ES2321000T3

ES2321000T3 - Procedimiento para la reduccion del tamaño de un fichero numerico imagen o video.

Info

Publication number: ES2321000T3
Application number: ES04767774T
Authority: ES
Inventors: Pascale Loiseau
Original assignee: I CES; I-CES
Current assignee: I CES; I-CES
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2009-06-01
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: WO2006021625A1; CY1109163T1; CA2574739A1; JP4408933B2; US8290282B2; EP1779663B1; EP1779663A1; PT1779663E; ATE425636T1; US20080292198A1; JP2008507871A; CA2574739C; DK1779663T3; PL1779663T3; DE602004019988D1

Abstract

Procedimiento para la reducción de un fichero numérico imagen o vídeo, cuyos valores numéricos están codificados en su escala de luminosidad original desde 0 hasta 255 por componente de color, comprendiendo este procedimiento: - una fase de reducción del tamaño del fichero que comprende la descomposición de los valores sucesivos del fichero en grupos originales sucesivos (151-155, y 156-160) de los valores de luminosidad identificados por su valor medio (153, 158) y una etapa para la codificación en la que los valores numéricos originales son reemplazados por valores para la codificación de luminosidad reducida (30, 31) comprendidos en una segunda escala de dimensión más reducida que la de la primera escala y en la que cada valor para la codificación representa el conjunto de los valores de un grupo original que está asociado con la misma, - una etapa de restitución en la que cada uno de los valores para la codificación está reemplazado por un grupo reconstituido, que presenta valores redundantes iguales a dicho valor medio, - una etapa de adición en la que se reemplazan valores idénticos sucesivos de cada grupo reconstituido por valores correspondientes del grupo original con el fin de que aparezcan tonalidades, en función del número de valores redundantes sucesivos dobles, triples, cuádruples y quíntuples, efectuándose esta adición según las regla siguientes: . doble: -2 y 0, . triple : -2, 0, +2, . cuádruple: -2, -1, 0 y +2, . quíntuple: -2, -1, 0, +1, +2, - una fase de lectura de los valores procedentes de la etapa de adición.

Description

Procedimiento para la reducción del tamaño de un fichero numérico imagen o vídeo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la reducción del tamaño de un fichero numérico y para la lectura del fichero reducido de este modo. La invención se aplica, de una manera más particular, a los ficheros numéricos imagen o vídeo, cuyos datos numéricos están comprimidos o no comprimidos o que, eventualmente, deben ser comprimidos después de la reducción.

De una manera general, se sabe que se han propuesto ya numerosos procedimientos para el tratamiento de imágenes numéricas. De este modo, por ejemplo, el documento GB-A-2 238 928 se basa en el hecho de que cuando es reducido un dato imagen por un procedimiento de compresión clásica, es imposible realizar a continuación tratamientos tales como una corrección gama sobre pixeles individuales. Por lo tanto, este documento propone un tratamiento que consiste en tomar en consideración una ventana de pixeles que rodea al píxel considerado, lo que conduce a desembocar en un valor tratado, que tiene un número mayor de bitios.

La presente invención propone, por el contrario, reducir la escala de los valores numéricos transmitidos al codificador por ejemplo hasta 1/5º de la escala de origen representada por sus 51 valores más bajos de luminosidad.

En este caso, son restablecidos en el momento de la descodificación, estos 51 valores de luminosidad reducida sobre una escala ampliada, cuyos valores recortados de 5 en 5, son graduados desde 3 hasta 253, induciéndose únicamente un error medio del 1% con relación a los datos de origen.

De manera tradicional, los datos numéricos son traducidos por números codificados en una escala desde 0 hasta 255. En el ámbito de una codificación binaria de longitud fija, el número más elevado, al que se hace referencia, cada carácter está codificado sobre ocho bitios. En el ámbito de una codificación binaria de longitud variable, la localización de los bitios se refiere a la probabilidad de aparición de cada carácter, sin tener en cuenta la altura de los mismos. Sin embargo, la eficacia de esta codificación depende del número de valores que debe ser codificado y de la longitud total de la cadena de caracteres que deben ser comprimidos.

