ES2931465T3 - Método y aparato de control de cuantificación, programa para el mismo y medio de almacenamiento que almacena el programa - Google Patents

Método y aparato de control de cuantificación, programa para el mismo y medio de almacenamiento que almacena el programa Download PDF

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Abstract

Un método de control de cuantificación utilizado en una codificación de video que codifica una imagen de video y realiza el control para hacer que una tasa de bits de codificación se acerque a una tasa de bits objetivo predeterminada. El método de control de cuantificación incluye medir una cantidad diferencial de código entre una cantidad objetivo de código y una cantidad de código generado; determinar si se ha producido o no una condición predeterminada; determinar, cuando se determina que se ha producido la condición, una variación para una cantidad de retroalimentación que aumenta o disminuye un tamaño de paso de cuantificación, y cambiar la cantidad de retroalimentación en base a la variación determinada; y aumentar o disminuir el tamaño del paso de cuantificación en función de la cantidad diferencial medida de código y la cantidad modificada de realimentación. Si hay una pluralidad de las condiciones predeterminadas, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato de control de cuantificación, programa para el mismo y medio de almacenamiento que almacena el programa
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método de control de cuantificación para controlar una tasa de bits de codificación de codificación de video y un correspondiente aparato, un programa de control de cuantificación para implementar el método de control de cuantificación y un medio de almacenamiento legible por ordenador que almacena el programa. Se reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente Japonesa N.° 2007-064274, solicitada el 14 de marzo de 2007.
Antecedentes de la técnica
En muchos métodos de codificación de video, la cantidad de código generado varía dependiendo del carácter de una imagen introducida. Por lo tanto, se requiere una técnica de control de tasa de bits de codificación control para controlar la cantidad de código generado y mantener una tasa de bits de codificación constante.
La cantidad de código generado se refiere estrictamente al tamaño de etapa de cuantificación y la cantidad de código generado se controla variando el tamaño de etapa de cuantificación.
En el modelo de prueba 5 (abreviado como "TM5") de MPEG-2, el control de cantidad de código se realiza usando una relación entre el tamaño de etapa de cuantificación y la cantidad de código generado (véase, por ejemplo, el Documento No de Patente 1).
A continuación, se explicará el control de cantidad de código en TM5 de MPEG-2.
En TM5 de MPEG-2, el control de cantidad de código se realiza usando una unidad llamada GOP (grupo de instantáneas), que puede incluir instantáneas I, P y B que tienen diferentes tipos de instantáneas tal como tipos de instantáneas I, P y B.
La Figura 6 muestra un diagrama de flujo del control de cantidad de código en TM5 de MPEG-2.
Como se muestra en el diagrama de flujo, en el control de cantidad de código de TM5 en MPEG-2, en la primera etapa S401, se calcula un índice complejo Xx para cada tipo de instantánea (x=i, p, b (que respectivamente corresponden a instantáneas I, P y B)) mediante la siguiente fórmula:
Xx = Sx ■ <Qx>
En la fórmula anterior, x indica el tipo de instantánea, Sx indica la cantidad de código generado para una imagen que tiene el mismo tipo de instantánea que la imagen presente y que se codificó más recientemente, y <Qx> indica un promedio del tamaño de etapa de cuantificación en la codificación pertinente.
En general, la cantidad de código Sx está en proporción inversa al tamaño de etapa de cuantificación Qx. Por lo tanto, el cálculo del índice complejo Xx proporciona una relación entre la cantidad de código generado y el tamaño de etapa de cuantificación.
En la siguiente etapa S402, una cantidad objetivo Tx de código (x=i, p, b) para cada tipo de instantánea se calcula mediante las siguientes fórmulas.
[Fórmula 1]
Figure imgf000002_0001
En este documento, R indica la cantidad de código asignado al GOP pertinente, Np indica el número de instantáneas P en el GOP, Nb indica el número de instantáneas B en el GOP y Kp y Kb son constantes.
Las fórmulas anteriores muestran que para establecer la cantidad de código objetivo Ti, las instantáneas P se convierten a instantáneas I de acuerdo con Xp/Xi, las instantáneas B se convierten a instantáneas I de acuerdo con Xb/Xi, y la cantidad de código objetivo Ti se calcula basándose en los valores convertidos, los números Np y Nb de las instantáneas y la cantidad R de código asignado al GOP.
Para establecer la cantidad de código objetivo Tp, las instantáneas B se convierten a instantáneas P de acuerdo con Xb/Xp, y la cantidad de código objetivo Tp se calcula basándose en el valor convertido, los números Np y Nb de las instantáneas, y la cantidad R de código asignado al GOP.
Para establecer la cantidad de código objetivo Tb, las instantáneas P se convierten a instantáneas B de acuerdo con Xp/Xb, y la cantidad de código objetivo Tb se calcula basándose en el valor convertido, los números Np y Nb de instantáneas, y la cantidad R de código asignado al GOP.
En la siguiente etapa S403, basándose en la cantidad de código objetivo Tx establecido anteriormente para las instantáneas, se determina el tamaño de etapa de cuantificación para un bloque pequeño como un objetivo de codificación.
El tamaño de etapa de cuantificación se calcula basándose en una cantidad dx(j) de ocupación de una memoria intermedia virtual y un parámetro de reacción r, usando la siguiente fórmula.
[Fórmula 2]
Figure imgf000003_0001
Una memoria intermedia virtual usada únicamente para calcular el tamaño de etapa de cuantificación se establece para cada tipo de instantánea y la cantidad dx(j) de ocupación de la misma se actualiza mediante la siguiente fórmula.
[Fórmula 3]
Figure imgf000003_0002
En la fórmula anterior, Gx(j) indica la cantidad total de código generado hasta que se codifica el jésimo bloque pequeño en la instantánea objetivo de codificación y MBcnt indica el número de bloques pequeños en la instantánea pertinente. El parámetro de reacción se calcula mediante la siguiente fórmula.
