ES2205687T3

ES2205687T3 - Sistema de codificado de video predictivo.

Info

Publication number: ES2205687T3
Application number: ES99124384T
Authority: ES
Inventors: Tokumichi Mitsubishi Denki K.K. Murakami; Kohtaro C/O Mitsubishi Denki K.K. Asai; Hirofumi c/o Mitsubishi Denki K.K. Nishikawa; Yoshihisa c/o Mitsubishi Denki K.K. Yamada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 2004-05-01
Anticipated expiration: 2012-10-21
Also published as: EP0825780A2; DE69232077T2; DK0825780T3; FI117419B; AU7305694A; FI924720A0; EP0538834A3; CA2081065C; US6097759A; SG65597A1; DE69229210T2; AU2717392A; DE69233505D1; US5274442A; CA2327489C; EP1309202B8; EP0825780A3; EP0984636A2; DE69229210D1; HK1025863A1

Abstract

Un método para producir una señal decodificada local, donde dicha señal decodificada local se produce sumando una señal de error decodificada (207) con una señal predictiva de movimiento compensado (210), y dicha señal de error decodificada (207) se produce decodificando unos datos de codificación (206) que son una señal de error predictiva codificada (205) desarrollada a partir de una diferencia entre una primera imagen vídeo y una segunda imagen vídeo de una señal vídeo de movimiento (201) representativa de imágenes vídeo secuenciales incluyendo imágenes vídeo primera y segunda, caracterizado por los pasos de: almacenar la señal decodificada local como múltiples campos de imagen impares y pares en una memoria de campo (28, 29); generar múltiples señales predictivas (204a, 204b) a partir de dichos múltiples campos de imagen almacenados en dicha memoria de campo conectando operativamente dicha memoria de campo; generar una señal predictiva interpolada (204c) que difiere de cualquiera de lapluralidad de señales predictivas (204a, 204b) interpolando dicha pluralidad de señales predictivas; donde dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) está dispuesta en bloques; descomponer la señal bloqueada representativa de dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) de manera que cada elemento de señal corresponda a cada elemento de dicha señal de error decodificada (207); y donde dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) se obtiene de la pluralidad de señales predictivas (204a, 204b) y la señal predictiva interpolada (204c).

Description

Sistema de codificado de vídeo predictivo.

La presente invención se refiere a un sistema de codificación para codificar una señal con alta eficiencia.

Como es conocido en la materia, para codificar una señal de imagen se utilizan medios para eliminar componentes redundantes incluidos en una señal de imagen. Un acercamiento típico a la codificación de imagen es el método de codificación por transformada donde una imagen es dividida en bloques, se realiza una transformada ortogonal para cada uno de los bloques, y se codifican los coeficientes de transformada.

En el caso de señales de televisión tal como una señal NTSC, se utiliza exploración entrelazada por lo que una señal de imagen de una trama se explora dos veces, una vez en el campo impar y una vez en el campo par. Los dos campos exploran espacios diferentes pero complementarios de una imagen. Los campos tienen información de imagen en tiempos diferentes, pero hay una correlación relativamente intensa entre ellos porque las líneas exploradas de los dos campos son alternas y adyacentes. Hay una técnica en la que la codificación se realiza después de combinar los campos y dividirlos en bloques al codificar una señal de imagen producida por la exploración entrelazada.

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de codificación predictiva intertrama convencional descrito, por ejemplo, en las actas del 3rd HDTV International Work Shop, "A Study on HDTV Signal Coding with Motion Adaptive Noise Reduction" (Vol 3, 1989). En la figura 1, este sistema incluye una memoria de trama 21, una sección de detección de movimiento 22, un sustractor 23, una sección de codificación 24, una sección decodificadora local 25, un sumador 26 y una sección multiplexante 27. Aunque se omiten en esta figura, los datos codificados son decodificados en un lado receptor para reproducir la señal transmitida.

En la operación, el movimiento de un objeto entre el campo corriente y el campo del mismo tipo de la trama precedente se detecta bloque por bloque, constando el bloque de una pluralidad de pixels de una señal de imagen introducida 201 que se obtiene por el método de exploración entrelazada y hecha de tramas, teniendo cada trama campos impar y par. El movimiento entre campos impares se detecta en la sección de detección de movimiento 22 buscando el bloque que tiene el parecido más distintivo al bloque de procesado actual entre los bloques ya codificados 202, junto a la posición correspondiente al bloque de procesado actual en los campos impares almacenados dentro de la memoria de trama 21. El grado de parecido se evalúa utilizando una suma absoluta de valores diferenciales o una suma de cuadrados de valores diferenciales de los pixels correspondientes en ambos bloques. La cantidad de movimiento en ambas direcciones horizontal y vertical entre el bloque corriente y el bloque que se determina que es el más similar, se obtiene como un vector de movimiento 203. La memoria de trama 21 envía una señal de predicción de movimiento compensado 204 correspondiente a este vector de movimiento 203.

