CA2207447A1 - Dispositif de codage numerique de programme video - Google Patents
Dispositif de codage numerique de programme videoInfo
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Abstract
Le dispositif est destiné à coder un flux vidéo d'entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'information différente de trame à trame. Il comprend un codeur vidéo à débit programmable (16), et, de plus: une mémoire (20) de capacité au moins égale à une trame, placée en amont du codeur programmable sur le flux vidéo, un second codeur (22), de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et des moyens (26) de comparaison de la qualité de chaque image de sortie avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à maintenir la qualité à une valeur déterminée.
Description
W O96/19080 PCTA~R95/01647 DISPOS~TIF DE CODAGE NUMERIQUE DE PROG~MME VIDEO
La présente invention concerne les dispositifs de codage d'un flux vidéo d'entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'infor-mations différente de trame à trame, du type comprenant un codeur vidéo à débit programmable.
Le document EP-A-0 526 201 décrit un tel codeur vidéo, permettant d'ajuster, pour chaque groupe de blocs de pixels d~une image, le pas de quantification de façon à maintenir la qualité de l~image à une valeur approximativement constante.
Le terme "trame" doit être interprété dans un sens large. Il peut désigner l'ensemble des données vidéo nécessaires pour reconstituer une image complète en balayage progressif, llensemble des données nécessaires pour recons-tituer une trame paire ou impaire en balayage entrelacé, voire même les données d~assistance permettant de reconsti-tuer une image à partir d'une image précédente.
L'invention trouve une application particulièrement importante constituée par les appareils destinés à reporter un programme vidéo sur un support de stockage ayant une capacité limitée. Par exemple, un disque opto-électronique, dit CD-ROM, ne permet de stocker un film complet de durée normale, environ 120 mn, qu'avec un débit de codage de 3 Mbits/s. Classiquement, on utilise un codeur dont le débit de sortie est le débit moyen correspondant à la capacité du support. Cette solution est peu satisfaisante, car la richesse de l'image varie considérablement, soit par l'abondance des détails, soit par le degré de corrélation entre images successives d'une même séquence, qui détermine les possibilitées de prédiction de trame à trame.
Si l'on considère par exemple le cas particulièrement représentatif d'un dispositif de codage mettant en oeuvre la norme vidéo MPEG2, qui a fait l'objet de la recommandation W O96/19080 PCT~R95/01647 UIT-TH262 (ISO/CEI 13818-2) publiée en juin 1994 par l'Union Internationale des Télécommunications, les algorithmes de compression permettent de générer un flux de débit variant de 2 à 15 Mbits/s en profil principal-niveau principal. A
des instants différents, une restitution satisfaisante exigera des débits différents dans cette plage.
La présente invention vise notamment à fournir un dispositif du type ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement utilisés aux exigences de la pratique, notamment en ce qu~il permet d~utiliser au mieux la capacité
d~un support de stockage.
L'invention utilise dans ce but l'existence de codeurs permettant de coder chaque trame à un débit différent de la précédente. Elle utilise également le fait ~ue l'on sait analyser les informations provenant du codage pour détermi-ner la qualité iconographique de l~image codée.
L'invention propose en conséquence un dispositif qui comporte : ~
- une mémoire de capacité au moins égale à une trame en amont du codeur programmable, - un second codeur, de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens de comparaison de la qualité de chaque image de sortie du second codeur avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à
maintenir la qualité à une valeur déterminée.
Un tel dispositif effectue un multiplexage statistique optimal dont la nature est totalement différente de celle d~un codage vidéo avec un pas de quantification ajusté pour chaque groupe de blocs pour tenir compte de la sensibilité
à la distorsion.
Dans le cas particulièrement important du codage en vue du stockage d'une séquence de longueur déterminée sur un support de capacité déterminée, lesdits moyens de commande sont prévus de façon que le débit moyen de codage ait une CA 02207447 l997-06-lO
W O96/19080 PCTA~R95/01647 valeur compatible avec la capacité du support. Plusieurs choix sont possibles. Par exemple, une mémoire est prévue dans les moyens de comparaison pour stocker initialement la capacité disponible et le nombre de trames à enregistrer.