[Fórmula 4]
2 * Tasa de bits
Formulad)
Tasa instantánea
En la etapa S403 usando el método anteriormente descrito, el tamaño de etapa de cuantificación Qx(j) asignado a un bloque pequeño como el objetivo de codificación se determina basándose en la cantidad dx(j) de ocupación de la memoria intermedia virtual y el parámetro de reacción r.
En la siguiente etapa S404, cada bloque pequeño se somete a cuantificación y codificación usando el tamaño de etapa de cuantificación determinado Qx(j).
En la siguiente etapa S405, después de que se completa la codificación de una instantánea, se calcula el promedio <Qx> del tamaño de etapa de cuantificación.
En la siguiente etapa S406, (después de que se completa la codificación de una instantánea,) se mide la cantidad actual Sx de código generado.
Basándose en la cantidad medida Sx de código generado y el tamaño promedio de etapa de cuantificación calculado <Qx>, en la etapa S401 de nuevo, se actualiza el índice complejo Xx para cada tipo de instantánea.
De acuerdo con el método anterior, en TM5 de MPEG-2, se asigna una cantidad objetivo de código a cada instantánea cuando se codifica la instantánea, controlando de este modo la cantidad de código generado.
El método de control anterior proporciona una operación estable si las características del video pertinente no cambian considerablemente y no hay exceso de flujo o flujo inferior de una memoria intermedia de decodificador.
Sin embargo, el control actual debe considerar un cambio de escena o el estado de la memoria intermedia de decodificador.
Por ejemplo, si una escena muy simple continua en una imagen estática tal como un texto superpuesto, el tamaño de etapa de cuantificación disminuye mucho. Si a continuación aparece una imagen (de un paisaje, etc.) que tiene una textura fina, la imagen que tiene una textura fina se codifica usando un tamaño muy pequeño de etapa de cuantificación, lo que provoca un aumento explosivo en la cantidad de código generado y por lo tanto un fallo en el control de tasa de bits.
Por consiguiente, en un método conocido propuesto, después de detectar un cambio de imagen, el tamaño de etapa de cuantificación se cambia a un valor predeterminado (véase, por ejemplo, el Documento de Patente 1).
En este método, cuando se ha seleccionado un cambio de escena, se compara un valor inicial (del tamaño de etapa de cuantificación) definido para cambio de escena con un tamaño de etapa de cuantificación calculado a través de un control de tasa y se usa el tamaño mayor de etapa de cuantificación para la cuantificación.
De acuerdo con el método anterior, cuando se ha seleccionado un cambio de escena, el tamaño de etapa de cuantificación puede controlarse, evitando de este modo un aumento explosivo en la cantidad de código generado. Documento No de Patente 1: MPEG-2, Modelo de Prueba 5 (TM5), Doc. ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Committee, pp. 59-63, abril de 1993.
Documento de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa no Examinada, Primera Publicación N.° H06-11.3271. El documento US 6115421 A (KATTA NOBORU [JP] ET AL), 5 de septiembre de 2000 (05-09-2000) divulga la selección de parámetros de reacción predefinidos usados en un bucle de realimentación de control de cuantificador basándose en dos condiciones, cambio de escena y tasa de bits.
El documento US 2002/163966 A1 (RAMASWAMY SRINATH VENKATACHALA [US]), 7 de noviembre de 2002 (07­ 11-2002) divulga una selección adaptativa de macrobloques del parámetro de reacción basándose en dos parámetros de entrada, actividad de macrobloque y desviación de tasa de bits objetivo.
Divulgación de la invención
Problema a resolver mediante la invención
Como se ha descrito anteriormente, en una técnica convencional, un cambio abrupto en una imagen de video introducida debido a una causa distinta de control de cuantificación se evita inicializando el estado de control de cuantificación.
Sin embargo, de acuerdo con una técnica convencional de este tipo, la cuantificación no se realiza usando un tamaño de etapa de cuantificación teniendo en cuenta un carácter de la instantánea objetivo de codificación inmediatamente después de una variación en las condiciones pertinentes. Por lo tanto, se requiere mucho tiempo para establecer una variación en el tamaño de etapa de cuantificación o una correspondiente variación en la cantidad de código generado. La Figura 7 muestra un ejemplo que explica lo anterior. Este ejemplo muestra un estado en el que un valor inicial (establecido mediante inicialización) del tamaño de etapa de cuantificación es menor que un tamaño de etapa de cuantificación que puede proporcionar codificación estable.
En un caso de este tipo, como se muestra en la Figura 7, como el valor inicial del tamaño de etapa de cuantificación es pequeño, se genera una cantidad de código mayor que una cantidad objetivo y el tamaño de etapa de cuantificación gradualmente aumenta. Cuando el tamaño de etapa de cuantificación es demasiado grande, la cantidad de código generado no alcanza la cantidad objetivo y el tamaño de etapa de cuantificación disminuye. Después de un tiempo considerable, aparece un estado estable.
Por consiguiente, cuando existe una diferencia entre el valor inicial del tamaño de etapa de cuantificación y el tamaño de etapa de cuantificación que puede proporcionar codificación estable, no siempre es posible el control estable incluso realizando una inicialización simple.
Por otra parte, en un método de codificación de video que usa codificación inter-fotograma, cuando se produce un cambio abrupto (por ejemplo, cambio de escena) en el carácter de la imagen de video, se reduce la eficiencia de predicción entre fotogramas, lo que puede reducir la eficiencia de codificación. Por lo tanto, en un caso de este tipo, se usa predicción intra-fotograma para codificar en lugar de predicción inter-fotograma.
