FR2709393A1 - Procédé et dispositif de codage intra avec régulation de débit pour l'enregistrement d'images sur magnétoscope. - Google Patents

Procédé et dispositif de codage intra avec régulation de débit pour l'enregistrement d'images sur magnétoscope. Download PDF

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Abstract

Le procédé comporte une régulation de débit par variation de pas de quantification basée sur une droite de régulation, logarithme du débit fonction d'un pas de régulation lié au pas de quantification, dont la pente, sensiblement constante d'une image à l'autre d'une même séquence, est ajustée lors du codage de l'image précédente (50) en fonction des débits obtenus lors de la préanalyse (42) et de la régulation (49) de cette image précédente et dont l'ordonnée à l'origine est déterminée par le débit obtenu lors de la préanalyse de l'image courante (47). Cette droite permet de calculer le pas de régulation pour l'image courante correspondant au débit souhaité (48). Une régulation par bande (48), succession de macroblocs sur une ligne, est ensuite effectuée en fonction de paramètres tels que débit de la bande précédente en phase préanalyse et régulation, évolution du débit d'une bande à l'autre, prédiction du débit en fin d'image, pour ajuster le débit de l'image courante. Ce procédé s'applique à l'enregistrement sur magnétoscope et facilite les opérations de montage image par image.

Description

Procédé et dispositif de codage intra avec régulation de débit pour
l'enregistrement d'images sur magnétoscope
La présente invention conceme un procédé et un dispositif de codage intra avec régulation de débit pour l'enregistrement d'images sur magnétoscope.
Elle s'applique notamment à l'enregistrement numérique d'image mais également à la transmission et au stockage des images.
Pour les studios de télévision haute définition numérique de l'avenir il parait essentiel de pouvoir enregistrer le signal de télévision haute définition sous une forme numérique pour préserver la qualité des images au cours des multiples opérations d'enregistrement lecture qui ont lieu lors du montage des bandes d'enregistrement. Les magnétoscopes haute définition analogiques connus utilisent des bobines de bandes magnétiques et ce support d'enregistrement pourrait également être envisagé pour les magnétoscopes numériques. Cependant, pour permettre un usage convenable et fiable, les magnétoscopes à cassettes seraient mieux adaptés. En fait la technologie actuelle parait mal convenir à ces choix car, pour obtenir le débit de données élevé demandé par un tel enregistrement, il faudrait utiliser un nombre de têtes de lecture très important de 8 ou de 16, une bande magnétique et une méthode d'enregistrement beaucoup plus performantes que celles disponibles actuellement. D'autres problèmes liés à l'enregistrement sur cassette sont dus au fait que le temps disponible sur une bande doit dépasser au moins 60 minutes et que l'enregistrement du son doit être effectué sur au moins quatre canaux audio numériques. Pour répondre à ces exigences des solutions numériques à compression de débit binaire du signal peuvent naturellement être envisagées en respectant les principales contraintes liées à l'utilisation d'un magnétoscope numérique. Une première contrainte est qu'il faut disposer d'un débit fixe par trame ou par image afin de permettre le montage image par image et l'accès aléatoire des images sur la bande d'enregistrement. L'accès aléatoire aux images nécessite qu'une image ou une trame commence toujours exactement de façon synchrone avec l'instant de synchronisation enregistré sur la bande sous peine de voir la recherche et le positionnement impossible. Le montage image par image nécessite que l'image remplacée occupe le même espace sur la bande que la nouvelle image et que les images soient bien indépendantes les unes des autres. Suivant une deuxième contrainte, le codage utilisé doit permettre la lecture d'image dans les modes spéciaux tels que le "ralenti", I"'accéléré" et le mode "pas à pas". Dans les modes "ralenti", la reconstruction des images doit être parfaite et dans les modes "accéléré" il faut pouvoir reconnaître les images. II faut savoir que pour les magnétoscopes à cassettes existant actuellement, dans les modes "ralenti" I'information lue contient peu d'erreurs grâce aux techniques connues sous les vocables anglo-saxons d"overscanning" et de "tracking", le ralenti peut s'obtenir par répétition des trames ou par interpolation. Dans les modes "rapide" cependant, du fait de la position des têtes de lecture vis-à-vis de la bande, une partie seulement des informations est lue (le reste est interpolé). De plus pour une même image certaines lignes proviennent de l'image à l'instant t et d'autres de l'image aux instants t+1, t+2 ..., en fonction de la vitesse de lecture. Enfin, suivant une troisième contrainte pour les applications professionnelles il est impératif de garantir une qualité de reconstruction sans dégradation visible de l'image même après une série de codage-décodage.
La plupart des techniques de réduction de débit existantes ont été développées pour des applications de transmission. Elles sont généralement basées sur une décomposition de l'image par transformée cosinus (ou sousbandes) suivi d'un codage à longueur variable. Le débit moyen est fixe, bien que le débit soit variable d'une image à l'autre. De plus, pour obtenir des taux de compression élevés ces techniques mettent en oeuvre un codage inter-image avec compensation de mouvement de sorte que les images décodées dépendent des images décodées précédentes.
