BRPI0502092B1 - Method for decoding data encoded without predictive loss of an image or video, and video decoder or coded image " - Google Patents

Abstract

"codificação à prova de perda prognóstica de imagens e vídeo". codificação à prova de perda prognóstica proporciona compressão de imagem à prova de perda efetiva de ambos os conteúdos fotográfico e gráfico em meios de imagem e vídeo. a codificação à prova de perda prognóstica pode operar em uma base de macrobloco, para compatibilidade com os codecs de imagem e vídeo existentes. a codificação à prova de perda prognóstica seleciona e aplica um dos modos de modulação de código de pulso diferencial (dpcm) disponíveis múltiplos em macroblocos individuais, para produzir resíduos dpcm tendo uma distribuição mais próxima da ótima para codificação por entropia rlgr golomb - rice de densidade dupla. isso permite decoclificação por entropia à prova de perda efetiva, a despeito das diferentes características dos conteúdos de imagens fotográficas e gráficas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA CODIFICAÇÃO SEM PERDAS PREDITIVA DE MÍDIA DE IMAGEM E VÍDEO, MÉTODO DE DECODIFICAÇÃO DE DADOS CODIFICADOS SEM PERDAS PREDITIVOS DE UMA IMAGEM OU VÍDEO, E DE-CODIFICADOR DE VÍDEO OU IMAGEM CODIFICADOS".

CAMPO TÉCNICO A invenção se refere à codificação à prova de perda de imagens e video.

ANTECEDENTES A codificação de imagens à prova de perda tem uma grande variedade de aplicações importantes, incluindo fotografia, filmografia, gráficos, etc. de alta qualidade. Também se aplica a codificação de video de grau profissional, para codificar quadros de video no ajuste de qualidade mais alta possível, isto é, sem perdas. As imagens nessas aplicações podem ter diversas características, que apresenta um difícil desafio para elaborar um codificador / decodificador (codec) de imagem para ser aplicável genericamente por essas aplicações. Por exemplo, as imagens em gráficos têm, tipicamente, bordas pronunciadas ou de transições em cor (por exemplo, entre as cores do texto e de fundo, e nas bordas das formas adjacentes) , enquanto que as imagens fotográficas são geralmente de tom contínuo (isto é, variam de forma constante em cor (por exemplo, como um gradiente) pela imagem).

Devido às diferenças nas características da imagem, os codecs de imagem mais genéricos são projetados para comprimir imagens fotográficas (por exemplo, Segue-se folha la JPEG) ou gráficas (GIF) . A compressão de imagem fotográfica usa geralmente uma transformação de descorrelação, como DCT ou ondas pequenas, enquanto que a compressão gráfica usa, tipicamente, codecs à base de cadeia, tal como LZ77 ou LZ78. Em geral, os codecs fotográficos não funcionam bem em gráficos, por causa da consideração básica de que o nivelamento local ou polarização em correr.te continua, que fundamenta os métodos de transformação, é quebrado usualmente em gráficos. Contraria-tr.enue, os codecs gráficos fazem isso de forma pobre em imagens fotográficas, porque o alfabeto é muito grande para construir um bom dicionário. Por conseguinte, os codecs das imager-s existentes para as imagens fotográficas não são projetados para fácil interoperabilidade com codecs de imagem e de video, nem tratam o conteúdo gráfico de uma forma eficiente - Por exemplo, CftLIC (como descrito por X. Wu, N. teemon e K. Saycod, "A Context-Based Adaptative Loss-less/Neariy-iiOsslsss Ccdíng Scheir.e For Continuous—Tone Im— ages", ISO, 1995), JPEG-LS (como descrito por bl. J. Weinber-ger e G. Serousi, "The LQCO-i Lossless Image ComprSssion Al-gorithm: Principies and Scandardization into JPEG-LS", IEEE. Trens, image Processing. , vol. 9, pp. 1.3G9 - 1.32 4, agosto de 2 0DC) e 5ΡΙΗΊ (como descrito por Sa.id e W. A. Pearlman, "A New Fast And Efficient Image Codec Based On Set Partion-ing In fíierarchical Trees,T, IEEE Trans. On Circuits and Systems fcr Video Technology, vol. 6, nc 6, pp. 243 - 250, junho de 1396} são codecs de imagem à prova de perda do estado da técnica atual para imagens fotográficas. No entanto, não são projetados para fácil interoperabilidade com cs codecs de iiragam e video, nem tratam conteúdo gráfico eficientemente. Por outro lado, GIF é um codec gráfico à prova de perda do estado da técnica atual. Kas, também r.ão trata o conteúdo fotográfico, nem é fácil de Incorporar dentro dele uir. codec de video. PTC (coir.-o descrito por h. S. Kalvar, "Fast Progressiva image Coding Without Wsvelets", pp. 243 - Ξ52, DCC 20QC) é um codec à base da macrobloco, que pode ser facilmente integrado em. códigos de imagem e/ou vídeo. Mo entanto, funciona muito bem com conteúdo gráfico. Além disso, BTPC (descrito por J. A. Robinson, "Efficient Ger.eral-Purpose 1-mage Compressicn With Eínary Tree Fredictive CodingT1, IEEE Transactions on Image Processing, vol. 6, n' 4, abril de 1997) é elaborado para tratar imagens fotográficas e gráficas em um projeto unificado e de velocidade otimizada, mas a sua compressão é longe da adequada.