Les moyens de commande peuvent en déduire un débit moyen à
respecter et moduler le débit du codeur en conservant la valeur moyenne requise sur des périodes successives, par exemple de quelques minute~s. La mémoire peut en même temps être décrémentée progressivement pour que la durée rési-duelle de stockage soit disponible en permanence. Ainsi les moyens de commande peuvent ajuster le débit moyen autour duquel se fait la modulation ultérieure. Une solution plus simple consiste à fixer a priori le débit moyen.
Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exem-ple. La description se réfère à la figure qui l~accompagne et qui est un synoptique simplifié, montrant un mode particulier de mise en oeuvre de l~invention.
Le dispositif dont la constitution de principe est montrée en figure 1 comporte une voie de programme 10 qui reçoit, en plus du flux vidéo, un flux binaire représentant le son et un flux d'informations de service, à ajouter au flux vidéo. Dans la pratique, les fonctions de mise en paquet, de multiplexage des données vidéo, de son et de service, et de constitution de file d'attente sont effectués dans des circuits 14 qu'il n~est pas nécessaire de décrire ici, car ils peuvent être de type connu.
La voie vidéo de programme comprend un codeur programma-ble 16 à débit variable, ayant une entrée de commande du , taux de compression 18. Le flux vidéo à coder est appliqué
au codeur à débit variable 16 par llintermédiaire d'une mémoire d~image 20 ayant une capacité au moins égale à une trame. Des moyens de synchronisation non représentés permettent l'écriture en mémoire 20 au fur et à mesure de W O96/19080 PCTA~R95/01647 llarrivée du flux vidéo correspondant à une trame complète, et la lecture en mémoire avec un retard tel que le codeur à
débit variable 16 reçoive le flux vidéo avec un retard d~une trame.
Un codeur auxillaire 22 reçoit le flux vidéo en meme temps que la mémoire 20. Le codeur auxiliaire 22 est prévu pour coder chaque trame avec un débit fixe, qui sera en général proche du débit moyen maximum admissible, par exemple 3 Mbits/s pour le stockage d'un film sur un disque opto-électronique ou C~-ROM. Le codeur auxiliaire 22 n'a qu'un rôle d'estimateur : il fournit, sur une sortie 24, une information d'estimation de qualité de codage ; puisqu'il est alimenté avec une avance d'une trame sur le codeur programmable, il est à même de fournir une information concernant la trame en cours de mémorisation à condition que sa durée de calcul soit inférieure à la durée d'une trame.
Dès que le codeur auxiliaire 22 a terminé son travail, un processeur 26 analyse le résultat et commande le codeur programmable 16 pour fixer le débit à une valeur liée aux besoins de l'image i dans l'exemple ci-dessus, le processeur compare llestimation de qualité iconographique fournie par le codeur auxiliaire à 3 Mbits/s à une valeur de référence ou valeur nominale. Si la valeur nominale est excédée, le processeur commande une réduction du débit. Dans le cas contraire, il programme le codeur vidéo programmable par une consigne de débit supérieure à 3 Mbits/s, dans la mesure où
cet accroissement est compatible avec le débit moyen à
observer pour ne pas faire déborder le support, tout en optimisant son emploi.
Le codeur auxiliaire 22 est d'un type permettant d~analyser les informations résultant du codage et de fournir un indice de qualité iconographique. On connaît déjà
des codeurs capables de fournir une telle information de sortie. En particulier, un codeur de ce type est disponible auprès de la société C-Cube Microsystems, Milpitas, Califor-W O96/19080 PCTA~R95/01647 nia. Il peut être utilisé également en tant que codeur programmable.
Divers critères d'évaluation de la qualité iconographi-que existent et sont utilisables. On peut notamment citer J 5 les suivants.
Une première possibilité consiste à analyser la moyenne, sur l'ensemble d'une trame, du pas de quantification mis en oeuvre dans l'algorithme de passage du domaine temporel au domaine fréquentiel (algorithme de transformation en cosinus discrète en général). Un pas de quantification donné
correspond à un débit. Lorsque l'image est complexe, le codeur vidéo augmente le pas de quanti~ication au cours de la trame pour les groupes de pixels concernés, afin de ne pas augmenter de façon excessive le nombre d'octets repré-sentant l'image.
L'analyse de la moyenne du pas de quantification final sur une trame permet de savoir si le codeur aurait eu besoin d'un débit plus important pour représenter l'image de ~açon satisfaisante et donc quelle qualité il a obtenu avec le débit programmé.