Sin embargo, en comparación con codificación por predicción inter-fotograma, la eficiencia de codificación de codificación por predicción intra-fotograma es menor, y puede producirse un aumento abrupto en la cantidad de código generado. En particular, si una cantidad de código basándose en la codificación por predicción inter-fotograma se ha asignado a una instantánea que tiene un cambio en el carácter de la imagen de video, puede generarse una cantidad de código que excede mucho la cantidad objetivo de código.
Un aumento abrupto de este tipo en la cantidad de código generado puede inducir a un flujo inferior de la memoria intermedia de decodificador.
Por el contrario, cuando existe un cambio de escena de una escena compleja a una escena muy simple (por ejemplo, una imagen estática), un descenso abrupto en la cantidad de código generado puede inducir a un exceso de flujo de la memoria intermedia de decodificador.
El exceso de flujo de la memoria intermedia de decodificador puede evitarse transmitiendo datos inválidos tal como datos de relleno. Sin embargo, genera una cantidad de código no deseada.
Para resolver el problema anterior, en control de cuantificación, puede establecerse por adelantado una gran cantidad de realimentación para aumentar o para disminuir el tamaño de etapa de cuantificación para la diferencia entre la cantidad objetivo de código y la cantidad de código generado.
Cuando una gran cantidad de realimentación se establece por adelantado, la variación en la cantidad de código generado disminuye y puede obtenerse una condición relativamente estable. Sin embargo, en este caso, la variación en la cantidad de código generado se suprime independientemente de la complejidad del video pertinente, y por lo tanto aumenta una variación en la calidad de imagen, que puede degradar la calidad de imagen subjetiva.
Como se ha descrito anteriormente, si el carácter de la imagen de video introducida varía debido a un cambio de escena o similar, o se considera la cantidad de ocupación de la memoria intermedia de decodificador, entonces en la técnica convencional, se requiere mucho tiempo hasta que se obtiene un estado estable (es decir, convergente) o la variación en calidad de imagen aumenta para reducir dicho tiempo para la obtención de un estado convergente.
A la vista de las circunstancias anteriores, un objetivo de la presente invención es proporcionar una novedosa técnica de control de cuantificación para la obtención, cuando se produce una causa externa tal como un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video introducida o un fallo en la memoria intermedia de decodificador, de una divergencia más temprana a un estado estable mientras se suprime un cambio abrupto en la cantidad de código generado, evitando de este modo que se degrade la calidad de imagen subjetiva a través de la secuencia de imágenes pertinente.
Medios para resolver el problema
Para conseguir el objetivo, cuando se usa un aparato de control de cuantificación en una codificación de video que codifica una imagen de video y realiza control para hacer que una tasa de bits de codificación se acerque a una tasa de bits objetivo predeterminada, el aparato de control de cuantificación tiene:
(i) un dispositivo de medición que mide una cantidad diferencial de código entre una cantidad objetivo de código y una cantidad de código generado;
(ii) un dispositivo de determinación que determina si se ha producido o no una o más condiciones predeterminadas, que, por ejemplo, provocan un aumento o descenso abrupto en la cantidad de código generado;
(iii) un dispositivo de cambio de cantidad de realimentación que determina, cuando se determina mediante el dispositivo de determinación que se ha producido la una o más condiciones, una variación para una cantidad de realimentación que aumenta o disminuye un tamaño de etapa de cuantificación, y cambia la cantidad de realimentación basándose en la variación determinada; y
(iv) un dispositivo de cambio de tamaño de etapa de cuantificación que aumenta o disminuye el tamaño de etapa de cuantificación basándose en la cantidad diferencial medida de código por el dispositivo de medición y la cantidad de realimentación cambiada por el dispositivo de cambio de cantidad de realimentación.
La estructura anterior puede incluir adicionalmente un dispositivo de restauración de realimentación que hace la cantidad de realimentación llegue al valor antes del cambio cuando un periodo predeterminado (definido por un periodo de tiempo o una unidad de procesamiento de codificación) ha transcurrido desde que se cambia la cantidad de realimentación. Si existen una pluralidad de las condiciones predeterminadas, que provocan un aumento o descenso abrupto en la cantidad de código generado, y la cantidad de realimentación se cambia de acuerdo con cada condición, la estructura anterior puede incluir adicionalmente un dispositivo de restauración de realimentación que asigna un periodo individual (definido por un periodo de tiempo o una unidad de procesamiento de codificación) para cambiar la cantidad de realimentación a cada condición, y hace que la cantidad de realimentación llegue al valor antes del cambio cuando ha transcurrido el periodo asignado.
El método de control de cuantificación de la presente invención implementada mediante la operación de los dispositivos descritos anteriormente también puede implementarse mediante un programa informático. Un programa informático de este tipo puede proporcionarse almacenando el mismo en un medio de almacenamiento legible por ordenador apropiado, o por medio de una red, y puede instalarse y operar en un dispositivo de control tal como una CPU para implementar la presente invención.
En el aparato de control de cuantificación de la presente invención que tiene la estructura anteriormente descrita, se determina si se ha producido o no una condición predeterminada, que provoca un aumento o descenso abrupto en la cantidad de código generado.
Por ejemplo, se determina que se ha producido la condición (i) cuando se ha seleccionado un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video, (ii) cuando se ha seleccionado una posibilidad de un flujo inferior o un exceso de flujo de una memoria intermedia en el lado de recepción de imagen de acuerdo con la cantidad de ocupación de la memoria intermedia, o (iii) cuando la cantidad de código generado se compara con una cantidad máxima de código generado que se establece basándose en la cantidad objetivo de código, y se ha seleccionado un exceso de la cantidad de código generado por encima de la cantidad máxima de código generado.
Cuando se detecta el hecho de una condición de este tipo, se determina una variación para una cantidad de realimentación que aumenta o disminuye un tamaño de etapa de cuantificación, y la cantidad de realimentación se cambia basándose en la variación determinada.