SUMÁRIO A codificação à prova de perda oreditiva (PLC)· a-borda o problema mencionado acima de proporcionar compressão de imagem à prova de perda, que é geralmente aplicável a uma ampla variedade de imagens e videos. Uma implementação de PLC aqui ilustrada proporciona compressão de imagem à prova de perda de uma ampla gama de conteúdo fotográfico (imagem, vídeo e gráficos assemelhados) com eficiência de compressão comparável ccm os codecs de imagens á prova de perda exis-tentes e execução em uma complexidade de tempo de realização mais rápido do que a maior parte dos codecs de imagens à prova de perda. Várias implementações ce codificação à prova de perds preditiva aqui descritas atingem esses resultados, por meio ds uma combinação de pelo menos alguns dos seguintes pontes: 1. Opera no espaço de cores YCoCç. Esse espaço de cores aperfeiçoa a eficiência da codificação de conteúdo de Imagens fotográficas e gráficas, e ainda uma conversão do espaço de cores para / da representação colorida RBG (vermelho - verde - azul) predominante pode ser feita por uso de um procedimento inteiramente para números inteiros, rápido. 2♦ Opera em macroblocos. Issc garante que a codificação à prova de perda preditiva pcssa ser facilmente integrada nos codecg de imagem e video existentes,, e é útil para as implementações de espaço / teir.po escalonãveis em hardware e software, usando, por exemplo, segmentes - 3. Usa um rico conjunto de pred.ições de modulação per códigos de pulsos diferenciais (D?CW), locais no nível de macrobloco. São projetados para descorrelacionar otimamente os dados de imagens de fontes fotográficas, bem como gráficas, sem. recorrer a amostragens anormais ou teescanea-mento da imagem (cf-, J, A. Robinson, "Efficíent General-Purpose Image Compressicn With Binary Tree Predictive Co-dínç”, IEEE Trarsâcticns cn Image Processing, vol. 6, n° 4, abril de 1997; e X. Wu, K. Kemcn e K. Sayocd, T,A Ccntext™ Based Acaptative üossless/Hearly-Lcâsless Coding Scheir.e For Continuous-Tone Images", ISO, 1995}. As D?CMs são também projetadas para produzir resíduos que têm distribuições la-placianas de dois lades de polarização zero, pois esses são melhor codificados pelo método de codificação por entropia de Gcnomb Alce dç densidade dupla íRLGRj- 4. Usa o método de Golomb Rice de densidade dupla ÍRLGR} para codificar por entropia as várias distribuições de símbolos.

Eir, uma implementação empregando essa combinação de pontos, a codificação à prova de perda preditiva proporciona compressão de todo o conteúdo fotográfico (imagem, vídeo e gráficos assemelhados), que não é apenas igual aquele do CALIC e maior do que os formatos existentes, incluindo JPFG-LS, PTC, BTPC, etc., mas também resulta em uma compressão igual ou superior a duas vezes para a maior parte dc conteúdo gráfico, comparados com esses codecs do tipo fotográfico, e oferece uma complexidade de tempo de execução que é duas vezes cu mais mais rápida do que a maior parte dos codecs do tipo fotográfico de estado da técnica avançado.

Aspectos e vantagens adicionais da invenção vâc ser tornados evidentes da seguinte descrição detalhada das modalidades, que é feita com referência aos desenhos em anexo, BREVE DESCRIÇÃO DOS PE5BWH0S A Figura 1 é um diagrama de blocos de um codificador de imagem, utilizando codificação â prova de perda prsdi-tiva. A Figura 2 é ura diagrama ilustrando uma estrutura de macroblcco e segmentos da codificação à prova de perda preditiva utilizada no codificador da Figura 1. A Figura 3 é 'uíti diagrama mostrando a vizinhança para um pixel nc macroblcco, no qual a prediçâo DPCM no co™ dificador da Figura 1 é baseada. A Figura 4 é um diagrama que ilustre os modos de prediçâo DPCK empregados na codificação à prova de perda preditiva no codificador da Figura 1. A Figura 5 é uma listagem de pseudo-códigos do procedimento de codificação para a codificação ã prova de perda prediriva utilizada no codificador da Figura 1. A Figura 6 é um diagrama de blocos de um decodifi-cador de imagem utilizando codificação à prova de perda pre-dítiva. A Figura 7 é um diagrama de blccos de um meio físico de computação adequado para implementar o codec PLC das Figuras 1 © 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA A descrição apresentada a seguir á dirigida a implementações de codificação à prova de perda preditiva, que combina uma mistura de alguns ou todos da codificação por entropia Goiomb Rice de densidade dupla (RLGB), modos DPCM múltiplos, o espaço de cores YCoCg e uma estrutura de codificação de macroblocos (MB), para proporcionar um codec rápido e eficiente aplicável a uma ampla gama de conteúdo de imagem, incluindo fotográfico (tom contínuo), gráfico e de vídeo * 1- Codificador PLC

