ES2283776T3 - Metodos y sistemas para la estimacion, comunicacion y organizacion de modos de intra-prediccion de imagenes. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de codificación de imagen para codificar una imagen digital, que comprende: medios para codificar cada uno de los bloques en los que está dividida una imagen; medios de intra-predicción para predecir un valor de píxel de un bloque objetivo, a ser codificado mediante el uso de al menos un valor de píxel de un bloque adyacente al bloque objetivo; y medios de estimación del modo de predicción, para estimar un modo de predicción para el bloque objetivo, donde los medios de intra-predicción incluyen medios para llevar a cabo un modo de predicción vertical, utilizando valores de predicción que son los valores del píxel de un primer bloque localizado junto a, y sobre, el bloque objetivo, medios para llevar a cabo un modo de predicción horizontal utilizando valores de predicción que son los valores de píxel de un segundo bloque localizado o junto, y a la izquierda de, el bloque objetivo, y medios para llevar a cabo un modo de predicción DC utilizando un valor de predicción que es un promedio de los valores de píxel de los bloques primero y segundo, caracterizado porque: los modos de predicción son numerados con números crecientes en serie, en el orden del modo de predicción vertical, el modo de predicción horizontal y el modo de predicción DC, o en el orden del modo de predicción horizontal, el modo de predicción vertical y el modo de predicción DC, y donde los medios de estimación del modo de predicción, determinan un modo de predicción que tenga un menor número de modo, entre el modo de predicción del primer bloque y el modo de predicción del segundo bloque, como modo de predicción estimado para el bloque objetivo, y medios de codificación del modo de predicción, para codificar una primera información y una segunda información, donde la primera información indica si un modo de predicción real para el bloque objetivo es equivalente al modo de predicción estimado, y la segunda información indica el modo de predicción real, si el modo de predicción real no es equivalente almodo de predicción estimado.
Description
Métodos y sistemas para la estimación,
comunicación y organización de modos de
intra-predicción de imágenes.
Las realizaciones de la presente invención se
refieren a intra-predicción para una imagen.
El vídeo digital necesita una gran cantidad de
datos para representar todas y cada una de las imágenes de una
secuencia de vídeo digital (por ejemplo series de imágenes) de forma
descomprimida. Para la mayoría de las aplicaciones, no es viable
transmitir vídeo digital descomprimido a través de redes
informáticas, debido a las limitaciones de ancho de banda.
Adicionalmente, el vídeo digital descomprimido necesita una gran
cantidad de espacio de almacenamiento. Normalmente el vídeo digital
es codificado de alguna forma, para reducir las necesidades de
almacenamiento y reducir las necesidades de ancho de banda.
Una técnica para codificar vídeo digital es la
codificación entre imágenes. La codificación entre imágenes explota
el hecho de que distintas imágenes de vídeo incluyen típicamente
regiones de píxels, normalmente seleccionadas como bloques de x por
x, que permanecen sustancialmente iguales. Durante el proceso de
codificación, un vector de movimiento interrelaciona el movimiento
de un bloque de píxels en una imagen, con un bloque de píxels
similares en otra imagen. Por consiguiente, no se necesita que el
sistema codifique dos veces el bloque de píxels, sino que codifica
una vez el bloque de píxels y proporciona un vector de movimiento
para predecir el otro bloque de píxels.
Otra técnica para codificar vídeo digital es la
codificación intra-imágenes. La codificación
intra-imágenes codifica una imagen o una parte de
esta, sin referencia a píxels en otras imágenes. La codificación
intra-imágenes codifica típicamente la imagen, o
porciones de esta, sobre una base bloque por bloque. Por ejemplo en
MPEG-2, la codificación
intra-imágenes hace uso de transformaciones de
coseno discreto, de un bloque de píxels, y la subsiguiente
codificación de los coeficientes transformados. Existen otras
técnicas de codificación intra-imágenes, como son
por ejemplo la codificación de ondas pequeñas. En general, estas
técnicas utilizan tablas de datos relativamente grandes para hacer
referencia a los modos de predicción. La memoria para estas tablas
de datos puede ser excesivamente costosa para muchas máquinas de
bajo coste. Además, también es excesivamente costoso proporcionar
la suficiente memoria dentro de los dispositivos de procesamiento,
para almacenar las tablas de datos. Además, el sistema resultante
tiene una complejidad incrementada con las grandes tablas de
datos.
El documento "H.26L Test Model Long Term
Number 6 (TML-6) draft0", del
ITU-TELECOMMUNICATIONS STANDARDIZATION SECTOR STUDY
GROUP 16 VIDEO CODING EXPERTS GROUP (VCEG), año 2 001, páginas
11-14, se refiere a un método de codificación de
imágenes que utiliza seis clases de modos de
intra-predicción. El modo de predicción DC se
etiqueta como 0, y los otros modos están etiquetados como se indica
en la página 11 de D1. Para un bloque objetivo, se proporciona un
orden de modos tal como se indica en la tabla 2, dependiendo del
modo de predicción de los bloques adyacentes A y B. Se dice que se
trata de un orden "el más probable, el siguiente más probable,
etcétera, de C" relativo a modos de predicción, basando en los
modos de predicción de A y B conocidos.
En las reivindicaciones anexas se enuncia
aspectos de la invención.
Los siguientes dibujos describen solo
realizaciones típicas de la presente invención, y por lo tanto no
deben considerarse limitativos de su alcance, y la invención será
descrita y explicada con especificidad y detalle adicionales,
mediante el uso de los dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 ilustra algunas formas de adyacencia
de bloques;
la figura 2 ilustra un bloque de píxels y los
píxels adyacentes, para la predicción;
la figura 3 ilustra direcciones generales del
modo de predicción;
la figura 4 ilustra las direcciones generales de
los modos de predicción, en una realización de la presente
invención;
la figura 5 ilustra las direcciones generales de
los modos de predicción, en una realización de la presente
invención;
la figura 6 ilustra las direcciones generales de
los modos de predicción, en una realización de la presente
invención;
la figura 7 ilustra las direcciones generales de
los modos de predicción, en una realización de la presente
invención;
la figura 8 ilustra las direcciones generales de
los modos de predicción, en una realización de la presente
invención;
la figura 9 es un diagrama de bloques que
ilustra la estimación del modo, en algunas realizaciones de la
presente invención;
la figura 10 es un diagrama de bloques que
ilustra la estimación del modo, en realizaciones con un conjunto
ordenado de modos de predicción;
la figura 11 es un diagrama de bloques que
ilustra la estimación del modo, con conjuntos ordenados asociados
con valores numéricos;
la figura 12 es un diagrama de bloques que
ilustra las opciones de estimación del modo, cuando no están
disponibles algunos datos de bloque adyacente;
la figura 13 es un diagrama de bloques que
ilustra la modificación del orden de modos, en algunas realizaciones
de la presente invención,
la figura 14 es un diagrama de bloques que
ilustra los métodos de una realización de la presente invención, en
la que se utiliza un modo estimado para modificar el uso del orden
de modos; y
la figura 15 es un diagrama de bloques que
ilustra el método de una realización de la presente invención, en
la que se utiliza un modo estimado para modificar el orden de modos
utilizando designadores específicos.
