o caso, as amostras faltantes são substituídas com amostras geradas por um processo de preenchimento (os valores das amostras vizinhas são copiados), pelo que 4N+1 amostras de referência são preparadas. Os detalhes do processo de preenchimento são descritos na Literatura Não Patente 1. Em seguida, na etapa 320, o gerador de sinal de predição realiza o processo de suavização sobre as amostras de referência usando o filtro 121. Finalmente, na etapa 330, o gerador de sinal de predição prediz um sinal no bloco-alvo por extrapolações (nas direções de predição intraimagem) e gera um sinal de predição (isto é, amostras de intrapredição).
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LISTA DE CITAÇÕES
Literatura de Patente [011] Literatura de Patente 1: Patente US no 6765964
Literatura de Patente 2: Patente US no 7003035
Literatura de não Patente [012] Literatura Não Patente 1: B. Bross et al., High efficiency video coding (HEVC) text specification draft 8, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) de ITU-T SG16 WP3 e ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, JCTVC-J1003, 10o Encontro: Estocolmo, Suécia, 11-20 de julho de 2012.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Problema Técnico [013] A figura 9 mostra um exemplo de um sinal representando uma região plana em que valores de pixel são similares. Quando os valores de pixel originais (valores de amostra originais) 410 são codificados por quantização grosseira, valores reconstruídos (valores de amostra reconstruídos) 420 no bloco tomam um valor constante, e uma distorção semelhante a degrau aparece em um limiar de bloco 430. Esta distorção é conhecida como ruído de bloco e é geralmente removida aplicando um filtro de remoção de ruído de bloco à imagem reconstruída. No entanto, a amostra de referência usada na predição intraimagem é um sinal preparado previamente para a aplicação do processo de filtro para remover ruído de bloco, de modo que o ruído de bloco remanescente na amostra de referência no limiar de bloco propaga-se para o sinal de predição (amostras de intrapredição) do bloco-alvo através de predição intraimagem. O ruído de bloco que se propagou para o sinal de predição não pode ser removido por um processo de remoção de ruído de bloco para um sinal reconstruído e, portanto, propaga-se diretamente para o grupo de amostras de referência para o próximo bloco-alvo.
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6/35 [014] Na Literatura de não Patente 1, 34 tipos diferentes de direções de extrapolação são preparados no método de extrapolação de predição intraimagem (nas direções de predição intraimagem), de modo que o ruído de bloco propaga-se enquanto muda de direções. Como resultado, uma pluralidade de artefatos de contorno é produzida no sinal reconstruído de uma região plana em uma imagem. Em particular, quando ruído se propaga para um bloco de um tamanho grande, os artefatos de contorno se manifestam ao longo do bloco grande, gerando um efeito visual desagradável.
[015] O filtro 121 descrito na Técnica Anterior pode remover efetivamente o ruído dentro das amostras de referência, mas não pode remover ruído semelhante a degrau como ilustrado na figura 9 por causa de um número de taps pequeno.
[016] O objetivo da presente invenção é suprimir ruído artificial tal como os artefatos de contorno descritos acima.
Solução para o Problema [017] Um dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção inclui meio de divisão de blocos para dividir uma imagem de entrada em uma pluralidade de blocos, meio de geração de sinal de predição para geração, usando amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes a um bloco-alvo a ser codificado entre os blocos divididos a partir do meio de divisão de blocos, um sinal de predição intraimagem de um bloco tendo uma correlação mais alta com o bloco-alvo. O dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento inclui ainda meio de geração de sinal residual para gerar um sinal residual entre o sinal de predição do bloco-alvo e o sinal de pixel do bloco-alvo, meio de compressão de sinal residual para comprimir o sinal residual gerado pelo meio de geração de sinal residual, meio de restauração de sinal residual para gerar um
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7/35 sinal residual reconstruído restaurando o sinal residual comprimido, meio de codificação para codificar os dados de compressão do sinal residual, e meio de armazenamento de blocos para restaurar o sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído e armazenando o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência. O meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos, armazenados no meio de armazenamento de blocos, que avizinha o bloco-alvo, seleciona duas ou mais amostras de referência chave a partir das amostras de referência, realiza um processo de interpolação entre as amostras de referência chave para gerar amostras de referência interpoladas, determina uma direção de predição intraimagem, e gera o sinal de predição intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção determinada da predição intraimagem. O meio de codificação codifica informação de direção da direção de intraimagem junto com os dados de compressão do sinal residual.
[018] No dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento descrito acima, o meio de geração de sinal de predição pode realizar seletivamente o processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência, baseado em uma comparação entre as amostras de referência chave e um limiar predeterminado.
[019] No dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento descrito acima, as amostras de referência podem ser as amostras de referência como localizadas na extremidade do grupo de amostras de referência, e o processo de interpolação pode ser um processo de interpolação bilinear realizado nas amostras de referência entre as amostras de referência chave.
[020] Um dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção inclui meio de
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8/35 decodificação para decodificar, a partir de dados de compressão codificados para uma pluralidade de blocos divididos, informação de uma direção de predição intraimagem a ser usada na predição intraimagem de um bloco-alvo a ser decodificado e um sinal residual comprimido, meio de geração de sinal de predição para gerar um sinal de predição intraimagem usando a informação da direção da predição intraimagem e amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo, meio de restauração de sinal residual para restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo a partir do sinal residual comprimido, e meio de armazenamento de blocos para restaurar um sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência. O meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos armazenados no meio de armazenamento de bloco, que avizinham o bloco-alvo, seleciona duas ou mais amostras de referência chave a partir das amostras de referência, realiza um processo de interpolação entre as amostras de referência chave para gerar amostras de referência interpoladas, e gera o sinal de predição intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção da predição intraimagem.
[021] No dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento descrito acima, o meio de geração de sinal de predição pode realizar seletivamente um processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência, baseado em uma comparação entre as amostras de referência chave e um limiar predeterminado.
[022] No dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento descrito acima, as amostras de referência podem ser amostras de referência como localizadas na extremidade de um grupo de amostras de
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9/35 referência, e o processo de interpolação pode ser um processo de interpolação bilinear realizado sobre as amostras de referência entre as amostras de referência chave.
[023] A presente invenção pode ser tomada como se referindo a um método de codificação preditiva de imagem em movimento, a um método de decodificação preditiva de imagem em movimento, a um programa de codificação preditiva de imagem em movimento, e a um programa de decodificação preditiva de imagem em movimento, e pode ser descrita como a seguir.
[024] Um método de codificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção é executado por um dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento. O método de codificação preditiva de imagem em movimento inclui uma etapa de divisão de blocos de dividir uma imagem de entrada em uma pluralidade de blocos, uma etapa de geração de sinal de predição de gerar, usando amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes a um bloco-alvo a ser codificado entre os blocos divididos a partir da etapa de divisão de blocos, um sinal de predição intraimagem de um bloco tendo uma correlação mais alta com o bloco-alvo, uma etapa de geração de sinal residual de gerar um sinal residual entre o sinal de predição do bloco-alvo e o sinal de pixel do bloco-alvo, uma etapa de compressão de sinal residual de comprimir o sinal residual gerado na etapa de geração de sinal residual, uma etapa de restauração de sinal residual de gerar um sinal residual reconstruído restaurando o sinal residual comprimido, uma etapa de codificação de codificar o sinal residual comprimido, e uma etapa de armazenamento de blocos de restaurar o sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de
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10/35 referência. Na etapa de geração de sinal de predição, amostras de referência são derivadas de blocos previamente reconstruídos, que são armazenados e avizinham o bloco-alvo, duas ou mais amostras de referência chave são selecionadas a partir das amostras de referência, um processo de interpolação é realizado entre as amostras de referência chave para gerar amostras de referência interpoladas, uma direção de predição intraimagem é determinada, e o sinal de predição intraimagem é gerado extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção determinada da predição intraimagem. Na etapa de codificação, a informação da direção da predição intraimagem é codificada junto com os dados de compressão do sinal residual.