Com referência agora a Figura 1, um exemplo ilustrativo de um codificador de imagem ICO, que é baseado na codificação a prova de perda preditiva (PLC), executa codificação ou compressão de dados de imagem 105. Os dados de irr.agem, que são introduzidos no codificador PLÇ, podem ser quaisquer dos vários formatos de dados de imagem rsão comprimidos. Por exemple, um formato comum processado pelo codificador de imagem ilustrado é o de dados de imagem vermelho - verde - azul (RGB), tal como para uma imagem fotográfica ou grárica,· um quadro de video, etc* Esses dados de imagem RGB são geralmer.te estruturados como um arranje bidimensional de elementos de imagem (pixels), em que cada pixel é representado corno uma amostra colorida vermelho - verde - a2ul (RGB) da imagem. Implementações alternativas do codificador de i-magem podem usar outros formatos de dados de imagem de entrada. Beve-se reconhecer ainda que esse codificador pode ser incorporado dentro de um codificador de video, para codificar um quadro dentro de uma seqüência de video, usando a codificação à prova de perda preditiva. 0 codificador de imagem RLC 100 processa dos dados de imagem por meio de um conjunto de processos, que incluem um conversor de espaço de cores 1IÜ, um divisor de macroblo-co 120, um modulador D?CM 130 e um codificador por entropia RLGR 140. 0 conversor de espaço de ccres 110 converte pixels dos dados de imagem de entrada 105, de uma representação do espaço de cores exíbível nc espaçe de cores YCoCg 115, o que aperfeiçoa a eficiência de codificação. O diviscr de ir.acrcb-locos 120 divide a imagem em macrobloclos 125. 0 codificador DECK 130 seleciona a aplica um de um conjunto de modos de predlção D?CM disponíveis em cada macroblcco individual, que produz resíduos de predição tendo uma distribuição adequada para codificação por entropia RGR. C codificador por entropia RLGR 140 então codifica os resíduos da predlção do ma-crobloco. Isso produz uma representação codificada por ELC dos dados de imagem. 1.1 Conversor do espaço de cores YCoCg Mais especifícamente, o conversor do espaço de cores 110 converte o formato colorido dos dados de imagem de entrada 105 para o espaço de cores YCoCg 115, Os piseis dos dados de imagem de entrada 105 são tipicamente representados em um formato de espaço de cores facilmente exibivel, tal como o espaço de cores vermelho - verde - azul [RGB) . O espaço do cores YCoCg 115 ê mais adequado para codificação de imagem eficiente em espaço. Verificou-se que o YCoCg funciona bem para ambas as imagens fotográficas e gráficas, e supera outras transformações coloridas em termos de ganho de codificação. Mais especificamente, o espaço de cores à prova de perda YCoCg proporcionou um aperfeiçoamento de - 15%, comparado com o espaço de cores RGB na codificação RLE. A conversão de espaço de cores RGB em YCoCg é feito antes de qualquer codificação do? dados- de imagem de entrada de formato RGB. Nessa implementação ilustrada do codificador PLC 10 0, c conversor de espaço de cores 110 usa o processo de conversão de RGB em YCoCg descrito em mais detalhes por Η. Ξ. Malvar e G. J. Sullivan, "YCoCg-R: A Color Space With RGB Reversibility and Low Dynamic Range", Joir.t video Team oí ISG/IEC MPEG & itu-t vceg Doc. JV?™1014, julho de 2 003, que proporciona um modo de descorrelacionar sem perda espaço de cores RG3 em YCoCç- A conversão de espaço de cores RGB em YCoCg pode ser feita pela transformada avançada definida na seguinte equação (1). O decodificador 600 (Figura 6) pode Incluir uma reconversão para o espaço de cores RG3. Essa conversão usa a operação inversa definida na equação (2).

Etapas de afastamento são usadas para obter ambas as transformações avançada e oposta, resultando em procedimentos de conversão para números inteiros rápidos- As etapas de afastamento na direção avançada sâo dadas por: Co ~ R - B; x = B e (Qo/2);