Las realizaciones de la presente invención
comprenden métodos y sistemas relacionados con la
intra-predicción de imágenes. Puesto que todas las
realizaciones están relacionadas con la
intra-predicción, los términos
"intra-predicción" y "predicción" pueden
utilizarse de forma intercambiable para referirse a los procesos de
intra-predicción.
Las realizaciones de la presente invención
utilizan codificación intra-imágenes o
intra-codificación, para explotar las redundancias
espaciales dentro de una imagen de vídeo. Puesto que los bloques
adyacentes generalmente tienen atributos similares, la eficiencia
del proceso de codificación se mejora al relacionarse con la
correlación espacial entre bloques adyacentes. Esta correlación
puede explotarse mediante la predicción de un bloque objetivo, en
base a los modos de predicción utilizados en los bloques
adyacentes.
Una imagen digital puede ser dividida en bloques
para un procesamiento más eficiente, o por otras razones. Como se
ha ilustrado en la figura 1, un bloque objetivo "C" 12 puede
estar situado junto o a un bloque adyacente "A" 14, que está
localizado inmediatamente sobre el bloque objetivo "C" 12. Otro
bloque adyacente "B" 16, está localizado inmediatamente a la
izquierda del bloque objetivo "C" 12. Otros bloques que
comparten límites con el bloque objetivo "C" 12, pueden
considerarse bloques adyacentes al bloque "C" 12.
Los bloques pueden comprender diversos números
de píxels en diferentes configuraciones. Por ejemplo, un bloque
puede comprender un conjunto de 4 x 4 píxels. Un bloque puede
también comprender un conjunto de 16 x 16 píxels o un conjunto de 8
x 8. Otras configuraciones de píxels, incluyendo conjuntos tanto
cuadrados como rectangulares, pueden también constituir un
bloque.
Cada píxel en un bloque objetivo puede
predecirse con referencia a los datos de los píxels relacionados, en
los bloques adyacentes. Estos datos de píxels adyacentes o datos de
bloques adyacentes, comprenden los modos de predicción utilizados
para predecir tales bloques adyacentes o píxels adyacentes. Los
píxels adyacentes concretos y los píxels dentro de un bloque
objetivo, pueden ser aludidos utilizando un índice alfanumérico
como el ilustrado en la figura 2. La figura 2 ilustra un bloque
objetivo de 4 x 4, tal como el bloque "C" 12, que comprende 16
píxels designados por caracteres alfabéticos en minúscula 22. Los
píxels en un bloque adyacente inmediatamente superior al bloque
objetivo, se designan mediante caracteres alfabéticos en mayúscula
24. Los píxels en un bloque adyacente inmediatamente a la izquierda
del bloque objetivo, se designan mediante caracteres alfabéticos en
mayúscula
26.
26.
Los modos de predicción pueden comprender
instrucciones o algoritmos para predecir píxels específicos en un
bloque objetivo. Estos modos pueden referirse a uno o más píxels de
bloque adyacente, como se describe en las siguientes descripciones
de modos.
Modo 0: predicción
vertical
a, e, i pueden predecirse mediante A
b, f, j, n pueden predecirse mediante B
c, g, k, o pueden predecirse mediante C
d, j, l, p pueden predecirse mediante D
\newpage
Modo 0: predicción
horizontal
a, b, c, d pueden predecirse mediante I
e, f, g, h pueden predecirse mediante J
i, j, k, l pueden predecirse mediante K
m, n, o, p pueden predecirse mediante L
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 2: predicción
DC
Si están disponibles todas las muestras A, B, C,
D, I, J, K, L, todas las muestras pueden predecirse mediante (A + B
+ C + I + J + K + L + 4) >> 3. Si A, B, C y D no están
disponibles y I, J, K y L están disponibles, todas las muestras
pueden predecirse mediante (I + J + K + L + 2) >> 2. Si I, J,
K y L no están disponibles y A, B, C y D están disponibles, todas
las muestras pueden predecirse mediante (A + B + C + D + 2) >>
2. Si no hay disponible ninguna de las ocho muestras, la predicción
para todas las muestras en el bloque puede ser 128. Un bloque
siempre puede predecirse de este modo.