[025] Um método de decodificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção é executado por um dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento. O método de decodificação preditiva de imagem em movimento inclui uma etapa de decodificação de decodificar, a partir dos dados de compressão codificados para uma pluralidade de blocos divididos, informação de uma direção de predição intraimagem para ser usada em predição intraimagem de um bloco-alvo a ser decodificado e um sinal residual comprimido, uma etapa de geração de sinal de predição de gerar um sinal de predição intraimagem usando a informação da direção de predição intraimagem e amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo, uma etapa de restauração de sinal residual de restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo a partir do sinal residual comprimido, e uma etapa de armazenamento de blocos de restaurar um sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência. Na etapa de geração de sinal de predição, amostras de referência são derivadas de blocos previamente
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11/35 reconstruídos, que são armazenados e avizinham o bloco-alvo, duas ou mais amostras de referência chave são selecionadas a partir das amostras de referência, um processo de interpolação é realizado entre as amostras de referência chave para gerar amostras de referência interpoladas, e o sinal de predição intraimagem é gerado extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção da predição intraimagem.
[026] Um programa de codificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção faz com que um computador funcione como meio de divisão de blocos para dividir uma imagem de entrada em uma pluralidade de blocos, meio de geração de sinal de predição para gerar, usando amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes a um bloco-alvo a ser codificado entre os blocos divididos a partir do meio de divisão de blocos, um sinal de predição intraimagem, de um bloco tendo uma correlação mais alta com o bloco-alvo, meio de geração de sinal residual para gerar um sinal residual entre o sinal de predição do bloco-alvo e o sinal de pixel do bloco-alvo, meio de compressão de sinal residual para comprimir o sinal residual gerado pelo meio de geração de sinal residual, meio de restauração de sinal residual para gerar um sinal residual reconstruído restaurando o sinal residual comprimido, meio de codificação para codificar os dados de compressão do sinal residual, e meio de armazenamento de blocos para restaurar o sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo a ser usado como a amostra de referência. O meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos armazenados no meio de armazenamento de blocos, que avizinham o bloco-alvo, seleciona duas ou mais amostras de referência chave a partir das amostras de referência, realiza um processo de interpolação entre as amostras de referência chave para gerar
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12/35 amostras de referência interpoladas, determina uma direção de predição intraimagem, e gera o sinal de predição intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção determinada da predição intraimagem. O meio de codificação codifica informação da direção de direção de intraimagem junto com os dados de compressão do sinal residual.
[027] Um programa de decodificação preditiva de imagem em movimento de acordo com um aspecto da presente invenção faz com que um computador funcione como meio de decodificação para decodificar, a partir de dados de compressão codificados, uma pluralidade de blocos divididos, informação de uma direção de predição intraimagem para ser usada em predição intraimagem de um bloco-alvo a ser decodificado e um sinal residual comprimido, meio de geração de sinal de predição para gerar um sinal de predição intraimagem usando a informação da direção da predição intraimagem e amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo, meio de restauração de sinal residual para restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo a partir do sinal residual comprimido, e meio de armazenamento de blocos para restaurar o sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo a ser usado como amostras de referência. O meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos armazenados no meio de armazenamento de blocos, que avizinham o bloco-alvo, seleciona duas ou mais amostras de referência chave a partir das amostras de referência, realiza um processo de interpolação entre as amostras de referência chave para gerar amostras de referência interpoladas e gera o sinal de predição intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas baseado na direção da predição intraimagem.
Efeitos da Invenção
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13/35 [028] Com o processo de filtro aplicado sobre as amostras de referência por interpolação bilinear de acordo com a presente invenção, os sinais nas amostras de referência são feitos gradualmente mudados usando amostras em ambas as extremidades das amostras de referência, deste modo suprimindo tal ruído artificial como artefatos de contorno.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [029] A figura 1 é um diagrama de bloco mostrando um dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[030] A figura 2 é um diagrama de bloco mostrando um dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento de acordo com a modalidade da presente invenção.
[031] A figura 3 é um fluxograma mostrando um método de predição intraimagem de acordo com a modalidade da presente invenção.
[032] A figura 4 é um fluxograma mostrando outro exemplo do método de predição intraimagem de acordo com a modalidade da presente invenção.
[033] A figura 5 é um diagrama mostrando uma configuração de hardware de um computador para executar um programa armazenado em um meio de gravação.
[034] A figura 6 é uma visão global do computador para executar um programa armazenado em um meio de gravação.
[035] A figura 7 é um diagrama ilustrando um exemplo de amostras de referência usadas na predição intraimagem.
[036] A figura 8 é um fluxograma mostrando um método de predição intraimagem em uma técnica convencional.
[037] A figura 9 é um diagrama ilustrando a relação entre um sinal original e um sinal reconstruído em uma região plana.
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14/35 [038] A figura 10 é um diagrama esquemático para explicar um processo de estimação de movimento em predição intraimagem.
[039] A figura 11 é um diagrama esquemático para explicar predição intraimagem pela extrapolação de amostras de referência.
[040] A figura 12 é um diagrama ilustrando outro exemplo de amostras de referência usadas em predição intraimagem.
[041] A figura 13 é um fluxograma ilustrando um processo em um gerador de sinal de predição 103 na figura 1.
[042] A figura 14 é um fluxograma ilustrando um processo em um gerador de sinal de predição 208 na figura 2.
[043] A figura 15 é um fluxograma mostrando um segundo outro exemplo do método de predição intraimagem de acordo com a modalidade da presente invenção.
[044] A figura 16 é um diagrama de bloco mostrando uma configuração de um programa de codificação preditiva de imagem em movimento.
[045] A figura 17 é um diagrama de bloco mostrando uma configuração de um programa de decodificação preditiva de imagem em movimento.
MODALIDADES DA INVENÇÃO [046] As modalidades da presente invenção serão descritas abaixo com referência à figura 1 à figura 7 e figura 13 à figura 17.
[047] A figura 1 é um diagrama de bloco mostrando um dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado na figura 1, o dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento 100 inclui um terminal de entrada 101, um divisor de blocos 102, um gerador de sinal de predição 103, uma memória de quadro 104, um subtrator 105, um transformador 106, um quantizador 107, um quantizador inverso 108, um transformador inverso 109,
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15/35 um adicionador 110, um codificador por entropia 111, um terminal de saída 112, uma memória de bloco 113, e um filtro de loop 114. O subtrator 105, o transformador 106, e o quantizador 107 funcionam como meio de codificação recitado nas reivindicações. O quantizador inverso 108, o transformador inverso 109 e o adicionador 110 funcionam como meio de decodificação recitados nas reivindicações. A memória de quadro 104 funciona como meio de armazenamento de imagem, e a memória de bloco 113 funciona como meio de armazenamento de blocos.
