ES2559406T3

ES2559406T3 - Sistema y método para codificación aritmética

Info

Publication number: ES2559406T3
Application number: ES03718500.6T
Authority: ES
Inventors: Frank Jan Bossen
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2016-02-12
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP2005524267A; PT1504408E; US7822283B2; EP2933756A1; EP2312498A1; EP2933756B1; EP2312498B1; AU2003221760A1; ES2797349T3; EP3709217A1; WO2003091942A1; EP1504408B1; DK1504408T3; EP2933755A1; JP4722990B2; JP4252532B2; US20040208383A1; ES2552696T3; PT2933756T; CN1647099A

Abstract

Un codificador de entropía (1100) para convertir al menos una secuencia de eventos, en que cada secuencia de eventos incluye una pluralidad de eventos, en al menos una secuencia de información, en que cada secuencia de información incluye al menos una parte de información, en que la al menos una secuencia de eventos representa datos de entrada particionados en un número de segmentos, que comprende: - un codificador aritmético (1115) configurado para generar cero o más partes de información de al menos una secuencia de información codificando al menos un evento de la al menos una secuencia de eventos; y - un controlador (1120) acoplado con el codificador aritmético (1115) configurado para mantener una limitación del número de eventos de la secuencia de eventos con respecto a un número de partes de información generadas en que la limitación incluye el número de eventos en la al menos una secuencia de eventos para que sea igual o menor que un número determinado por una función de una combinación lineal que incluye el número de partes de información generadas en al menos una secuencia de información y el número de segmentos.

Description

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predeterminada (es decir, acordada por anticipado). A partir de entonces, a medida que los eventos se emiten desde el motor central 715, el estimador de probabilidad 710 utiliza los eventos emitidos junto con información de contexto correspondiente recibida a través de línea de la información de contexto 755 en la actualización de la estimación de la probabilidad P(A) proporcionada a través de línea de transmisión de estimación de probabilidad 760, tal como se describe a continuación.

El valor de subintervalo R(A) se compara entonces con un valor V del registro de valores 770, tal como se muestra en el paso 905. Cuando el valor de sub-intervalo R(A) es menor que el valor V del registro de valores 765, el registro de intervalos 165 se establece en el valor de sub-intervalo R(A) tal como se muestra en el paso 910, y un evento "A" se emite al secuenciador 705 a través de la línea de transmisión de eventos 745 tal como se muestra en el paso 915. A continuación se llama a un proceso de renormalización, tal como se muestra en el paso 920, y que se describirá con más detalle con respecto al diagrama de flujo de la Figura 10.

Cuando el valor de sub-intervalo R(A) no es menor que el valor V del registro de valores 770 en el paso 905, el valor de sub-intervalo R(A) se resta del registro de intervalos 765, tal como se muestra en el paso

925. El valor de sub-intervalo R (A) se resta del registro de valores 770, tal como se muestra en el paso 930, y un evento "B" se emite desde el motor central al secuenciador 705 a través de línea de transmisión de evento 745, tal como se muestra en el paso 935. El flujo continúa con el procedimiento de renormalización en el paso 920.

Tal como se ha descrito anteriormente, después de la emisión de un evento a través de la línea de transmisión de evento 745, el secuenciador 705 transmite un contexto a través de la línea de transmisión de contexto 755 al estimador de probabilidad 210, en que el estimador de probabilidad 710 actualiza su estado interno basándose en el valor del evento binario emitido por el motor central 715.

La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del motor central 115 al realizar la renormalización tal como se ha descrito anteriormente con respecto al paso 920 de acuerdo con un ejemplo para la comprensión de la invención. Tal como se muestra en el paso 1000, el valor R del registro de intervalo 765 se compara con un valor de intervalo predeterminado, en este caso 4000H. Cuando el valor predeterminado R no es menor que o igual a 4000H, el registro contador 775 se incrementa en un valor de incremento predeterminado, en este caso 1, tal como se muestra en el paso 1005, y la renormalización es completa. Sin embargo, cuando el valor R del registro de intervalos 765 es menor o igual a 4000H un valor C del registro contador 775 se compara con 0 tal como se muestra en el paso 1010. Cuando el valor C del registro contador 775 no es menor que 0, el valor V del registro de valores 770 se duplica, y se incrementa con un valor del bit más reciente recibido en el motor central 715 a través de la línea de transmisión de bits 740, en que la suma resultante se almacena en el registro de valores 770, tal como se muestra en el paso 1015. Tal como se muestra en el paso 1020, un valor C del registro contador 775 se decrementa en un valor de decremento predeterminado, en este caso 4H, y el flujo vuelve al paso 1000. Cuando un valor C del registro contador es menor que 0 en el paso 1010, el registro de intervalo 765 se reajustará duplicando el valor R del registro de intervalo tal como se muestra en el paso 1025, y el flujo continúa al paso 1015 tal como se ha descrito anteriormente.