Pour les applications d'enregistrement le principal problème est de garder un débit fixe par image ou zone d'image (par secteur enregistré par exemple) tout en utilisant des techniques adaptatives au contenu de l'image, ces techniques étant les seules qui permettent d'obtenir des résultats satisfaisants. Pour cela il existe deux façons de résoudre le problème, soit en effectuant deux passes, une première passe pour obtenir le coût binaire de l'image qui permet de régler les paramètres pour coder au mieux l'image dans le débit disponible soit avec une pré-analyse de l'image qui permet d'allouer le débit disponible, en fonction du contenu de chaque bloc de l'image. Ces méthodes sont associées aux techniques classiques utilisées en transmission par décomposition en transformée cosinus (ou sous-bandes), quantification et codage à longueur variable ou à des méthodes nouvelles développées pour cette application particulière. Ces méthodes sont par exemple décrites:
- dans l'article de N. ENDOH et al ayant pour titre "Experimental digital
VCR with New DCT-Based Bit-Rate Reduction and Channel Coding" publié dans SMPTE Journal de Juillet 1992, aux pages 475 à 480
- dans l'article de P. KAUFF et al ayant pour titre "A DCT Coding
Scheme for Digital HDTV Recording" publié au 4ème International Workshop sur la Télévision Haute Définition qui a eu lieu à Turin en Italie en 1991
- dans l'article de T. KONDO et al ayant pour titre "Adaptative Dynamic Range Coding Scheme for Future HDTV Digital VTR" publié au 4ème
International Workshop sur la Télévision Haute Définition à Turin en Italie en 1991
- dans l'article de K. ONISHI et al ayant pour titre "An Experimental
Home-Use Digital VCR with Three Dimensional DCT and Superimposed Error Correction Coding" publié dans IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 37, No. 3, August 1991.
Dans l'article de N. ENDOH la technique de codage est dite intraimage (c'est-à-dire indépendante d'une image à l'autre) avec une décomposition de l'image en transformée cosinus, une quantification, puis un codage à longueur variable, le débit fixe est obtenu par pré-analyse de l'image.
Celle-ci consiste en un calcul d'énergie par bloc qui permet d'allouer le débit localement en fonction de la difficulté de codage des blocs, et en un calcul de l'énergie globale de l'image qui permet d'allouer le débit total disponible pour coder l'image. Cependant cette technique qui a été développée pour un autre formatage des données que celui utilisé dans les magnétoscopes actuels ne peut pas résoudre a priori le problème des modes "accéléré".
Dans l'article de P. KAUFF la méthode utilisée est basée sur le même principe que précédemment avec une pré-analyse mais avec aussi une technique qui permet de résoudre en partie le problème des modes "accéléré", les coefficients de la transformée cosinus les plus importants n'étant pas codés avec des codes à longueurs variables mais insérés régulièrement sur la bande et sur un nombre fixe de bits. De plus, un choix entre les modes intra-trames ou intra-images est effectué. Mais certains problèmes restent non résolus en ce qui concerne notamment les solutions qu'il faut accessoirement prendre lorsque le débit est dépassé. D'autre part, le résultat obtenu en terme de qualité d'image en mode "accéléré" parait incertain. De plus cette méthode impose de développer un nouveau magnétoscope tenant compte du fait que le formatage des données sur la bande est modifié.
Dans l'article de T. KONDO la méthode utilisée est différente car pour obtenir un débit fixe par période d'images c'est-à-dire sur deux images, la technique n'utilise pas de codage à longueurs variables dont le coût binaire est très difficile à prévoir. La technique mise en oeuvre consiste à découper l'image en blocs à 3 dimensions, avec 6 lignes et 6 pixels pour les deux images consécutives, puis à calculer la dynamique à l'intérieur de chaque bloc par une pré-analyse afin d'allouer localement le débit nécessaire à chaque bloc. La somme des dynamiques sur l'image permet alors d'allouer le débit total disponible à toute l'image. Avec cette méthode le débit est fixe pour 2 images. Cependant elle ne permet pas les modes rapides et le montage est limité à des ensembles de deux images par deux images. Les résultats obtenus paraissent donc insuffisants pour la réalisation d'un magnétoscope professionnel.
Dans l'article de K. ONISHI une transformée cosinus à trois dimensions portant sur quatre images, suivie d'une décomposition en quatre bandes de fréquences sont mises en oeuvre. Une première passe détermine le coût de chaque bloc et suivant le débit disponible la quantification est adaptée. Mais l'article n'offre pas de solution pour les modes accélérés et le montage est limité à quatre images. Egalement le rapport signal à bruit est insuffisant pour permettre une réalisation de magnétoscopes professionnels.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.
A cet effet l'invention a pour objet un procédé de codage intra pour l'enregistrement d'images sur magnétoscope comportant une
Transformation Cosinus Discrète de blocs d'image de n x n pixels, une quantification des coefficients transformés et une régulation de débit par variation du pas de quantification, fonction exponentielle d'un pas de régulation, caractérisé en ce que le pas de régulation d'une image courante est déterminé à partir d'une droite de régulation, logarithme du débit fonction du pas de régulation, sur laquelle est porté le débit souhaité pour le codage de l'image Dsou, dont le coefficient directeur est soit calculé en fonction des débits obtenus lors d'une phase de préanalyse Dpre et de régulation Datt de l'image précédente dans le cas où le débit obtenu lors de la préanalyse de l'image courante est proche du débit souhaité Dsou, soit imposé à une valeur prédéfinie fonction de ce débit obtenu lors de la préanalyse de l'image courante dans le cas contraire, et dont l'ordonnée à l'origine est déterminée par le débit obtenu Dpre lors de la phase de préanalyse de l'image courante.
L'invention est également caractérisée en ce qu'une phase de régulation par bande, cette dernière définie comme une succession, sur une ligne d'image, de macroblocs constitués au moins d'un bloc d'image, ajuste un pas de régulation qj pour chaque bande j en fonction de la bande précédente de l'image, le pas de régulation de la première bande étant le pas de régulation de l'image courante déterminé à partir de la droite de régulation.
L'invention a également pour objet la régulation réalisée uniquement sur les composantes haute fréquence de la transformée cosinus discrète appliquée sur les blocs d'image, les données obtenues après régulation étant multiplexées avec celles provenant de la transformée cosinus discrète inverse des composantes basse fréquence de la transformée cosinus discrète appliquée sur ces blocs d'image.
L'invention a aussi pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
La régulation utilisée par le procédé de codage permet, entre autres, d'obtenir un débit fixe par image codée en longueur variable et d'éviter l'adjonction de mémoires tampon de régulation de débit qui ne permet, en général, d'obtenir qu'un débit moyen constant.