Cuando se determina que existen una pluralidad de las condiciones predeterminadas, se determina una variación final para la cantidad de realimentación aplicando una operación específica a variaciones para la cantidad de realimentación (cálculo de la suma o valor promedio de las variaciones), que se determinan para las condiciones individuales.
La cantidad de realimentación puede cambiarse etapa por etapa mediante la asignación de una pluralidad de umbrales a la condición generada, y determinase gradualmente la variación para la cantidad de código cuando se excede cada umbral.
Cuando la cantidad de realimentación se ha cambiado como se ha descrito anteriormente, el tamaño de etapa de cuantificación se aumenta o disminuye basándose en la cantidad cambiada de realimentación y una cantidad diferencial medida de código entre la cantidad objetivo de código y la cantidad de código generado.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, en la presente invención, cuando se codifica una imagen de video, no se establece por adelantado una gran cantidad de realimentación para determinar el tamaño de etapa de cuantificación para la diferencia entre la cantidad objetivo de código y la cantidad de código generado. En su lugar, se aumenta la cantidad de realimentación cuando se detecta el hecho de una causa externa tal como un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video introducida o un fallo en la memoria intermedia de decodificador. Además, la cantidad de realimentación se aumenta no a un valor inicial específico, sino por un desplazamiento de la cantidad ordinaria de realimentación.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, cuando se produce una causa externa tal como un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video introducida o un fallo en la memoria intermedia de decodificador, puede obtenerse una divergencia temprana a un estado estable mientras se suprime un cambio abrupto en la cantidad de código generado y, como resultado, es posible evitar que se degrade la calidad de imagen subjetiva a través de la secuencia de imágenes pertinente.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de flujo de una operación de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama que muestra una estructura de ejemplo de un aparato de codificación de video al que se aplica la presente invención.
La Figura 3 es un diagrama que muestra una estructura interior de ejemplo del aparato de codificación de video. La Figura 4 es un diagrama de flujo de ejemplo ejecutado por el aparato de codificación de video.
La Figura 5 es también un diagrama de flujo de ejemplo ejecutado por el aparato de codificación de video.
La Figura 6 es un diagrama de flujo del control de cantidad de código en TM5 de MPEG-2.
La Figura 7 es un diagrama que explica un problema de técnicas convencionales.
Símbolos de referencia
1 aparato de codificación de video
10 controlador de cuantificación
20 unidad de ejecución de cuantificación y codificación
30 detector de cambio de escena
100 procesador de unidad de instantánea
101 unidad de almacenamiento de índices complejos
102 actualizador de índices complejos
103 unidad de cálculo de cantidad de código objetivo
104 unidad de almacenamiento de cantidad de código objetivo
105 unidad de cálculo de cantidad de código máxima
106 unidad de almacenamiento de cantidad de código máxima
107 unidad de cálculo de variación de realimentación
108 procesador de unidad de bloque pequeño
1020 tamaño promedio de unidad de cálculo de etapa de cuantificación
1021 unidad de obtención de cantidad de código generado
1022 unidad de cálculo de índices complejos
1080 unidad de medición de cantidad de código generado
1081 unidad de determinación de estado de memoria intermedia virtual
1082 comparador de cantidad de código generado
1083 unidad de determinación de variación de realimentación
1084 unidad de determinación tamaño de etapa de cuantificación
Mejor modo para llevar a cabo la invención
A continuación, la presente invención se explicará con referencia a realizaciones de la presente invención.
En la presente invención, cuando se codifica una imagen de video, no se establece por adelantado una gran cantidad de realimentación para determinar el tamaño de etapa de cuantificación para la diferencia entre la cantidad objetivo de código y la cantidad de código generado. En su lugar, la cantidad de realimentación se aumenta cuando se detecta el hecho de una causa externa tal como un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video introducida o un fallo en la memoria intermedia de decodificador. Además, la cantidad de realimentación se aumenta no a un valor inicial específico, sino mediante un desplazamiento de la cantidad ordinaria de realimentación, implementando de este modo una divergencia rápida a un estado estable.
La cantidad de realimentación puede controlarse mediante un parámetro de reacción r empleado en la técnica convencional anteriormente descrita.
El parámetro de reacción r se usa para considerar la diferencia de la cantidad de código generado de la cantidad objetivo de código para el tamaño de etapa de cuantificación. La siguiente fórmula puede obtenerse reescribiendo las fórmulas anteriores (2) y (3).
[Fórmula 5]
Figure imgf000007_0001
Como se entiende mediante la fórmula, cuando el parámetro de reacción r disminuye, el segundo elemento de la fórmula afecta al tamaño de etapa de cuantificación en un mayor grado. En contraste, cuando el parámetro de reacción r aumenta, el segundo elemento de la fórmula afecta mucho menos al tamaño de etapa de cuantificación.
La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra una operación de ejemplo de acuerdo con la presente invención.
Como se muestra en el diagrama de flujo, en la primera etapa S101, se detecta un cambio (por ejemplo, cambio de escena) en la imagen de video introducida.
Si se detecta un cambio abrupto en la imagen de video introducida en la detección anterior, la operación continúa a la etapa S102, en la que se calcula un aumento en la cantidad de realimentación.
En la siguiente etapa S103, la cantidad de ocupación de la memoria intermedia de decodificador se mide midiendo la cantidad de ocupación de la memoria intermedia virtual, para detectar un flujo inferior en la memoria intermedia de decodificador debido a un aumento en la cantidad de código generado o un exceso de flujo en la memoria intermedia de decodificador debido a un descenso en la cantidad de código generado.
De acuerdo con la detección anterior, si se detecta un flujo inferior o exceso de flujo en la memoria intermedia de decodificador, la operación continúa a la etapa S104, en la que se calcula un aumento en la cantidad de realimentación.