[048] A operação do dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento 100 configurado como descrito acima é descrita abaixo. O sinal de uma imagem em movimento composta de uma pluralidade de imagens é inserida no terminal de entrada 101. O divisor de blocos 102 divide uma imagem a ser codificada em uma pluralidade de regiões. Na modalidade de acordo com a presente invenção, como mostrado no exemplo na figura 7, o tamanho de bloco não é limitado. Uma variedade de tamanhos e formas de bloco pode ser definida coincidentemente em uma imagem. A ordem de codificação de blocos é descrita, por exemplo, na Literatura de Não Patente 1. A seguir, um sinal de predição é gerado para uma região a ser codificada (a seguir denominado blocoalvo). Na modalidade de acordo com a presente invenção, dois tipos de métodos de predição são usados, a saber, predição interimagem e predição intraimagem. O processo de geração de sinal de predição no gerador de sinal de predição 103 é descrito depois usando a figura 13.
[049] O subtrator 105 subtrai um sinal de predição (através de uma linha L103) a partir do sinal de um bloco-alvo (através de uma linha L102) para gerar um sinal residual. O transformador 106 aplica uma transformada discreta do cosseno no sinal residual. O quantizador 107 quantiza cada coeficiente de transformada. O codificador por entropia 111 codifica os coeficientes de
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16/35 transformada e emite, ao terminal de saída 112, os coeficientes de transformada codificados junto com informação de predição necessária para gerar um sinal de predição.
[050] A fim de realizar a predição intraimagem ou a predição interimagem no bloco-alvo subsequente, o sinal comprimido do bloco-alvo é inversamente processado e decodificado. Mais especificamente, os coeficientes de transformada quantizados são inversamente quantizados pelo quantizador inverso 108 e depois passam por uma transformada inversa do cosseno discreta realizada pelo transformador inverso 109, pelo qual o sinal residual é reconstruído. O adicionador 110 adiciona o sinal residual reconstruído ao sinal de predição enviado através da linha L103 para reproduzir o sinal do bloco-alvo. O sinal do bloco reconstruído é armazenado na memória de bloco 113 para predição intraimagem. Uma imagem reconstruída formada pelo sinal reconstruído é armazenada na memória de quadro 104 após o ruído de bloco sofrido na imagem reconstruída ser removido pelo filtro de loop 114.
[051] Com referência à figura 13, o fluxo de processo de sinal de predição realizado no gerador de sinal de predição 103 é explicado. Primeiro, na etapa S302, a informação de predição necessária para predição interimagem é gerada. Especificamente, uma imagem reconstruída que é previamente codificada e depois de reconstruída é usada como uma imagem de referência. Esta imagem de referência é buscada para um vetor de movimento e uma imagem de referência que dá um sinal de predição com a menor diferença a partir do blocoalvo. Neste caso, o bloco-alvo é introduzido através da linha L102, e a imagem de referência é introduzida através da linha L104. Uma pluralidade de imagens previamente codificadas e reconstruídas é usada como imagens de referência. Os detalhes disso são iguais aos presentes em H.264 que é o método ou técnica convencional mostrado na Literatura de Não Patente 1.
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17/35 [052] Na etapa S303, informação de predição necessária para predição intraimagem é gerada. Como mostrado na figura 7, os valores de pixel previamente reconstruídos espacialmente adjacentes ao bloco-alvo são usados para gerar sinais de predição em uma pluralidade de direções de intrapredição. Então, a direção de predição (modo de intrapredição) que dá um sinal de predição com a menor diferença do bloco-alvo é selecionada. Aqui, o gerador de sinal de predição 103 gera um sinal de predição intraimagem adquirindo os sinais de pixel previamente reconstruídos dentro da mesma imagem como amostras de referência a partir da memória de bloco 113 através de uma linha L113 e extrapolando estes sinais.
[053] Em seguida, na etapa S304, um método de predição a ser aplicado ao bloco-alvo é selecionado entre predição interimagem e predição intraimagem. Por exemplo, um dos métodos de predição que dá um valor de predição com uma pequena diferença a partir do bloco-alvo é selecionado. Alternativamente, os dois métodos de predição podem ser realizados efetivamente até o final do processamento de codificação e o que pode ser selecionado é o que tem um valor de avaliação menor calculado a partir da relação entre a quantidade de codificação produzida e a soma de valores absolutos das imagens de diferença codificadas. A informação de seleção do método de predição selecionado é enviada como informação necessária para gerar um sinal de predição ao codificador por entropia 111 através de uma linha L112 para codificação e é então emitida a partir do terminal de saída 112 (etapa S305).
[054] Se o método de predição selecionado na etapa S306 é predição interimagem, um sinal de predição é gerado na etapa S307 baseado em informação de movimento (o vetor de movimento e a informação de imagem de referência). O sinal de predição interimagem gerado é emitido ao subtrator 105
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18/35 através da linha L103. Na etapa S308, a informação de movimento é enviada como a informação necessária para gerar um sinal de predição ao codificador por entropia 111 através da linha L112 para codificação e é então emitida a partir do terminal de saída 112.
[055] Se o método de predição selecionado na etapa S306 é predição intraimagem, um sinal de predição é gerado na etapa S309 baseado no modo de intrapredição. O sinal de predição intraimagem gerado é emitido ao subtrator 105 através da linha L103. Na etapa S310, o modo de intrapredição é enviado como a informação necessária para gerar um sinal de predição ao codificador por entropia 111 através da linha L112 para codificação e é então emitido a partir do terminal de saída 112.
[056] O método de codificação usado no codificador por entropia 111 pode ser codificação aritmética ou pode ser codificação de comprimento variável.
[057] A figura 2 é um diagrama de bloco de um dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento 200 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado na figura 2, o dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento 200 inclui um terminal de entrada 201, um analisador de dados 202, um quantizador 203, um transformador inverso 204, um adicionador 205, um gerador de sinal de predição 208, uma memória de quadro 207, um terminal de saída 206, um filtro de loop 209, e uma memória de bloco 215. O quantizador inverso 203 e o transformador inverso 204 funcionam como meio de decodificação recitado nas reivindicações. Qualquer outro meio pode ser usado como o meio de decodificação. O transformador inverso 204 pode ser omitido. A memória de quadro 207 funciona como meio de armazenamento de imagens e a memória de bloco 215 funciona como meio de armazenamento de blocos.
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19/35 [058] A operação do dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento 200 configurada como descrito acima é descrita abaixo. Os dados comprimidos que são codificados por compressão pelo método descrito acima são introduzidos a partir do terminal de entrada 201. Os dados comprimidos incluem um sinal residual obtido predizendo e codificando um bloco-alvo de uma pluralidade de blocos de uma imagem dividida, bem como a informação necessária para gerar um sinal de predição. Como mostrado no exemplo da figura 7, o tamanho do bloco não é limitado. Uma variedade de formas e tamanhos de bloco pode ser coincidentemente definida em uma imagem. A ordem de decodificação de blocos é descrita, por exemplo, na Literatura de Não Patente 1. A informação necessária para gerar um sinal de predição inclui a informação de seleção de método de predição e a informação de movimento (para predição interimagem) ou o modo de intrapredição (para predição intraimagem).