Después de que una parte final de la información de la secuencia de información 725 se transmita a, y sea procesada por el motor central 715, el secuenciador 705 transmite una señal de terminar al motor central 715 a través de líneas de transmisión de señal de terminar 790 que indican al motor central 715 que la decodificación de la secuencia de información 725 es completa. El motor central 715 no necesita realizar ninguna operación en respuesta a la señal de terminación.

El codificador 100 con un límite de complejidad reducido que es capaz de codificar una secuencia de eventos a una secuencia de información limitando una relación de eventos por partes de información resulta ventajoso ya que proporciona una secuencia de información que puede ser decodificada y utilizada para soportar la prestación de la información para su uso en tiempo real, sin afectar significativamente a la eficiencia de codificación de la secuencia de información. Además, una codificación de complejidad reducida de este tipo puede ser beneficiosa cuando el decodificador utilizado en la decodificación de la secuencia de información posee una capacidad de procesamiento reducida (es decir, se encuentra en un dispositivo móvil) ya que un decodificador de este tipo sería capaz de decodificar la secuencia de información sin ningún retraso indebido en espera de que se lleve a cabo la decodificación. Además, el decodificador 700 capaz de decodificar una secuencia de información a una secuencia de eventos a través de una relación limitada de eventos por partes de información en la secuencia de información, puede resultar ventajoso al permitir una decodificación eficiente de la secuencia de información para su utilización en, por ejemplo, el uso en tiempo real de la secuencia de evento.

La Figura 11 ilustra un codificador 1100 de acuerdo con otra realización de la invención. Tal como se muestra en la Figura 11, el codificador incluye un procesador 1105, acoplado con un codificador de entropía 1110. El codificador de entropía incluye un codificador aritmético 1115 acoplado con un

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Se puede utilizar una línea de control de relación 1140 para limitar el número de eventos de la secuencia de eventos 1135 como una función del número de partes de información en la secuencia de partes de información, y un número de segmentos de los datos de entrada 1125 representado en la secuencia de eventos. Por ejemplo, la línea de control de velocidad 1140 se puede utilizar para transportar información relativa a la restricción de la complejidad (MEPS y / o PMEPS, ver más abajo) desde el codificador de entropía 1110 al procesador 1105. El codificador de entropía puede indicar al procesador que el umbral de limitación está a punto de ser, o ya ha sido excedido, por ejemplo, mediante la transmisión de información sobre el valor del/de los contador (es). De esta manera, el procesador 1105 puede reducir la relación de eventos (es decir, reducir el número de eventos por segmento / bloque.), por ejemplo, para reducir la probabilidad de que el controlador 1120 active la inserción de bits de relleno en la secuencia de información 1130.

En algunas circunstancias, el número determinado de segmentos de datos de los datos de entrada 1125 que serán procesados puede ser conocido en el codificador 1100, por ejemplo, cuando la secuencia de partes de información no tiene por qué limitarse sustancialmente para la transmisión a través de un medio de comunicación en particular. En estas circunstancias, la secuencia de partes de información generada en el codificador 1100 puede representar una imagen codificada completa para la transmisión generada a partir de un número conocido de segmentos de los datos de entrada 1125. Cuando el número específico de los segmentos de datos de los datos de entrada que serán procesados es conocido, el controlador puede, por ejemplo, limitar el número de eventos en la secuencia de eventos 1135 como:

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Dado que el número total de segmentos, S, y el valor β son conocidos, el producto de β x S puede ser restado del número de eventos, e, para la secuencia de los eventos 1135 durante o después del proceso de uno o más segmentos de los datos de entrada 1125. Por ejemplo, cuando se utiliza un contador para limitar el número de eventos que responden a la cantidad de bits que se han generado, el contador puede inicialmente ser decrementado en un valor de β x S, y puede ser decrementado en un valor α para cada parte de información generada, mientras que el contador se incrementa en "1" para cada evento de la secuencia de eventos 1135 procesados por el codificador de entropía 1110. El valor de β puede ser cualquier valor, habitualmente en el intervalo de 1 a 100, y puede ser determinado, por ejemplo, tal como se describe más adelante. El valor de α puede ser cualquier valor, habitualmente en el intervalo de 1 a 10, y puede ser determinado, por ejemplo, tal como se describe más adelante.