Cg = G - s; e Y - x (Cg/2) . E na direção inversa por: X = Y - (Cg/2); G - x -1- Cg; B = x - (Co/2); e R = Co -i- 3 - Como pode-se notar, essas etapas de afastamento podem ser implementadas com todas as adições, subtrações e deslgcsirsntos de bits de números inteiros, todos sendo extremamente rápidos. 1.2 Codificação de macroblocos C divisor de macroblocos 120 divide a imagem em macroblocos (MBs) 12 5, como ilustrado na Figura 2* Em uma implementação do codificador de imagem 103, cada ME 125 é de um tamanho de 16 x 16 pixels. Implementações alternativas podem usar outros tamanhos de macroblocos. Essa estrutura de macroblooos pode ser prática e facil de plugar c codificador de imagem à base de PLC em imagem popular, bem como c ode cs de video. Também permite que implementações de hardware e software usem facilmente codificação de segmentes, nas quais o fiuxo de bits codificado é empacotado em segmentos, Cs segmentos sào tipicamente algum número inteiro de fileiras de MBs. Isso produz uma área de cobertura de memória flexível e proporciona ela mesma uma capacidade de escalcoamento de espaço / tempe (por exemplo, por uso de unidades de execução p&ralelas ou raultiencadeada}* O divisor de macroblocos divide cada plar-o do espaço de cores YCoCg 115 em MBs 125 e codifica-os separadamente. Com cada MB individual, o codificador de imagem PLC 100 codifica cs seguintes elementos de sintaxe: um modo DPCM I35, um modo MB 134 e os resíduos DPCM 136. O elemento de modo DPCM identifica o modo DPCM 135 selecionado pele modnlador DPCM 130, para desccrrelacionar os dados nesse MB 125. Nessa implementação, o mcdulador DPCM seleciona de oito modos DPCM possíveis, embora menos ou mais modos DPCM possam ser usados em implementações de codificador PLC alternativas, 0 divisor de macroblocos usa uir, contexto BLGR separado para codificar o modo DPCM para o MB, Para o elemento de modo M3, o divisor de macroblo-cos usa um alfabeto de dois símbolos, com um contexto de codificação RLG3 dedicado separado, O modo M3 134 sinaliza um dos seguintes dois eventos; a) o MB codifica os valores DPCM; ou b) o KE é "plano" e é portanto omitido. Neste caso, o evento é tratado como uma salda precoce da codificação / deeodificação des pixels do MB como resíduos DPCM 136, pois o elemento de medo DPCM é suficiente para regenerar todos os valores de pixels. Essa codificação de modo de macrobloco plano é descrita em mais detalhes abaixo- Fir.almente, se o MB não for omitido, os resíduos DPCM 136 sâo codificados no segmento MB do fluxo de saída codificado por PLC.

1.3 Modos D?CM 0 modelador DPCM 130 seleciona e aplica um modo DPCM 135 para o MB corrente 125 que descorrelaciona mais o-timamente o MB, para produz.tr resíduos DPCM 136 que comprimem melhor com codificação por entropia RLGR. A codificação por entropia RLGR atinge o seu melhor desempenho de codificação quando os seus valores de entrada têm uma distribuição iapIaciara de dois lados do polarização zero. Por exemplo, o modelador DPCM 130, no codificador à base de PLC ilustrado, pode comutar entre oito diferentes modos DPCM para descorre-1acionar cada M3. Implementações alternativas podem incluir menos ou mais modos DPCM, Esses vários diferentes modos DPCM são elaborados para produzir resíduos tendo essa distribuição ótima para vários diferentes modelos de pixels de M3s. Isso propicia diferentes direções de bordas dominantes que poden cair dentro do MB, para que sejam codificadas eficien-temente.

Com referência à Figura 3, os vários modos DFCM especificam quais dos vizinhos de um pixel 30C sâo usados para predizer o valor do pixel- Mais especificamente, o va-lor de cada pixel 310 dc macrcblcco é predito da alguma combinação de um ou mais pixels vizinhos 320 - 323- A diferença obtida da subtração de um valer efetivo do pixel do seu valor predito é c valor residual CPCM daquele pixel. Os oito modos DFCM rio mcdulador DPCK ilustrado 130 usam as predições baseadas nss combinações do pixel esquerdo vizinho 320, pixel esquerdo de topo 321, pixel de topo 322 e pixel direito de topo 32 3, Isso permite que o modo DFCM seja aplicado de uma passagem ou varredura de uma via, única pelo MB Cisto é, varredura de c&da fileira de pixels da esquerda para a direita, das fileiras de topo para o fundo do MB), A Figura 4 ilustra os oitos modos de predição DFCM usados nc modulador D?CM ilustrado 130. Esses modes são elaborados para descorrelacionar os vários modelos de pixels comuns em um conjunto de resíduos tendo uma distribuição de símbolos que é melhor adequada para codificação por entropia RLSR. Mais especificamente, esses modos de predição DFCM são os seguintes: Modo 0: Esse é o modo "bruto" ou sem DFCM, no quais os pixels individuais são codificados diretamente sem qualquer subtração- Esse modo é útil para MB a do tipo aleatório ou "ponto", sem qualquer prediçãc consistentemente boa pelo M3.

Modc 1: Nesse modo DPCM, c valor dc pixel é subtraído do seu vizinho esquerdo imediato, artes da codifica·-ç-ao* Esse modo é útil quando grandes bordas se estendem ao longo da horizontal.

Modo 2: Neste modo DPCM, o valer do pixel é subtraído do seu vizinho de topo imediato. Esse modo é útil, quando as grandes bordas se estendem ao longo da vertical, Modo 3: Neste modo DFCM, o valor é subtraído do minimo dos seus vizinhos da esquerda e do topo, ou alterr.a-tivamente dc máximo dos seus vizinhos da esquerda e do topo, Esse modo DFCM é útil para as bordas diagonais de rampa que passam pela posição do pixel corrente.

Modo 4: Neste modo DFCM, o valor é subtraído da média dos seus vizinhos do topo e da direita. Esse modo DFCM é útil para as bordas da rampa diagonal com uma diferente orientação.

Modo 5: Neste modo DPCM, o valor é subtraído do seu vizinho da esquerda de topo. Esse valor DFCM é útil para bandas diagonais, por exemplo, em teor gráfico.

Modo 6: Neste modc DPCM, o mcduladcr Í30 subtraí 0 mesmo valor do seu vizinho esquerdo, como a diferença entre os seus vizinhos de topo e da esquerda de tepo. Esse modo é útil para rampas horizontais em bar.das.