Para remediar este problema y reducir, de este modo, el número de bitios utilizados, los sistemas actuales de compresión registran las variaciones que caracterizan el paso que separa dos o varios valores. Si esta opción tiende a disminuir su altura, ésta extiende frecuentemente su campo y responde al problema de manera imperfecta, puesto que las variaciones dependen de la desviación máxima de los valores numéricos de origen, siendo éstas tan solo su la traducción.

De una manera más general, la reducción acrecentada del tamaño de un fichero numérico audio y vídeo impone, de manera tradicional, respetar cuatro condiciones, siendo antinómicas la primera y la segunda de las cuales:

\bullet: la reducción del número de valores a ser codificados,

\bullet: la reducción de la extensión de su campo,

\bullet: la reducción de la longitud de la cadena de caracteres,

\bullet: la conservación tan amplia como sea posible de informaciones para garantizar una restitución, que difiera lo menos posible del original.

La invención tiene por objeto, de una manera más particular, remediar los problemas planteados por una optimización acrecentada del grado de compresión de los datos numéricos ya comprimidos o no, sin degradación suplementaria perceptible de la calidad.

Con esta finalidad, la invención propone un procedimiento tal como el que se ha definido en la reivindicación 1.

De manera ventajosa,

\bullet: los valores de la codificación de la luminosidad reducida son comprimidos en una escala que se extiende hasta 51 o incluso hasta 127 para valores de origen comprendidos entre 0 y 255,

\bullet: cada valor restituido está constituido por el valor medio de un grupo correspondiente de valores de origen,

\bullet: la modificación de los valores restituidos durante la etapa de adición se efectúa teniendo en cuenta el número de redundancias sucesivas contenidas en cada grupo de valores restituidos.

En el caso de la compresión de un fichero numérico relativo a las imágenes en color, el procedimiento, de conformidad con la invención, comprende, además, la separación previa de los valores numéricos que corresponden a cada una de las capas de los colores fundamentales y el tratamiento por separado de los valores que corresponden a estas capas. El hecho de tratar por separado las capas de color permite, durante la fase para la codificación, acrecentar el número de redundancias sucesivas y, por lo tanto, disminuir el número de valores diferentes y a continuación, durante la fase de adición, acrecentar el número de combinaciones de colores (con relación a los procedimientos clásicos).

Se comprueba que el procedimiento, de conformidad con la invención, establece un principio de concentración de datos del fichero de origen, cuyos valores no están ya representados más que por los primeros 51 valores numéricos (de 1 a 51 o de 0 a 50). Éstos son congelados sobre una escala de 1 a 51 o de 0 a 50, reemplazando a los 256 valores tradicionales potenciales. El procedimiento, de conformidad con la invención, reduce en un 80% el número de valores que deben ser codificados. Por la misma razón, el procedimiento, de conformidad con la invención, reduce así mismo, en las mismas proporciones, la extensión del campo de los valores, transmitidos al codificador. La conjugación de la reducción del número de valores a ser codificados y la reducción de su extensión traduce, de hecho, una reducción del tamaño del fichero codificado.

De este modo, en el ámbito de una codificación binaria de longitud fija, el valor más elevado, al que se hace referencia, siendo 51 el valor más alto, cada carácter está codificado sobre seis bitios, en lugar de ocho bitios en el sistema tradicional. La economía de bitios representa entonces el 25%.

En el ámbito de la codificación binaria de longitud variable, la eficacia de esta codificación binaria está reforzada por el procedimiento que reduce por cinco el campo máximo de los valores a ser codificados: en el caso menos frecuente esta codificado con 7 bitios como máximo, contra 9 bitios en el ámbito actual. Por último, el procedimiento, de conformidad con la invención, optimiza también la codificación de las variaciones puesto que, reduce por cinco la desviación potencial entre el valor más bajo y el valor más alto, por lo tanto condensa el campo de las variaciones, cuyas distancias varían potencialmente desde -50 a 50, en lugar de hacerlo desde -255 hasta 255 como es tradicional.