En algunas circunstancias, el número de segmentos de los datos de entrada 1125 que se van a procesar no se conoce por adelantado, por ejemplo, cuando el medio de comunicación limita el número de partes de información que pueden ser proporcionadas en la secuencia de información 1130. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando la secuencia de información 1130 va a ser transmitida a través de Internet, como un paquete de Protocolo de Internet (IP), en que el paquete de IP tiene una limitación de tamaño máximo. En estas circunstancias, dependiendo de la complejidad de una imagen en particular, pueden ser necesarias una o más secuencias de partes de información para representar una sola imagen de los datos de entrada 1125. Sin embargo, el número de segmentos utilizados para la generación de una secuencia de partes de información no se puede saber de antemano, ya que no se puede saber después de cuántos segmentos procesados se alcanza el tamaño máximo de una secuencia de partes de información. Cuando el número de segmentos de los datos de entrada 1125 que se van a procesar no se conoce de antemano, el controlador puede dar cuenta de la pluralidad de secuencias de eventos como el uno o más segmentos que representan una secuencia particular de los eventos que se codifican. Por ejemplo, cuando se utiliza un contador para limitar el número de eventos que responde a la cantidad de bits que han sido generados, el contador puede ser decrementado en un valor β para cada segmento procesado, y puede ser decrementado en un valor α para cada parte de información generada, mientras que el contador puede ser incrementado en "1 "para cada caso de la secuencia de eventos 1135 procesados por el codificador de entropía 1110.

Los valores para α y β se pueden determinar, por ejemplo, teniendo en cuenta las limitaciones impuestas por un estándar particular (es decir, un estándar que rige la codificación de vídeo), y / o limitaciones con respecto a un decodificador que se utiliza para decodificar la secuencia de información codificada por el codificador 1100. Estas limitaciones impuestas por el estándar particular puede incluir información con respecto a un número máximo de bits por segundo (Mbps), un número máximo de segmentos (bloques) por segundo (MSPS), y un número máximo pico de bits por segundo (PMBPS). El PMBPS puede representar, por ejemplo, un número máximo de bits de una imagen dividido por la distancia temporal entre dos imágenes a codificar.

Los MBPS pueden indicar la capacidad del canal, por ejemplo, aproximadamente 64 000 bits por segundo para aplicaciones de comunicaciones móviles, 500 000 bits por segundo para la línea de abonado digital (DSL), y 4 000 000 bits por segundo para aplicaciones de difusión como la televisión (TV). Los MSPS pueden indicar el estándar de formato de vídeo, por ejemplo, 176x144 píxeles a 10 o 15 fotogramas por

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segundo para aplicaciones móviles (es decir, telefonía celular), 320x240 píxeles a 24 fotogramas por segundo para aplicaciones de DSL, 720x480 píxeles a 30 fotogramas por segundo para aplicaciones de televisión estándar, y 1920x1088 píxeles a 30 fotogramas por segundo para TV de Alta Definición. PMBPS puede ser cualquier múltiplo de los MBPS, habitualmente varias veces MBPS, por ejemplo, PMBPS ≈ 10 x MBPS.

Dependiendo de la implementación particular, los recursos de un decodificador (es decir, las capacidades de procesamiento y / o la memoria intermedia disponible) pueden ser limitados, y pueden también tomarse en cuenta al determinar los valores de α y β. Estas limitaciones pueden incluir valores reales o supuestos con un número máximo de eventos por segundo (MEPS) que pueden ser procesados por el decodificador, y / o un número máximo pico de eventos por segundo (PMEPS) que pueden ser procesados por el decodificador (es decir, un número máximo de eventos en una imagen dividida por la distancia temporal entre dos imágenes a descodificar).

La explicación de una o más de las anteriores limitaciones del decodificador, de α y β puede ser representada en un sistema lineal como:

PMEPS = α*PMBPS + β*MSPS,

y

MEPS = α*MBPS + β*MSPS.

Los valores de α y β pueden determinarse resolviendo el sistema lineal para α y β, dadas por ejemplo, las limitaciones de PMBPS y de MSPS fijadas por el estándar particular, y una o las dos limitaciones de PMEPS y MEPS del decodificador. Los valores de α y β no necesitan ser valores enteros, sino que más bien pueden ser cualquier valor para satisfacer sustancialmente el sistema lineal.