[059] O analisador de dados 202 decodifica o sinal residual do bloco-alvo, a informação requerida para gerar um sinal de predição, e o parâmetro de quantização a partir dos dados comprimidos. O quantizador inverso 203 quantiza inversamente o sinal residual decodificado do bloco-alvo baseado no parâmetro de quantização (através de uma linha L202). O transformador inverso 204 adicionalmente aplica uma transformada inversa do cosseno discreta no sinal residual quantizado inversamente. Como resultado, o sinal residual é reconstruído. Em seguida, a informação necessária para gerar um sinal de predição é envida ao gerador de sinal de predição 208 através de uma linha L206. O gerador de sinal de predição 208 gera um sinal de predição do bloco-alvo baseado na informação requerida para gerar um sinal de predição. Um processo de gerar um sinal de predição no gerador de sinal de predição 208 é descrito depois usando a figura 14. O sinal de predição gerado é enviado ao adicionador
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205 através de uma linha L208 e é adicionado ao sinal residual reconstruído. O sinal de bloco-alvo é assim reconstruído e emitido ao filtro de loop 209 através de uma linha L205 e, ao mesmo tempo, armazenado na memória de bloco 215 para ser usado para predição intraimagem de blocos subsequentes. O filtro de loop 209 remove um ruído de bloco do sinal reconstruído inserido através da linha L205. A imagem reconstruída tendo um ruído de bloco removido é armazenada na memória de quadro 207 como uma imagem reconstruída para ser usada para decodificar e reproduzir imagens subsequentes.
[060] O fluxo de processamento de sinal de predição realizado no gerador de sinal de predição 208 é descrito usando a figura 14. Primeiro, na etapa S402, o método de predição decodificado pelo analisador de dados 202 é derivado.
[061] Se o método de predição decodificado é predição interimagem (etapa S403), a informação de movimento (o vetor de movimento e a informação de imagem de referência) decodificada pelo analisador de dados 202 é derivada (etapa S404). A memória de quadro 207 é acessada baseada na informação de movimento para derivar um sinal de referência de uma pluralidade de imagens de referência, e um sinal de predição é gerado (etapa S405).
[062] Se o método de predição decodificado é predição intraimagem (etapa S403), o modo de intrapredição decodificado pelo analisador de dados 202 é derivado (etapa S406). A memória de bloco 215 é acessada para derivar sinais de pixel previamente reconstruídos localizados adjacentes ao bloco-alvo como amostras de referência, e um sinal de predição é gerado baseado no modo de intrapredição (etapa S407). O sinal de predição gerado é emitido ao adicionador 205 através de L208.
[063] O método de decodificação usado no analisador de dados 202 pode ser decodificação aritmética ou pode ser decodificação de comprimento variável.
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21/35 [064] Em seguida, o método de predição intraimagem na modalidade da presente invenção é descrito usando a figura 3 e a figura 7. Especificamente, os detalhes da etapa S309 na figura 13 e da etapa S407 na figura 14 são descritos, os quais incluem um método de estimar as amostras de intrapredição em um bloco-alvo por extrapolação baseado no modo de intrapredição usando as amostras de referência derivadas da memória de bloco 113 na figura 1 ou da memória de bloco 215 na figura 2.
[065] Na presente invenção, a fim de suprimir ruído tal como artefatos de contorno descritos anteriormente na seção Problema Técnico, um processo de interpolação bilinear é aplicado a um grupo de amostras de referência usadas na predição intraimagem com respeito ao bloco que sofre dos artefatos de contorno. Uma aparência de ruído semelhante a degrau no limiar de bloco do grupo de amostras de referência é suprimida fazendo o sinal do grupo de amostras de referência mudar suavemente.
[066] O processo de interpolação bilinear aplicado ao grupo de amostras de referência é descrito usando a figura 7. Quando o bloco-alvo 210 tem um tamanho de bloco de NxN amostras, o grupo de amostras de referência vizinho 270 de 4N+1 amostras de referência (ref[x] (x = 0 a 4N)) é formado com os sinais previamente reconstruídos pertencendo a cinco blocos previamente reconstruídos 220, 230, 240, 250 e 260. Na presente modalidade, três amostras de referência localizadas nas extremidades do grupo de amostras de referência 270, a saber, a amostra de referência inferior esquerda BL = ref[0] e a amostra de referência superior direita AR = ref[4N], e a amostra de referência superior esquerda AL = ref[2N] localizada no centro do grupo de amostras de referência 270 e acima à esquerda do bloco-alvo são definidas como amostras de referência chave de interpolação bilinear. Aqui, as 4N+1 amostras de referência são interpoladas como a seguir.
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22/35 ref'[0] = ref[0] (1) ref'[i] = BL + (i*(AL - BL) + N) / 2N (i = 1 a 2N - 1) (2) ref'[2N] = ref[2N] (3) ref'[2N + i] = AL + (i*(AR - AL) / 2N (i = 1 a 2N - 1) (4) ref' [4N] = ref[4N] (5) onde, ref'[x] (x = 0 a 4N) representa os valores das amostras de referência interpoladas. As Equações (2) e (4) podem ser transformadas em Equação (2)' e (4)', respectivamente.
ref'[i] = ((2N - i)*BL + i*AL + N) / 2N (i = 1 a 2N - 1) (2)' ref'[2N + i] = ((2N - i)*AL + i*AR + N) / 2N (i = 1 a 2N - 1) (4)' [067] Os valores de amostras de referência entre BL e AL são gerados com amostras de referência chave BL e AL por interpolação linear, e os valores de amostras de referência entre AL e AR são gerados com amostras de referência chave AL e AR por interpolação bilinear, resultando em que os níveis dos valores de amostras de referência interpoladas tornam-se suavemente trocados. Como resultado, a propagação de ruído de bloco para o sinal de predição pode ser suprimida.
[068] Em seguida, os critérios para determinar se a interpolação bilinear deve ser aplicada às amostras de referência são descritos usando a figura 7. Na presente modalidade, a determinação é feita usando as três amostras de referência chave e duas amostras de referência no limiar de bloco, e dois limiares. THRESHOLD_ABOVE e THRESHOLD_LEFT são limiares usados para determinar se a interpolação bilinear deve ser aplicada às amostras de referência ref[x] (x = 2N+1 a 4N -1) na posição superior e as amostras de referência ref[x] (x = 1 a 2N - 1) na posição esquerda, respectivamente, com respeito ao bloco-alvo. A interpolação bilinear é aplicada à amostra de referência que satisfaz os critérios de determinação.
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23/35 [069] Na presente modalidade, os critérios de determinação abaixo são usados. Interpolate_Above e Interpolate_Left nas duas equações abaixo são valores Booleanos. Quando o lado direito é satisfeito, verdade (1) se mantém, e a interpolação bilinear é aplicada. Quando o lado direito não é satisfeito, falso (0) se mantém, e intrasuavização pelo filtro convencional 121 é aplicado.
Interpolate_Left = abs(BL + AL - 2*ref[N]<THRESHOLD_LEFT (6)
Interpolate_Above = abs(AL + AR - 2*ref[3N]) < THRESHOLD_ABOVE (7) [070] Quando os valores de BL, AL, e ref[N] estão em uma linha reta, o valor de BL + AL - 2*ref[N] é zero. Similarmente, quando os valores de AL, AR e ref[3N] estão em uma linha reta, o valor de AL + AR - 2*ref[3N] também é zero. Em outras palavras, as duas equações acima comparam a magnitude de desvio de ref[N] da linha reta conectando BL e AL e a magnitude de desvio de ref[3N] da linha reta conectando AL e AR, com os respectivos limiares. Se os dois desvios calculados são menores do que o limiar correspondente THRESHOLD_ABOVE ou THRESHOLD_LEFT, o valor Booleano (Interpolate_Above ou Interpolate_Left) é verdade, e a interpolação bilinear é aplicada à amostra de referência. Nas Equações (6) e (7), abs(x) calcula o valor absoluto de x.