Por otra parte, una ventaja del procedimiento de conformidad con la invención consiste en que éste reduce la longitud de la cadena de caracteres: este procedimiento favorece un aumento del grado de redundancias temporales y espaciales. Puesto que únicamente se trabaja sobre 51 valores, el procedimiento disminuye el número de combinaciones de colores aisladas a transmitir al codificador. Por el contrario, el procedimiento engendra la creación de redundancias suplementarias. El procedimiento permite, por lo tanto, que los algoritmos conocidos proporcionen relaciones de compresión más elevadas puesto que el procedimiento ofrece un fichero cuyos datos numéricos son susceptibles de una mejor optimización.

Otra ventaja de este procedimiento consiste en que, a pesar de la reducción del número de informaciones, no engendra degradación perceptible de calidad suplementaria con relación a la calidad de la fuente comprimida o no comprimida. En efecto, la elección del procedimiento de no representar los valores del fichero a codificar más que por sus 51 primeros valores reside en su capacidad de no generar más que un coeficiente de error fiable, durante la fase de restitución de las informaciones, fundada sobre los dos criterios de proximidad y de complementariedad.

\bullet: Proximidad: el valor restituido no se aleja más que en un paso de -2 hasta +2 con relación al origen. El coeficiente medio de error es del orden del 1%. Puesto que los valores son próximos, la pérdida de informaciones es, por lo tanto, imperceptible.

\bullet: Complementariedad: el procedimiento prevé una modificación de los campos de los datos únicos por adición complementaria de datos aplicados sobre los campos de informaciones unidos en función de la repetición del número de datos idénticos sucesivos, ocultando a su fichero transformado.

El procedimiento se adapta a cualquier fichero numérico imagen y vídeo, cuyos datos estén ya comprimidos o brutos:

\bullet: o bien, se trata como mecanismo de reducción acrecentada del tamaño de los datos numéricos, que optimizan los factores de compresión de los sistemas conocidos para la codificación. Este procedimiento modifica entonces la fuente no comprimida sobre la cual va a actuar el sistema. En este estadio, el procedimiento se comprende como un módulo de tratamiento previo de una fuente destinada a ser codificada por sistemas de compresión, cuyo procedimiento permite que ciertas funciones sean más óptimas,

\bullet: o bien, se trata en calidad de complemento de reducción de tamaño de fichero ya codificado. Este procedimiento modifica el fichero comprimido. Este procedimiento se comprende entonces como un módulo de compresión ulterior y se define como un útil de sobrecompresión destinado a reducir el tamaño de un fichero numérico ya comprimido.

Este procedimiento prevé un lector imagen y/o vídeo adaptado, que permite la visualización del fichero numérico optimizado por la invención y que permite, por aplicación del mecanismo de restitución por complementariedad, reproducir una mejor calidad de los campos de datos unidos y/o establecer transmisiones menos pronunciadas entre los bloques en el caso del tratamiento de una o de varias imágenes, con el fin de reducir los fenómenos de artefactos y de pixelización.

Un modo de realización del procedimiento de conformidad con la invención se describirá a continuación a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un esquema teórico que ilustra el principio del procedimiento de conformidad con la invención,

la figura 2 es una tabla de valores, que muestra la reducción y la ampliación de las escales de los valores,

la figura 3 es un esquema sinóptico que ilustra las etapas del procedimiento.

Tal como se ha ilustrado en la figura 1, el procedimiento para el tratamiento de los valores de los datos numéricos de una fuente comprende, de manera sucesiva, una fase de compresión de los valores de los datos numéricos y una fase de descompresión.

A/ La fase de compresión de los valores de los datos numéricos comprende cuatro etapas:

1.: una fase de apertura del fichero (bloque 1), que permite distinguir una fuente no comprimida o un fichero comprimido por un sistema de compresión existente de tipo "Jpeg",

2.: una fase de substitución (bloque 2) de los valores de origen por los valores respectivos de luminosidad disminuida según una escala de reducción que puede estar definida entre 1 y 51 o incluso hasta 127, según el grado deseado de calidad,

3.: una fase de reducción del tamaño del fichero tratado mediante el procedimiento que comprende tres posibilidades: la reducción del fichero ya comprimido por el sistema de compresión que ya lo ha reducido (bloque 3) y que optimiza el procedimiento, la reducción del fichero no comprimido por un sistema de compresión existente (bloque 4) que optimiza el procedimiento, y la reducción del fichero no comprimido por un formato de compresión propietario (bloque 5),

4.: una fase de registro del fichero comprimido (bloque 6).