En la siguiente etapa S105, se mide la cantidad de código generado (para la cantidad objetivo de código) para cada bloque pequeño, para determinar si el aumento en la cantidad de realimentación es suficiente o no.
Si se determina que el aumento en la cantidad de realimentación es insuficiente, la operación continúa a la etapa S106, en la que se calcula un aumento en la cantidad de realimentación para hacer que la cantidad de código generado se acerque a la cantidad objetivo de código.
En la siguiente etapa S107, se determina la cantidad final de realimentación de acuerdo con el aumento determinado para la misma, y basándose en la cantidad final, se determina el tamaño de etapa de cuantificación.
En la siguiente etapa S108, se ejecutan la cuantificación y codificación usando el tamaño de etapa de cuantificación determinado.
La cantidad de realimentación aumentada como se ha descrito anteriormente puede retornarse al valor original después de que haya transcurrido una cantidad de tiempo específica.
La cantidad de realimentación puede cambiarse para cualquier tamaño de unidad tal como un GOP, un grupo de instantáneas que incluye una pluralidad de instantáneas, una instantánea, una porción o un bloque pequeño.
Además, puede determinarse si el aumento en la cantidad de realimentación es insuficiente o no basándose en una relación de la cantidad de código generado con la cantidad objetivo de código. Por ejemplo, n multiplicado por la cantidad objetivo de código se establece como un umbral (es decir, como la cantidad máxima de código generado), y cuando la cantidad de código generado excede la cantidad máxima de código generado, la cantidad de realimentación se aumenta.
El aumento en la cantidad de código generado puede establecerse como la suma de aumentos asignados a una pluralidad de condiciones. En un caso de este tipo, un valor máximo puede establecerse de modo que la cantidad de realimentación no se aumenta excesivamente.
Como una alternativa, que no forma parte de la invención, en lugar de usar la suma de aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, el valor máximo entre los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones puede establecerse como el aumento final en la cantidad de realimentación.
Se mostrará un ejemplo, en el que ra indica la cantidad de realimentación cuando se detecta un cambio de escena; rb indica la cantidad de realimentación cuando se detecta un fallo en la memoria intermedia de decodificador; y rc indica la cantidad de realimentación basándose en una relación entre la cantidad objetivo de código y la cantidad de código generado.
De acuerdo con una alternativa, que no forma parte de la invención, cuando se establece el aumento en la cantidad de realimentación como el valor máximo entre los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, el aumento final en la cantidad de realimentación se determina mediante la siguiente fórmula:
Ar = max (ra, rb, rc)
Cuando se establece el aumento en la cantidad de realimentación como la suma de los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, un aumento en la cantidad de realimentación se determina mediante la siguiente fórmula:
Ar = ra rb rc
De acuerdo con la invención, cuando se establece el aumento en la cantidad de realimentación como la suma de los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, y también se establece el valor máximo (rmax) del aumento establecido, el aumento final en la cantidad de realimentación se determina mediante la siguiente fórmula:
Ar = min (ra rb rc, rmax)
Como una alternativa, que no forma parte de la invención, cuando se establece el aumento en la cantidad de realimentación como el producto de los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, el aumento final en la cantidad de realimentación se determina mediante la siguiente fórmula:
Ar = ra ■ rb ■ rc
Cuando se establece el aumento en la cantidad de realimentación como un promedio de los aumentos asignados a una pluralidad de condiciones, un aumento en la cantidad de realimentación se determina mediante la siguiente fórmula:
Ar = (ra rb rc)/3
Además, puede usarse cualquier método que pertenezca al alcance de las reivindicaciones independientes para aplicar un aumento a la cantidad de realimentación.
Por ejemplo, la cantidad de realimentación puede multiplicarse por el aumento como un coeficiente o el aumento puede añadirse a la cantidad de realimentación.
El método de aumentar o disminuir la cantidad de realimentación se determina dependiendo del método para usar control de cuantificación.
En el control de cuantificación usando el parámetro de reacción r, cuando el parámetro de reacción r se disminuye, la cantidad de realimentación aumenta, y por lo tanto cuando el parámetro de reacción r se aumenta, la cantidad de realimentación disminuye.
Adicionalmente, la cantidad de realimentación puede aumentarse etapa por etapa. Por ejemplo, la cantidad de realimentación puede aumentarse gradualmente en cada momento cuando la cantidad de código generado excede del 25 %, 50 %, 75 % y 100 % de la cantidad máxima de código generado.
El periodo para aumentar la cantidad de realimentación no está limitado. Por ejemplo, si aún es insuficiente después de realizar la operación de aumento para la instantánea que tiene un cambio de escena, entonces la codificación puede ejecutarse mientras el estado aumentado de la cantidad de realimentación se mantiene a través de unas pocas instantáneas.
Además, si existen una pluralidad de condiciones para aumentar la cantidad de realimentación y la cantidad de realimentación se cambia de acuerdo con cada condición, entonces puede establecerse un periodo individual para cambiar la cantidad de realimentación para cada condición, y cuando ha transcurrido el periodo establecido, la cantidad de realimentación puede retornarse al valor original antes del cambio.
La presente invención puede aplicarse no únicamente a un método de codificación de tasa de bits fija, sino también a un método de codificación de tasa de bits variable, en el que el método controlaría la cantidad de código generado usando una tasa de bits objetivo.
Usando un método de este tipo de acuerdo con la presente invención, puede controlarse la cantidad de realimentación para control de cuantificación de una manera de tal forma que la cantidad de realimentación se aumenta temporalmente, reduciendo de este modo el tiempo de convergencia sin aumentar la cantidad ordinaria de realimentación.
Realización específica
A continuación, la presente invención se explicará adicionalmente de acuerdo con una realización específica.