[071] Os valores dos dois limiares (THRESHOLD_ABOVE e THRESHOLD_LEFT) podem ser pré-fixados em valores fixos, ou podem ser codificados para cada quadro ou para cada fatia tendo uma pluralidade de bocos juntos, e decodificados pelo decodificador. Os valores dos dois limiares podem ser codificados para cada bloco e decodificados pelo decodificador. Na figura 2, os dois limiares são decodificados pelo analisador de dados 202 e emitidos para o gerador de sinal de predição 208 para uso na geração de um sinal de predição intraimagem detalhado abaixo na figura 3 e figura 4.
[072] Figura 3 mostra um fluxograma de um processo de estimar as amostras de intrapredição por extrapolação (nas direções de predição
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24/35 intraimagem). Primeiro, na etapa S510, o gerador de sinal de predição (103 ou 208, o número de referência é omitido de agora em diante) deriva as amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N) como mostrado no grupo de pixels 270 na figura 7 da memória de bloco (113 ou 215, o número de referência é omitido de agora em diante). Se os blocos vizinhos não foram ainda reconstruídos devido à ordem de codificação ou outras razões, e todas as 4N + 1 amostras não podem ser derivadas, as amostras faltantes são substituídas pelo processo de preenchimento (os valores das amostras vizinhas são copiados), pelo que 4N + 1 amostras de referência são preparadas. Os detalhes do processo de preenchimento são descritos na Literatura de Não Patente 1. Em seguida, na etapa 560, dois valores Booleanos Interpolate_Above e Interpolate_Left são calculados com as Equações (6) e (7).
[073] Em seguida, na etapa 520, o gerador de sinal de predição determina se o bloco-alvo satisfaz os critérios de determinação para aplicar a interpolação bilinear. Especificamente, é determinado se o tamanho do bloco-alvo é maior do que um M predeterminado, e também é determinado se Interpolate_Above e Interpolate_Left calculados são ambos verdadeiros. A razão pela qual o tamanho do bloco é fixado com um critério de determinação é porque o problema de artefatos de contorno é provável de ocorrer em um bloco de um tamanho grande. O teste para determinar se o tamanho de um bloco é maior do que o valor grande M ajuda a evitar a realização desnecessária de mudanças para as amostras de referência.
[074] Se os dois critérios de determinação são satisfeitos (tamanho de bloco >= M e Interpolate_Above == verdade e Interpolate_Left == verdade), o processo prossegue para a etapa 530. Se não satisfeitos, o processo prossegue para a etapa 540. Na etapa 530, o processo de interpolação bilinear mostrado pelas Equações (1) a (5) é aplicado às amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N)
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25/35 para gerar as amostras de referência interpoladas ref'[x] (x = 0 a 4N). Na etapa 540, de acordo com as Equações (8) e (9), intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado às amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N).
ref'[i] = ref[i] (i = 0 e 4N) (8) ref'[i] = (ref[i - 1] + 2*ref[i] + ref[i + 1] + 2) / 4 (i = 1 a 4N -1) (9), onde ref'[x] (x = 0 a 4N) representa os valores das amostras de referência suavizadas.
[075] Finalmente, na etapa 550, as amostras de intrapredição do blocoalvo são estimadas por extrapolação (na direção de predição intraimagem) usando o modo de intrapredição já determinado e as amostras de referência interpoladas ou suavizadas ref'[x] (x = 0 a 4N).
[076] A figura 4 ilustra ainda os detalhes da figura 3 e mostra um fluxograma de um processo de estimar a amostra de intrapredição por extrapolação (na direção de predição intraimagem) em um caso onde a comutação entre a interpolação bilinear e o filtro 121 é realizada separadamente e independentemente para as amostras de referência esquerdas (ref[x], x = 0 a 2N) e as amostras de referência superiores (ref[x], x=2N a 4N). Primeiro, na etapa 610, o gerador de sinal de predição (103 ou 208, o número de referência é omitido de agora em diante) deriva amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N) como mostrado no grupo de pixels 270 na figura 7 da memória de bloco (113 ou 215, o número de referência é omitido de agora em diante). Se os blocos vizinhos ainda não foram reconstruídos devido à ordem de codificação ou outras razões, e todas as 4N + 1 amostras de referência não podem ser derivadas, as amostras faltantes são substituídas pelo processo de preenchimento (os valores das amostras vizinhas são copiados), pelo que 4N + 1 amostras de referência são preparadas. Os detalhes do processo de preenchimento são descritos na Literatura Não Patente 1.
[077] Em seguida, na etapa 680, os dois valores Booleanos
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Interpolate_Above e Interpolate_Left são calculados com as Equações (6) e (7).
[078] Em seguida, na etapa 620, o gerador de sinal de predição determina se o bloco-alvo satisfaz os critérios para aplicar a interpolação bilinear. Especificamente, é determinado se o tamanho do bloco-alvo é maior do que o valor predeterminado M, e também é determinado se pelo menos um dos Interpolate_Above e Interpolate_Left calculados é verdade. Se estes dois critérios de determinação são satisfeitos (tamanho de bloco >= M e Interpolate_Above = verdade ou Interpolate_Left = verdade), o processo prossegue para a etapa 625. Se não satisfeitos, o processo prossegue para a etapa 660. Na etapa 660, intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado ao grupo de amostras de referência com as Equações (8) e (9).
[079] Na etapa 625, é determinado se o critério de determinação, como mostrado na Equação (6), para aplicar a interpolação bilinear para as amostras de referência esquerdas é satisfeito. Especificamente, se Interpolate_Left é verdade (1), o processo prossegue para a etapa 630, e o processo de interpolação bilinear mostrado nas equações (1) e (2) é aplicado às amostras de referência ref[x] (x = 0 a 2N) para gerar as amostras de referência interpoladas ref'[x] (x = 0 a 2N). Se o critério de determinação na Equação (6) não é satisfeito, o processo prossegue para a etapa 635, e intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado às amostras de referência esquerdas ref[x] (x = 0 a 2N) com as Equações (10) e (11).
ref'[0] = ref[0] (10) ref'[i] = (ref[i - 1] + 2*ref[i] + ref[i + 1] + 2) / 4 (i = 1 a 2N-1) (11), onde ref'[x] (x = 0 a 2N) representa os valores das amostras de referência suavizadas.
[080] Em seguida, na etapa 640, é determinado se o critério de determinação, como mostrado na Equação (7), para aplicar a interpolação bilinear para as amostras de referência superiores é satisfeito Especificamente,
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27/35 se Interpolate_Above é verdade (1), o processo prossegue para a etapa 650, e o processo de interpolação bilinear é aplicado às amostras de referência superiores ref[i] (i = 2N+1 a 4N) com as Equações (3), (4) e (5). Se o critério de determinação na Equação (7) não é satisfeito, o processo prossegue para a etapa 655, e intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado às amostras de referência superiores ref[x] (x = 2N+1 a 4N) baseado nas Equações (12), (13) e (14).
ref'[2N] = ref[2N] (12) ref'[i] = (ref[i - 1] + 2*ref[i] + ref[i + 1] + 2) / 4 (i=2N+1 a 4N-1) (13) ref'[4N] = ref[4N] (14), onde ref[x] (x = 2N + 1 a 4N) representa os valores dos valores de referência suavizados.