Dans le cas particulier du codage MPEG2, qui utilise des images à codage intra-trame (images I) codées sans référence à d'autres images, des images à codage prédictif (images P) et des images codées par prédiction bidirectionnelle (images B), une statistique sur le nombre respectif de macroblocs utilisés permet d~évaluer le niveau d~activité
d'une image et en déduire un indice de qualité pour un taux de compression donné.
Enfin, une autre possibilité consiste à mesurer le rapport signal à bruit entre l'image avant codage et l~image après codage.
Le processeur 26 et le codeur vidéo programmable 16 peu-vent notamment être prévus pour provoquer le codage à un débit nominal et à un ou deux débits au-dessus et un ou deux débits au-dessous du taux nominal, cette solution simple W O96/19080 PCTA~R9S/01647 ~tant suffisante dans la plupart des cas.
L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Le codeur auxiliaire 22 qui sert d'estimateur peut notamment avoir un débit de codage ne correspondant pas au débit moyen disponible.
La présente invention concerne les dispositifs de codage d'un flux vidéo d'entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'infor-mations différente de trame à trame, du type comprenant un codeur vidéo à débit programmable.
Le document EP-A-0 526 201 décrit un tel codeur vidéo, permettant d'ajuster, pour chaque groupe de blocs de pixels d~une image, le pas de quantification de façon à maintenir la qualité de l~image à une valeur approximativement constante.
Le terme "trame" doit être interprété dans un sens large. Il peut désigner l'ensemble des données vidéo nécessaires pour reconstituer une image complète en balayage progressif, llensemble des données nécessaires pour recons-tituer une trame paire ou impaire en balayage entrelacé, voire même les données d~assistance permettant de reconsti-tuer une image à partir d'une image précédente.
L'invention trouve une application particulièrement importante constituée par les appareils destinés à reporter un programme vidéo sur un support de stockage ayant une capacité limitée. Par exemple, un disque opto-électronique, dit CD-ROM, ne permet de stocker un film complet de durée normale, environ 120 mn, qu'avec un débit de codage de 3 Mbits/s. Classiquement, on utilise un codeur dont le débit de sortie est le débit moyen correspondant à la capacité du support. Cette solution est peu satisfaisante, car la richesse de l'image varie considérablement, soit par l'abondance des détails, soit par le degré de corrélation entre images successives d'une même séquence, qui détermine les possibilitées de prédiction de trame à trame.
Si l'on considère par exemple le cas particulièrement représentatif d'un dispositif de codage mettant en oeuvre la norme vidéo MPEG2, qui a fait l'objet de la recommandation W O96/19080 PCT~R95/01647 UIT-TH262 (ISO/CEI 13818-2) publiée en juin 1994 par l'Union Internationale des Télécommunications, les algorithmes de compression permettent de générer un flux de débit variant de 2 à 15 Mbits/s en profil principal-niveau principal. A
des instants différents, une restitution satisfaisante exigera des débits différents dans cette plage.
La présente invention vise notamment à fournir un dispositif du type ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement utilisés aux exigences de la pratique, notamment en ce qu~il permet d~utiliser au mieux la capacité
d~un support de stockage.
L'invention utilise dans ce but l'existence de codeurs permettant de coder chaque trame à un débit différent de la précédente. Elle utilise également le fait ~ue l'on sait analyser les informations provenant du codage pour détermi-ner la qualité iconographique de l~image codée.
L'invention propose en conséquence un dispositif qui comporte : ~
- une mémoire de capacité au moins égale à une trame en amont du codeur programmable, - un second codeur, de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens de comparaison de la qualité de chaque image de sortie du second codeur avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à
maintenir la qualité à une valeur déterminée.
Un tel dispositif effectue un multiplexage statistique optimal dont la nature est totalement différente de celle d~un codage vidéo avec un pas de quantification ajusté pour chaque groupe de blocs pour tenir compte de la sensibilité
à la distorsion.
Dans le cas particulièrement important du codage en vue du stockage d'une séquence de longueur déterminée sur un support de capacité déterminée, lesdits moyens de commande sont prévus de façon que le débit moyen de codage ait une CA 02207447 l997-06-lO
W O96/19080 PCTA~R95/01647 valeur compatible avec la capacité du support. Plusieurs choix sont possibles. Par exemple, une mémoire est prévue dans les moyens de comparaison pour stocker initialement la capacité disponible et le nombre de trames à enregistrer.