Una señal de error de predicción 205 obtenida en el sustractor 23 restando la señal de predicción de movimiento compensado 204 de la señal de entrada 201 se aplica al circuito codificador 24 en el que se quita la redundancia espacial. Dado que los componentes de baja frecuencia de una señal de imagen ocupan en general una mayor parte de su potencia, la información se puede comprimir cuantificando porciones de alta potencia con gran número de bits y cuantificando porciones de potencia baja con un pequeño número de bits. Según un ejemplo de este método de compresión de información, la conversión de frecuencia se realiza para un bloque de 8 x 8 pixels realizando una transformada ortogonal tal como una transformada de coseno discreta para cuantificar escalarmente los coeficientes de transformada. Los datos de codificación cuantificados escalarmente 206 se envían a la sección decodificadora local 25 y a la sección multiplexante 27. La sección multiplexante 27 realiza multiplexión y codificación para los datos de codificación 206 y el vector de movimiento 203 para enviar estas señales a una línea de transmisión 209.

Mientras tanto, el circuito decodificador local 25 ejecuta la operación inversa de la operación en la sección de codificación 24, a saber, la cuantificación escalar inversa y la transformada ortogonal inversa para obtener una señal de error decodificada 207. La señal de predicción de movimiento compensado 204 se añade a la señal de error decodificada 207 en el sumador 26 y almacena en la memoria de trama 21 para detectar el movimiento del campo impar de la trama siguiente.

Además, el movimiento de los campos pares de la señal de imagen introducida 201 con respecto al campo ya codificado de la memoria de trama 21 también se detecta para la codificación de la señal de error de predicción de movimiento compensado. Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de codificación predictiva intertrama convencional, la redundancia con respecto a tiempo incluido al mover señales de imagen se quita por la codificación de predicción de movimiento compensado y la redundancia con respecto al espacio se quita por la transformada ortogonal.

Dado que el sistema de codificación predictiva intertrama convencional está estructurado para codificar individualmente tanto el campo impar como el campo par prediciendo el campo par corriente (presente) del campo impar de la trama ya codificada y prediciendo el campo par corriente a partir del campo par de la trama ya codificada, la eficiencia de codificación es baja porque no se usa la correlación espacial existente entre los campos continuos, producida por el método de exploración entrelazada.

Además, US-A-4 546 386 describe un sistema de codificación predictiva adaptativa para señales de televisión, que incluye:

una sección de almacenamiento que tiene una capacidad suficientemente grande para almacenar señales de televisión introducidas de al menos una trama en todo momento;

una sección de bloqueo para producir a partir de las señales de televisión un bloque a codificar incluyendo una pluralidad de elementos de imagen;

una sección detectora de movimiento para establecer un bloque estándar de la misma forma que el bloque en una trama inmediatamente precedente a un campo corriente del bloque en una posición espacialmente correspondiente al bloque, para leer de la sección de almacenamiento elementos de imagen incluidos en cada uno de los bloques de referencia obtenidos desplazando el bloque estándar al menos un elemento de imagen y en el bloque estándar, y para seleccionar uno de los bloques de referencia y el bloque estándar como un bloque más aproximado del que cada elemento de imagen es de luminancia muy aproximada a cada elemento de imagen incluido en el bloque del campo corriente;

una sección de predicción intra-campos para producir un valor de predicción de cada elemento de imagen incluido en el bloque a codificar usando elementos de imagen presentes en el campo corriente;

una sección de predicción inter-campos para producir un valor de predicción de cada elemento de imagen incluido en el bloque a codificar usando elementos de imagen presentes en el campo corriente y el campo inmediatamente precedente;

una sección de predicción inter-trama para producir un valor de predicción de cada elemento de imagen incluido en el bloque a codificar usando elementos de imagen presentes en el campo corriente y el campo inmediatamente precedente e incluidos en el bloque más aproximado;

una sección selectora media para comparar los valores de predicción de las tres secciones predictivas en términos de magnitud entre sí y para seleccionar a partir de ellas el valor de predicción suponiendo una media;

una sección de conmutación de modo de predicción para adoptar, como el valor de predicción de cada elemento de imagen incluido en el bloque a codificar, el valor de predicción de la sección de predicción inter-trama o el valor de predicción de la sección selectora media dependiendo de si el bloque más aproximado es el bloque estándar o el bloque de referencia; y

una sección de codificación para la codificación predictiva del bloque a codificar determinado por la sección de bloqueo, usando el valor de predicción de la sección de conmutación de modo de predicción.

Además, el documento EP-A-484 140, una publicación según el Art. 54(3) EPC, constituye técnica anterior relevante.

El objeto de la presente invención es proporcionar un método que permita codificar con eficiencia de predicción más elevada y menos información.

Este objeto según la invención se logra con un método que incluye las características definidas en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas del método según la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, un método para producir una señal decodificada local, donde dicha señal decodificada local se produce añadiendo una señal de error decodificada con una señal predictiva de movimiento compensado, y

dicha señal de error decodificada se produce decodificando unos datos de codificación que son una señal de error predictiva codificada desarrollada a partir de una diferencia entre una primera imagen vídeo y una segunda imagen vídeo de una señal vídeo de movimiento representativa de imágenes vídeo secuenciales incluyendo imágenes vídeo primera y segunda, caracterizado por los pasos de:

almacenar la señal decodificada local como múltiples campos de imagen impares y pares en una memoria de campo;

generar múltiples señales predictivas a partir de dichos múltiples campos de imagen almacenados en dicha memoria de campo conectando operativamente dicha memoria de campo;

generar una señal predictiva interpolada que difiere de cualquiera de la pluralidad de señales predictivas interpolando dicha pluralidad de señales predictivas;

donde dicha señal predictiva de movimiento compensado está dispuesta en bloques;

descomponer la señal bloqueada representativa de dicha señal predictiva de movimiento compensado de manera que cada elemento de señal corresponda a cada elemento de dicha señal de error decodificada; y

donde dicha señal predictiva de movimiento compensado se obtiene de la pluralidad de señales predictivas y la señal predictiva interpolada.