L'invention a pour principal avantage qu'elle permet de satisfaire aux exigences des magnétoscopes numériques professionnels à la fois par la qualité des images obtenues, les modes spéciaux, la multigénération des images, et les facilités de montage qu'elle autorise.
D'autre part, elle permet d'obtenir une image sous-échantillonnée ou "sous-image" codée sur un nombre réduit de bits dans la bande de base (bande basse fréquence) pour chacune des composantes de luminance et de chrominance permettant un fonctionnement des magnétoscopes numériques en modes rapides et assurant une compatibilité avec les magnétoscopes existants. La taille de chaque "sous-image" peut être choisie en fonction d'un compromis entre la qualité d'image et le débit disponible. Chaque sousimage est obtenue simplement en prenant uniquement la bande de base d'une décomposition sous-bande par transformation cosinus discrète.
Enfin elle permet de conserver un format de données tout à fait compatible avec le format 4/2/2 des magnétoscopes existants.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ciaprès à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des dessins annexés qui représentent:
- les figures 1 a et 1 b, des exemples de structure macrobloc intratrame ou intra-image,
- la figure 2, un procédé de codage intra avec régulation de débit selon l'invention,
- la figure 3, des courbes d'évolution du débit en fonction du pas de régulation,
- les figures 4 et 5, les différentes étapes de la régulation de débit utilisée par le procédé de codage, sous la forme d'organigrammes,
- la figure 6, un dispositif selon l'invention.
Les figures 1 a et 1 b représentent respectivement des structures de macroblocs intra-image et intra-trame. Le macrobloc intra-image 1 de la figure la est formé de 4 blocs 2, 3, 4, 5 de 8 x 8 pixels pour le signal de luminance Y, de 2 blocs 6, 7 de 8 x 8 pixels pour le signal différence de couleur
Dr correspondant, de 2 blocs 8, 9 de 8 x 8 pixels pour le signal différence de couleur Db correspondant. Chaque bloc est formé par la succession, sur 8 lignes, d'une ligne de 8 pixels d'une trame impaire, en traits pleins sur la figure, et d'une ligne de 8 pixels d'une trame paire, représentée en traits pointillés.
Le macrobloc intra-trame 10 de la figure 1 b est constitué de la même manière quand au nombre de blocs luminance 11, 12, 13, 14 et chrominance 15, 16, 17, 18. Mais chaque bloc de 8 x 8 pixels est ici formé par la succession de 8 lignes d'une même trame, trame impaire en traits pleins pour les blocs supérieurs 11, 12, 15, 17, trame paire en traits pointillés pour les blocs inférieurs 13, 14, 16, 18.
Ainsi, chaque macrobloc correspond à la même zone d'image quelque soit le mode choisi, intra-trame ou intra-image.
La succession de ces macroblocs pour remplir une ligne complète de l'image source représente une "bande", constituée donc à partir de 16 lignes de l'image source.
La figure 2 représente un procédé de codage intra avec régulation de débit selon l'invention.
Dans une première étape 19, 20, L'image est convertie en macroblocs de 2 x 16 x 16 pixels formés à partir de blocs d'image de 16 x 16 pixels et découpés en 4 blocs de 8 x 8 pixels pour la luminance et à partir de blocs d'image de 16 x 8 pixels découpés en 2 blocs de 8 x 8 pixels pour chacun des signaux de chrominance correspondants. Ces blocs de 8 x 8 pixels sont obtenus à partir des lignes consécutives d'une trame formant alors un macrobloc intra-trame et à partir des lignes consécutives de l'image entrelacée formant alors un macrobloc intra-image.
Une deuxième étape 21, 22 calcule une énergie verticale El, E2 de chacun de ces macroblocs, définie à partir de la luminance p (i,j) du pixel d'indice i, j dans le macrobloc courant, i et j étant respectivement l'indice colonne et ligne dans le macrobloc:
Figure img00070001
La troisième étape 23 sélectionne le macrobloc intra-image ou intratrame en fonction de la plus faible énergie verticale calculée qui donnera donc le plus faible débit quant à cette portion d'image.
Une Transformation Cosinus Discrète (TCD), étape 24 du procédé, est effectuée sur les blocs de 8 x 8 pixels du macrobloc sélectionné pour passer dans le domaine spectral.
Chaque bloc génère ainsi 64 coefficients; les 4 premiers correspondant aux bandes fréquentielles les plus basses, dont la composante continue, sont aiguillés, dans l'étape 25, vers un canal "BF", les 60 autres vers un canal "HF"
Les 4 coefficients "BF" subissent une Transformation Cosinus Discrète Inverse dans l'étape 26 pour fournir une "sous-image". Un codage à longueur fixe par modulation d'impulsion ou MIC est réalisé dans l'étape 27 avant mémorisation de cette sous-image dans l'étape 28.
Les 60 coefficients correspondant à la sortie "HF" après l'étape 25 sont pondérés à l'étape 29, à partir d'une matrice de pondération luminance ou chrominance optimisée pour tenir compte des propriétés fréquentielles de l'image et de la fonction de transfert de l'oeil humain, moins sensible aux erreurs aux hautes fréquences spatiales. La sérialisation, qui permet de passer d'un bloc bidimensionnel à un bloc mono-dimensionnel est assurée, en l'étape 30, par un balayage en diagonale ou "zigzag" des coefficients du bloc. Ces techniques de pondération et de balayage "zigzag" sont du domaine connu et ne sont donc pas explicitées ici. Le bloc monodimensionnel ainsi obtenu subit alors une régulation par quantification linéaire à pas de quantification variable, étapes 31 à 36, pour fournir, à partir d'un codage entropique, un flot de données à débit fixe par image.
Ainsi, L'étape 31 effectue une préanalyse du flot de données correspondant à l'image courante, en même temps que l'étape 32 mémorise cette image. Cette préanalyse permet de calculer un pas de régulation à appliquer à cette image ou à la première bande de cette image dans la phase de régulation par bande 33 comme il est explicité plus loin en regard des organigrammes donnés en figures 4 et 5. La régulation par bande 33 est effectuée au niveau de chaque bande d'image en fonction du pas de régulation calculé dans la phase préanalyse ou du pas de régulation de la bande précédente du débit courant obtenu en sortie de codage pour la bande précédente et d'autres paramètres.