Les moyens de commande peuvent en déduire un débit moyen à
respecter et moduler le débit du codeur en conservant la valeur moyenne requise sur des périodes successives, par exemple de quelques minute~s. La mémoire peut en même temps être décrémentée progressivement pour que la durée rési-duelle de stockage soit disponible en permanence. Ainsi les moyens de commande peuvent ajuster le débit moyen autour duquel se fait la modulation ultérieure. Une solution plus simple consiste à fixer a priori le débit moyen.
Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exem-ple. La description se réfère à la figure qui l~accompagne et qui est un synoptique simplifié, montrant un mode particulier de mise en oeuvre de l~invention.
Le dispositif dont la constitution de principe est montrée en figure 1 comporte une voie de programme 10 qui reçoit, en plus du flux vidéo, un flux binaire représentant le son et un flux d'informations de service, à ajouter au flux vidéo. Dans la pratique, les fonctions de mise en paquet, de multiplexage des données vidéo, de son et de service, et de constitution de file d'attente sont effectués dans des circuits 14 qu'il n~est pas nécessaire de décrire ici, car ils peuvent être de type connu.
La voie vidéo de programme comprend un codeur programma-ble 16 à débit variable, ayant une entrée de commande du , taux de compression 18. Le flux vidéo à coder est appliqué
au codeur à débit variable 16 par llintermédiaire d'une mémoire d~image 20 ayant une capacité au moins égale à une trame. Des moyens de synchronisation non représentés permettent l'écriture en mémoire 20 au fur et à mesure de W O96/19080 PCTA~R95/01647 llarrivée du flux vidéo correspondant à une trame complète, et la lecture en mémoire avec un retard tel que le codeur à
débit variable 16 reçoive le flux vidéo avec un retard d~une trame.
Un codeur auxillaire 22 reçoit le flux vidéo en meme temps que la mémoire 20. Le codeur auxiliaire 22 est prévu pour coder chaque trame avec un débit fixe, qui sera en général proche du débit moyen maximum admissible, par exemple 3 Mbits/s pour le stockage d'un film sur un disque opto-électronique ou C~-ROM. Le codeur auxiliaire 22 n'a qu'un rôle d'estimateur : il fournit, sur une sortie 24, une information d'estimation de qualité de codage ; puisqu'il est alimenté avec une avance d'une trame sur le codeur programmable, il est à même de fournir une information concernant la trame en cours de mémorisation à condition que sa durée de calcul soit inférieure à la durée d'une trame.
Dès que le codeur auxiliaire 22 a terminé son travail, un processeur 26 analyse le résultat et commande le codeur programmable 16 pour fixer le débit à une valeur liée aux besoins de l'image i dans l'exemple ci-dessus, le processeur compare llestimation de qualité iconographique fournie par le codeur auxiliaire à 3 Mbits/s à une valeur de référence ou valeur nominale. Si la valeur nominale est excédée, le processeur commande une réduction du débit. Dans le cas contraire, il programme le codeur vidéo programmable par une consigne de débit supérieure à 3 Mbits/s, dans la mesure où
cet accroissement est compatible avec le débit moyen à
observer pour ne pas faire déborder le support, tout en optimisant son emploi.
Le codeur auxiliaire 22 est d'un type permettant d~analyser les informations résultant du codage et de fournir un indice de qualité iconographique. On connaît déjà
des codeurs capables de fournir une telle information de sortie. En particulier, un codeur de ce type est disponible auprès de la société C-Cube Microsystems, Milpitas, Califor-W O96/19080 PCTA~R95/01647 nia. Il peut être utilisé également en tant que codeur programmable.
Divers critères d'évaluation de la qualité iconographi-que existent et sont utilisables. On peut notamment citer J 5 les suivants.
Une première possibilité consiste à analyser la moyenne, sur l'ensemble d'une trame, du pas de quantification mis en oeuvre dans l'algorithme de passage du domaine temporel au domaine fréquentiel (algorithme de transformation en cosinus discrète en général). Un pas de quantification donné
correspond à un débit. Lorsque l'image est complexe, le codeur vidéo augmente le pas de quanti~ication au cours de la trame pour les groupes de pixels concernés, afin de ne pas augmenter de façon excessive le nombre d'octets repré-sentant l'image.
L'analyse de la moyenne du pas de quantification final sur une trame permet de savoir si le codeur aurait eu besoin d'un débit plus important pour représenter l'image de ~açon satisfaisante et donc quelle qualité il a obtenu avec le débit programmé.