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 3: predicción diagonal
abajo/izquierda
- a puede predecirse mediante
- (A+2B+C+I+2J+K+4)>>3
- b, e pueden predecirse mediante
- (B+2C+D+J+2K+L+4)>>3
- c, f, i pueden predecirse mediante
- (C+2D+E+K+2L+M+4)>>3
- d, g, j, m pueden predecirse mediante
- (D+2E+F+L+2M+N+4)>>3
- h, k, n pueden predecirse mediante
- (E+2F+G+M+2N+O+4)>>3
- l, o pueden predecirse mediante
- (F+2G+H+N+2O+P+4)>>3
- p puede predecirse mediante
- (G+H+O+P+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 4: predicción diagonal
abajo/derecha
- m puede predecirse mediante
- (J+2K+L+2)>>2
- i, n pueden predecirse mediante
- (1+2J+K+2)>>2
- e, j, o pueden predecirse mediante
- (Q+2I+J+2)>>2
- a, f, k, p pueden predecirse mediante
- (A+2Q+I+2)>>2
- b, g, l pueden predecirse mediante
- (Q+2A+B+2)>>2
- c, h pueden predecirse mediante
- (A+2B+C+2)>>2
- d puede predecirse mediante
- (B+2C+D+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 5: predicción vertical -
izquierda
- a, j pueden predecirse mediante
- (Q+A+1)>>1
- b, k pueden predecirse mediante
- (A+B+1)>>1
- c, l pueden predecirse mediante
- (B+C+1)>>1
- d puede predecirse mediante
- (C+D+1)>>1
- e, n pueden predecirse mediante
- (I+2Q+A+2)>>2
- f, o pueden predecirse mediante
- (Q+2A+B+2)>>2
- g, p pueden predecirse mediante
- (A+2B+C+2)>>2
- h puede predecirse mediante
- (B+2C+D+2)>>2
- i puede predecirse mediante
- (Q+2I+J+2)>>2
- m puede predecirse mediante
- (I+2J+K+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 6: predicción horizontal -
abajo
- a, g pueden predecirse mediante
- (Q+I+1)>>1
- b, h pueden predecirse mediante
- (I+2Q+A+2)>>2
- c puede predecirse mediante
- (Q+2A+B+2)>>2
- d puede predecirse mediante
- (A+2B+C+2)>>2
- e, k pueden predecirse mediante
- (I+J+1)>>1
- f, l pueden predecirse mediante
- (Q+2I+J+2)>>2
- i, o pueden predecirse mediante
- (J+K+1)>>1
- j, p pueden predecirse mediante
- (I+2J+K+2)>>2
- m puede predecirse mediante
- (K+L+1)>>1
- z puede predecirse mediante
- (J+2K+L+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 7: predicción vertical -
derecha
- a puede predecirse mediante
- (2A+2B+J+2K+L+4)>>3
- b, i pueden predecirse mediante
- (B+C+1)>>1
- c, j pueden predecirse mediante
- (C+D+1)>>1
- d, k pueden predecirse mediante
- (D+E+1)>>1
- I puede predecirse mediante
- (E+F+1)>>1
- e puede predecirse mediante
- (A+2B+C+K+2L+M+4)>>3
- f, m pueden predecirse mediante
- (B+2C+D+2)>>2
- g, n pueden predecirse mediante
- (C+2D+E+2)>>2
- h, o pueden predecirse mediante
- (D+2E+F+2)>>2
- p puede predecirse mediante
- (E+2F+G+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
Modo 8: predicción horizontal -
arriba
- a puede predecirse mediante
- (B+2C+D+2I+2J+4)>>3
- b puede predecirse mediante
- (C+2D+E+I+2J+K+4)>>3
- c, e pueden predecirse mediante
- (J+K+1)>>1
- d, f pueden predecirse mediante
- (J+2K+L+2)>>2
- g, i pueden predecirse mediante
- (K+L+1)>>1
- h, j pueden predecirse mediante
- (K+2L+M+2)>>2
- l, n pueden predecirse mediante
- (L+2M+N+2)>>2
- k, m pueden predecirse mediante
- (L+M+1)>>1
- o puede predecirse mediante
- (M+N+1)>>1
- p puede predecirse mediante
- (M+2N+O+2)>>2
\vskip1.000000\baselineskip
El proceso de ordenamiento, que se basa en la
probabilidad de producir un error de predicción menor para cada uno
de los modos, incrementa la eficiencia de la codificación, reduce
las necesidades de memoria y puede, al menos parcialmente,
definirse matemáticamente.
Cada modo de predicción puede describirse
mediante una dirección general de predicción, como se describe
verbalmente en cada uno de los títulos anteriores de modo (es
decir, horizontal arriba, vertical y diagonal abajo izquierda). Un
modo de predicción puede también describirse gráficamente mediante
una dirección angular. Este dirección angular puede expresarse a
través de un diagrama con flechas orientadas, hacia fuera desde un
punto central, como se muestra en la figura 3. En este tipo de
diagrama, cada flecha y el punto central pueden representar un modo
de predicción. El ángulo correspondiente a un modo de predicción,
tiene una relación general con la dirección desde de la
localización promedio pesada, de los píxels adyacentes utilizados
para predecir el píxel objetivo, a la localización real del píxel
objetivo. Sin embargo, los modos se definen con mayor precisión en
las definiciones anteriores y el estándar JVT. En la figura 3, el
punto central 32 no representa ninguna dirección, de forma que este
punto puede asociarse con un modo de predicción DC. Una flecha
horizontal 34 puede representar un modo de predicción horizontal.
Una flecha vertical 36 puede representar un modo de predicción
vertical. Una flecha que se extiende desde el punto central,
diagonalmente hacia abajo y hacia la derecha, aproximadamente en un
ángulo de 45 grados desde la horizontal 38, puede representar un
modo de predicción Diagonal Abajo/Derecha (DDR). Una flecha que se
extiende desde el punto central, descendiendo diagonalmente hacia
la izquierda, aproximadamente en un ángulo de 45 grados desde la
horizontal 40, puede representar un modo de predicción Diagonal
Abajo/Izquierda (DDL). Los modos de predicción tanto DDR como DDL
pueden ser aludidos como modos de predicción diagonales.
Una flecha que se extiende desde el punto
central, ascendiendo diagonalmente hacia la derecha, a un ángulo de
aproximadamente 22,5 grados desde la horizontal 42, puede
representar un modo de predicción Horizontal Arriba (HU). Una fecha
que se extiende desde el punto central descendiendo diagonalmente
hacia la derecha, a un ángulo de aproximadamente 22,5 grados desde
la horizontal 44, puede representar un modo de predicción
Horizontal Abajo (HD). Una fecha que se extiende desde el punto
central descendiendo hacia la derecha a un ángulo de
aproximadamente 67,5 grados desde la horizontal 46, puede
representar un modo de predicción Vertical Derecho (VR). Una flecha
que se extiende desde el punto central, descendiendo diagonalmente
hacia la izquierda a un ángulo de aproximadamente 67,5 grados desde
la horizontal 48, puede representar un modo de predicción Vertical
Izquierda (VL). Los modos de predicción HU, HD, VR y VL pueden
aludirse colectivamente como modos de predicción de ángulo
intermedio.
Puede crearse y describirse muchos otros modos
de predicción, utilizando este esquema de descripción angular.