Mocto 7: Neste modo DPCM, o jr.odulador 13C subtrai a média dos vizinhos da esquerda e de tepo. Esse é também útil quando bordas diagonais dominam no MB. 0 mcdulador DPCM testa cada um dos modos de predi-ção DPCM 1 a 7 (isto é, outro modc diferente do DPCM, que é o modc Oj t de moco a seiecion=.r que modo DPCM produz resí-duos DFCM mais compresaíveis. 0 modulador DPCM aplica os respectivos modos DPCM e checa a distribuição de símbolos dos residuos resultantes. 0 modulador DPCM então checa que modo de prediçãc produziu resíduos tendo una distribuição nais próxima à distribuição ideal para a codificação por entropia RLGR. O mcdulador DPCM checa ainda se essa distribuição mais próxima é suficier.temente próxima à distribuição laplaciana de dois lados de polarização sero ideal. C modelador DPCM seleciona o modo de prediçâo DFCM com a distribuição mais próxrma da ideal para c macrobloco, a menos que um limiar de suficiência r.ão seja encontrado» De outro modo, se o modo de prediçãc DPCM com a distribuição mais próxima da ídea_ não er.contra o limiar de suficiência, então o modulado r DPCM seleciona o modo sem DPCM {medo 0) como um padrão» 1.4 Codificação de mede MB plano Como discutido acima, o codificador à base de PLC 10D também pode codificar um MB 125 no modo MB dano. O modo MB plano é usado quando os resíduos de DPCM, resultantes da aplicação de um modo DFCM para o MB, são todos zero. Quando do teste dos modos DPCM, para selecionar o modo DPCM para uso no MB, o modelador DFCM checa ainda se o modo DFCM atualmente testado produz todos os resíduos de DPCM zero para o MB. Por determinação que um modo DPCM produz todos os resíduos de DFCM zero, c codificador ã base de PJX ICO então codifica o MB no modo MB plano - sem precisar testar outros modos DFCM. Quando da codificação no modo MB plano, o codificador à base de PLC 10G pode codificar o MB no fluxo de bits de saida, pois apenas c modo MB e o modo DPCM (isto é, a codificação de omissão dos resíduos de DPCM). a codificação do modo MB piano e do modo DPCM para ο M3 no fluxo de bits de sarda é suficiente para decodificar os valeres para os pixels dos MBs. Sn virtude dos resíduos de DPCM r.âo serem codificados, o modo MB plano produz uma maior eficiência de compressão para codificar c MB. 1.5 Contextos de Golornb Rice de densidade dupla (RLGR) múltiplos Com referência novamente à Figura 1, o modo MB 134, c medo DPCM 13 5 e os resíduos de DPCM 13 6 produzidos pelo moduladcr DPCM 130 são depois codificados por entropia, usando codificação RLGR no codificador por entropia RLGR i4 0. O codificador por entrepia RLGR no codificador à base de FLC ilustrado 100 usa o processo do codificação Golomb Rice de densidade dupla descrito por H. Malvar, "Fast Progressive wavelet coding", Froc. IEEE Data Compressicr. Confe-rer.ee, Snowbird, UT, pp. 336 - 343, março - abril de 1999. A codificação RLGR faz a consideração de que c símbolo mais provável é zero. Desse modo, se uma cadeia de números com o símbolo mais provável não sendo zero for alimentado ã codificação RLGR, vai ter um desempenho de codificação pobre. Se a sua entrada provém de uma fonte com distribuição de símbolos próxima da laplaciana, o processo de codificação RLGR vai codificar esses dades muito bem, muito estreitamente com a entropia, e em muitos casos vai fazer um trabalho melhor do que a codificação aritmética adaptetiva. No codificador à base de ?LC 100, os modos de predição DPCM são elaborados para produzir distribuições laplacianas de dois lados de polarização zero de números inteiros assinados (para ambas as imagens fotográficas e gráficas} de conteúdos de imagens fc-tográ.ricas e gráficas, nos quais o RLGR trabaiba melhor. O codificador por entropia RLGR 140 no codificador è base de PLC ilustrado usa um contexto RLGR separado para cada um de: a} o modo ME {plano ou nâo) ; b) o modo DPCM; c) os valores residuais DPCti {distribuições leplscianas de dois lados de polarização zero). Era cada um desses contexto, o codificador por entropia RLGR executa uma codificação binária Golomb - Rice de densidade dupla sdaptativa da cadeia bir.ária formada pelos bits significativos que provêm dos símbolos sendo codificados pelo conzextc separado, por exemplo, cs resíduos DPCM para o contexto de valores residuais DPCM. C uso de múltiplos contextos RLGR, para codificar diferentes distribuições de símbolos, aperfeiçoa o desempenho da codificação por entropia. Isso é porque é muito impcrten^ te adaptar a cada distribuição individual e à sua distorção idiossincrática. Como um exemplo, os mocos MR são mais prováveis de serem todos pianos. Conseqüer.temente, a distribuição deles é provável de ser distorcida para longe do caso plano. Mas, isso pode virar ao contrário, se o conteúdo foi gráfico em vez õe fotográfico. Dedicando-se ura contexto RLGR especifico, permite-se que o codificador por entropia RLGR no codificador à base de PLC 10D se adapte a essas distribu^ içoes unimodais ccm maior eficiência. Mas implementações alternativas do codificador à base de PLC, mais ou menos contextos RLGR podem ser usados. C uso de contextos RLGR sepa- radas adicionais codifiquem os resíduos LPCM nessas implementações poda proporcionar ganhos de codificação por entropia maiores e impedir diluição do contexto, mas três contextos separados são usados na implementação ilustrada por ratões práticas* Após codificação por entropia pelo codificador por entropia RLCE, o raultiplexador de fluxo de bits 150 monta os dados do codificador RLGR para ο M3 em um fluxo de bits de saída 195. Nas implementações usando codificação de segmentos, o multiplexador de fluxo de bits monta cu empacota os MBs codificados em segmentos. 1.6 Listagem de pseudo-códigos Δ codificação PLC executada no codificador à base de FLC 100 é resumida na listagem de pseudo-códigos 5C0 mostrada "â Figura 5. Nessa listagem de pseudo-códigos, o parâmetro de entrado. "ImageBand" representa dados de imagem de uma das coordenadas do espaço de cores, isto é, Y, Co ou Cg. Esse processo de codificação BLC á invocado após o espaço de cores da imagem para o espaçe de cores YCoCg.