Con tal disposición, el método reivindicado puede proporcionar eficiencia de predicción estabilizada independientemente del movimiento de un objeto haciendo referencia a ambos campos de la trama ya codificada a efectos de predicción.

Dado que este método utiliza una señal predictiva producida interpolando las señales predictivas de ambos campos de la trama ya codificada, se puede considerar el movimiento en el punto intermedio de tiempo y espacio de los dos campos usados para la predicción. Además, este método incluye la función de un filtro de paso bajo, por lo que se puede mejorar la eficiencia de predicción y se estabiliza la imagen codificada.

La invención se entenderá más plenamente por la siguiente descripción detallada y los dibujos anexos en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un sistema de codificación de la técnica anterior.

La figura 2 es un diagrama de bloques que representa la estructura de un sistema de codificación adaptativa de campo/trama de una realización de la presente invención.

La figura 3 es un diagrama que representa una señal de imagen de entrada ejemplar.

La figura 4 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo de la estructura de una sección de interpolación mostrada en la figura 2.

La figura 5 es un diagrama para explicar la operación de un circuito detector de movimiento.

La figura 6 es un diagrama para explicar la operación para usar una señal predictiva de movimiento compensado en la realización representada en la figura 2.

La figura 7 es un diagrama de bloques que representa otro ejemplo de la sección de interpolación.

La figura 8 es un diagrama de bloques que representa un sistema de codificación adaptativa de campo/trama según una realización de la presente invención.

La figura 9 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo de la estructura de la sección de selección de bloqueo.

La figura 10 es un diagrama que representa un ejemplo estructural del bloque seleccionado por la sección de selección de bloqueo.

La figura 11 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo estructural de la sección de formación de bloqueo.

La figura 12 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo estructural de la sección de descomposición de bloqueo.

La figura 13 es un diagrama de bloques que muestra otro ejemplo estructural de la sección de selección de bloqueo.

La figura 14 es un diagrama de bloques que muestra otro ejemplo estructural de la sección de selección de bloqueo.

La figura 15 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo estructural de la sección analizadora de frecuencia.

La figura 16 es un diagrama que representa un ejemplo de los componentes de frecuencia acumulados.

Y la figura 17 es un diagrama de bloques que representa otro ejemplo estructural de la presente invención.

Con referencia a la figura 2 se representa un diagrama estructural de un sistema de codificación adaptativa de campo/trama según una primera realización de la presente invención. El sistema incluye una memoria de campo impar 28 para almacenar señales decodificadas locales de campos impares, y una memoria de campo par 29 para almacenar señales decodificadas locales de campos pares, y una sección de interpolación 20 para interpolar una señal predictiva con movimiento compensado de los dos campos, y un selector 21 para seleccionar una señal predictiva que da la predicción óptima de tres señales de las señales previstas de los campos impar y par y la señal predictiva interpolada. En la figura 2, las secciones 200, 300 y 500 rodeadas por una línea discontinua denotan respectivamente medios detectores de movimiento, medios de salida de señal de error de predicción y medios de codificación.

La figura 3 muestra un perfil de señales de imagen de entrada 201 que se exploran por el método de exploración entrelazada, donde los campos impar y par se aplican alternativamente. La figura 3 muestra los campos en las coordenadas donde el tiempo se representa en el eje horizontal y la dirección vertical en el eje vertical. En la figura 3, K1 indica un campo impar de la primera trama, mientras que G1 indica un campo par de la primera trama. De la misma manera, K2 es un campo impar de la segunda trama, mientras que G2 es un campo par de la segunda trama.

La figura 4 es un diagrama de bloques de un ejemplo de la sección de interpolación 20. Se obtiene una media aritmética simple de la señal de predicción de movimiento compensado 204a de los campos impares introducidos y la señal de predicción de movimiento compensado 204b de los campos par introducidos y se usa como una señal predictiva de interpolación 204c.

La operación se explicará con referencia a las figuras 2, 3 y 4. El movimiento de los campos impares y campos pares de la trama presente en relación a la trama precedente se detecta en unidades de bloques incluyendo pixels (n x m) en respuesta a la señal de imagen introducida 201 que se explora por el método de exploración de entrelazamiento e incluye los campos impar y par alternativamente. El movimiento de los campos impares entre las tramas presentes y precedentes se detecta buscando, en la sección de detección de movimiento 22, el bloque que más se asemeja al bloque actualmente procesado en la señal de imagen 201 desde los bloques adyacentes 202a a la posición correspondiente al objeto actualmente codificado en los campos impares ya codificados almacenados dentro de la memoria de campo impar 28.