Los presentes inventores han determinado que los
modos de predicción pueden ser ordenados, de una forma generalmente
consistente con su probabilidad de producir un error de predicción
reducido. Con los modos de predicción ordenados de acuerdo con su
probabilidad general de producir un menor error de predicción, los
propios datos resultantes pueden tener una tendencia mayor a ser
ordenados de forma más consistente. Además, la comunicación de modos
puede tomar las ventajas de las técnicas de codificación, que
reducen las necesidades de memoria y ancho de banda. Por ejemplo,
los presentes inventores han determinado que el modo de predicción
horizontal y el modo de predicción vertical, son generalmente más
probables que los modos de predicción diagonal, que son generalmente
más probables que los modos de predicción de ángulo intermedio.
Adicionalmente, un modo de predicción DC (por ejemplo cuando un
bloque adyacente está codificado en un inter-modo)
es generalmente menos probable que los modos de predicción
horizontal y vertical, y generalmente más probable que los modos de
predicción diagonal.
Para los bloques que no limitan con
discontinuidades tales como los bordes de la imagen, o con límites
de curvas/bandas, el orden establecido en algunas realizaciones de
la presente invención puede expresarse, en términos generales, como
sigue: los modos de predicción vertical y horizontal tienen mayor
probabilidad de producir un error de predicción reducido, que un
modo de predicción DC, y tal modo de predicción DC tiene mayor
probabilidad de producir un error de predicción reducido, que los
modos de predicción diagonales, y tales modos de predicción
diagonales tiene mayor probabilidad de producir un error de
predicción reducido, que los modos de predicción de ángulo
intermedio.
\newpage
Para los bloques cercanos a límites o bordes, o
donde no hay disponibles datos del modo del bloque adyacente o del
modo de predicción de píxel, el orden establecido en algunas
realizaciones de la presente invención puede expresarse, en
términos generales, como sigue: el modo de predicción DC tiene mayor
probabilidad de producir un error de predicción reducido, que los
modos de predicción vertical y horizontal, y los modos de
predicción vertical y horizontal tienen mayor probabilidad de
producir un error de predicción, que los modos de predicción
diagonal, y los modos de predicción diagonal tienen mayor
probabilidad de producir un error de predicción reducido, que los
modos de predicción de ángulo intermedio.
En un primer conjunto de realizaciones que se
ilustra en la figura 4, los modos pueden definirse en orden como
sigue:
Modo 0: predicción Vertical
Modo 1: predicción Horizontal
Modo 2: predicción DC
Modo 3: predicción Diagonal Abajo /
Izquierda
Modo 4: predicción Diagonal Abajo / Derecha
Modo 5: predicción Horizontal Abajo
Modo 6: predicción Vertical Derecha
Modo 7: predicción Vertical Izquierda
Modo 8: predicción Horizontal Arriba
\vskip1.000000\baselineskip
En un segundo conjunto de realizaciones
ilustradas en la figura 5, los modos pueden definirse en orden como
sigue:
Modo 0: predicción Horizontal
Modo 1: predicción Vertical
Modo 2: predicción DC
Modo 3: predicción Diagonal Abajo /
Izquierda
Modo 4: predicción Diagonal Abajo / Derecha
Modo 5: predicción Horizontal Abajo
Modo 6: predicción Vertical Derecha
Modo 7: predicción Vertical Izquierda
Modo 8: predicción Horizontal Arriba
\vskip1.000000\baselineskip
En un tercer conjunto de realizaciones, que se
ilustra en la figura 6, los modos pueden definirse en orden como
sigue:
Modo 0: predicción Vertical
Modo 1: predicción Horizontal
Modo 2: predicción DC
Modo 3: predicción Diagonal Abajo /
Izquierda
Modo 4: predicción Diagonal Abajo / Derecha
Modo 5: predicción Vertical Derecha
Modo 6: predicción Horizontal Abajo
Modo 7: predicción Vertical Izquierda
Modo 8: predicción Horizontal Arriba
\vskip1.000000\baselineskip
En un cuarto conjunto de realizaciones, que se
ilustra en la figura 7, los modos pueden definirse en orden como
sigue:
Modo 0: predicción Horizontal
Modo 1: predicción Vertical
Modo 2: predicción DC
Modo 3: predicción Diagonal Abajo /
Izquierda
Modo 4: predicción Diagonal Abajo / Derecha
Modo 5: predicción Vertical Derecha
Modo 6: predicción Horizontal Abajo
Modo 7: predicción Vertical Izquierda
Modo 8: predicción Horizontal Arriba
\vskip1.000000\baselineskip
En un quinto conjunto de realizaciones, que se
ilustra en la figura 8, los modos pueden definirse en orden como
sigue:
Modo 0: predicción DC
Modo 1: predicción Vertical
Modo 2: predicción Horizontal
Modo 3: predicción Diagonal Abajo /
Izquierda
Modo 4: predicción Diagonal Abajo / Derecha
Modo 5: predicción Vertical Derecha
Modo 6: predicción Horizontal Abajo
Modo 7: predicción Vertical Izquierda
Modo 8: predicción Horizontal Arriba
\vskip1.000000\baselineskip
Debe notarse que el orden de los modos puede
variar más allá de estos órdenes ejemplares, en diversas
realizaciones diferentes de la presente invención.
En algunas realizaciones de la presente
invención, la predicción horizontal (modo 0) y la predicción
vertical (modo 1) pueden invertirse, si se desea. Además, debe
entenderse que el modo de predicción abajo/izquierda y el modo de
predicción horizontal abajo pueden invertirse, si se desea.
Adicionalmente, debe entenderse que la predicción diagonal
abajo/derecha (modo 5), la predicción vertical derecha (modo 6), la
predicción vertical izquierda (modo 7) y la predicción horizontal
arriba (modo 8) pueden ser reordenadas, si se desea. Además, es
deseable que la predicción DC esté entre el conjunto modo 0/modo 1 y
el conjunto modo 3/modo 4, pero puede estar localizada entre el
conjunto modo 3/modo 4 y el conjunto modo 5/modo 6/modo 7/modo 8, sí
se desea, o en cualquier otra localización. Además, si se desea
puede renumerarse los modos en ángulo 3-8, sin
impacto significativo en la eficiencia de la codificación.