B/ La fase de descompresión comprende cinco etapas:

1.: la apertura del fichero comprimido por el descodificador que sirve de lector (bloque 7),

2.: una fase de restablecimiento del fichero comprimido en sus niveles originales de luminosidad, según los parámetros de reducción de la escala de luminosidad utilizados durante la fase de compresión del fichero comprimido o no comprimido (bloque 8),

3.: una fase de adición de informaciones complementarias, que permite dotar a la imagen o a las imágenes con un número mayor de combinaciones de niveles de gris o de colores por capa RVB y/o CMJN, con el fin de restituir el mayor número posible de tonalidades (bloque 9),

4.: una fase de lectura del fichero descomprimido y enriquecido por el lector, que permite visualizar la imagen o las imágenes en sus niveles originales de luminosidad (bloque 10),

5.: procedimientos de cierre del fichero visualizado (bloque 11), que ofrecen tres posibilidades: la salvaguardia en su tamaño reducido del fichero comprimido por su patrón de compresión existente optimizado por el procedimiento (bloque 12), la salvaguardia del fichero en su tamaño reducido del fichero comprimido por un formato propietario (bloque 13), y el registro del fichero comprimido por un patrón existente de compresión y restablecido en sus niveles originales de luminosidad que está conservado en su tamaño tal como hubiera sido representado si no hubiese sido optimizado por el procedimiento (bloque 14).

La figura 2 representa un ejemplo de fase de tratamiento de los valores de los datos numéricos de la fuente, ilustrada por cuatro bloques: la fase para la codificación (bloque 15), la fase de restitución (bloque 16), la fase de adición (bloque 17), la fase de lectura (bloque 18).

a): Fase para la codificación: el bloque 15 ilustra el ejemplo de una serie de valores de origen graduados de 1 en 1, que representan los números 151 hasta 160. La serie se descompone en dos grupos de valores: 151 hasta 155 y 156 hasta 160. A cada uno de estos grupos corresponde su valor para la codificación predeterminado. El número 30 ilustra el grupo 151 hasta 155 y el número 31 define el grupo 156 hasta 160. El bloque 15 representa un ejemplo para la codificación de los valores 151 hasta 160 por sus valores más bajos correspondientes y predeterminados 15.

b): Fase de restitución: el bloque 16 representa la fase de restitución de los valores predeterminados para la codificación de los grupos 151 hasta 155 y 156 hasta 160: 30 se transforma en 153 y 31 se transforma en 158. Esto representa una modificación de la luminosidad del valor restituido, fase inversa de la representación de los valores de origen por sus valores más bajos correspondientes y predeterminados. El número 153 representa los valores 151, 152, 153, 154 y 155. El número 158 representa los valores 156, 157, 158, 159 y 160. Los valores restituidos se encuentran a una distancia máxima comprendida entre -2 y +2 con relación a los valores de origen 16.

c): Fase de adición: el bloque 17 representa la fase de adición destinada a crear las tonalidades de colores suplementarios, en función del número de valores redundantes sucesivos dobles, triples, cuádruples y quíntuples. El principio de adición está regido por las reglas siguientes:

\quad: \circ{}\hskip0,3cm doble: -2 y 0. Por ejemplo, 153 y 153 se transforma en 151 y 153,

\quad: \circ{}\hskip0,3cm triple: -2, 0, +2. Por ejemplo, 153, 153 y 153 se transforma 151, 153 y 155,

\quad: \circ{}\hskip0,3cm cuádruple: -2, -1, 0 y +2. Por ejemplo, 151, 152, 153 y 155,

\quad: \circ{}\hskip0,3cm quíntuple: -2, -1, 0, +1, +2. Por ejemplo, un quíntuple de 153 se traduce por 151, 152, 153, 154 y 155.

d): Fase de lectura: el bloque 18 representa un ejemplo de lectura de valores restituidos.