La Figura 2 muestra una estructura de un aparato de codificación de video 1 como una realización de la presente invención.
Como se muestra en la Figura 2, el aparato de codificación de video 1 realiza una operación para generar una señal predicha de una señal de video, calcular una diferencia entre la señal de video y la señal predicha, y generar y emitir un flujo de bits codificado cuantificando y codificando la diferencia. El aparato de codificación de video 1 tiene un controlador de cuantificación 10 para realizar control de cuantificación y una unidad de ejecución de cuantificación y codificación 20 que incluye un cuantificador y un codificador de fuente de información. Adicionalmente, para implementar la presente invención, se proporciona un detector de cambio de escena 30, en el que se introduce una señal de video, y que determina si un cambio de escena se ha producido basándose en la señal de video introducida.
La Figura 3 muestra un ejemplo de la estructura del controlador de cuantificación 10 en el aparato de codificación de video 1.
Como se muestra en la Figura 3, para implementar el control de cuantificación de la presente invención, el controlador de cuantificación 10 tiene un procesador de unidad de instantánea 100 que incluye una unidad de almacenamiento de índices complejos 101, un actualizador de índices complejos 102, una unidad de cálculo de cantidad de código objetivo 103, una unidad de almacenamiento de cantidad de código objetivo 104, una unidad de cálculo de cantidad de código máxima 105, una unidad de almacenamiento de cantidad de código máxima 106, una unidad de cálculo de variación de realimentación 107 y un procesador de unidad de bloque pequeño 108.
La unidad de almacenamiento de índices complejos 101 almacena el índice complejo Xx (x=i, p, b) calculado para cada tipo de instantánea.
El actualizador de índices complejos 102 incluye un tamaño promedio de unidad de cálculo de etapa de cuantificación 1020, una unidad de obtención de cantidad de código generado 1021 y una unidad de cálculo de índices complejos 1022.
El tamaño promedio de unidad de cálculo de etapa de cuantificación 1020 calcula un promedio <Qx> del tamaño de etapa de cuantificación usado para codificar una instantánea que tiene el mismo tipo de instantánea que la instantánea presente y que se codificó más recientemente.
La unidad de obtención de cantidad de código generado 1021 obtiene la cantidad de código generado que se requiere para una instantánea y mide mediante una unidad de medición de cantidad de código generado 1080 (explicado posteriormente), para obtener la cantidad Sx de código generado para la imagen que tiene el mismo tipo de instantánea y que se codificó más recientemente.
La unidad de cálculo de índices complejos 1022 multiplica el promedio <Qx> del tamaño de etapa de cuantificación, que se calculó mediante el tamaño promedio de unidad de cálculo de etapa de cuantificación 1020, por la cantidad Sx de código generado, que se obtuvo mediante la unidad de obtención de cantidad de código generado 1021, para calcular el índice complejo Xx y actualizar el índice complejo Xx almacenado en la unidad de almacenamiento de índices complejos 101.
La unidad de cálculo de cantidad de código objetivo 103 calcula la cantidad objetivo Tx de código (x=i, p, b) para cada tipo de instantánea de acuerdo con las fórmulas anteriormente descritas (1), usando el índice complejo Xx almacenado en la unidad de almacenamiento de índices complejos 101.
La unidad de almacenamiento de cantidad de código objetivo 104 almacena la cantidad objetivo Tx de código, que se calcula mediante la unidad de cálculo de cantidad de código objetivo 103.
La unidad de cálculo de cantidad de código máxima 105 calcula la cantidad máxima Tmax de código multiplicando n por la cantidad objetivo Tx de código, que se calcula mediante la unidad de cálculo de cantidad de código objetivo 103.
La unidad de almacenamiento de cantidad de código máxima 106 almacena la cantidad máxima Tmax de código, que se calcula mediante la unidad de cálculo de cantidad de código máxima 105.
Cuando el detector de cambio de escena 30 ha detectado la generación de un cambio de escena, la unidad de cálculo de variación de realimentación 107 calcula una variación para la cantidad de realimentación variada en respuesta al cambio de escena.
El procesador de unidad de bloque pequeño 108 incluye:
(i) una unidad de medición de cantidad de código generado 1080 para medir la cantidad de código generado para bloques pequeños ya codificados (es decir, "Gx(j-1)" en la Fórmula 3);
(ii) una unidad de determinación de estado de memoria intermedia virtual 1081 para determinar si ha aparecido o no un estado que puede provocar un flujo inferior o un exceso de flujo en la memoria intermedia de decodificador, midiendo la cantidad de ocupación de la memoria intermedia virtual (es decir, "dx(j)" en la Fórmula 3);
(iii) un comparador de cantidad de código generado 1082 para comparar la cantidad de código generado, que se mide mediante la unidad de medición de cantidad de código generado 1080, con la cantidad máxima Tmax de código, que se almacena en la unidad de almacenamiento de cantidad de código máxima 106, para determinar si ha aparecido o no un estado en el que la cantidad de código generado excede la cantidad máxima Tmax;
(iv) una unidad de determinación de variación de realimentación 1083 para determinar la variación en la cantidad de realimentación y un periodo para variar la cantidad de realimentación, basándose en la variación para la cantidad de realimentación, que se calculó mediante la unidad de cálculo de variación de realimentación 107, el resultado de la determinación realizado mediante la unidad de determinación de estado de memoria intermedia virtual 1081 y el resultado de comparación realizado por el comparador de cantidad de código generado 1082; y (v) una unidad de determinación tamaño de etapa de cuantificación 1084 para aumentar o para disminuir el tamaño de etapa de cuantificación basándose en la cantidad objetivo Tx de código almacenado en la unidad de almacenamiento de cantidad de código objetivo 104, la cantidad de código generado, que se midió mediante la unidad de medición de cantidad de código generado 1080, y la variación para la cantidad de realimentación, que se determinó mediante la unidad de determinación de variación de realimentación 1083.
