FR2938146A1 - Procede et dispositif d'optimisation du debit d'encodage d'une image video en mode entrelace. - Google Patents

Procede et dispositif d'optimisation du debit d'encodage d'une image video en mode entrelace. Download PDF

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Abstract

Un procédé et dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé. On calcule (A) pour chaque couple (C ) de blocs de pixels une valeur de poids de pondération physique (P ) des composantes de luminance et/ou de chrominance de l'image de référence et de l' image courante, on calcule (B) pour chaque doublet (C ,P ) une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait (ε ), on apparie (C) les poids physiques candidats (P ) par groupes de poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale (ε' ) engendrée par chaque poids physique candidat (P ), on transmet (D) aux fins d'encodage de l'image courante le poids physique de chaque groupe qui minimise l'erreur quadratique globale (ε" ), du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe appliquée aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe. Application au codage vidéo entrelacé MBAFF.

Description

Procédé et dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé
L'invention concerne un procédé et un dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé, au sens de la prédiction pondérée de mouvement par blocs de l'image à encoder. A l'heure actuelle, les dispositions de la recommandation H.264 ITU-T Rec. H.264/ISO/IEC 14496-10 intitulée Advanced Video Coding for generic audiovisual services autorise, pour exécuter cet encodage, dans le but de compenser les différences de luminosité et de contraste, entre une image à coder et l'image prise pour référence, dite image de référence, l'application d'une transformation de la valeur des composantes de chrominance et de luminance des pixels sur l'ensemble des pixels. Une telle transformation, dans son principe, consiste à utiliser un couple de valeurs (w,O), valeur de poids de pondération w, valeur de décalage O ou offset en anglais, à appliquer aux pixels de l'image de référence, selon la relation : Pixel' (x, y)= w x Pixel (x, y) + O Le poids de pondération w est un nombre réel positif, 25 compris entre 0<- w <-2. Le décalage O est un nombre entier relatif, compris entre -128≤0≤+127. Pixel(x,y) désigne les composantes de luminance et de chrominance du pixel de l'image de référence de coordonnées (x,y) dans l'image de référence. 30 Pixel'(x,y) désigne les valeurs de composantes de luminance et de chrominance de coordonnées (x,y) obtenues après transformation. Les valeurs Pixel'(x,y) sont utilisées comme valeurs de prédiction pour le codage de l'image courante, en lieu et place des valeurs correspondantes Pixel(x,y) de l'image de référence.
Le processus de transformation précité s'avère particulièrement utile dans le cas de transition d'images successives par le noir, où la luminosité des images successives décroît lentement entre chaque image, dans le cas de prise d'images au flash, où la luminosité, et donc la luminance, peut être amenée à varier considérablement entre chaque image. Dans le cas plus particulier d'images vidéo codées en mode entrelacé, ainsi que représenté en figure la, chaque image est composée de deux champs d'image notés champ top et champ bottom , encore désignés trames, composés de lignes de pixels et entrelacés ligne par ligne. Chacun de ces champs d'image est typiquement acquis à des instants temporels différents successifs, t=T et t=T+l respectivement.
En raison du caractère successif de cette acquisition, le contenu des deux champs d'image n'est pas toujours nécessairement spatialement cohérent. Les champs d'image peuvent donc présenter des luminosités, et donc des valeurs de luminance différentes. C'est en particulier le cas du déclenchement du flash d'un appareil photographique, par exemple. L'absence de cohérence spatiale précitée est en outre responsable de l'effet de peigne de l'image observée, du fait de la forte variation des composantes de luminance du champ d'image, rendant visible l'entrelacement des lignes de chaque champ d'image.
D'une première part, la recommandation Rec H.264 précitée permet de choisir l'encodage en mode entrelacé ou progressif d'une paire verticale de macroblocs, recouvrant deux lignes de champs d'image entrelacées, lorsqu'un tel mode est choisi. Ce mode de codage est désigné mode MBAFF pour MacroBlock Adaptive Frame/Field. Dans le mode précité, les poids de pondération sont appliqués à une image complète composée de deux champs d'image. En conséquence, il n'est pas possible d'appliquer de poids différent de manière directe pour chaque champ d'image. Lors d'un encodage d'image courante, Image n+l en mode MBAFF en mode entrelacé, 5 valeurs de poids sont utilisées dans le processus de prédiction par rapport à une image de référence, Image n, ainsi que représenté en figure lb, quatre de ces valeurs de poids de pondération sont liées à la position relative des vecteurs de la prédiction du mouvement des blocs de pixels entre lignes entrelacées de l'image courante Image n+l vis-à-vis de l'image précédente de référence Image n, et désigné top-top respectivement bot-bot pour une prédiction de mouvement des blocs de ligne à ligne et top-bot respectivement bot-top pour une prédiction de mouvement de blocs de ligne suivante à ligne précédente respectivement de ligne précédente à ligne suivante. La cinquième valeur est affectée aux vecteurs de la prédiction du mouvement en mode progressif, de trame à trame, désignée frame-frame sur la figure lb.