Une quantification adaptative linéaire 34 est réalisée avec un pas de quantification constant qr pour chaque bande. Pour un coefficient d'indice
(i, j) dans le bloc luminance correspondant à un coefficient de pondération
v (i, j) dans la matrice de pondération utilisée en 29, le pas de quantification
qr (i, j) est relié au pas de régulation q de la bande correspondante par une fonction exponentielle qui peut être de la forme
2.v(i,j)+q
q(i,j) = 2 16 avec 0 I qr (i, j) 1255
et -32 < q < 175
Le coefficient TCD correspondant F (i, j) est ainsi quantifié: Fq (i,j)= NINTt F(içj) )
où NINT, de l'expression anglosaxonne Nearest Integer, désigne l'entier le plus proche.
Le pas de régulation pour les blocs chrominance est pris égal à q + 5 pour la composante Dr et q + 3 pour la composante Db.
La quantification linéaire, toujours lors de l'étape 34, peut être suivie d'une quantification quasi-linéaire. Cette loi de quantification quasi-linéaire est basée sur une quantification plus grossière des coefficients TCD de forte valeur que des coefficients de faible valeur.
Les coefficients TCD ainsi quantifiés sont codés en longueur variable dans une étape 35, par exemple selon un codage ACVLC de l'appellation anglosaxonne Arithmetically Computed Variable Length Code. Ce procédé est décrit dans le brevet français n 2 627 337. Il consiste à coder une valeur
V selon un "arbre" choisi ; chaque arbre est, par exemple, constitué au plus, de 8 groupes de 9 bits maximum; ils ont été calculés à partir de la répartition statistique des coefficients TCD en fonction du taux de compression désiré. Le choix de ces arbres permet de coder les valeurs les plus probables sur peu de bits et les valeurs les moins probables sur plus de bits. Si, pour l'arbre choisi, n + 1 est le nombre de groupes nécessaires pour coder la valeur V, le codage s'effectue de la manière suivante: Les n premiers groupes, appelés préfixe, contiennent uniquement des "1" et le (n + 1) ième groupe, le suffixe, contient au moins un "0" et code la différence:
Figure img00090001

où lk est la longueur du groupe k codant la valeur 2'k - i.
S'il existe un nombre important de coefficients nuls sur les 60 valeurs quantifiées du bloc, par exemple supérieure à 32, un codage par plage de zéros peut être ajouté: seuls les coefficients non nuls sont transmis, avec la position relative par rapport au coefficient non nul précédent.
L'étape 36 de régulation image mesure le débit réel de l'image courante complète en sortie du codage de l'étape 35. Le pas de régulation de chaque bande calculé lors de la régulation 33 est également exploité lors de la régulation image pour en déduire, selon un organigramme donné en figure 4 et explicité plus loin, un pas de régulation image qpre appliqué dans l'étape 31 de préanalyse lors de la mesure du débit de l'image suivante.
Enfin, un multiplexage 37 est réalisé entre les données codées lors de l'étape 35 et celles de la sous-image mémorisées lors de l'étape 28.
La régulation utilisée par le procédé de codage a pour but, entre autres, d'obtenir le plus rapidement possible un pas de régulation constant lors du défilement des images jusqu'au moment où le contenu varie beaucoup entre 2 images nécessitant alors un pas de régulation différent. Elle est basée sur les statistiques des images qui montrent que l'évolution du débit, pour une image source quelconque, suit une loi logarithmique en fonction du pas de régulation. Par exemple, la figure 3 représente, en échelle semilogarithmique, les courbes 38, 39, 40 d'évolution du débit en fonction du pas pour des séquences test d'images source de types différents. Ces courbes peuvent être assimilées à des droites parallèles.
Pour une image déjà codée, par exemple par TCD, chaque courbe de régulation n'est une droite qu'au voisinage d'un pas de régulation donné.
Cette droite y = ax + b est appelée droite de régulation. La courbe de régulation globale peut cependant être assimilée à une succession de droites de pentes voisines de a. Cette pente moyenne "a" de la courbe de régulation est statistiquement constante d'une image à l'autre.
L'organigramme de la figure 4 explicite le principe de régulation utilisé par le procédé de codage et permettant d'obtenir un débit constant par image bien qu'utilisant un codage à longueur variable CLV. Cet organigramme est à rapprocher des étapes 31, 33 et 36 précédemment mentionnées et, pour ce faire, est divisé en 3 phases: préanalyse, régulation par bande et régulation image.
La phase de préanalyse concerne les étapes 41 à 47. L'étape 41 initialise différents paramètres remis ensuite à jour à chaque itération, à savoir, un pas de régulation préanalyse qpre choisi par exemple à une valeur moyenne de 54 pour la préanalyse de la première image In=11 une précision "précis" sur le calcul d'un rapport de débit R fixée à 256, la pente "a" de la courbe de régulation choisie à une valeur de - 0,19.
La mesure et mémorisation du débit Dpre de l'image complète avec un pas de régulation préanalyse qpre et le débit dprej de chaque bande j de l'image préanalysée sont effectuées dans l'étape 42. Le procédé calcule ensuite, à l'étape 43, le rapport du débit souhaité Dsou pour l'image codée au débit Dpre mesuré,
R Dsou
D pre avec une précision de 1/128, c'est-à-dire sa valeur tronquée à 8 bits, R étant généralement inférieur à 2.
Si le rapport R est égal à 1 à 1/précis près, précis étant une valeur calculée à l'itération précédente ou à l'initialisation, vérification effectuée à l'étape 44, le pas de régulation qpre est correct. II est alors utilisé, lors de l'étape 45, pour coder l'image complète, de la bande 1 à Nb, sans passer par les phases de régulation par bande et image puis comme pas de préanalyse de l'image suivante qpre + i lors du retour à l'étape 42, après incrémentation de n et choix de qpre + 1 comme nouveau pas de régulation préanalyse à l'étape 52.