[081] Finalmente, na etapa 670, as amostras de intrapredição do blocoalvo são estimadas por extrapolação (na direção de predição intraimagem) usando o modo de intrapredição já determinado e as amostras de referência interpoladas ou suavizadas ref'[x] (x = 0 a 4N). Por extrapolação, quando uma reta é projetada na direção de intrapredição em direção às amostras de referência interpoladas ou suavizadas a partir da posição da amostra no blocoalvo a ser extrapolada, as amostras de referência interpoladas ou suavizadas que estão localizadas próximas à reta projetada são usadas.
[082] Um programa de codificação preditiva de imagem em movimento para fazer com que um computador funcione como o dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento 100 descrito acima pode ser provido em um meio de gravação. Similarmente, um programa de decodificação preditiva de imagem em movimento para fazer com que um computador funcione como o dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento 200 descrito acima pode ser provido em um meio de gravação. Exemplos do meio de gravação incluem um meio de gravação tal como uma memória USB, um disco flexível, um
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CD-ROM, um DVD, ou uma ROM, e uma memória semicondutora.
[083] Por exemplo, como mostrado na figura 16, um programa de codificação preditiva de imagem em movimento P100 inclui um módulo de divisão de bloco P101, um módulo de geração de sinal de predição P102, um módulo de geração de sinal residual P103, um módulo de compressão de sinal de predição P104, um módulo de restauração de sinal residual P105, um módulo de codificação P106, e um módulo de armazenamento de bloco P107.
[084] Por exemplo, como mostrado na figura 17, um programa de decodificação preditiva de imagem em movimento P200 inclui um módulo de decodificação P201, um módulo de geração de sinal de predição P202, um módulo de restauração de sinal residual P203, e um módulo de armazenamento de bloco P204.
[085] O programa de codificação preditiva de imagem em movimento P100 ou o programa de decodificação preditiva de imagem em movimento P200 configurado deste modo é armazenado em um meio de gravação 10 mostrado na figura 5 e figura 6 descritas depois e é executado por um computador descrito depois.
[086] A figura 5 é um diagrama mostrando uma configuração de hardware de um computador 30 para executar um programa armazenado em um meio de gravação, e a figura 6 é uma vista global do computador 30 para executar um programa armazenado em um meio de gravação. O computador 30 referido no presente documento amplamente inclui um tocador de DVD, um decodificador de sinais, um telefone móvel e semelhantes, os quais são equipados com uma CPU para realizar processamento de informação ou controle por software.
[087] Como mostrado na figura 6, o computador 30 inclui uma leitora 12 tal como uma unidade de disco flexível, uma unidade de CDROM, ou uma unidade de DVD, uma memória de trabalho (RAM) 14 tendo um Sistema
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Operacional residente, uma memória 16 para armazenar um programa armazenado no meio de gravação 10, um dispositivo de exibição 18 tal como um monitor, um mouse 20 e um teclado 22 servindo como dispositivos de entrada, um dispositivo de comunicação 24 para transmitir/receber dados e uma CPU 26 para controlar execução de um programa. Quando o meio de gravação 10 é inserido na leitora 12, o computador 30 pode acessar o programa de codificação preditiva de imagem em movimento armazenado no meio de gravação 10 a partir da leitora 12 e pode operar como o dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento 100 descrito acima com o programa de codificação preditiva de imagem em movimento. Similarmente, quando o meio de gravação 10 é inserido na leitora 12, o computador 30 pode acessar o programa de decodificação preditiva de imagem em movimento armazenado no meio de gravação 10 a partir da leitora 12 e pode operar como o dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento 200 descrito acima com o programa de decodificação preditiva de imagem em movimento.
[088] A presente invenção pode tomar as seguintes modificações:
(A) Critérios de determinação para Aplicar Interpolação Bilinear [089] Os critérios de determinação para aplicar a interpolação bilinear não estão limitados ao método discutido na modalidade acima. Por exemplo, supondo que o resultado da determinação para aplicar interpolação seja sempre verdadeiro, as etapas 520, 620, 625 e 640 podem ser omitidas. Neste caso, o processo de interpolação é sempre aplicado no lugar do processo de suavização pelo filtro 121.
[090] O modo de intrapredição pode ser adicionado aos critérios de determinação. Por exemplo, os artefatos de contorno no limiar de bloco são aliviados por um processo de remover ruído de bloco e, portanto, o resultado da determinação para aplicar o processo de interpolação pode ser sempre falso
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30/35 quando a direção de predição do processo de extrapolação é vertical ou horizontal.
[091] O teste de tamanho de bloco pode ser eliminado dos critérios de determinação. A correlação de tamanho de bloco entre o bloco-alvo e o bloco vizinho pode ser usada como um critério de determinação no lugar do tamanho de bloco do bloco-alvo. No exemplo na figura 7, o tamanho de bloco do bloco 260 localizado adjacente na esquerda do bloco-alvo 210 é maior do que o blocoalvo 210. Neste caso, um ruído de bloco não ocorre em torno de ref[N]. Quando o tamanho de bloco do bloco vizinho é maior do que o bloco-alvo deste modo, o critério de determinação para aplicar interpolação pode ser falso independentemente do resultado na Equação (6) ou (7). Por outro lado, os blocos 230, 240 e 250 localizados adjacentes acima do bloco-alvo 210 são menores do que o bloco-alvo 210. Neste caso, a aplicação de interpolação é determinada dependendo do resultado da Equação (6) ou (7) porque é possível que um ruído de bloco ocorra em torno de ref[3N] ou ref[2N + N /2). A correlação em tamanho de bloco entre o bloco-alvo e o bloco vizinho pode ser usada como um critério de determinação junto com um tamanho de bloco do bloco-alvo.
[092] Os limiares (THRESHOLD_ABOVE e THRESHOLD_LEFT) nas Equações (6) e (7) podem ser definidos separadamente para tamanhos de bloco diferentes e formas de bloco (diferenças nos tamanhos vertical e horizontal de bloco) ou modos de intrapredição diferentes e codificados, e reconstruídos pelo decodificador. Alternativamente, os valores de THRESHOLD_ABOVE e THRESHOLD_LEFT podem ser fixados para o mesmo valor, somente um dos quais é codificado e decodificado pelo decodificador. No decodificador, o limiar reconstruído pelo analisador de dados 202 na figura 2 é introduzido no gerador de sinal de predição 208. No gerador de sinal de predição 208, os valores de
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Interpolate_Above e Interpolate_Left são calculados baseados no limiar de entrada (etapa 560 na figura 3 ou etapa 680 na figura 4).
[093] Em vez de prover os critérios de determinação nas etapas 520, 620, 625 e 640, o resultado da determinação pode ser incluído no fluxo de bits para ser codificado e decodificado pelo decodificador. Neste caso, no gerador de sinal de predição 103 na figura 1, os valores (0 ou 1) de Interpolate_Above e Interpolate_Left, os dois valores, são obtidos baseados no tamanho do blocoalvo e nos resultados nas Equações (6) e (7) e são codificados como informação de predição necessária para predizer cada bloco ou cada grupo de blocos consistindo de uma pluralidade de blocos. Em outras palavras, estes valores são enviados para o codificador por entropia 111 através da linha L112 para codificação e então emitidos a partir do terminal de saída 112. Quando os valores (0 ou 1) de Interpolate_Above e Interpolate_Left são derivados, a correlação de tamanho de bloco entre o bloco-alvo e o bloco vizinho e o tamanho do bloco-alvo, e o modo de intrapredição como descrito acima podem ser usados.