En théorie, chacune des valeurs de poids de pondération précitée peut être différente. Lors d'un encodage en mode MBAFF toutefois, les valeurs de poids précitées sont transmises au niveau image de l'image complète, et non au niveau des champs d'image constitutifs de celle-ci. Il n'est donc pas possible d'envisager une discrimination des valeurs de poids de pondération précitées en vue d'une transformation des composantes de luminance et de chrominance des pixels plus synthétique par champ d'image, autorisant une optimisation du débit d'encodage vidéo en mode entrelacé. D'une deuxième part, la recommandation Rec H.264 précitée 10 autorise l'utilisation de plusieurs images de référence pour l'encodage de l'image courante. Ainsi, chaque bloc de 8x8 pixels d'une image courante peut se voir attribuer une image de référence différente, dans la limite toutefois de 31 images de référence 15 distinctes. Chaque image de référence, pour un bloc de pixels donné, est choisie par l'encodeur et les poids de pondération sont en conséquence différents pour chaque image de référence. 20 Un processus d'encodage peut tout à fait être exécuté par un encodeur selon un processus de duplication d'une seule image dans la liste des images de référence, dite image physique, mais avec des valeurs de poids de pondération différentes. Dans une telle hypothèse, une seule image 25 physique est donc utilisée comme référence pour l'ensemble des blocs de 8x8 pixels, mais des valeurs de poids de pondération peuvent être utilisées. Un tel processus, conduit en fait dans le cadre d'une image progressive, consistant à affecter des valeurs de poids 30 de pondération wZ,oz différentes par blocs de pixels, ainsi que représenté en figure 1c, est connu des inventeurs. Il apparaît très utile dans des situations d'illumination partielles, par exemple, lorsque seule une partie de l'image subit une modification susceptible d'être prédite et représentée avec des poids de pondération.
Dans le cadre de l'encodage d'une image entrelacée, le processus précité, tel qu'illustré en figure 1c, peut permettre d'émuler l'allocation d'un jeu de poids de pondération associée à chaque vecteur de mouvement tel que décrit en figure lb. Chaque type de vecteur de mouvement peut, dans ces conditions, se voir attribuer un ensemble de poids de pondération, afin d'améliorer la prédiction. L'application du processus précité à l'encodage d'une image entrelacée est connue des inventeurs. Il s'agit en fait d'un cas particulier de l'utilisation de plusieurs jeux de poids dans l'image. Toutefois, la transmission des différentes valeurs de poids de pondération dans le flux de l'image de référence à utiliser est coûteuse en termes de débit. En outre, il n'est pas nécessairement judicieux d'utiliser 5 images de référence en permanence. La présente invention a pour objet la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif sui-generis d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé, par détermination du nombre optimal de poids de pondération à transmettre et ordonnancement des images de référence à utiliser pour duplication. En particulier, un objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo courante en mode entrelacé, permettant d'atteindre un gain de débit au moins égal à 10% de débit sur la séquence vidéo transmise, pouvant atteindre toutefois 40% sur certaines images, lors de séquences d'images en présence de flash, pour un rapport signal à bruit donné. Le procédé et le dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo courante en mode entrelacé, objets de l'invention s'appliquent à toute image courante comportant un premier et un deuxième champ de lignes de pixels d'images entrelacées. Le processus d'encodage, vis-à-vis d'une image de référence, est effectuée à partir d'un nombre déterminé de vecteurs de mouvement préétablis pour tout couple formé d'un bloc de pixels d'adresse donnée dans l'image de référence et d'un bloc de pixels prédit dans l'image courante. Le procédé et le dispositif objets de l'invention sont remarquables en ce que ce procédé consiste à et ce dispositif permet d'exécuter les étapes consistant à calculer, pour chaque couple Ci de blocs de pixels, une valeur de poids de pondération physique P. des composantes de luminance et/ou de chrominance de référence du bloc de pixels de l'image de référence, pour engendrer les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de pixels prédit dans l'image courante, calculer pour chaque doublet (c,P1) formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels, et, d'autre part, par chacune des valeurs de pondération physique P1 calculées, une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait EZj définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de pixels prédit, apparier les poids physiques candidats Pk par groupes de poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat Pk de pondération appliquée à tous les couples de blocs de pixels, transmettre dans le flux vidéo, aux fins d'encodage de l'image courante, le poids physique de chaque groupe de poids physique d'effet semblable, qui minimise l'erreur quadratique globale, du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe considéré appliquée aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe. Le procédé et le dispositif objets de l'invention sont en outre remarquables en ce que l'étape consistant à apparier inclut au moins, pour tout poids physique candidat courant Pk non encore traité, une sous-étape de calcul de l'erreur quadratique totale estimée du fait de la pondération appliquée sur l'ensemble des couples de blocs de pixels dont le poids physique candidat n'a pas encore été calculé, par application de ce poids courant à chacun des éléments couples de cet ensemble, l'erreur quadratique totale estimée étant définie comme la somme des erreurs quadratiques calculées du fait de cette application et représentative de l'erreur quadratique associée à l'application du poids courant à tous les éléments de couple de cet ensemble, une sous-étape consistant à discriminer, parmi les poids physiques candidats tout poids physique candidat engendrant, du fait de son application, une erreur quadratique similaire pour au moins un autre sous-ensemble de couples de blocs de pixels pour lesquels l'écart entre les poids physiques candidats est inférieur à une valeur déterminée, chacun de ces autres sous-ensembles constituant un groupe de poids candidats similaires, une sous-étape consistant à discriminer, dans chaque autre sous-ensemble de poids physique candidat constituant un groupe, le poids physique candidat qui minimise l'erreur quadratique globale de pondération appliquée aux couples de blocs de pixels de cet autre sous-ensemble, l'erreur quadratique globale étant définie comme la somme des poids des erreurs quadratiques du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe considéré, appliqué aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe. Le procédé et le dispositif objets de l'invention sont en outre remarquables en ce que la sous-étape consistant à discriminer, parmi les poids physiques candidats, tout poids physique candidat engendrant une erreur quadratique similaire consiste au moins à calculer la valeur du rapport de l'erreur quadratique totale estimée pour tout poids physique candidat vis-à-vis d'un poids physique candidat pris comme référence, à comparer la valeur de chaque rapport obtenu à une valeur de seuil spécifique, constitutive de ladite valeur déterminée. Le procédé et le dispositif objets de l'invention sont en outre remarquables en ce que les sous-étapes consistant à discriminer tout poids physique engendrant une erreur quadratique similaire et à discriminer le poids physique candidat qui minimise l'erreur quadratique globale sont exécutées successivement pour chaque poids physique candidat non traité. Ils trouvent application à la mise en oeuvre de codeurs vidéo, notamment en mode MBAFF précédemment cité.
Ils seront mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels, outre les figures la à 1c relatives à l'art antérieur : - la figure 2a, représente à titre illustratif, un organigramme des étapes essentielles de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention ; - la figure 2b, représente à titre illustratif, un détail de mise en oeuvre de l'étape consistant à apparier les poids physiques candidats représentée en figure 2a ; - la figure 2c représente à titre illustratif, une variante de mise en oeuvre de l'étape de transmission, dans le flux vidéo, du poids physique de chaque groupe de poids physique d'effet semblable ; - la figure 3 représente, à titre illustratif, un schéma fonctionnel d'un dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé, intégrable dans une caméra vidéo, conforme à l'objet de la présente invention et intégré dans un codeur vidéo ; - la figure 4a représente un diagramme comparatif de la mesure du rapport signal à bruit en fonction du débit lors de la mise en oeuvre du procédé et du dispositif objets de l'invention et lors de l'application de poids classique, un poids par image, lors d'une séquence de fondu par le noir ; la figure 4b représente un diagramme comparatif de la mesure du rapport signal à bruit en fonction du débit lors de la mise en oeuvre du procédé et du dispositif objets de l'invention et lors de l'application de poids classique, un poids par image, lors d'une séquence avec flash.