En la presente realización, se usa un algoritmo de control de cuantificación conocido y la cantidad de realimentación se aumenta o disminuye aumentando o disminuyendo el parámetro de reacción r. Las siguientes condiciones provocan un aumento en la cantidad de realimentación.
Es decir, se provoca el aumento:
(i) cuando se ha seleccionado un cambio de escena;
(ii) cuando se ha seleccionado un fallo en la memoria intermedia de decodificador; o
(iii) cuando la cantidad medida de código generado ha excedido la cantidad máxima de código generado. Además, se acumula la cantidad de realimentación para cada condición.
La cantidad de realimentación se aumenta durante el procesamiento de la instantánea objetivo de codificación. La cantidad máxima de código generado es el doble de la cantidad objetivo de código.
El aumento Ar se refleja en la cantidad de realimentación restando Ar del parámetro de reacción original r, donde el aumento máximo se establece como la mitad del parámetro de reacción pertinente.
Las Figuras 4 y 5 muestran un ejemplo del diagrama de flujo ejecutado por el aparato de codificación de video 1 que tiene la estructura de la Figura 3.
La Figura 4 es un diagrama de flujo para cada instantánea y la Figura 5 es un diagrama de flujo para cada bloque pequeño.
Haciendo referencia a los diagramas de flujo anteriores, se explicará en detalle la operación de control de cuantificación realizada mediante el aparato de codificación de video 1.
En el aparato de codificación de video 1, el aumento Ar para la cantidad de realimentación se inicializa como se muestra en la Figura 4 (véase en la primera etapa S201).
En la siguiente etapa S202, se realiza la detección de cambio de escena. Cuando se ha seleccionado un cambio de escena, la operación continúa a la etapa S203, en la que se añade ra al aumento Ar para la cantidad de realimentación, para actualizar Ar como se indica a continuación:
Ar = Ar ra
En la siguiente etapa S204, basándose en (i) el promedio <Qx> del tamaño de etapa de cuantificación usado para codificar una instantánea que tiene el mismo tipo de instantánea que la instantánea presente y que se codificó más recientemente y (ii) la cantidad Sx de código generado en la codificación pertinente, el índice complejo Xx se calcula mediante la siguiente fórmula:
Xx = Sx ■ <Qx>
En la siguiente etapa S205, la cantidad objetivo Tx de código se calcula basándose en las fórmulas anteriormente descritas (1) para cada tipo de instantánea, usando el índice complejo Xx calculado.
En la siguiente etapa S206, la cantidad máxima Tmax de código se calcula mediante la multiplicación de n por la cantidad objetivo calculada Tx de código.
En la siguiente etapa S207, la operación aplicada a cada bloque pequeño se realiza de acuerdo con el diagrama de flujo de la Figura 5.
Es decir, cuando la operación para cada bloque pequeño se inicia (véase el diagrama de flujo de la Figura 5), en la primera etapa S2071, la cantidad dx(j) de ocupación de la memoria intermedia de decodificador (obtenida usando la fórmula anteriormente descrita (3)) se mide para determinar el estado de la memoria intermedia de decodificador (es decir, memoria intermedia en el lado de recepción de datos).
Cuando se ha seleccionado un estado que puede provocar un flujo inferior o exceso de flujo en la memoria intermedia de decodificador, la operación continúa a la etapa S2072, en la que se añade rb al aumento Ar para la cantidad de realimentación, para actualizar Ar como se indica a continuación:
Ar = Ar rb
En la siguiente etapa S2073, se compara la cantidad Gx(j-1) de código generado para el primero hasta (j-1)ésimo bloques pequeños con la cantidad máxima Tmax de código i. Si Gx(j-1) es mayor que Tmax, la operación continúa a la etapa S2074, en la que se añade rc al aumento Ar para la cantidad de realimentación, para actualizar Ar como se indica a continuación:
Ar = Ar rc
El tamaño de Ar se confirma a continuación y se realiza un recorte del mismo si es necesario, como se indica a continuación:
Ar = Ar Ar < r/2
= r/2 Ar > r/2
En la siguiente etapa S2075, r se disminuye por Ar de acuerdo con la siguiente fórmula, para aumentar la cantidad de realimentación y determinar el tamaño de etapa de cuantificación Qx 0) del jésimo bloque pequeño.
[Fórmula 6]
Figure imgf000012_0001
En la fórmula anterior, MBcnt indica el número de bloques pequeños en la instantánea pertinente, Tx indica la cantidad objetivo de código para la instantánea pertinente y Gx(j-1) indica la cantidad de código generado para el primer hasta (j-1)ésimo bloques pequeños.
En la siguiente etapa S2076, la cuantificación y codificación del jésimo bloque pequeño se realizan usando el tamaño de etapa de cuantificación determinado Qx (j).
Cuando la codificación de una instantánea se ha completado de acuerdo con el diagrama de flujo de la Figura 5, la operación continúa a la etapa S208 en la Figura 4, en la que se calcula el tamaño promedio de etapa de cuantificación <Qx>. En la siguiente etapa S209, se mide la cantidad actual Sx de código generado (obtenido por el Gx(j) final).
En la etapa anteriormente descrita S204, el índice complejo Xx para cada tipo de instantánea se actualiza basándose en la cantidad medida Sx de código generado y el tamaño promedio de etapa de cuantificación calculado <Qx>.
Como se ha descrito anteriormente, en la presente invención, se detecta un cambio en el carácter de la imagen de video o se mide la cantidad de ocupación de a memoria intermedia para aumentar temporalmente la cantidad de realimentación, reduciendo de este modo el tiempo de convergencia sin aumentar la cantidad de realimentación ordinaria.