Ce parcours concerne généralement les images d'une même séquence peu évolutive donc fortement correlées pour lesquelles la convergence du pas de régulation a été atteinte.
Si le rapport R est différent de 1 à 1/précis près, un nouveau pas de régulation est calculé l'étape 46 succède alors à l'étape 44 qui permet d'ajuster le coefficient directeur de la droite de régulation de la manière suivante:
R < 0,9 a=-0,15 0,9 9 < R < 1 OS a inchangé
1,05 < R < 1 5 a=-0,18
1,5 < R a=-0,20
Ainsi, si l'écart entre le débit souhaité Dsou et celui obtenu lors de la préanalyse Dpre est peu significatif, c'est-à-dire compris entre 2 valeurs voisines de 1, par exemple 0,9 et 1,05, le coefficient "a" calculé à l'itération précédente ou à l'initialisation est conservé car le pas de régulation pour cette image préanalysée sera voisin de celui de l'image précédente. S'il est inférieur ou supérieur à ces limites, le coefficient est imposé, supérieur à la pente moyenne des courbes de régulation si le débit Dpre est trop grand, de manière à obtenir un pas de régulation plutôt surévalué, inférieur dans l'autre cas.
La droite de régulation est ensuite déterminée à l'étape 47 en fonction du débit Dpre obtenu pour le pas de régulation qpre.
b = 20 Log Dpre-aqpre.
La phase de régulation par bande succède à l'étape 47 de la phase de préanalyse. Elle est détaillée plus loin, en regard d'un organigramme sé- paré, objet de la figure 5. Cette phase, représentée par l'étape 48, réalise le calcul du pas de régulation qj de chaque bande j de j = 1 à j = Nb et mémorise le débit courant dcouj mesuré pour chaque bande j. Le pas de régulation pour la première bande d'image correspond au débit souhaité Dsou reporté sur la droite de régulation précédemment calculée.
La troisième phase est appelée phase de régulation image et concerne les étapes 49 à 51.
A l'étape 49 est mesuré le débit atteint Datt pour l'image complète In codée.
A l'étape 50, le calcul du pas moyen qj de cette image courante In est effectué:
Figure img00120001
La valeur du débit atteint Datt pour un pas de régulation moyen qj permet de calculer la nouvelle pente "a" de la courbe de régulation pour I'itération suivante:
20Log(Datt) - 20Log(Dpre)
a = qi - qpre
L'étape suivante 51 permet de déterminer la valeur du paramètre "précis" avec laquelle on veut atteindre le débit souhaité Dsou:
|qi - qpre| < 2# precis=32
|qi - qpre|#2# precis = 256
Ainsi lorsque le pas de régulation moyen qi converge suffisamment vers une valeur, la précision souhaitée est diminuée pour éviter de faire osciller ce pas. Après un changement de séquence d'images entraînant une modification de ce pas de régulation moyen, la précision est augmentée pour obtenir une convergence rapide.
Cette même étape 51 permet de calculer également le pas de régulation qpre + 1 qui sera utilisé lors de la phase de préanalyse de l'image suivante In + 1 :
Si le débit atteint Datt est plus faible que le débit souhaité Dsou à la précision 1/précis fixée précédemment, le pas de régulation est diminué en fonction de l'écart mesuré:
Dsou Datt - Dsou
Datt # Dsou - : qpre+1 = NINT#qi + 32 #
precis Dsou où le terme 32 est une valeur empirique.
Si le débit atteint est égal au débit souhaité à la précision 1/précis près, le pas de régulation est le pas de régulation moyen obtenu pour l'image courante, arrondi à la valeur entière supérieure:
Dsou Datt # Dsou - precis : qpre + 1 = INT(qi + 0,9)
Enfin, après incrémentation de n et choix de qpre + 1 comme nouveau pas de régulation préanalyse, étape 52, l'étape 42 de la phase préanalyse et les suivantes sont à nouveau effectuées.
La figure 5 représente l'organigramme de la phase régulation par bande, objet de l'étape 48 de l'organigramme de la figure 4.
Cette phase a pour but d'ajuster, à partir du pas de régulation et de la mesure du débit de la bande précédente j-l, le pas de régulation pour la bande j pour se rapprocher au mieux du débit souhaité Dsou pour l'image complète.
Ainsi, l'étape 53 consiste en une initialisation de j à 1 et un calcul du pas de régulation à utiliser pour cette première bande; la courbe de régulation y = ax + b a été calculée lors des étapes précédentes 46 et 47 et le débit souhaité Dsou reporté sur cette courbe permet d'en déduire le pas de régulation qj à adopter pour la première bande de l'image. En tenant compte du fait que qj est un entier, il en est déduit:
Figure img00140001
<SEP> D
<tb> <SEP> 2OLog <SEP> sou
<tb> = <SEP> = <SEP> qpre <SEP> + <SEP> NINT <SEP> a <SEP> D <SEP> pre
<tb> <SEP> a
<tb>
Le débit de la bande courante j, dcouj, régulé avec le pas de régulation qj, est ensuite mesuré et mémorisé lors de l'étape 54.
Après avoir vérifié, en l'étape 55, que l'itération précédente ne concernait pas la dernière bande d'image Nb, auquel cas la phase de régulation par bande est terminée et l'étape suivante est l'étape 50 de l'organigramme principal donné en figure 4, j est incrémenté à l'étape 56 signifiant
Figure img00150001
<tb> <SEP> i-l
<tb> <SEP> D
<tb> Rj~l= <SEP> J-1
<tb> <SEP> j-I
<tb> <SEP> Dpre- <SEP> Edpre,
<tb> où dcouj et dprej sont respectivement le débit courant et le débit obtenu lors de la préanalyse pour la bande i.