Como se representa en la figura 5, por ejemplo, se supone que la imagen H1 existe dentro de una unidad de bloque (n x m) en la trama precedente, y la imagen se mueve a la posición H2 desde la posición H1 en la señal de imagen de entrada presente. La sección de detección de movimiento 22 envía un vector de movimiento 203 que indica que el bloque se ha movido horizontalmente a H2 desde H1. En este caso, puesto que el movimiento no es detectado en la dirección vertical, el vector de movimiento 203 tiene el valor de 0 con respecto a la dirección vertical. El movimiento en las direcciones horizontal y vertical así obtenido es enviado como el vector de movimiento 203.

La memoria de campo impar 28 envía una señal de predicción de movimiento compensado 204a correspondiente a este vector de movimiento 203. Igualmente, la compensación de movimiento de los campos pares en la trama precedente se realiza en la sección de detección de movimiento 22, buscando el bloque que se asemeja al bloque actualmente procesado de los bloques adyacentes 202b dentro de la memoria de campo par 29 y enviando el resultado como el vector de movimiento 203. La señal de predicción de movimiento compensado 204b correspondiente a este vector de movimiento 203 es transferida de la memoria de campo par 29.

El procesado de interpolación se realiza en la sección de interpolación 20 representada en la figura 4, utilizando las señales de predicción de movimiento compensado 204a y 204b para generar la señal predictiva de interpolación 204c, generándose la señal 204a por movimiento compensado según el vector de movimiento 203 y proporcionándose desde la memoria de campo impar 28, y generándose la señal predictiva de movimiento compensado 204b por movimiento compensado según el vector de movimiento 203 y proporcionándose desde la segunda memoria de campo 9. Una señal predictiva que tiene la potencia mínima de la señal de error con respecto al bloque objeto de codificación actual de la señal de imagen introducida 201 es seleccionada por el selector 21 de entre la señal de predicción de movimiento compensado 204a obtenida del campo impar, la señal de predicción de movimiento compensado 204b obtenida del campo par, y la señal de predicción de movimiento compensado interpolada 204c, y después se produce la señal predictiva 210.

La figura 6 es un diagrama que representa la operación explicada anteriormente. Se supone que la memoria de campo impar 28 representada en la figura 2 guarda un campo impar K1 de la trama precedente (previa), mientras que la memoria de campo par 29 de la figura 2 guarda un campo par G1 de la trama precedente. Aquí, se explicará el caso en el que se incluye un campo impar K2 y un campo par G2 en la trama corriente (presente) de la señal de imagen introducida 201. En primer lugar, cuando se introduce el campo impar K2, se suministra al selector 21 la señal de predicción de movimiento compensado 204a del campo impar K1 de la trama precedente almacenada en la memoria de campo impar 28. De la misma manera, el campo par G1 de la trama precedente almacenada en la memoria de campo par 29 se suministra al selector 21 como la señal de predicción de movimiento compensado 204b. Después, los datos de K1 y G1 se aplican a la sección de interpolación 20 y se realiza el procesado de interpolación como se representa en la figura 4. Después, se suministran tales datos al selector 21 como la señal de predicción de movimiento compensado 204c. El selector 21 compara estos tres tipos de señales de predicción de movimiento compensado 204a, 204b, 204c y la señal de imagen introducida 201 para seleccionar la señal de predicción que tiene la potencia mínima de la señal de error.

De la misma manera, el selector 21 es sensible al campo par G2 de la trama corriente para recibir la señal de predicción 204a en base al campo impar K1 almacenado en la memoria de campo impar 28, la señal de predicción de movimiento compensado 204b basada en el campo par G1 almacenado en la memoria de campo par 29, y la señal de predicción de movimiento compensado 204c obtenida por el proceso de interpolación en base a estas señales de predicción de movimiento compensado 204a, 204b basadas en ambos campos, y para seleccionar la señal de predicción que tiene la potencia mínima de la señal de error.

En esta realización (figura 2), la sección de interpolación se ha previsto para realizar el procesado de interpolación basado en las señales de predicción de movimiento compensado 204a, 204b a partir de la memoria de campo impar 28 y la memoria de campo par 29 y por ello se produce la señal de predicción de movimiento compensado 204c.

Además, en la realización representada en la figura 2, se ha usado la media aritmética simple para la sección de interpolación, pero la codificación que garantiza una eficiencia de predicción más elevada se puede realizar utilizando una media aritmética ponderada tomando en consideración la distancia de campo, como se explicará a continuación con referencia a la figura 7.

La figura 7 es un diagrama de bloques de un ejemplo del circuito de interpolación 20. La señal de predicción de movimiento compensado 204a del campo impar es multiplicada por un peso \alpha en base a la distancia al campo a codificar, y la señal de predicción de movimiento compensado 204b del campo par se multiplica por un peso \beta en base a la distancia al campo a codificar. Después, se obtiene la media aritmética de estos valores y su salida se usa como señal predictiva de interpolación 204c.

El valor práctico de la ponderación por la sección de interpolación 20 en relación a la realización representada en la figura 7 se explicará con referencia a la figura 6.