2* Codificador PLC

Com referência agora à Figura 6, um decodíficador de imagem SCO, à base de codificação à prova de parda predi-tiva (PLC) , executa decodificação do fluxo de bits de saída 195, produzido da codificação PLC pelo codificador de imagem à base de PLC 100* Nesse decodif icador ds imagem à base de PLC 600, um de^multiplexador de fluxo de bits 610 primeiro separa os MBs codificados individuais 125 no fluxo de bits, e o medo MB codificado 134, c modo DPCM 135 e os resíduos DPCM 136 para aquele Mb 125. 0 demultiplexador de fluxo de bits proporciona os dados separados para ura decodiflcador ai.GR 62 0. 0 decodificador RLGR 625 decodifica o nodo MB 134 codificado por RÜGR, o modo DPCM 135 e os resíduos DPCM 136 para cada ME 125» O decodificador RLGR 62C usa o processe de deeodificação REGR descrito por H, Malvar, ,TFast Progressive wavelet codir.g,T, Proc. ΙΞΕΕ Data Compression Conference, Snoivbirc, UT, pp. 336 - 343, março - abril de 1399. O deco-dificader RLGR 620 então proporciona dados a -ura demodulador DPCM 630. O demodulador DPCM 630 executa o processo inverso nos resíduos G?CM para o modo de predição DPCM, que foi usado para o MB, restaurando, desse modo, os dados do MB. Para um MB codificado no raodo MB plane, o demodulador DPCM 630 executa o processo inverso para todos os resíduos zero para o modo de pxedição DPCM decodificado.

Após aplicação ca predição DPCM inversa, ura re-construtor de imagem 640 remonta os KBs para reconstruir a imagem 115. Cm conversor de espaço de cores 640 executa depois o inverso da conversão do espaço de cores YCoCg, para converter esses dados de imagem de volta a uma imagem RGB 105. Em alguma implementações, essa conversão pode ser omitida e a imagem deixada no formato do espaço de cores YCoCg 115. 3. Meio físico de computação G codificador à base de FLC descrito acima 100 e/ou o decodiflcador 600 (codec ?1C) pode(n) ser implementa- do(s) em qualquer uni de una variedade de dispositivos de processamento de video e dispositivos de computação, incluindo computadores de vários fatores de forma (pessoal, estação de trabalho, servidor, portátil, de colo, mesa digitali-zadora ou outro móvel}, redes de computação distribuídas e serviços da rede mundial de computadores, s gravadores / reprodutores / receptores / visualisadcres de imagem e video, como ur.s poucos exemples genéricos* 0 codec è base de FLC pode ser implementado em um conjunto de circuitos de hardware, bem como em software de codec 780, por execução dentro de um computador ou outro meio físico de computação, tal como mostrado na Figura 7„ A Figura 7 ilustra um exemplo genérico de urr. dispositivo de processamento de imagem / vídeo adequado em um meio físico de computação 700 (por exemplo, de um computador), no qual as técnicas descritas pcdeir- ser implementadas. Esse maio físico 70C não é intencionado para sugerir qualquer limitação para o âmbito de uso ou funcionalidade da invenção, pois a presente invenção pode ser implementada em diversos meies físicos de processamento de imagem / video multipropósito ou de finalidade específica.

Com referência à Figura 7, c meio físico de computação 700 inclui pelo menos uma unidade de processamento 710 e uma memória 720. Na Figura 7, essa configuração mais bãsi"" ca 730 é incluída dentro de urra linha pontilhada. A unidade de procs5 3g.T;ento 71C executa instruções executáveis por computador e pode ser um processador real ou virtual. 5m um sistema muitiprocessarnento, unidades de processamento múlti- pls.s executam instruções executáveis por computador/ para aumer-tar o poder de processamento. A memória 720 pede ser memória volátil (por exemplo, registradores/ cache, RAM) , memória não volátil !por exemplo, ROM, EEPROM, memória instantânea, etc, ) ou algumas combinações das duas. A memória 720 armazena software 750 implementando o codec à base de PLC.