Ce rapport est tronqué à une précision qui diminue en fonction du nombre de bandes déjà codées afin de limiter les risques de dépassement de débit et qui est de:
1/128 pour 1 < j < Nbl2
1/64 pour Nb/2 < j < 3 Nb!4
1/32 pour 3 Nb/4 < j < Nb
- l'erreur rj-1, proportionnelle à l'erreur relative commise entre le débit dcouj-1 obtenu pour la bande j-1 et le débit souhaité Rj-1 x dprej-1 pour cette même bande:
Figure img00150002
<tb> <SEP> dcou <SEP> - <SEP> Rjidpoej
<tb> tj1 <SEP> = <SEP> 32
<tb> <SEP> Rj-l <SEP> dure,,
<tb> arrondie à la précision 1/8.
L'état d'un buffer est calculé, à l'étape 58, comme étant la différence entre le débit obtenu après le codage de (j-1) bandes et le débit souhaité pour ces mêmes bandes:
Figure img00150003
<tb> <SEP> j-i <SEP> j-l
<tb> buffet <SEP> = <SEP> E <SEP> dCou, <SEP> - <SEP> R' <SEP> dpre,
<tb> <SEP> i=l <SEP> i=l
<tb>
Dsou où R' est le rapport Dpre tronqué à la précision 1/256.
Le but des étapes suivantes est de réajuster le pas de régulation qj de manière à obtenir une valeur nulle pour cet état de buffer, en fin de codage de l'image. Cet ajustement est fonction, entre autres, de l'état et l'évolution du buffer et de l'erreur relative de débit ri 1 de la dernière bande codée j-1.
L'étape 59 extrapole le contenu de ce buffer à la fin de l'image courante, en supposant constante l'évolution de l'état du buffer entre les deux dernières bandes codées j-2 et j-1.
Si ce contenu est supérieur à un seuil, choisi de manière empirique égal à - Dsou :
16.Nb bufferj + (Nb-j)(bufferj - bufferj-1) # - Dsou
16.Nb le pas de régulation qj pour la bande suivante est modifié, dans l'étape 60, comme suit: qj = qj-1 + INT#rj-1 + 8/8#
Dans le cas contraire, l'étape 61 vérifie l'accroissement du contenu du buffer.
Ainsi, si l'état du buffer j est supérieur à celui du buffer j-1, le pas de régulation qj est modifié, dans l'étape 62, comme suit: qj = qj-1 + INT#rj-1 + 6/8#
Sinon, l'étape 63 vérifie la valeur du buffer j qu'elle compare au seuil précédent.
Supérieure à ce seuil, L'étape 64 modifie le pas de régulation de la manière suivante: qj = qj-1 + INT#rj-1 + 4/8#
Inférieure ou égale à ce seuil, la régulation est normale et le pas de régulation devient: qj = qj-1 + NINT(rj-1)
Un test complémentaire, avec un éventuel ajustage de qj est effectué lorsque les 3/4 des bandes d'image ont été codés. Ainsi le test 66 effectué sur j renvoie à l'étape 54 donc à l'itération suivante lorsque j est inférieur ou égal à 3 Nb/4, à l'étape 67 dans le cas contraire. Cette étape consiste en un calcul du pas de régulation moyen pour les (j-1) premières bandes d'image codées:
Figure img00170001
Tant que la dernière bande Nb n'est pas concernée, il est vérifié que qj est supérieur ou égal à (qmoy)j -1 sinon qj est forcé à cette valeur pour éviter de diverger sur les dernières bandes.
Pour la dernière bande, il est vérifié que qj est supérieur ou égal à (qmOy)j sinon qj est forcé à cette valeur pour éviter de dépasser le débit souhaité. Après cette étape 67, I'itération suivante est effectuée à partir de l'étape 54 et ainsi de suite.
Un exemple de réalisation d'un dispositif utilisant un tel procédé est représenté à la figure 6. Les convertisseurs 67 et 68 reçoivent la vidéo numérisée de l'image source et organisent ces signaux en macroblocs intraimage et intra-trame constitués de blocs de 8 x 8 pixels comme indiqué en figures la et lb.
Le sélecteur de mode 69 calcule l'énergie verticale El et E2 de chacun de ces blocs pour sélectionner celui d'énergie la plus faible pour le transmettre vers le circuit de Transformation Cosinus Discrète (TCD) 70 qui réalise cette transformée sur les blocs d'image de 8 x 8 pixels.
Les 4 coefficients BF parmi les 64 sont aiguillés, par le répartiteur 71, vers un circuit de Transformation Cosinus Discrète Inverse (TCDI) et codage
MIC 72 qui réalise la transformée inverse et le codage de ces coefficients avant de les mémoriser dans une mémoire d'image 73.
Les 60 coefficients HF sont aiguillés, par le répartiteur 71, vers un circuit de pondération et balayage zig-zag 74 qui pondère ces 60 coefficients en fonction d'une matrice de pondération optimisée et sérialise la transmission de ces 60 coefficients pondérés selon un balayage en diagonale ou zigzag de la matrice des coefficients. La mémoire d'image 75 mémorise ces coefficients sur une image complète pendant que le préanalyseur 76 mesure le débit obtenu Dpre avec un pas de régulation qpre calculé lors d'une phase de régulation de l'image précédente.
Si le débit Dpre est différent du débit souhaité Dsou, un pas de régulation est calculé pour chacune des bandes de l'image par le régulateur de bande 77. Le quantificateur adaptatif 78 reçoit ce pas de régulation qu'il transforme en pas de quantification pour appliquer une quantification linéaire à chacun des coefficients reçus pour la bande correspondante suivie d'une quantification quasi-linéaire. Ces coefficients sont ensuite codés par un codeur 79 réalisant un codage en longueur variable et par plage. Le débit des informations codées est mesuré à la fois par le régulateur par bande 77 au niveau de chaque bande et par le régulateur image 80 au niveau de l'image complète. A partir du débit atteint Datt pour l'image complète et des pas de quantification par bande transmis par le régulateur par bande 77 et permettant de calculer le pas moyen pour l'image, le régulateur image 80 calcule un pas de régulation à appliquer lors de la préanalyse de l'image suivante et donc transmis au préanalyseur 76.