Como se representa en la figura 6, cuando T se considera una unidad de tiempo para introducir un campo impar o un campo par, hay una diferencia de tiempo de 2T entre el campo impar K1 y el campo impar K2. Por otra parte, hay una diferencia de tiempo de T entre el campo par G1 y el campo impar K2. Así, los pesos \alpha y \beta se pueden determinar utilizando tales diferencias de tiempo. Por ejemplo, puesto que el campo impar K1 tiene una distancia de tiempo de 2T, el peso \alpha se establece a 1. Además, puesto que el campo par G1 tiene una distancia de tiempo de T del campo impar K2, el valor de peso se puede incrementar para el campo que tiene la menor distancia de tiempo estableciendo el valor de \beta a 2. De la misma manera, el campo impar K1 tiene una distancia de tiempo de 3T del campo par G2 y el campo par G1 tiene una diferencia de tiempo de 2T. Así, es posible dar el valor de peso que es proporcional a la diferencia de tiempo poniendo \alpha a 2 y \beta a 3 para ponderar el campo par G2.

En la realización representada en la figura 7, los pesos \alpha y \beta se determinan en la sección de interpolación en base a la distancia de tiempo. Sin embargo, también es posible que el peso \alpha a dar al campo impar siempre sea, por ejemplo, más grande o menor que el peso \beta a dar al campo par independientemente de la distancia de tiempo. Además, en esta realización, los pesos \alpha y \beta usados para los campos impares son diferentes de los usados para los campos pares, pero los pesos para los campos impares pueden ser iguales a los de los campos pares. Además, en esta realización, solamente se utilizan los pesos \alpha y \beta, pero los pesos se pueden determinar según los otros coeficientes, por ejemplo, un coeficiente que tiene una función cuadrática u otra función que tiene características particulares. Además, los pesos \alpha y \beta no tienen que restringirse solamente a un tipo de valor; es posible que varios tipos de pesos \alpha y \beta se preparen y seleccionen según el tipo de señal de entrada o la característica de señal de entrada.

Otra realización de la presente invención se explicará con referencia a la figura 8.

La realización representada en la figura 8 incluye una sección de selección de bloqueo 82 para seleccionar entre un bloqueo individual de una señal de error de predicción para los campos impar y par y un bloqueo sin entrelazamiento incluyendo campos impar y par; una sección de formación de bloqueo 83 para llevar a cabo el bloqueo según la salida de la sección de selección de bloqueo 82; y una sección de descomposición de bloqueo 84 para descomponer el bloqueo para formar el campo original según la salida de selección de bloque. La sección 400 rodeada por una línea discontinua denota medios de bloqueo y las otras secciones 200, 300, 500 son similares a las mostradas en la figura 2.

La figura 9 es un diagrama de bloques de un ejemplo de la sección de selección de bloqueo 82. La señal de error de predicción 205 se almacena en la memoria de campo impar 31 para el campo impar y en la memoria de campo par 32 para el campo par. Como se representa en las figuras 10(a) y 10(b), se considera un bloque de p = 16, q = 16. La sección de bloqueo de campo individual 33 ejecuta el bloqueo incluyendo los pixels del campo impar o par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y estos pixels son codificados en una sección de codificación 35. Como se representa en la figura 10(c), una sección de bloqueo sin entrelazamiento 34 ejecuta el bloqueo de (p pixels x q líneas) incluidos en el bloque disponiendo alternativamente los pixels de ambos campos impar y par, y estos pixels son codificados en un circuito codificador 36. La sección de comparación de cantidad de información 37 compara la cantidad de datos codificados en la sección de codificación 35 y el circuito codificador 36, y envía una señal de selección de bloqueo 211 indicando el bloqueo que tiene la menor cantidad de información.

La figura 11 es un diagrama de bloques de un ejemplo de sección de formación de bloqueo 83. La señal de error de predicción 205 se almacena en la memoria de campo impar 41 para el campo impar y en la memoria de campo par 42 para el campo par. Según la señal de selección de bloqueo 211 suministrada desde la sección de selección de bloqueo 82, la sección de formación de bloqueo 43 selecciona el bloqueo de las señales de error de predicción almacenadas en la memoria de campo impar 41 y una memoria de campo par 42 del bloqueo incluyendo pixels del campo impar o par dentro del bloque de (p pixels x q líneas) y el bloqueo incluyendo pixels de ambos campos impar y par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y después envía la señal de error de predicción bloqueada.

La figura 12 es un diagrama de bloques de un ejemplo de la sección de descomposición de bloqueo 84. Los datos decodificados por un circuito decodificador local 25 se aplican a la sección de descomposición de bloqueo 44 en la que el bloqueo se descompone según la señal de selección de bloqueo 211 de la sección de selección de bloqueo 82, y el bloque descompuesto se almacena después en las memorias de campos individuales 45, 46. Los datos almacenados se suministran como una señal de error decodificada 207.

La operación de esta realización se explica a continuación.

La señal de error de predicción 205 obtenida restando la señal de predicción 210 de una señal de entrada 201 en un circuito de diferencia 23 se envía a la sección de formación de bloqueo 83 representada en la figura 11 y a la sección de selección de bloqueo 82 representada en la figura 9. La sección de selección de bloqueo 82 produce la señal de selección de bloqueo 211 para seleccionar el bloqueo incluyendo los pixels del campo impar o par en el bloque de (p pixels x q líneas), o el bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos impar y par en el bloque de (p pixels x q líneas). La sección de formación de bloqueo 83 realiza bloqueo de campo individual o bloqueo sin entrelazamiento en unidades de (p x q) bloques según la señal de selección de bloqueo 211.