La figura 3 representa una tabla de los valores de origen, de los valores de luminosidad disminuida y de los valores restituidos. El primer rango 19 de los diez grupos de valores representa los valores de origen. El segundo rango 20 representa los valores de luminosidad disminuida y el tercer rango 21 de cada grupo de valores ilustra los valores restituidos, cuyas desviaciones con respecto al valor de origen no están nunca más alejadas que -2 hasta +2, lo que representa un error menor que el 1%.

El procedimiento, de conformidad con la invención, presenta la ventaja de optimizar la compresión de los datos de los codificadores y de los descodificadores lógicos o materiales existentes o futuros. Este procedimiento está adaptado a cualquiera material que reciba ya los datos numéricos compactados por los sistemas conocidos de compresión o, por cualquier material que se preste a difundir ficheros numéricos imagen o vídeo, según una codificación conocida o futura.

Claims

1. Procedimiento para la reducción de un fichero numérico imagen o vídeo, cuyos valores numéricos están codificados en su escala de luminosidad original desde 0 hasta 255 por componente de color, comprendiendo este procedimiento:

-: una fase de reducción del tamaño del fichero que comprende la descomposición de los valores sucesivos del fichero en grupos originales sucesivos (151-155, y 156-160) de los valores de luminosidad identificados por su valor medio (153, 158) y una etapa para la codificación en la que los valores numéricos originales son reemplazados por valores para la codificación de luminosidad reducida (30, 31) comprendidos en una segunda escala de dimensión más reducida que la de la primera escala y en la que cada valor para la codificación representa el conjunto de los valores de un grupo original que está asociado con la misma,

-: una etapa de restitución en la que cada uno de los valores para la codificación está reemplazado por un grupo reconstituido, que presenta valores redundantes iguales a dicho valor medio,

-: una etapa de adición en la que se reemplazan valores idénticos sucesivos de cada grupo reconstituido por valores correspondientes del grupo original con el fin de que aparezcan tonalidades, en función del número de valores redundantes sucesivos dobles, triples, cuádruples y quíntuples, efectuándose esta adición según las regla siguientes:

\bullet

\;

doble: -2 y 0,

\bullet

\;

triple : -2, 0, +2,

\bullet

\;

cuádruple: -2, -1, 0 y +2,

\bullet

\;

quíntuple: -2, -1, 0, +1, +2,

-: una fase de lectura de los valores procedentes de la etapa de adición.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los valores para la codificación de luminosidad reducida están comprendidos en una escala que se extiende hasta 51 o hasta 127 para valores de origen comprendidos entre 0 y 255.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la modificación de los valores restituidos durante la etapa de adición se efectúa teniendo en cuenta el número de redundancias sucesivas contenidas en cada grupo de valores restituidos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en el caso de la compresión de un fichero numérico relativo a las imágenes en color, este procedimiento comprende, además, la separación previa de los valores numéricos correspondientes a cada una de las capas de los colores fundamentales y el tratamiento separado de los valores correspondientes a estas capas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el ámbito de una codificación binaria de longitud fija, el valor más elevado, al que hace referencia, siendo 51 o incluso 127 el valor más alto, cada carácter es codificado sobre seis bitios o siete bitios, en lugar de serlo sobre ocho bitios en el sistema tradicional.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor restituido no se aleja más que en un paso de +2 hasta -2 del valor original.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, durante la fase de restitución, el procedimiento comprende una fase de modificación de los campos de datos únicos por adición complementaria de datos aplicados sobre los campos de informaciones unidos en función de la repetición del número de datos idénticos sucesivos, ocultando a su fichero transformado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los ficheros a ser tratados proceden de una fuente destinada a ser codificada por sistemas de compresión existentes o futuros, y porque, en este caso, se comporta como un módulo de tratamiento previo de dicha fuente.