Dans le cas où le débit Dpre est très proche du débit souhaité Dsou, le pas de régulation qpre du préanalyseur 76 est appliqué au quantificateur adaptatif 78 pour toute l'image et ce pas de régulation est conservé pour la préanalyse de l'image suivante.
Enfin, les informations provenant du codeur 79 et celles provenant de la mémoire d'image 73 sont multiplexés par le multiplexeur 81 avant d'être transmises pour être enregistrées.
D'une manière plus générale, le nombre de composantes spectrales du canal BF peut être différent de 4. De même, la composition des macroblocs n'a rien de figé et peut être par exemple de 2 blocs d'image luminance et 2 blocs d'image chrominance, en particulier si le dispositif n'utilise pas de sélecteur de macrobloc intra-trame ou intra-image.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de codage intra pour l'enregistrement d'images sur magnétoscope comportant une Transformation Cosinus Discrète (24) de blocs d'image de n x n pixels, une quantification des coefficients transformés (34) et une régulation de débit par variation du pas de quantification, fonction exponentielle d'un pas de régulation, caractérisé en ce que le pas de régulation d'une image courante est déterminé à partir d'une droite de régulation, logarithme du débit fonction du pas de régulation, sur laquelle est porté le débit souhaité pour le codage de l'image Dsou, dont le coefficient directeur est soit calculé (50) en fonction des débits obtenus lors d'une phase de préanalyse Dpre (42) et de régulation Datt (49) de l'image précédente dans le cas où le débit obtenu lors de la préanalyse de l'image courante est proche du débit souhaité Dsou (46), soit imposé à une valeur prédéfinie fonction de ce débit obtenu lors de la préanalyse de l'image courante dans le cas contraire (46), et dont l'ordonnée à l'origine est déterminée par le débit obtenu Dpre lors de la phase de préanalyse de l'image courante (47).
2 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un pas de préanalyse 9pre de la phase de préanalyse de l'image courante (42) est la valeur arrondie ou ajustée, proportionnellement à l'écart de débit entre le débit souhaité Dsou et le débit réellement obtenu Datt de l'image précédente (51), du pas de régulation moyen de l'image précédente (50) selon que cet écart est inférieur ou pas à une précision donnée et en ce que ce pas qpreest choisi comme pas de régulation effectif de l'image courante (45) lorsque le débit Dpre de l'image courante mesuré lors de la phase de préanalyse (42) est égal, à une précision près, au débit souhaité Dsou (44), ce pas de régulation étant déterminé à partir de la droite de régulation dans le cas contraire.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une phase de régulation par bande (48), cette dernière définie comme une succession, sur une ligne d'image, de macroblocs (1, 10) constitués au moins d'un bloc d'image, ajuste un pas de régulation qj pour chaque bande j en fonction de la bande précédente de l'image, le pas de régulation de la première bande étant le pas de régulation de l'image courante déterminé à partir de la droite de régulation.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les macroblocs (1, 10) sont constitués d'un nombre pair de blocs d'image pour le signal de luminance (2, 3, 4, 5; 11, 12, 13, 14) du nombre moitié pour chacun des signaux de chrominance (6, 7, 8, 9; 15, 16, 17, 18).
5 - Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les bandes de chaque image sont définies par la succession de macrobîocs intra-trames (1) composés de blocs images (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) dont les lignes successives appartiennent, pour chaque bloc, à une même image c'està-dire à 2 trames successives ou par la succession de macroblocs intraimages (10) composés de blocs image (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) dont les lignes successives appartiennent, pour chaque bloc, à une même trame, le choix étant fonction de la plus petite énergie verticale E mesurée (21, 22) sur chacun des 2 macroblocs (1,10) définie par la formule:
Figure img00200001
où p(i,j) est la luminance du pixel d'indice (i, j) dans le macrobloc courant, i et j étant respectivement l'indice colonne et ligne dans le macrobloc de m lignes.
6 - Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ajustage du pas de régulation des bandes à la suite de la première bande (60, 62, 64, 65) par rapport au pas de régulation de la bande précédente (j-l) est lié à la prédiction de l'état d'un buffer à la fin de l'image (59), à l'évolution de l'état du buffer d'une bande à i'autre (61) ou à l'état du buffer (63), ou à leurs combinaisons, le buffer représentant la différence entre le débit obtenu après le codage de (j-l) bandes et le débit souhaité pour ces mêmes bandes calculé à partir de leur débit obtenu lors de la préanalyse multiplié par le rapport du débit souhaité Dsou au débit obtenu Dpre pour l'image complète lors de sa préanalyse.
7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pas de régulation des bandes (67) pour le codage de la dernière partie de
L'image (66) est borné pour la limite inférieure, au moins au pas de régulation moyen calculé sur les bandes précédentes déjà codées.
8 - Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le pas de régulation des bandes calculé pour la bande j (60, 62, 64, 65) est fonction d'une erreur relative rj 1 (57) commise entre le débit obtenu par la bande j-l et le débit souhaité pour cette même bande, ce dernier calculé à partir du débit de cette bande mesuré lors de la préanalyse et multiplié par un rapport Rj 1 (57) des débits réactualisés:
Figure img00210001
où dcouj et durez sont respectivement le débit courant et le débit obtenu lors de la préanalyse pour la bande i.
9 - Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation est réalisée sur les composantes haute fréquence de la transformée cosinus discrète (24) appliquée sur les blocs d'image et après pondération et balayage zigzag (29,30), les données obtenues après régulation étant ensuite multiplexées (37) avec celles provenant de la transformée cosinus discrète inverse (26) des composantes basse fréquence de la transformée cosinus discrète appliquée sur ces blocs d'image.