La señal bloqueada se aplica al circuito codificador 24. La sección de codificación 24 ejecuta la transformada ortogonal y envía los datos codificados 206 que son un coeficiente de transformación cuantificado escalarmente a la sección decodificadora local 25 y la sección multiplexante 28.

Después de la cuantificación escalar inversa y la transformada ortogonal inversa por la sección decodificadora local 25, los datos se descomponen en los campos impar y par en la sección de descomposición de bloqueo representada en la figura 12 que descompone el bloqueo en los campos según la señal de selección de bloqueo 211 para obtener la señal de diferencia decodificada 207. La señal decodificada local 208 obtenida añadiendo una señal predictiva 210 a la señal de diferencia decodificada 207 en el sumador 207 se almacena en la primera memoria de campo 28 cuando es el campo impar o en la segunda memoria de campo 29 cuando es el campo par, para detectar el movimiento de cada campo de la trama siguiente.

En esta realización, se forma una unidad de bloques de p = 16, q = 16, pero es deseable que los valores de p y q tengan la relación siguiente con el tamaño de bloque n x m usado por la sección de detección de movimiento 22 como se explica en la realización representada en la figura 2:

p = n, q = 2m.

Dado que se realiza frecuentemente transformada DCT en la unidad de bloque de 8 pixels x 8 líneas, el tamaño de 16 pixels x 16 líneas que combina cuatro unidades de bloque se selecciona como los valores de p y q en la sección de formación de bloqueo. En este ejemplo, dado que p = n, n = 16 pixels. Además, dado que q = 2m, m = 8. Así, es deseable que el número de líneas se reduzca a 8 porque la sección de detección de movimiento 22 detecta movimiento para ambos campos impar y par. Mientras tanto, dado que es posible emplear el bloqueo que combina el campo impar y el campo par en la sección de formación de bloqueo, es deseable formar un bloque de 16 líneas incluyendo los campos impar y par.

En la realización representada en la figura 8, el bloqueo ha sido seleccionado comparando la cantidad de información generada como se representa en la figura 9, pero la codificación basada en la calidad de codificación se puede realizar seleccionando el bloqueo en base a la comparación de la calidad de codificación como se representa en la figura 13.

La figura 13 es un diagrama de bloques de un ejemplo de la sección de selección de bloqueo 82. La señal de error de predicción 205 se almacena en la memoria de campo impar 51 para el campo impar y en la memoria de campo par 52 para el campo par. La sección de bloqueo de campo individual 53 realiza el bloqueo incluyendo los pixels del campo impar o el campo par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y la sección de codificación/decodificación 55 permite la codificación/decodificación. Al mismo tiempo, la sección de bloqueo sin entrelazamiento 54 realiza el bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y el circuito codificador/decodificador 56 permite la codificación/decodificación. La diferencia entre los datos codificados/decodificados del bloqueo de campo individual y los datos justo antes de que la codificación se compara con la diferencia entre los datos codificados/decodificados del bloqueo de campo combinado y los datos justo antes de la codificación, por el comparador de errores 59 para seleccionar el bloqueo con menos errores y para proporcionar una salida como la señal de selección de bloqueo 211.

En la realización representada en la figura 8, la cantidad de información generada se ha comparado para la selección del bloque, mientras que en la realización representada en la figura 13, se comparan los errores de codificación. Sin embargo, se puede realizar codificación con eficiencia más elevada al realizar codificación utilizando la transformada ortogonal, seleccionando el bloqueo en base a la comparación de componentes de frecuencia producidos por la diferencia de bloqueo como se representa en la figura 14.

La figura 14 es un diagrama de bloques de un ejemplo del circuito de selección de bloqueo 82. La señal de error de predicción 205 se almacena en la memoria de campo impar 61 para el campo impar y en la memoria de campo par 62 para el campo par. La sección de bloqueo de campo individual 63 ejecuta el bloqueo incluyendo los pixels de solamente el campo impar o par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y una sección analizadora de frecuencia 65 como la representada en la figura 15 ejecuta el análisis de frecuencia. El circuito de bloqueo sin entrelazamiento 64 ejecuta el bloqueo incluyendo pixels de ambos campos dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y un circuito analizador de frecuencia 66 como el representado en la figura 15 ejecuta el análisis de frecuencia. El bloqueo con menos componentes de alta frecuencia se selecciona a partir del bloqueo de campo individual y el bloqueo de campo combinado para enviar la señal de selección de bloqueo 211.

La figura 15 es un diagrama de bloques de un ejemplo de las secciones analizadoras de frecuencia 65 y 66. La señal obtenida bloqueando individual-

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mente los campos impar y par a partir del circuito de bloqueo de campo individual 63, y la señal obtenida bloqueando los pixels de ambos campos impar y par de la sección de bloqueo sin entrelazamiento 64, se suministran a las secciones 65 y 66. Estas señales se convierten en una señal en el dominio de frecuencia a partir de una señal en el dominio de pixel usando la transformada ortogonal 68. Los componentes de frecuencia alta se extraen de la señal convertida en el dominio de frecuencia por un selector de componentes de alta frecuencia 69 y los componentes de alta frecuencia extraídos son totalizados por un acumulador de componentes de alta frecuencia 70. Los componentes de alta frecuencia acumulados se comparan en una sección de comparación de componentes de alta frecuencia 67 para seleccionar el bloqueo con menos componentes de frecuencia alta.