Dans le cas particulier du codage MPEG2, qui utilise des images à codage intra-trame (images I) codées sans référence à d'autres images, des images à codage prédictif (images P) et des images codées par prédiction bidirectionnelle (images B), une statistique sur le nombre respectif de macroblocs utilisés permet d~évaluer le niveau d~activité
d'une image et en déduire un indice de qualité pour un taux de compression donné.
Enfin, une autre possibilité consiste à mesurer le rapport signal à bruit entre l'image avant codage et l~image après codage.
Le processeur 26 et le codeur vidéo programmable 16 peu-vent notamment être prévus pour provoquer le codage à un débit nominal et à un ou deux débits au-dessus et un ou deux débits au-dessous du taux nominal, cette solution simple W O96/19080 PCTA~R9S/01647 ~tant suffisante dans la plupart des cas.
L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Le codeur auxiliaire 22 qui sert d'estimateur peut notamment avoir un débit de codage ne correspondant pas au débit moyen disponible.
Claims (6)
1. Dispositif de codage d'un flux vidéo d'entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'information différente de trame à trame, comprenant un codeur vidéo à débit programmable (16), caractérisé en ce qu'il comprend, de plus :
- une mémoire (20) de capacité au moins égale à une trame, placée en amont du codeur programmable sur le flux vidéo, - un second codeur (22), de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens (26) de comparaison de la qualité de chaque image de sortie avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à maintenir la qualité à
une valeur déterminée.
- une mémoire (20) de capacité au moins égale à une trame, placée en amont du codeur programmable sur le flux vidéo, - un second codeur (22), de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens (26) de comparaison de la qualité de chaque image de sortie avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à maintenir la qualité à
une valeur déterminée.
2. Dispositif suivant la revendication 1 de codage d'un flux vidéo en vue du stockage d'une séquence de longueur déterminée sur un support de capacité déterminée, caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison et de commande (26) sont programmés de façon à limiter le débit de codage à une valeur moyenne prédéterminée compatible avec la capacité du support.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mémorisation de la capacité
du support ou du débit moyen à respecter.
du support ou du débit moyen à respecter.
4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le codeur auxiliaire est prévu pour coder le flux vidéo qu'il reçoit au débit moyen utilisant toute la capacité du support.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit codeur auxiliaire (22) est prévu pour fournir un indice de qualité auxdits moyens de comparaison.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comprennent un processeur (26) fournissant un signal de sélection entre plusieurs débits de codage audit codeur programmable (16).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR94/14986 | 1994-12-13 | ||
| FR9414986A FR2728130A1 (fr) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | Dispositif de codage numerique de programme video |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2207447A1 true CA2207447A1 (fr) | 1996-06-20 |
Family
ID=9469758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2207447 Abandoned CA2207447A1 (fr) | 1994-12-13 | 1995-12-12 | Dispositif de codage numerique de programme video |
Country Status (6)
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|---|---|
| EP (1) | EP0800746A1 (fr) |
| CN (1) | CN1173263A (fr) |
| AU (1) | AU4350096A (fr) |
| CA (1) | CA2207447A1 (fr) |
| FR (1) | FR2728130A1 (fr) |
| WO (1) | WO1996019080A1 (fr) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP4706104B2 (ja) | 1999-04-23 | 2011-06-22 | ソニー株式会社 | 画像符号化装置及びその方法 |
| GB0921831D0 (en) | 2009-12-14 | 2010-01-27 | British Telecomm | Graphical data delivery |
| GB201000738D0 (en) | 2010-01-18 | 2010-03-03 | British Telecomm | Graphical data processing |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0556275A (ja) * | 1990-08-30 | 1993-03-05 | Sharp Corp | 画像符号化装置及び画像復号装置 |
| DE69132063T2 (de) * | 1990-12-28 | 2000-09-14 | Canon Kk | Bildcodierung mit Optimierung der erzeugten Codemenge |
| KR930003757A (ko) * | 1991-07-31 | 1993-02-24 | 오오가 노리오 | 영상 신호 전송 장치 및 방법 |
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1994
- 1994-12-13 FR FR9414986A patent/FR2728130A1/fr active Granted
-
1995
- 1995-12-12 WO PCT/FR1995/001647 patent/WO1996019080A1/fr not_active Application Discontinuation
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