10 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un convertisseur intra-image (67) de lignes en macroblocs intraimage, un convertisseur intra-trame (68) de lignes en macroblocs intra-trame, un sélecteur de mode (69) calculant l'énergie verticale de chacun de ces macrobîocs pour sélectionner celui de plus faible énergie, dont les entrées sont alimentées, en parallèle, par l'image source numérisée,
- un bloc TCD (70) recevant le macrobloc sélectionné sur lequel il effectue la Transformation Cosinus Discrète pour transmettre chaque bloc d'image transformé à un répartiteur (71) sélectionnant les fréquences BF pour les aiguiller vers un canal BF et les fréquences HF vers un canal HF
- un bloc TCDI (72) réalisant la Transformation Cosinus Discrète
Inverse des coefficients BF avant de les transmettre à une mémoire d'image (73) puis à un multiplexeur (81)
- des circuits de pondération et de balayage zig-zag (74) sérialisant les coefficients transmis vers le canal HF pour les transmettre simultanément à un préanalyseur (76) et à une mémoire d'image (75)
- un régulateur par bande (77) recevant les informations de débit du préanalyseur (76) pour fournir un pas de quantification à un quantificateur adaptatif (78) placé en sortie de la mémoire d'image (75)
-un codeur (79) réalisant un codage en longueur variable et par plage et transmettant des informations de débit par bande au régulateur par bande (77) et de débit par image à un régulateur d'image (80) qui, en fonction également des informations transmises par le régulateur par bande (77) transmet un nouveau pas de régulation préanalyse au préanalyseur (76)
- un multiplexeur (81) multiplexant les données en sortie du codeur (79) avec celles provenant de la mémoire d'image (73) pour fournir le flux binaire de sortie à enregistrer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0740882A1 (fr) * 1994-11-23 1996-11-06 Motorola, Inc. Procede et dispositif pour determiner une affectation de bits dans un systeme de compression video

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961278A (ja) * 1982-09-29 1984-04-07 Fuji Photo Film Co Ltd 画像信号の適応形量子化方式
JPS5961288A (ja) * 1982-09-29 1984-04-07 Fuji Photo Film Co Ltd デイジタル画像記録装置
EP0447247A2 (fr) * 1990-03-16 1991-09-18 Canon Kabushiki Kaisha Méthode et appareil de codage d'image
JPH0418857A (ja) * 1990-04-23 1992-01-23 Ricoh Co Ltd 画像データ圧縮方式
EP0469648A2 (fr) * 1990-07-31 1992-02-05 Ampex Systems Corporation Compression de données utilisant un prédicteur de quantification à commande directe
EP0495501A2 (fr) * 1991-01-17 1992-07-22 Sharp Kabushiki Kaisha Système de codage d'image utilisant une transformation orthogonale et procédé d'attribution des bits à ce sujet
EP0500077A2 (fr) * 1991-02-21 1992-08-26 Nec Corporation Dispositif de codage pour comprimer des données d'image mobile et méthode de codage pour comprimer des données d'image
JPH04245864A (ja) * 1991-01-31 1992-09-02 Toshiba Corp 画像データの高能率符号化装置
EP0510972A2 (fr) * 1991-04-25 1992-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Méthode et dispositif de codage d'image

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961278A (ja) * 1982-09-29 1984-04-07 Fuji Photo Film Co Ltd 画像信号の適応形量子化方式
JPS5961288A (ja) * 1982-09-29 1984-04-07 Fuji Photo Film Co Ltd デイジタル画像記録装置
EP0447247A2 (fr) * 1990-03-16 1991-09-18 Canon Kabushiki Kaisha Méthode et appareil de codage d'image
JPH0418857A (ja) * 1990-04-23 1992-01-23 Ricoh Co Ltd 画像データ圧縮方式
EP0469648A2 (fr) * 1990-07-31 1992-02-05 Ampex Systems Corporation Compression de données utilisant un prédicteur de quantification à commande directe
EP0495501A2 (fr) * 1991-01-17 1992-07-22 Sharp Kabushiki Kaisha Système de codage d'image utilisant une transformation orthogonale et procédé d'attribution des bits à ce sujet
JPH04245864A (ja) * 1991-01-31 1992-09-02 Toshiba Corp 画像データの高能率符号化装置
EP0500077A2 (fr) * 1991-02-21 1992-08-26 Nec Corporation Dispositif de codage pour comprimer des données d'image mobile et méthode de codage pour comprimer des données d'image
EP0510972A2 (fr) * 1991-04-25 1992-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Méthode et dispositif de codage d'image

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.T. CHEN ET AL.: "Hybrid Extended MPEG Video Coding Algorithm for General Video Applications", SIGNAL PROCESSING: IMAGE COMMUNICATION, vol. 5, no. 1/2, 1 February 1993 (1993-02-01), ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, pages 21 - 37, XP000345611 *
P. KAUFF ET AL.: "A DCT Coding Scheme for Digital HDTV Recording", SIGNAL PROCESSING OF HDTV, III, 4 September 1991 (1991-09-04), ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, pages 33 - 41, XP000379936 *
P.H.N. DE WITH: "Motion Adaptive Intraframe Transform Coding of Video Signals", PHILIPS JOURNAL OF RESEARCH, vol. 44, no. 2/3, 28 July 1989 (1989-07-28), EINDHOVEN, NL, pages 345 - 364, XP000053343 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 174 (E - 1195) 27 April 1992 (1992-04-27) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 17, no. 15 (E - 1305) 12 January 1993 (1993-01-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 161 (E - 257) 26 July 1984 (1984-07-26) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0740882A1 (fr) * 1994-11-23 1996-11-06 Motorola, Inc. Procede et dispositif pour determiner une affectation de bits dans un systeme de compression video
EP0740882A4 (fr) * 1994-11-23 1998-07-22 Motorola Inc Procede et dispositif pour determiner une affectation de bits dans un systeme de compression video

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