En algunas realizaciones de la presente
invención, los modos de predicción pueden reordenarse para la
totalidad de los respectivos bloques (por ejemplo tales bloques que
utilicen el esquema de predicción descrito), utilizando una base de
predicción semejante. Adicionalmente si se desea, no todos los
respectivos bloques (por ejemplo tales bloques que utilizan el
esquema de predicción descrito) pueden utilizar tal base de
predicción, por ejemplo más de 50%, el 75% o el 90%, si se desea.
Además, el orden de los modos de predicción puede ser el mismo, o
variarse para diferentes bloques. Además, la reordenación de cada
uno de los modos de tal base de predicción (por ejemplo de una
forma consistente predeterminada) es preferentemente de al menos 5
modos, 6 modos o 7 modos, estando el resto ordenado de cualquier
otra manera. Adicionalmente, el orden de los modos de predicción es
preferentemente 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Puede utilizarse
igualmente otro ordenamiento preferido de los modos de
predicción.
Algunas realizaciones de la presente invención
pueden comprender una o más tablas de datos, para la organización
de los datos del modo. Con la disposición de los modos de una forma
generalmente ordenada, este puede utilizarse con cada celda en una
tabla de datos, para proporcionar un conjunto más ordenado. Por
ejemplo, cada entrada en la tabla de datos puede incluir el
conjunto ordenado de números 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.
Alternativamente, el conjunto de números ordenado en la tabla de
datos puede incluir 5, 6, 7, 8 o 9 conjuntos de números ordenados
para cada entrada en la tabla de datos. Por ejemplo, las entradas de
la tabla de datos pueden incluir los siguientes conjuntos de
entradas de datos {1, 2, 3, 5, 7}; {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}; {0, 1, 3,
5, 6, 7, 8}, donde cada uno de los números en el conjunto son de un
valor numérico creciente. Alternativamente, por ejemplo las
entradas de la tabla de datos pueden incluir los siguientes
conjuntos de entradas de datos {1, 2, 3, 5, 7}; {0, 1, 2, 3, 4, 5,
6}; {0, 1, 3, 5, 6, 7, 8}, donde cada conjunto está incluido en al
menos el 25%, o el 35%, o el 50%, o el 75%, o el 90% o más, de las
celdas. De esta forma, la tabla será significativamente más
predictiva que los métodos conocidos de tabla de datos, lo que
reduce las necesidades de memoria.
La forma predeterminada de ordenar los conjuntos
de entradas de datos, debe ser independiente de los modos de
predicción de los conjuntos adyacentes de píxels (por ejemplo
macro-bloques). Debe entenderse que la tabla de
datos puede ser de naturaleza "estática", o cuando sea
necesario puede generarse dinámicamente de forma efectiva, en parte
o en todo, basándose en patrones de los datos. Por consiguiente,
puede utilizarse una ecuación matemática o un algoritmo, para
determinar las entradas, en cuyo caso la "tabla" podría ser
generada mediante tal técnica. Por consiguiente, una "tabla de
datos" tal como se utiliza aquí, no se limita simplemente una
tabla estática, sino que incluye además un conjunto semejante de
valores, determinados no obstante, que se utilizan para tal
predicción.
Desgraciadamente, la sustitución de los números
de modo previos con los números de modo nuevos (por ejemplo una
sustitución de los números en las celdas de tablas de datos
conocidas), aunque quizá supone una mejora, sigue teniendo como
resultado un conjunto de datos desordenado en general.
En contraste con el conjunto de datos mostrado,
generalmente desordenado, incluso con sustituciones, los presentes
inventores llegaron la realización adicional de que el modo de
predicción más probable debe ser ordenado primero, el segundo modo
de predicción más probable de ser ordenado el segundo, si se desea
seguido por los restantes modos de una forma predeterminada. La
forma predeterminada debe ser independiente de los modos de
predicción de los macro-bloques adyacentes. El
orden preferido de los modos restantes debería estar en una
probabilidad decreciente de incidencia, de los modos restantes (el
modo de predicción más probable y, si se desea, el segundo modo de
predicción más probable).
Basándose en los modos de
intra-predicción del bloque A y el bloque U y, como
se muestra en la figura 1, el orden del modo de
intra-predicción para el bloque C puede definirse
como sigue:
- (1)
- Si el bloque A y el bloque U y están "fuera" (por ejemplo no disponibles), se permite solo el modo de predicción DC (modo 2), por lo tanto el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {2}.
- (2)
- Si el bloque A está "fuera" (por ejemplo no disponible) y el bloque B no está "fuera", se permite solo la predicción DC (modo 2) y la predicción horizontal (modo 0) para el bloque C, por lo tanto;
- (i)
- si el bloque D es 2, el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {2, 0};
- (ii)
- en otro caso, el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {0, 2}.
- (3)
- Si el bloque A no está "fuera" pero bloque B está "fuera", se permite solo la predicción DC (modo 2) y la predicción vertical (modo 1) para el bloque C, por lo tanto,
- (i)
- si el bloque A es 2, el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {2, 1};
- (ii)
- en otro caso, el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {1, 2}.
- (4)
- Si no están "fuera" ni el bloque A ni el bloque B,
- (i)
- si el modo de predicción del bloque A es menor que el modo de predicción del bloque B, entonces el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {modo A del bloque de intra-predicción, modo B del bloque de intra-predicción, otros modos en orden ascendente};
- (ii)
- si el modo de predicción del bloque A es mayor que el modo de predicción del bloque B, entonces el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {modo B del bloque de intra-predicción, modo A del bloque de intra-predicción, otros modos en orden ascendente};
- (iii)
- si el modo de predicción del bloque A es igual al modo de predicción del bloque B, entonces el orden del modo de intra-predicción para el bloque C es {modo A del bloque de intra predicción, otros modos en orden ascendente}.
\vskip1.000000\baselineskip
Por ejemplo, si el modo de predicción del bloque
A es 3 y el modo de predicción del bloque B es 1, entonces el orden
del modo de intra-predicción para el bloque C es {1,
3, 0, 2, 4, 5, 6, 7, 8}. Con los modos dispuestos en una
probabilidad de incidencia generalmente decreciente (o creciente),
entonces la disposición automática de los restantes modos de
incidencia seguirá generalmente dispuesta en la secuencia apropiada.