La figura 16 muestra un ejemplo de los componentes acumulados por el sumador de componentes de alta frecuencia 70 de la señal de dominio de frecuencia transformada ortogonal. Aquí, se seleccionan ocho componentes, por ejemplo, que tienen el componente de frecuencia máxima en el componente de frecuencia vertical.

En esta realización, la sección de codificación 24 no usa la información de selección de señales predictivas o la información de selección de bloqueo, pero según otra realización mostrada en la figura 17, es posible un control más fino y se puede realizar alta calidad de codificación introduciendo una salida del selector 11 como la señal de selección para la señal predictiva y la señal de selección de bloqueo como la señal de selección para el bloqueo a la sección de codificación 24 y controlando la característica de codificación con la señal de predicción seleccionada y la información del bloqueo seleccionado.

Como se ha explicado anteriormente, la realización de la figura 2 se refiere a un sistema para realizar codificación predictiva de una señal de imagen de entrada obtenida por el método de exploración entrelazada con la compensación de movimiento. El sistema incluye medios detectores de movimiento para obtener, para el campo impar o par de la señal de imagen introducida, la cantidad de desplazamiento, para llevar a cabo la predicción de movimiento compensado individual, en unidades del bloque de (n pixels x m líneas) (n y m: entero positivo) de ambos campos impar y par de la trama ya codificada, y los medios de salida de señal de error de predicción para seleccionar, con un selector 21, la señal predictiva que indica la predicción óptima de señales incluyendo una primera señal predictiva 204a obtenida por la compensación de movimiento del campo impar, una segunda señal predictiva 204d obtenida por la compensación de movimiento del campo par, y una tercera señal predictiva 204c obtenida interpolando las señales predictivas primera y segunda para obtener la diferencia del campo de la señal de entrada y enviar el resultado como la señal de error de predicción.

Además, la realización de la figura 2 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado porque los medios de interpolación para obtener la tercera señal predictiva son la media aritmética simple de la primera señal predictiva y la segunda señal predictiva.

Así, se puede minimizar el tamaño del hardware y se puede realizar codificación con eficiencia de predicción más elevada generando una señal de interpolación de la señal predictiva obteniendo simplemente la media aritmética de ambos campos impar y par previstos con compensación de movimiento.

Además, la realización de la figura 7 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado porque los medios de interpolación para obtener la tercera señal predictiva son la media aritmética ponderada de la primera señal predictiva y la segunda señal predictiva, considerando también la distancia de tiempo del campo usado para la predicción y el campo a codificar.

Así, se puede realizar codificación que garantiza eficiencia de predicción muy alta generando la señal de interpolación a partir de la media aritmética ponderada de ambos campos impar y par previstos con la compensación de movimiento, considerando al mismo tiempo la distancia de tiempo del campo usado para la predicción y el campo a codificar.

La realización representada en la figura 8 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama que incluye medios para habilitar la codificación seleccionando bloqueo incluyendo los pixels del campo impar o par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), o bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos impar y par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), para codificar la señal de error de predicción para los campos impar y par de la señal de imagen introducida en unidades del bloque de (p pixels x q líneas) (p y q: entero positivo).

Además, la realización representada en la figura 8 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado porque los medios de bloqueo para habilitar la codificación seleccionando al mismo tiempo los bloques incluyen medios selectores para seleccionar el bloqueo con menos información para codificación a partir de bloqueo incluyendo los pixels de solamente uno del campo impar y el campo par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos impar y par dentro del bloque de (p pixels x q líneas).

La realización representada en la figura 13 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado porque los medios de bloqueo para habilitar la codificación seleccionando al mismo tiempo los bloques incluyen medios para seleccionar el bloqueo con menos error de codificación de bloqueo incluyendo los pixels de solamente uno del campo impar y el campo par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos impar y par dentro del bloque de (p pixels x q líneas).

La realización representada en la figura 14 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado porque los medios de bloqueo para habilitar la codificación seleccionando al mismo tiempo los bloques incluyen medios selectores para seleccionar el bloqueo con menos componentes de alta frecuencia incluidos en la señal a codificar de bloqueo incluyendo los pixels de solamente uno del campo impar y el campo par dentro del bloque de (p pixels x q líneas), y bloqueo incluyendo los pixels de ambos campos impar y par dentro del bloque de (p pixels x q líneas).

Además, la realización representada en la figura 17 es un sistema de codificación adaptativa de campo/trama caracterizado por habilitar la codificación seleccionando al mismo tiempo la cuantificación característica del coeficiente de transformación según la señal predictiva seleccionada y el bloqueo seleccionado, en el caso de emplear el transformador ortogonal y realizar codificación por la cuantificación de coeficiente de transformada en la sección de codificación para la codificación en unidades del bloque de (p pixels x q líneas).