[094] No analisador de dados 202 na figura 2, os valores de Interpolate_Above e Interpolate_Left são decodificados para cada bloco ou para cada grupo de blocos consistindo de uma pluralidade de blocos e são introduzidos no gerador de sinal de predição 208. Estes dois valores podem ser codificados e decodificados separadamente, ou os dois valores podem ser codificados e decodificados como um conjunto.
[095] O processo do método de predição intraimagem realizado no gerador de sinal de predição 208 na figura 2 é descrito usando a figura 15. Neste caso, a figura 15 substitui a figura 4. Na figura 14, na etapa S406, os valores de Interpolate_Above e Interpolate_Left decodificados juntos com o modo de intrapredição são derivados. Primeiro, na etapa 710, o gerador de sinal de
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32/35 predição (103 ou 208, o número de referência é omitido de agora em diante) deriva as amostras de referência ref[x] (x = 0 a 4N), como mostrado no grupo de pixels 270 na figura 7, da memória de bloco (113 ou 215, o número de referência é omitido de agora em diante). Se os blocos vizinhos ainda não foram reconstruídos devido à ordem de codificação ou outras razões, e todas as 4N + 1 amostras de referência não podem ser derivadas, as amostras faltantes são substituídas através do processo de preenchimento (os valores das amostras vizinhas são copiadas), pelo que 4N + 1 amostras de referência são preparadas. Os detalhes do processo de preenchimento são descritos na Literatura de Não Patente 1.
[096] Em seguida, na etapa 790, os valores de Interpolate_Above e Interpolate_Left são derivados. Na etapa 720, o gerador de sinal de predição determina se ou Interpolate_Above ou o valor de Interpolate_Left toma um valor 1. Se algum toma um valor 1, o processo prossegue para a etapa 725. Se não satisfeito, o processo prossegue para a etapa 760. Na etapa 760, intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado ao grupo de amostras de referência com as Equações (8) e (9).
[097] Na etapa 725, se o valor de Interpolate_Left é 1, o processo prossegue para a etapa 730, e o processo de interpolação bilinear mostrado nas Equações (1) e (2) é aplicado às amostras de referência ref[x] (x = 0 a 2N) para gerar as amostras de referência interpoladas ref'[x] (x = 0 a 2N). Se o valor de Interpolate_Left é 0, o processo prossegue para a etapa 735, e intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado às amostras de referência esquerdas ref[x] (x = 0 a 2N) com as Equações (10) e (11).
[098] Em seguida, na etapa 740, se o valor de Interpolate_Above é 1, o processo prossegue para a etapa 750, e o processo de interpolação bilinear é aplicado às amostras de referência superiores ref[i] (i = 2N + 1 a 4N) com as
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33/35 equações (3), (4) e (5). Se o valor de Interpolate_Above é 0, o processo prossegue para a etapa 755, e intrasuavização pelo filtro 121 é aplicado às amostras de referência esquerdas ref[x] (x = 2N + 1 a 4N) com as Equações (12), (13) e (14).
[099] Finalmente, na etapa 770, as amostras de intrapredição do blocoalvo são estimadas por extrapolação (na direção de predição intraimagem) usando o modo de intrapredição decodificado e as amostras de referência interpoladas ou suavizadas ref'[x] (x = 0 a 4N).
(B) Processo de Interpolação [100] Na descrição acima, a interpolação bilinear é usada no processo de interpolação. No entanto, outro processo de interpolação pode ser usado contanto que um ruído no limiar de bloco possa ser removido. Por exemplo, todas as amostras de referência podem ser substituídas com o valor médio das amostras de referência chave. O método de processo de interpolação pode ser mudado de acordo com o tamanho de bloco ou o tipo de predição intraimagem. O método de processo de interpolação a ser aplicado pode ser incluído no fluxo de bits para ser codificado e decodificado.
(C) Fluxo de Processo de Predição Intraimagem de Amostras de Referência [101] O fluxo do processo de estimar as amostras de intrapredição por extrapolação (na direção de predição intraimagem) não é limitado ao procedimento na figura 4. Por exemplo, as etapas 625, 630 e 635 e as etapas 640, 650 e 655 podem ser trocadas em sua ordem. A Equação (3) e a Equação (12) podem ser realizadas não nas etapas 650 e 655, mas nas etapas 630 e 635. Uma vez que os resultados de processo das Equações (1), (3) e (5) e Equações (10), (12) e (14) são os mesmos, eles podem ser realizados juntos imediatamente antes da etapa 625 (entre as etapas 620 e 625) ou imediatamente após as etapas
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650 e 655 (entre a etapa 650 ou 655 e etapa 670).
[102] Os critérios de determinação na etapa 620 podem incluir somente o tamanho de bloco. Neste caso, a Equação (12) pode ser substituída pelas Equações (15) e (16) porque o resultado do processo é o mesmo que aquele da figura 4.
ref'[2N] = ref[2N]
Se Interpolate_Above == verdade || Interpolate_Left == verdade (15) ref'[2N] = (ref[2N - 1] + 2*ref[2N] + ref[2N + 1] + 2) / 4 outros (16), onde ref'[2N] representa os valores da amostra de referência suavizada.
(D) Tamanho de Bloco [103] Na descrição acima, o bloco-alvo é um bloco quadrado. O processo de interpolação para as amostras de referência de acordo com a presente invenção pode ser aplicado a um bloco não quadrado. Um exemplo de um blocoalvo 290 de um tamanho de bloco de Nx2N é mostrado na figura 12. Neste caso, o número de ref[x] é 3N + 1.
(E) Amostra de Referência Chave [104] Na descrição acima, as três amostras de referência chave estão localizadas nas extremidades e no centro do grupo de amostras de referência. No entanto, o número e a posição não estão limitados às mesmas. Por exemplo, o número ou posição pode ser trocado de acordo com o tamanho do bloco de referência ou a correlação entre o bloco de referência e o bloco vizinho. O número e a posição das amostras de referência chave também podem ser incluídos no fluxo de bits para serem codificados e decodificados. As três amostras de referência chave nas extremidades e no centro do grupo de amostras de referência podem ser fixadas como padrões, e se serão usados os padrões ou outras amostras de referência chave pode ser codificado como informação de instrução e decodificadas. No analisador de dados 202 na figura
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2, as amostras de referência chave são atualizadas. Como as amostras de referência chave a ser atualizadas, ref[N + N/2] e ref[2N + N / 2] podem ser adicionados na figura 7 ou podem ser usados no lugar de ref[2N]. Alternativamente, ref[N / 2] e ref[3N + N / 2] podem ser usados no lugar de ref[0] e ref[4N], e o filtro 121 pode ser aplicado a ref[1] para ref[N / 2 - 1] e ref[3N + N / 2] para ref[4N - 1].
(F) Equações de Critérios de Determinação [105] As equações de determinação usadas nas etapas 520, 620, 625 e 640 não são limitadas às Equações (6) e (7). Por exemplo, ref[N + 1] e ref[3N + 1] podem ser usados no lugar de ref[N] e ref[3N] na figura 7.