Um meio físico de computação pode ter recursos a-dícionais. Por exemplo, o meio físico de computação 700 in-crui armazenamento 74 0, um ou mais dispôsirivos de entrada 750, um ou mais dispositivos de saída 76C e uma ou mais conexões de comunicação 770. Um mecanismo de interconexão {r.ão mostrado), tal como um barramento, um controlador ou rede, interliga cs componentes do meio físico de computação 7CQ. Tipicamente, o software do sistema operacional (não mostrado) proporciona um meio físico operacional para outro software em execução no meio físico de computação 700 e coordena as atividades dos componentes do meio físico de computação 700. O armazenamento 740 pode ser removível ou não removível e inc.lui discos magnéticos, fitas ou cassetes magnéticos, CD-ROMs, CD-RWs, DVDs, ou qualquer outro meio que possa ser usado para armazenar informações e que pode ser acessado dentro do meio físico de computação 700. C armazenamento 740 armazena instruções para o software de codec à base de PLC 780.

Oys) dispositivoís) de entrada 750 (por exemplo, para os dispositivos operando como um ponto de controle na arquitetura de conectividade do dispositivo 100) pode ser um dispositivo de entrada de toque, tal como um teclado, um mouse, uma caneta ou um trackball, um dispositivo de entrada per voz, um dispositivo de escaneamenta, ou um outro dispositivo que proporciona entrada para o meio físico de computação 700. Para áudio, o(s) dispositivo(s) de entrada 750 pode ser um cartão de som ou um dispositivo similar que a-certa entrada de áudio em forma analógica cu digital, ou um reator de CD-ROM, que proporciona amostras de áudio para o meie físico de computação, 0(s) dispositivo(s) de saída 750 pode ser um visor, uma impressora, um alto-falante, un gravador de CD, ou um outro dispositivo que proporciona saída do meio físico de computação 7GO. A ou as conexões de comunicação 770 propiciam comunicação por um meio de comunicação para outra entidade de computação. O meio de comunicação transporta informações, tais como instruções executáveis por computador, informações de áudio / video ou de outra mídia, ou outros dados em um sinal de dados modulado. Um sinal de dados medulado é um sinal que tem uma ou mais das suas características ajustadas ou alteradas de uma maneira tal a codificar as informações no sinal. Per meio de exemplo, e não limitação, os meios de comunicação incluem técnicas ligadas ou sem fio implementadas com um veículo elétrico, óptico, de RF, infravermelho, acústico ou outro. C processamento de nacrcexpansão e as técnicas de exibição da presente invenção podam ser descritas no contexto geral de meios legíveis por computador. Os meies legíveis por computador são quaisquer meios disponíveis que podam ser acessados dentro de m meio físico de computação. Por meio de exemplo, e não limitação, com o meio físico de computação 7 00, os meios legíveis por computador incluem! a memória 720, o armazenamento 740, os meies de comunicação e combinações de quaisquer dos mencionados acima.

As técnicas da presente invenção podem ser descritas r.o contexto geral de instruções executáveis por computador, tais como aquelas incluídas em módulos de programas, sendo executadas em um meio físico de computação em um processador real ou virtual alvo. Geralmente, os módulos de programas incluem rotinas, programas, bibliotecas, objetos, classes, componentes, estruturas de dados, etc., que executam tarefas particulares ou implementam tipos de dados abstratos particulares. A funcionalidade dos módulos de programas pode ser combinada ou dividida entre os módulos de programas, como desejado, nas várias modalidades. As instruções executáveis por computador para os módulos dos programas podem ser executadas dentro de um meio físico de computação local ou distribuído.

No interesse de apresentar, a descrição detalhada usa termos coir.o "determinarrl, "gerar", "ajustar" e "aplicar" para descrever operações de computador em um meio físico de computação, Esses termos sao abstrações de alto nível para as operações executadas por um computador e não devem ser confundidos com atos executados por um ser humano. As operações efetivas do computador correspondentes a esses termos variam, dependendo da implementação.