En las realizaciones anteriores, se forma una señal de imagen introducida 201 de la trama incluyendo el campo impar y el campo par. Sin embargo, el uso del campo impar y el campo par está destinado a mostrar solamente un ejemplo, y el campo no se limita al campo impar o par. La presente invención puede ser útil siempre que una trama se divida en campos, siendo solamente el campo impar y el campo par ejemplos de tales campos de una trama. Por ejemplo, la presente invención también se puede aplicar a un caso de almacenar datos dividiendo la trama en dos campos cada dos líneas, por ejemplo, definiendo el primer campo como las líneas 1ª y 2ª y el segundo campo como las líneas 3ª y 4ª, y definiendo el primer campo como las líneas 5ª y 6ª y el segundo campo como la línea 7ª y la línea 8ª, etc. Adicionalmente, además de dividir una trama en dos tipos de campos, tal como el campo impar y el campo par o el primer campo y el segundo campo, la presente invención también puede ser aplicada al caso de dividir una trama en más de dos campos, por ejemplo, tres o cuatro tipos de campos. En tal caso, el número de memorias de campo corresponde al número de tipos de campos, y el procesado explicado anteriormente se realiza para cada campo.

En las realizaciones anteriores, la sección de selección de bloqueo selecciona el bloqueo de dos tipos de bloqueo, incluyendo el bloqueo de los pixels de solamente uno del campo impar y el campo par y el bloqueo de los pixels de ambos campos impar y par. Sin embargo, el bloqueo puede incluir varias combinaciones cuando se preparan dos o más campos además de los campos impar y par. Los bloques mostrados en las figuras 10(a), (b), (c) son solamente ejemplos y se puede usar varios métodos de formación de bloque para formar el bloque distinto de los bloques de la figura 10.

En las realizaciones anteriores, los medios de bloqueo representados en la figura 8 se utilizan con los medios de salida de señal de error de predicción y los medios detectores de movimiento. Aunque las secciones distintas de los medios de bloqueo 400 sean sustituidas por medios convencionales, se pueden obtener los aspectos tercero y cuarto explicados anteriormente.

Según los aspectos primero y segundo explicados anteriormente, se puede obtener una imagen codificada estable con alta eficiencia buscando individualmente el movimiento de cada campo de la trama ya codificada para predecir cada campo y realizando predicción adaptativa a partir de las señales predictivas de movimiento compensado buscadas (y las señales de interpolación).

Además, según los aspectos tercero y cuarto antes explicados, también se puede obtener una imagen codificada inmovilizada con alta eficiencia seleccionando de forma adaptativa la codificación del bloqueo de los pixels de solamente uno de los campos de la trama a codificar, y la codificación después de realizar el bloqueo de los pixels de los campos respectivos al codificar la señal de error de predicción.

Claims

1. Un método para producir una señal decodificada local, donde dicha señal decodificada local se produce sumando una señal de error decodificada (207) con una señal predictiva de movimiento compensado (210), y dicha señal de error decodificada (207) se produce decodificando unos datos de codificación (206) que son una señal de error predictiva codificada (205) desarrollada a partir de una diferencia entre una primera imagen vídeo y una segunda imagen vídeo de una señal vídeo de movimiento (201) representativa de imágenes vídeo secuenciales incluyendo imágenes vídeo primera y segunda, caracterizado por los pasos de:

almacenar la señal decodificada local como múltiples campos de imagen impares y pares en una memoria de campo (28, 29);

generar múltiples señales predictivas (204a, 204b) a partir de dichos múltiples campos de imagen almacenados en dicha memoria de campo conectando operativamente dicha memoria de campo;

generar una señal predictiva interpolada (204c) que difiere de cualquiera de la pluralidad de señales predictivas (204a, 204b) interpolando dicha pluralidad de señales predictivas;

donde dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) está dispuesta en bloques;

descomponer la señal bloqueada representativa de dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) de manera que cada elemento de señal corresponda a cada elemento de dicha señal de error decodificada (207); y

donde dicha señal predictiva de movimiento compensado (210) se obtiene de la pluralidad de señales predictivas (204a, 204b) y la señal predictiva interpolada (204c).

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado por restar una (210) de dichas múltiples señales predictivas (204a, 204b) incluyendo dicha señal predictiva interpolada (204c) de una señal representativa de la segunda imagen vídeo de dicha primera señal vídeo de movimiento (201) para formar la señal de error predictiva (205);

formar dicha señal de error predictiva (205) en bloques;

codificar la señal de error predictiva bloqueada para formar una señal de error predictiva codificada (206); y

decodificar la señal de error predictiva codificada (206) para descomposición.

3. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque la señal predictiva interpolada (204c) se produce calculando la media aritmética de al menos algunas de las múltiples señales predictivas (204a, 204b).

4. El método de la reivindicación 3, caracterizado porque dicha media aritmética es una media aritmética ponderada.

5. El método de la reivindicación 1, caracterizado por descomponer la señal de información vídeo codificada de bloque (206) en una señal de error decodificada (207) que incluye pixels para uno de dicha pluralidad de campos o pixels para ambos campos de dicha pluralidad de campos de la primera imagen vídeo.

6. El método de la reivindicación 1, caracterizado por generar una señal vídeo reproducida basada en la señal de error predictiva (205); y

enviar dicha señal vídeo reproducida.

7. El método de una de las reivindicaciones 1 ó 6, caracterizado porque dicha primera señal vídeo de movimiento es una imagen vídeo original.

8. El método de una de las reivindicaciones 1 ó 6, caracterizado porque dicha primera señal vídeo de movimiento son datos de imagen codificados de una imagen vídeo original.