Los valores de α y β pueden ser determinados de antemano por un diseñador de sistema del codificador 1100 que representan una o más de las limitaciones mencionadas anteriormente, y que se proporcionan al controlador 1120. Alternativamente, o además, los valores de α y β pueden ser determinados por el controlador 1120, o por cualquier otro componente del codificador 1100, de acuerdo con una o más de las limitaciones descritas anteriormente, o como valores por defecto del codificador 1100. Cuando el controlador 1120 determina los valores para α y β utilizando una o las dos limitaciones impuestas por el estándar o por un dispositivo de decodificación, la información relativa a una o más de las limitaciones se puede almacenar en una memoria (que no se muestra) del controlador 1120, y es utilizada por el controlador 1120 en la determinación de los valores de α y β. Además, o como alternativa, se puede proporcionar información relativa a las limitaciones al controlador 1120, por ejemplo, mediante algún dispositivo externo, como una memoria externa (es decir, un Disco de Vídeo Digital (DVD)), un dispositivo reproductor de DVD, o a través de un ingeniero de sistemas que, por ejemplo, manipule algunas de las funciones en lo que se refiere a la codificación de los datos de entrada particulares 1125. En este último caso, el ingeniero de sistemas puede introducir en una consola u otro dispositivo de entrada (que no se muestra), o de alguna otra manera especificar, información con respecto a las limitaciones impuestas como resultado de un estándar de codificación y / o un dispositivo de decodificación, tal como sería apreciado por un experto en la técnica.

Cuando no se conocen una o las dos limitaciones PMEPS y MEPS del decodificador, se pueden suponer valores para las PMEPS y MEPS, como por ejemplo los requisitos operativos mínimos que debe poseer un decodificador para ser capaz de decodificar la secuencia de información 1130 generada por el codificador 1100. Además, cuando se asumen los valores de las PMEPS y / o MEPS, pueden tenerse en cuenta las consideraciones en cuanto a, por ejemplo, el porcentaje de tiempo que utilizará el decodificador para la decodificación aritmética de los datos. Por ejemplo, se puede suponer que el decodificador será capaz de gastar no más de 30% de su tiempo / capacidades de procesamiento para llevar a cabo la decodificación aritmética de una secuencia de información recibida en el decodificador.

Además, aunque los valores de α y β se pueden determinar utilizando el sistema lineal anterior, dichos valores pueden ser ajustados para lograr un rendimiento de codificación deseado, en que los valores ajustados para α y β pueden ser utilizados posteriormente por el codificador 1100 para codificar los datos de entrada 1125 en la secuencia de información 1130. Por ejemplo, los valores de α y β se pueden ajustar con las consideraciones en cuanto a una posible pérdida de la calidad de vídeo debido a las partes de información de relleno en la secuencia de información 1130. Puede ser deseable, por ejemplo, reducir al mínimo el número de partes de información de relleno con el fin de mantener una óptima calidad de vídeo (es decir, de vídeo con poca o ninguna distorsión), a la vez que se limita la complejidad de decodificación. Una compensación de este tipo entre la complejidad de decodificación y la calidad de vídeo puede determinarse experimentalmente, y puede tener en cuenta el algoritmo de codificación de vídeo específico utilizado por el codificador 1100.

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información por grupo de segmentos, a la vez que se mantiene la calidad de codificación de vídeo, en comparación con los codificadores de la técnica anterior. Cuando el codificador recibe una señal a través de la línea de control de velocidad de que el umbral de complejidad está a punto de ser superado, el codificador puede generar menos eventos, con el fin de evitar superar el umbral para este próximo 5 segmento de los datos de entrada. Además, dado que el controlador normalmente desencadena la adición de bits de relleno cuando se supera el umbral de limitación, el procesador puede ser implementado de una manera tal que el procesador no tenga por qué tener en cuenta o tratar la restricción de la complejidad. Además, se describe un descodificador capaz de decodificar una secuencia de información a una secuencia de eventos explicando una relación limitada de eventos por partes de

10 información en la secuencia de información, permitiendo de esta manera una decodificación eficiente de la secuencia de información para su utilización en, por ejemplo, el uso en tiempo real de la secuencia de eventos.

Aunque esta invención se ha mostrado y descrito en conexión con realizaciones particulares, es evidente

15 que, además de los mencionados anteriormente, pueden llevarse a cabo ciertos cambios y modificaciones de las características básicas de esta invención. Además, pueden existir muchos tipos diferentes de software y hardware que se pueden utilizar para la práctica de la invención, y la invención no se limita a los ejemplos descritos anteriormente. Por consiguiente, las realizaciones descritas han de ser consideradas en todos los aspectos sólo como ilustrativas y no restrictivas, y por lo tanto el alcance de la

20 invención está indicado por las reivindicaciones adjuntas más que por la descripción anterior.

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Claims

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