El ordenamiento de la secuencia desde probabilidades superiores
hacia las inferiores, incrementa la probabilidad de la predicción
apropiada hacia delante. Con la entropía, está codificación
disminuye el flujo resultante de bits codificados. Análogamente,
puede utilizarse otras disposiciones.
Conceptualmente, el esquema de selección
mencionado se basa en el principio de que si la predicción del
bloque A es X y la predicción del bloque B es Y, entonces es
probable que la predicción del bloque C sea X o Y. La predicción
para X y/o Y está localizada al comienzo de la lista, y los modos
restantes se listan a continuación de forma secuencial.
Dicho de otro modo, cuando se conoce los modos
de predicción de A y B (incluyendo el caso en el que A o B, o
ambos, están fuera del sector), el modo más probable de C está dado,
a saber, por el mínimo de los modos utilizados para los bloques A y
B. Si uno de los bloques A o D está "fuera", el modo más
probable es igual al modo de predicción 2. El orden de los modos de
predicción asignados a los bloques C es, por lo tanto, el modo más
probable seguido por los modos restantes en orden ascendente.
Puede describirse realizaciones de la presente
invención, con referencia a la figura 9. En estas realizaciones, se
selecciona un bloque objetivo 50 para su predicción. Después, se
determina 52 un modo de predicción utilizado para la predicción de
un primer bloque adyacente, que es inmediatamente adyacente al
mencionado bloque objetivo. Se determina también 54 un modo de
predicción utilizado para la predicción de un segundo bloque
adyacente, que es también adyacente al mencionado bloque objetivo.
Después, estos modos de predicción de bloque adyacente, son
examinados 56 para determinar con cual es más probable que se
produzca una predicción de error menor.
En otras realizaciones de la presente invención,
como se ilustra en la figura 10, un conjunto de modos de predicción
se ordena 58 de acuerdo con la probabilidad de los modos, de
producir un error de predicción menor. Se selecciona 60 un bloque
objetivo. Se determina 62 el modo de predicción utilizado para un
primer bloque adyacente, y también se determina 64 el modo de
predicción utilizado para un segundo bloque adyacente. Después se
examina 66 estos dos modos de predicción, para determinar cual se
produce primero en el conjunto ordenado de modos, correspondiendo
así al modo con la mayor probabilidad de producir un menor error de
predicción.
En otras realizaciones de la presente invención,
como se ilustra en la figura 11, se ordena 68 un conjunto de modos
de predicción, según su probabilidad de producir un error de
predicción menor. Estos modos en el conjunto ordenado, son
asociados 70 después con valores numéricos, de forma que los modos
con una mayor probabilidad de producir un error de predicción
menor, están asociados con valores numéricos menores. Entonces se
determina 72 el modo utilizado para predecir un primer bloque
adyacente, y también se determina 74 el modo utilizado para
predecir un segundo bloque adyacente. Después se examina estos modos
del bloque adyacente, para determinar qué modo está asociado con un
valor numérico menor. Este modo se designa como el modo estimado
para la predicción del bloque objetivo.
También en otras realizaciones, como se ilustra
en la figura 12, se ordena 78 un conjunto de modos de predicción,
según su probabilidad de producir un error de predicción menor.
Después, se asocia 80 estos modos en el conjunto ordenado, con
valores numéricos, de forma que los modos con una probabilidad mayor
de producir un error de predicción menor, son asociados con valores
numéricos menores. Se realiza un intento 82 para determinar el modo
utilizado, al objeto de predecir un primer bloque adyacente, y se
realiza un intento 84 para determinar el modo utilizado, al objeto
de predecir un segundo bloque adyacente. Si el modo de predicción
utilizado para predecir el primer bloque adyacente no está
disponible 86, puede designarse 90 un modo de predicción por
defecto, tal como un modo de predicción DC, como modo de predicción
estimado para el bloque objetivo. Además, si el modo de predicción
utilizado para predecir el segundo bloque adyacente no está
disponible 88, puede designarse 90 un modo de predicción por
defecto, tal como un modo de predicción DC, como un modo de
predicción estimado para el bloque objetivo. Cuando están
disponibles los modos de predicción del bloque adyacente, puede
examinarse estos modos del bloque adyacente para determinar qué
modo está asociado con un valor numérico menor. Después se designa
92 este modo, como el modo estimado para la predicción del bloque
objetivo.
En algunas realizaciones de la presente
invención, los órdenes del modo de predicción descrito arriba, que
se han determinado independientemente de los datos de bloques
adyacentes, pueden modificarse con los datos del bloque adyacente.
Las estimaciones del modo de predicción, determinadas con referencia
a los datos de bloque adyacente, pueden ser insertadas en los
órdenes del modo de predicción, para modificar los órdenes al
objeto de que reflejen la información adicional obtenida desde los
datos del bloque adyacente.
En algunas de estas realizaciones, una
estimación del modo de predicción basada en los datos del bloque
adyacente, puede ser insertada directamente en un conjunto del
orden del modo de predicción. Típicamente, la estimación del modo
de predicción será insertada o prefijada al principio del orden del
modo de predicción, en la posición del modo con mayor probabilidad
de producir un error de predicción reducido. Sin embargo, en algunas
realizaciones la estimación puede insertarse en diferentes
posiciones en el orden de los modos.
En algunas realizaciones de la presente
invención, como se muestra en la figura 13, se selecciona 102 un
orden del modo de predicción, en el que los elementos del orden del
modo de predicción pueden disponerse de acuerdo con su probabilidad
de producir un menor error de predicción. En otras palabras, el
primer elemento en el orden representa el modo de predicción con
mayor probabilidad de proporcionar un menor error de predicción, el
siguiente elemento en el orden representa el modo de predicción con
la siguiente mayor probabilidad de proporcionar un menor error de
predicción, y así sucesivamente hasta el último elemento en el
orden, que representa el modo de predicción en el orden, que tiene
la menor probabilidad de proporcionar un menor error de
predicción.