Une description plus détaillée du procédé d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo courante, en mode entrelacé, cette image comportant un premier et un deuxième champ de lignes de pixels d'images entrelacées, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 2a à 2c et les figures suivantes. D'une manière générale, on indique que le processus d'encodage d'images vidéo considérées, vis-à-vis d'une image de référence, est effectué à partir d'un nombre déterminé de vecteurs de mouvement pré-établis, pour tout couple formé d'un bloc de pixels d'adresses données dans l'image de référence et d'un bloc de pixels prédits dans l'image courante. En conséquence, en référence à la figure 2a, on considère un processus d'encodage vidéo, du type de celui représenté en figure lb, l'image notée In+1 représentant l'image courante encore désignée image source et l'image notée In représentant l'image de référence, les vecteurs de mouvement préétablis correspondant à leur désignation commune, top-top , top-bot , botûtop , bot-bot et finalement frame-frame . À l'observation de la figure 2a, on comprend que pour tout couple de blocs de pixels Ci, bloc de pixels Bkr de l'image de référence et bloc de pixels Bk, de l'image source, correspondant à l'un des vecteurs de mouvements préétablis précités, ces couples sont notés Co pour le vecteur de mouvement frame-frame , C1 pour le vecteur top-top , C2 pour le vecteur bot-bot ,C3 pour le vecteur bot-top , C4 pour le vecteur top-bot .
Pour les couples [Czlo précités, les poids de pondération correspondants sont notés [1fi. Les poids de pondération précités sont des poids de pondération physique des composantes de luminance et/ou de chrominance du bloc de pixels Bkr de l'image de référence, pour engendrer les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes ou pondérées du bloc de pixels prédit dans l'image courante. L'opération de calcul des poids physiques correspond à une opération de type classique à l'étape A de la figure 2a et est représentée par la relation symbolique (1) .
LCkr [cil ô [Pjl ô -* LCkP Dans la relation précédente, LCEN désigne les composantes de luminance et/ou de chrominance du bloc de pixels Bkr considéré de l'image de référence et LCkp désigne les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de pixels prédit dans l'image courante. L'étape A précitée est suivie d'une étape B de calcul, pour chaque doublet (c,P1), chacun des doublets considérés étant formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels et, d'autre part, par chacune des valeurs de pondération physique P1 calculées, d'une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait, désignée EZj et définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les composantes de luminance et/ou de chrominance brute du bloc de pixels prédit, telles que décrite précédemment. À l'étape B de la figure 2a, l'opération correspondante est représentée symboliquement par la relation (2) .30 Ci ,Pi oo ei,i Ei = [LCk,, ùLCk,,]2 L'étape B précitée est alors suivie d'une opération 5 consistant à apparier les poids physiques candidats Pk, tout poids physique Pk de rang k donné pouvant être a priori candidat, par groupes de poids physiques candidats d'effets semblables, pour le codage des blocs de pixels considérés, l'opération d'appariement étant effectuée sur 10 critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat de pondération Pk appliqué à tous les couples Ci de blocs de pixels. À l'étape C de la figure 2a, l'opération d'appariement 15 est notée et représentée symboliquement par la relation (3) :
Appariement . vik [i[c1]] E' =LE 20 E k i Pk, Pk' S2e 'k # E k' je ≤2
Dans la relation précédente, - l'opération représentée par la première ligne désigne symboliquement l'application de tous les poids 25 physiques Pk à chacun des couples de blocs de pixels Ci; - l'opération représentée par la deuxième ligne désigne symboliquement le calcul de l'erreur quadratique totale, notée E'k, somme des erreurs quadratiques de 12 pondération de fait EZj obtenues du fait de l'application de chaque poids physique Pk à chacun des couples Ci de blocs de pixels considérés et d'appariement, sur différents sous-ensembles n, des poids physiques Pk successifs ou non, respectivement Pk' sur l'ensemble des couples de blocs de pixels ; E 'k' une erreur quadratique totale semblable, c'est-à-dire de valeur proche à une marge d'incertitude prédéterminée près, soit 'k # k' .
L'étape C est suivie d'une étape D permettant de transmettre, dans le flux vidéo, aux fins d'encodage de l'image courante, le poids physique de chaque groupe de poids physique d'effet semblable qui minimise l'erreur quadratique globale E"k'min. L'erreur quadratique globale est définie comme l'erreur de codage des blocs de pixels de l'image courante, du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe considéré appliquée aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe.