Aunque la presente invención se ha explicado de acuerdo con la realización ilustrada, la presente invención está limitada únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, aunque la realización anterior se basa en control de cuantificación definido en TM5 de MPEG-2, la presente invención puede aplicarse directamente a cualquier método de codificación que realiza control de realimentación para hacer que la tasa de bits de codificación se acerque a una tasa de bits objetivo.
En un caso de este tipo, el dispositivo para aumentar la cantidad de realimentación puede modificarse de acuerdo con el algoritmo empleado.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la presente invención, cuando se produce una causa externa tal como un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video introducida o un fallo en la memoria intermedia de decodificador, puede obtenerse una divergencia temprana a un estado estable mientras se suprime un cambio abrupto en la cantidad de código generado y, como resultado, es posible evitar que se degrade la calidad de imagen subjetiva a través de la secuencia de imágenes pertinente.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un método de control de cuantificación usado en una codificación de video, que codifica una imagen de video y que realiza control de tasa de bits para hacer que una tasa de bits de codificación se acerque a una tasa de bits objetivo predeterminada, en donde el método de control de cuantificación comprende las etapas de:
medir (S2073) una cantidad diferencial de código entre una cantidad objetivo de código y una cantidad de código generado para una señal de video como un objetivo codificado; y
determinar (S2073) si se ha producido o no una condición predeterminada, que provoca un cambio abrupto en la cantidad de código generado,
determinar (S2071, S202) si se han producido o no condiciones predeterminadas adicionales,
determinar para cada condición (S2072, S2074, S203), cuando se determina que se ha producido la condición, una variación que es un desplazamiento de una cantidad actual de realimentación, que se establece para la cantidad diferencial de código y que aumenta o que disminuye un tamaño de etapa de cuantificación para la codificación de la señal de video;
cambiar temporalmente (S2072, S2074, S203) la cantidad de realimentación, basándose en las variaciones determinadas, mientras se asegura la cantidad original de realimentación antes del cambio; y
emitir (S2075) una señal para aumentar o para disminuir el tamaño de etapa de cuantificación basándose en la cantidad diferencial medida de código y en la cantidad cambiada de realimentación,
en donde el método se caracteriza por que, si existen una pluralidad de las condiciones predeterminadas, el cambio de la cantidad de realimentación incluye determinar una variación final para la cantidad de realimentación, calculando una suma de aumentos para la cantidad de realimentación, que se asignan a las condiciones individuales, y determinando un valor mínimo entre la suma calculada y un valor máximo establecido como la variación final para la cantidad de realimentación.
2. El método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
el cambio de la cantidad de realimentación incluye cambiar la cantidad de realimentación etapa por etapa mediante la asignación de una pluralidad de umbrales a la condición y determinar gradualmente la variación para la cantidad de código, cuando se excede cada umbral.
3. El método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
en la etapa de determinar si se ha producido o no una condición predeterminada, cuando se ha detectado un cambio abrupto en el carácter de la imagen de video se determina que se ha producido la condición.
4. El método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
en la etapa de determinar si se ha producido o no una condición predeterminada, cuando una posibilidad de un flujo inferior o de un exceso de flujo de una memoria intermedia en el lado de recepción de imagen se ha detectado de acuerdo con la cantidad de ocupación de la memoria intermedia, se determina que se ha producido la condición.
5. El método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
en la etapa de determinar si se ha producido o no una condición predeterminada, se determina que se ha producido la condición, cuando la cantidad de código generado se compara con una cantidad máxima de código generado, que se establece basándose en la cantidad objetivo de código y que se ha detectado un exceso de la cantidad de código generado por encima de la cantidad máxima de código generado.
6. Un aparato de control de cuantificación usado en una codificación de video, que codifica una imagen de video y que realiza control de tasa de bits para hacer que una tasa de bits de codificación se acerque a una tasa de bits objetivo predeterminada, en donde el aparato de control de cuantificación comprende:
un dispositivo (1082), que mide una cantidad diferencial de código entre una cantidad objetivo de código y una cantidad de código generado para una señal de video como un objetivo codificado;
un dispositivo (30), que determina si se ha producido o no una condición predeterminada, que provoca un cambio abrupto en la cantidad de código generado,
un dispositivo (1081, 1082), que determina si se han producido o no condiciones predeterminadas adicionales, un dispositivo (1083) que:
- determina, para cada condición, cuando se determina que se ha producido la condición, una variación que es un desplazamiento de una cantidad actual de realimentación, que se establece para la cantidad diferencial de código y que aumenta o que disminuye un tamaño de etapa de cuantificación para la codificación de la señal de video; y
temporalmente cambia la cantidad de realimentación basándose en las variaciones determinadas, mientras asegura la cantidad original de realimentación antes del cambio; y
un dispositivo (1084), que emite una señal para aumentar o para disminuir el tamaño de etapa de cuantificación, basándose en la cantidad diferencial medida de código y en la cantidad cambiada de realimentación;
en donde el aparato se caracteriza por que, si existen una pluralidad de las condiciones predeterminadas, el cambio de la cantidad de realimentación incluye determinar una variación final para la cantidad de realimentación calculando una suma de aumentos para la cantidad de realimentación, que se asignan a las condiciones individuales, y determinando un valor mínimo entre la suma calculada y un valor máximo establecido como la variación final para la cantidad de realimentación.
7. Un programa de control de cuantificación por el que un ordenador ejecuta las operaciones para implementar el método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1.
8. Un medio de almacenamiento legible por ordenador que almacena un programa de control de cuantificación por el que un ordenador ejecuta las operaciones para implementar el método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1.
9. El método de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
la codificación de video usa un método de codificación de tasa de bits fija.
10. El aparato de control de cuantificación de acuerdo con la reivindicación 6, en el que:
la codificación de video usa un método de codificación de tasa de bits fija.
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