También se determina 104 una estimación del modo
de predicción, como se ha descrito arriba. Esta estimación se
determina utilizando datos de bloque adyacente. Generalmente, la
estimación es el modo de predicción utilizado en uno o más bloques
adyacentes, que tienen probabilidad de producir un menor error de
predicción. Sin embargo, la estimación puede determinarse de otras
formas. Cuando se dispone de suficientes datos de modo de predicción
del bloque adyacente, como es en un borde de la imagen o en un
límite de sector, puede estimarse un modo de predicción para el
bloque objetivo, basándose en la ausencia de uno o más bloques
adyacentes, o de sus datos del modo de predicción. En muchos casos,
se estimará un modo de predicción DC cuando estén limitados los
datos del bloque adyacente, o no estén disponibles.
En algunas realizaciones, una vez que se ha
estimado el modo de predicción estimado, el modo de predicción
estimado puede situarse 106 en el orden de modos, como el modo con
mayor probabilidad de producir un menor error de predicción. En
algunas realizaciones este será el primer modo en el orden, o el
modo asociado con el menor valor numérico.
En otras realizaciones, el modo de predicción
estimado puede tener precedencia sobre el orden del modo
preseleccionado. En algunas de estas realizaciones, como se ilustra
en la figura 14, un orden de modo preseleccionado se designa 110 en
el codificador y el descodificador. Este orden comprende un conjunto
de modos de predicción, dispuestos en el orden de probabilidad de
producir un menor error de predicción, o en algún otro orden. Un
modo de predicción estimado se determina también 112, en base a los
datos del bloque adyacente. Este modo de predicción estimado se
determina en el codificador y el descodificador, de acuerdo con el
mismo método o algoritmo. El codificador determina además el mejor
modo de predicción real 114, para predecir un píxel en base a
vectores de movimiento u otras técnicas conocidas. Después, este
codificador puede comparar 116 el mejor modo de predicción real con
el modo de predicción estimado, para determinar si son el mismo. Si
el modo de predicción estimado es el mismo modo que el mejor modo
de predicción real, el codificador puede enviar una señal al
decodificador indicando que se va a utilizar 118 el modo de
predicción estimado. En algunas realizaciones, la señal del modo de
predicción estimado puede llevarse a cabo con un indicador de 1 bit,
para indicar si va, o no, a utilizarse el modo estimado.
Si el modo de predicción estimado no es el mejor
modo de predicción real, el codificador puede enviar una señal al
descodificador indicando que puede utilizarse otro modo 120. Esto
puede llevarse a cabo en referencia al orden de modos
preestablecido. El codificador puede determinar qué modo, en el
orden de modos, es el más equivalente al mejor modo de predicción
real, y enviar una señal al descodificador para que use tal
modo.
Cuando se utiliza un conjunto ordenado de modos
de predicción, el orden del conjunto puede reordenarse una vez que
se ha obtenido datos adicionales. Por ejemplo, un conjunto ordenado
de modos de predicción puede reordenarse cuando se determina un
modo de predicción estimado, o cuando se determina un mejor modo de
predicción real. En estos casos, el modo de la modificación puede
intercalarse en el conjunto ordenado, colocarse delante del
conjunto ordenado o, en algunos casos, retirarse del conjunto
ordenado.
En algunas realizaciones de la presente
invención, cada modo en el orden de modos puede asociarse con un
valor numérico de acuerdo con el orden. En estas realizaciones, el
valor numérico asociado con el modo a ser utilizado, puede ser
enviado al decodificador para indicar al decodificador que utilice
ese modo de predicción. En algunas de estas realizaciones, como se
ilustra en la figura 15, puede seleccionarse 130 un orden de modos
que comprenda 9 de modos de predicción. Un modo de predicción
estimado, basado en datos del bloque adyacente, y que sea uno de
los 9 de modos en el orden, puede también determinarse 132. También
puede determinarse 134 un mejor modo de predicción, mediante
métodos del vector de movimiento u otros métodos. Después, el mejor
modo de predicción puede compararse con el modo de predicción
estimado 136. Si el modo de predicción estimado es sustancialmente
el mismo que el mejor modo de predicción, puede enviarse al
decodificador una señal con un designador de número 1 bit, para que
use el modo de predicción estimado, que ya está identificado en el
decodificador. Si el modo de predicción estimado es equivalente al
mejor modo de predicción, el modo de predicción estimado se elimina
esencialmente respecto del orden de modo 140. Esta eliminación puede
llevarse a cabo mediante reordenar el conjunto, saltarse el modo
estimado en el orden, o por otros medios. El orden restante
comprenderá efectivamente 8 modos, que pueden representarse
mediante un designador de 3-bit. El designador de
3-bit puede ser enviado al descodificador 142, para
designar qué modo utilizar para predicción.
Los términos y expresiones utilizados en la
especificación precedente, se utilizan aquí como términos
descriptivos y no limitativos, y no hay ninguna intención con el
uso de tales términos y expresiones, de excluir sus equivalentes de
las características mostradas y descritas de partes de estos,
reconociéndose que el alcance de la invención está solo definido y
ilimitado por las siguientes reivindicaciones.
Claims (7)
1. Un sistema de codificación de imagen para
codificar una imagen digital, que comprende:
- \quad
- medios para codificar cada uno de los bloques en los que está dividida una imagen;
- \quad
- medios de intra-predicción para predecir un valor de píxel de un bloque objetivo, a ser codificado mediante el uso de al menos un valor de píxel de un bloque adyacente al bloque objetivo; y
- \quad
- medios de estimación del modo de predicción, para estimar un modo de predicción para el bloque objetivo, donde los medios de intra-predicción incluyen medios para llevar a cabo un modo de predicción vertical, utilizando valores de predicción que son los valores del píxel de un primer bloque localizado junto a, y sobre, el bloque objetivo, medios para llevar a cabo un modo de predicción horizontal utilizando valores de predicción que son los valores de píxel de un segundo bloque localizado o junto, y a la izquierda de, el bloque objetivo, y medios para llevar a cabo un modo de predicción DC utilizando un valor de predicción que es un promedio de los valores de píxel de los bloques primero y segundo,
- \quad
- caracterizado porque:
- \quad
- los modos de predicción son numerados con números crecientes en serie, en el orden del modo de predicción vertical, el modo de predicción horizontal y el modo de predicción DC, o en el orden del modo de predicción horizontal, el modo de predicción vertical y el modo de predicción DC, y donde los medios de estimación del modo de predicción, determinan un modo de predicción que tenga un menor número de modo, entre el modo de predicción del primer bloque y el modo de predicción del segundo bloque, como modo de predicción estimado para el bloque objetivo, y medios de codificación del modo de predicción, para codificar una primera información y una segunda información, donde la primera información indica si un modo de predicción real para el bloque objetivo es equivalente al modo de predicción estimado, y la segunda información indica el modo de predicción real, si el modo de predicción real no es equivalente al modo de predicción estimado.