Em vista das muitas possíveis moda?» idades nas quais podem ser aplicados cs princípios da presente invenção, a invenção vai ser reivindicada para essas modalidadesr como estando dentro dc âmbito e dc espírito das reivindicações e equivalentes apresentados a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Método para codificação sem perdas preditiva de mídia de imagem e vídeo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: dividir dados de imagem de entrada em macro- blocos; para um individual um dos macro-blocos, selecionar um modo dos múltiplos modos de predição de modulação de código de pulso diferencial disponíveis para aplicar ao macro-bloco que, fora dos modos de predição de modulação de código de pulso diferencial disponíveis, produz uma Distribuição Laplaciana de dois lados de polarização zero próxima à ótima de uma codificação por entropia de Golomb Rice de densidade dupla; aplicar o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial selecionado ao macro-bloco; codificar por entropia de Golomb Rice de densidade dupla resíduos de modulação de código de pulso diferencial do macro-bloco; em que selecionar o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial compreende: determinar se o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial que fornece a Distribuição de Laplace de dois lados de polarização zero próxima à ótima de uma codificação por entropia de Golomb Rice de densidade dupla é mais próximo do que um limite de suficiência para a Distribuição de Laplace de dois lados de polarização zero ótima para a codificação por entropia de Golomb Rice de densidade dupla; e se não estiver mais próximo do referido limite de suficiência, aplicar nenhuma modulação de código de pulso diferencial no macro-bloco antes da codificação por entropia de Golomb Rice de densidade dupla.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende converter os dados de imagem de entrada em um formato de espaço de cores YCoCg.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a conversão no formato de espaço de cores YCoCg precede a divisão em macro-blocos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a codificação do modo de predição de modulação de código de pulso diferencial selecionada para o macro-bloco usando codificação de entropia de Golomb-Rice de densidade dupla.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a codificação do modo de predição de modulação de código de pulso diferencial e dos resíduos de modulação do código de pulso diferencial com contextos de codificação de Golomb-Rice de densidade dupla separados.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar se a aplicação do modo de predição de modulação de código de pulso diferencial selecionado ao macro-bloco produz todos os resíduos de modulação de código de pulso dife- rencial de valor zero; e codificar uma indicação de que o macro-bloco é plano, em vez de codificação por entropia de Golomb-Rice de densidade dupla de resíduos de modulação de código de pulso diferencial do macro-bloco.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os modos de predição de modulação de código de pulso diferencial compreendem modos designados para produzir uma distribuição ótima de Lapla-ce de dois lados de polarização zero para codificação por entropia de Golomb-Rice de densidade dupla para macro-blocos cujos conteúdos de imagem são predominantemente uma grande borda horizontal, uma grande borda vertical, bordas diagonais em rampa e rampas horizontais em banda

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os modos de predição de modulação de código de pulso diferencial compreendem: um primeiro modo no qual um valor do pixel é subtraído do seu pixel vizinho esquerdo; um segundo modo no qual um valor do pixel é subtraído do seu pixel vizinho de topo; um terceiro modo no qual um valor do pixel é subtraído de um mínimo ou máximo dos seus pixels vizinhos esquerdo e de topo; um quarto modo no qual um valor do pixel é subtraído de uma média dos seus pixels vizinhos de topo e da direita de topo; um quinto modo no qual um valor do pixel é sub- traido do seu pixel vizinho de topo à esquerda; um sexto modo no qual a diferença entre um pixel de topo e os seus pixels vizinhos de topo à esquerda é subtraída do seu pixel vizinho da esquerda; e um sétimo modo no qual um valor do pixel é subtraído de uma média dos pixels da esquerda e dos pixels vizinhos de topo.

9. Método de decodificação de dados codificados sem perdas preditivos de uma imagem ou vídeo, caracterizado pelo fato de que compreende: decodificar por entropia de Golomb-Rice de densidade dupla um modo de macro-bloco, um modo de predição de modulação de código de pulso diferencial e resíduos de modulação de código de pulso diferencial, para cada um de uma pluralidade de macro-blocos usando contextos de codificação Golomb-Rice de densidade dupla separados, em que, durante a codificação, o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial foi selecionado de múltiplos modos de predição de modulação de código de pulso diferencial disponíveis, o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial produzindo uma distribuição residual do macro-bloco para fornecer a correspondência mais próxima a uma Distribuição de La-place de dois lados de polarização zero ótima para uma codificação por entropia de Golomb-Rice de densidade dupla; onde o modo de macro-bloco de um macro-bloco é um modo de bloco de macro plano, decodificar os pixels do macro-bloco usando uma demodulação de modulação de código de pulso diferencial que é um inverso do modo preditivo de modulação do código de pulso diferencial decodificado por Golomb-Rice de densidade dupla de todos os resíduos zero; caso contrário, onde o modo de predição de modulação do código de pulso diferencial do macro-bloco é um modo de predição de modulação de código de pulso não diferencial, decodificar os pixels do macro-bloco sem demodulação de modulação do código de pulso diferencial; caso contrário, demodular os resíduos de modulação de código de pulso diferencial decodificado pelo Golomb-Rice usando uma demodulação de modulação de código de pulso diferencial que é um inverso do modo de predição de modulação de código de pulso diferencial de Golomb-Rice decodificado de densidade dupla; e montar os macro-blocos para formar dados de imagem decodificados.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende converter os dados de imagem decodificados de um formato de espaço de cor YCoCg para um formato de espaço de cor exibível.

11. Decodificador de vídeo ou imagem codificados sem perdas preditivo caracterizado pelo fato de que executa um método como definido na reivindicação 9 ou 10, compreendendo: um decodificador de entropia Golomb-Rice de densidade dupla operando para decodificar os resíduos de modulação de código de pulso diferencial codificado com Golomb-Rice de densidade dupla e o modo de predição de modulação de código de pulso diferencial de um macro-bloco; um demodulador de modulação de código de pulso diferencial para aplicar um inverso do modo de predição de modulação de código de pulso diferencial aos resíduos de modulação do código de pulso diferencial; e um reassembler do macro-bloco para montar o ma-cro-bloco com outros macro-blocos decodificados para formar dados de uma imagem reconstruída.

12. Decodificador de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende um conversor YCoCg inverso para converter a imagem reconstruída de um espaço de cores YCoCg para um espaço de cores adequado para exibir a imagem.