LISTA DE REFERÊNCIA DE SINAIS [106] 100: dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento; 101: terminal de entrada; 102: divisor de blocos; 103: gerador de sinal de predição; 104: memória de quadro; 105: subtrator; 106: transformador; 107: quantizador; 108: quantizador inverso; 109: transformador inverso; 110: adicionador; 111: codificador por entropia; 112: terminal de saída; 113: memória de bloco; 114: filtro de loop; 200: dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento; 201: terminal de entrada; 202: analisador de dados; 203: quantizador inverso; 204: transformador inverso; 205: adicionador; 206: terminal de saída; 207: memória de quadro; 208: gerador de sinal de predição; 209: filtro de loop; 215: memória de bloco.
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Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento compreendendo:
    meio de divisão de bloco para dividir uma imagem de entrada em uma pluralidade de blocos;
    meio de geração de sinal de predição para gerar um sinal de predição de intraimagem de um bloco tendo alta correlação com um bloco-alvo para ser codificado usando amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo entre os blocos divididos a partir do meio de divisão de bloco;
    meio de geração de sinal residual para gerar um sinal residual entre o sinal de predição de intraimagem do bloco-alvo e um sinal de pixel do bloco-alvo;
    meio de compressão de sinal residual para comprimir o sinal residual gerado pelo meio de geração de sinal residual;
    meio de restauração de sinal residual para gerar um sinal residual reconstruído a partir do sinal residual comprimido;
    meio de codificação para codificar o sinal residual comprimido; e meio de armazenamento de blocos para armazenar um sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência, em que o sinal de pixel do bloco-alvo é reconstruído adicionando o sinal de predição de intraimagem com o sinal residual reconstruído; e caracterizado pelo fato de que o meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos, armazenados no meio de armazenamento de blocos, que avizinha o bloco-alvo, realiza um processo de interpolação entre duas ou mais amostras de referência chave localizadas em posições predeterminadas entre as amostras de referência para gerar amostras de referência interpoladas, determina um modo de
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  2. 2/5 intrapredição, e gera o sinal de predição de intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas com base no modo de intrapredição determinado;
    o meio de codificação codifica o modo de intrapredição junto com os dados de compressão do sinal residual; e o meio de geração de sinal de predição seletivamente realiza o processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência com base em uma comparação entre um valor baseado nas amostras de referência chave e em um valor de limiar predeterminado.
    2. Dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento compreendendo:
    meio de decodificação para decodificar, a partir de dados de compressão codificados para uma pluralidade de blocos divididos, um modo de intrapredição indicando um método de predição de intraimagem de um bloco-alvo a ser decodificado, e um sinal residual comprimido;
    meio de geração de sinal de predição para gerar um sinal de predição de intraimagem usando o modo de intrapredição e amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo;
    meio de restauração de sinal residual para restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo a partir do sinal residual comprimido; e meio de armazenamento de blocos para restaurar um sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência;
    caracterizado pelo fato de que o meio de geração de sinal de predição deriva amostras de referência de blocos previamente reconstruídos, armazenados no meio de armazenamento de blocos, que avizinham o blocoPetição 870180053706, de 21/06/2018, pág. 54/75
  3. 3/5 alvo, realiza um processo de interpolação entre duas ou mais amostras de referência chave localizadas em posições predeterminadas entre as amostras de referência para gerar amostras de referência interpoladas, e gera o sinal de predição de intraimagem extrapolando as amostras de referência interpoladas com base no modo de intrapredição; e o meio de geração de sinal de predição seletivamente realiza o processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência com base em uma comparação entre um valor baseado nas amostras de referência chave e em um valor de limiar predeterminado.
    3. Método de codificação preditiva de imagem em movimento executado por um dispositivo de codificação preditiva de imagem em movimento, o método de codificação preditiva de imagem em movimento compreendendo:
    uma etapa de divisão de bloco de dividir uma imagem de entrada em uma pluralidade de blocos;
    uma etapa de geração de sinal de predição de geração, usando amostras de referência previamente reconstruídas localizadas adjacentes a um bloco-alvo para ser codificado entre os blocos divididos a partir da etapa de divisão de bloco, um sinal de predição de intraimagem de um bloco tendo correlação mais alta com o bloco-alvo;
    uma etapa de geração de sinal residual de gerar um sinal residual entre o sinal de predição do bloco-alvo e um sinal de pixel do bloco-alvo;
    uma etapa de compressão de sinal residual de comprimir o sinal residual gerado na etapa de geração de sinal residual;
    uma etapa de restauração de sinal residual de gerar um sinal residual reconstruído restaurando o sinal residual comprimido;
    uma etapa de codificação de codificar o sinal residual comprimido; e uma etapa de armazenamento de blocos de restaurar o sinal de pixel do
    Petição 870180053706, de 21/06/2018, pág. 55/75
  4. 4/5 bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenando o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência;
    caracterizado pelo fato de que, na etapa de geração de sinal de predição, amostras de referência são derivadas de blocos previamente reconstruídos, que são armazenados e avizinham o bloco-alvo, um processo de interpolação é realizado entre duas ou mais amostras de referência chave localizadas em posições predeterminadas entre as amostras de referência para gerar amostras de referência interpoladas, um modo de intrapredição é determinado, e o sinal de predição de intraimagem é gerado extrapolando as amostras de referência interpoladas com base no modo de intrapredição determinado;
    na etapa de codificação, o modo de intrapredição é codificado junto com o sinal residual comprimido; e na etapa de geração de sinal de predição, o processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência é seletivamente realizado com base em uma comparação entre um valor baseado nas amostras de referência chave e em um valor de limiar predeterminado.
    4. Método de decodificação preditiva de imagem em movimento executado por um dispositivo de decodificação preditiva de imagem em movimento, o método de decodificação preditiva de imagem em movimento compreendendo:
    uma etapa de decodificação de decodificar, a partir de dados de compressão codificados para uma pluralidade de blocos divididos, um modo de intrapredição indicando um método de predição de intraimagem de um blocoalvo a ser decodificado e um sinal residual comprimido;
    uma etapa de geração de sinal de predição de gerar um sinal de predição de intraimagem usando o modo de intrapredição e amostras de referência
    Petição 870180053706, de 21/06/2018, pág. 56/75
  5. 5/5 previamente reconstruídas localizadas adjacentes ao bloco-alvo;
    uma etapa de restauração de sinal residual de restaurar um sinal residual reconstruído do bloco-alvo a partir do sinal residual comprimido; e uma etapa de armazenamento de blocos de restaurar um sinal de pixel do bloco-alvo adicionando o sinal de predição ao sinal residual reconstruído, e armazenar o sinal de pixel reconstruído do bloco-alvo para ser usado como amostras de referência;
    caracterizado pelo fato de que, na etapa de geração de sinal de predição, amostras de referência são derivadas de blocos previamente reconstruídos, os quais são armazenados e avizinham o bloco-alvo, um processo de interpolação é realizado entre duas ou mais amostras de referência chave localizadas em posições predeterminadas dentre as amostras de referência para gerar amostras de referência interpoladas, e o sinal de predição de intraimagem é gerado extrapolando as amostras de referência interpoladas com base no modo de intrapredição; e na etapa de geração de sinal de predição, o processo de interpolação das amostras de referência ou um processo de suavização das amostras de referência é seletivamente realizado com base em uma comparação entre um valor baseado nas amostras de referência chave e em um valor de limiar predeterminado.
    Petição 870180053706, de 21/06/2018, pág. 57/75
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