2. Un sistema de descodificación de imagen
para descodificar una imagen digital codificada, que comprende:
- \quad
- medios para descodificar cada uno de los bloques en los que está dividida una imagen;
- \quad
- medios de intra-predicción, para predecir un valor de píxel de un bloque objetivo a ser descodificado, utilizando al menos un valor de píxel de un bloque adyacente al bloque objetivo; y
- \quad
- medios de estimación del modo de predicción, para estimar un modo de predicción para el bloque objetivo, donde los medios de intra-predicción incluyen medios para llevar a cabo un modo de predicción vertical utilizando valores de predicción que son los valores de píxel de un primer bloque localizado junto a, y sobre, el bloque objetivo, medios para llevar a cabo un modo de predicción horizontal utilizando valores de predicción que son los valores de píxel de un segundo bloque localizado junto a, y a la izquierda de, el bloque objetivo, y medios para llevar a cabo un modo de predicción DC utilizando un valor de predicción que es un promedio de los valores de píxel de los bloques primero y segundo,
- \quad
- caracterizado porque:
- \quad
- los modos de predicción están numerados con números crecientes en serie, en el orden del modo de predicción vertical, el modo de predicción horizontal y el modo de predicción DC, o en el orden del modo de predicción horizontal, el modo de predicción vertical y el modo de predicción DC, y donde los medios de estimación del modo de predicción determinan un modo de predicción que tenga el menor número de modo, entre el modo de predicción del primer bloque y el modo de predicción del segundo bloque, como modo de predicción estimado para el bloque objetivo, y medios de descodificación del modo de predicción, para descodificar una primera información y una segunda información, donde la primera información indica si un modo de predicción real para el bloque objetivo es equivalente al modo de predicción estimado, y la segunda información indica el modo de predicción real, si el modo de predicción real no es equivalente al modo de predicción estimado.
3. El sistema de la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que los modos son ordenados mediante
asociar un valor numérico a cada modo, de forma que los modos con
mayor probabilidad de producir un menor error de predicción, son
asociados con los números más bajos.
4. Un método de codificación de una imagen
digital, que comprende:
- \quad
- dividir la imagen en bloques y codificar cada uno de los bloques, donde la codificación de cada bloque involucra intra-predicción para predecir un valor de píxel de un bloque objetivo, a ser codificado mediante el uso de al menos un valor de píxel de un bloque adyacente al bloque objetivo, y estimar un modo de predicción para el bloque objetivo incluyendo, los modos de predicción, un modo de predicción vertical que utiliza valores de predicción que son los valores de píxel de un primer bloque localizado junto a, y sobre, el bloque adyacente, un modo de predicción horizontal que utiliza valores de predicción que son los valores de píxel de un segundo bloque localizado junto a, y a la izquierda de, el bloque objetivo, y un modo de predicción DC que utiliza un valor de predicción que es un promedio de los valores de píxel de los bloques primero y segundo;
- \quad
- caracterizado porque:
- \quad
- los modos de predicción están numerados con números crecientes en serie, en el orden del modo de predicción vertical, el modo de predicción horizontal y el modo de predicción DC, o en el orden del modo de predicción horizontal, el modo de predicción vertical y el modo de predicción DC, y donde la etapa de estimar el modo de predicción comprende determinar (56, 66, 76, 92) un modo de predicción que tenga el menor número de modo, entre el modo de predicción del primer bloque y el modo de predicción del segundo bloque, como modo de predicción estimado para el bloque objetivo, y el modo de predicción es codificado mediante una primera información y una segunda información, donde la primera información indica si un modo de predicción real para el bloque objetivo es equivalente al modo de predicción estimado, y la segunda información indica el modo de predicción real, si el modo de predicción real no es equivalente al modo de predicción estimado.
5. Un modo de descodificar una imagen digital,
que comprende:
- \quad
- descodificar cada uno de los bloques codificados en los que está dividida una imagen, donde la descodificación de cada bloque involucra intra-predicción para predecir un valor de píxel de un bloque objetivo a ser descodificado, mediante el uso de al menos un valor de píxel de un bloque adyacente al bloque objetivo, y estimar un modo de predicción para el bloque objetivo, incluyendo el modo de predicción un modo de predicción vertical que utiliza valores de predicción que son los valores de píxel de un primer bloque localizado junto a, y sobre, el bloque adyacente, un modo de predicción horizontal que utiliza valores de predicción que son los valores de píxel de un segundo bloque localizado junto a, y a la izquierda de, el bloque adyacente, y un modo de predicción DC que utiliza un valor de predicción que es un promedio de los valores de píxel de los bloques primero y segundo;
- \quad
- caracterizado porque:
- \quad
- los modos de predicción están numerados con números crecientes en serie, en el orden del modo de predicción vertical, el modo de predicción horizontal y el modo de predicción DC, o en el orden del modo de predicción horizontal, el modo de predicción vertical y el modo de predicción DC, y donde la etapa de estimar el modo de predicción comprende determinar (56, 66, 76, 92) un modo de predicción que tenga el menor número de modo, entre el modo de predicción del primer bloque y el modo de predicción del segundo bloque, como modo de predicción estimado para el bloque objetivo, y el modo de predicción es descodificado a partir de una primera información y una segunda información, donde la primera información indica si un modo de predicción real para el bloque objetivo es equivalente al modo de predicción estimado, y la segunda información indica el modo de predicción real, si el modo de predicción real no es equivalente al modo de predicción estimado.
6. Un método como el de la reivindicación 4 o
la reivindicación 5, en el que los modos de predicción son
ordenados mediante asociar un valor numérico a cada modo, de forma
que los modos con mayor probabilidad de producir un menor error de
predicción, son asociados con los números más bajos.
7. Un medio de almacenamiento legible por
ordenador, que almacena instrucciones ejecutables por ordenador,
para llevar a cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones 4
a 6.
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