A l'étape D, Pko désigne le poids physique de chaque groupe transmis où o désigne un indice de groupe. En pratique, la valeur du poids de pondération physique [Pk]o des composantes de luminance et/ou de chrominance précitées peut avantageusement être calculée par une régression linéaire utilisant la méthode des moindres carrés. La régression linéaire précitée permet de calculer la valeur de poids de pondération physique sous forme d'une valeur de pondération proprement dite, à laquelle est associée une valeur de décalage, ainsi que décrit précédemment dans la description. De même, la valeur d'erreur quadratique de pondération de fait, EZj exprimée selon la relation (2) comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance des blocs de pixels du couple de blocs de pixels précédemment cités peut avantageusement être calculée à partir des métriques utilisées pour le calcul des valeurs de poids de pondération physique. On comprend, en particulier, que, pour la mise en oeuvre des étapes A et B du procédé objet de l'invention, les ressources classiques d'un codeur vidéo en mode entrelacé peuvent être utilisées. Une description plus détaillée de l'étape C consistant à apparier les poids physiques candidats par groupes d'effet semblable sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2b. L'étape C est mise en oeuvre à partir de l'ensemble des valeurs d'erreur quadratique de pondération de fait EZj obtenues à la fin de la mise en oeuvre de l'étape B.
De manière préférentielle non limitative, ainsi que représenté sur la figure précitée, l'étape d'appariement C peut comprendre, pour tout poids physique candidat courant noté Pk, où k désigne un rang de calcul arbitraire successif non encore traité, une première sous étape, notée Cl, de calcul de l'erreur quadratique totale estimée du fait de la pondération appliquée sur l'ensemble, noté n, des couples [CI de blocs de pixels dont le poids physique candidat n'a pas encore été calculé. L'opération de calcul de l'erreur quadratique 30 totale est effectuée par application du poids courant Pk à chacun des éléments de couple Ci de l'ensemble précité. L'erreur quadratique totale estimée notée C'k est alors définie comme la somme des erreurs quadratiques de fait Ekj calculées du fait de l'application précitée.
L'erreur quadratique totale estimée est ainsi représentative de l'erreur quadratique associée à l'application du poids candidat courant Pk à tous les éléments de couple Ci de l'ensemble 52 précité. Sur la figure 2b, l'opération de calcul correspondante 10 est représentée symboliquement par la relation (4) . JE 5T Dans la relation précédente, la première ligne désigne l'opération 15 d'application de la pondération appliquée sur l'ensemble 52 des couples Ci de blocs de pixels dont le poids physique candidat n'a pas encore été calculé ; - la deuxième ligne désigne l'opération de calcul de l'erreur quadratique totale C'k précédemment citée. 20 La sous-étape Cl est alors suivie d'une sous-étape C2 dite Discrimination consistant à discriminer parmi les poids physiques candidats Pk tout poids physique candidat de rang k' distinct engendrant, du fait de son application, une erreur quadratique similaire pour au 25 moins un autre sous-ensemble n' de couples de blocs de pixels pour lesquels l'écart entre l'erreur quadratique totale estimée C'k respectivement E'k, par les poids physiques candidats Pk et P1. est inférieure à une valeur déterminée. On comprend que lorsque la condition d'infériorité à la valeur déterminée des erreurs quadratiques totales estimées précitées est satisfaite, alors chacun des autres sous-ensembles n' de blocs de pixels est associé à un groupe de poids candidats similaires. L'opération de discrimination à la sous étape C2 de la figure 2b est représentée symboliquement par la relation (5) : Discrimination Pk Pk [CiC'k -Ek 52' Vk'≠k 100-100E'k, K Dans la relation précédente : - la première ligne désigne l'application de tout 15 poids physique candidat Pk, et le calcul de l'erreur quadratique totale correspondante E'k, et sa comparaison à toutes valeurs d'erreur quadratique totale Ek pour constituer au moins un autre sous-ensemble n' de couples de blocs de pixels pour lesquels l'écart entre l'erreur 20 quadratique totale estimée Ek et E'k, est inférieure à une valeur déterminée ; - la deuxième ligne désigne la relation précitée de comparaison à une valeur de seuil S où k' et k désignent les rangs respectifs des poids physiques candidats 25 précités. La valeur de seuil S peut être choisie en fonction de l'application de codage vidéo considérée. La relation de comparaison précitée consiste ainsi à calculer la valeur du rapport de l'erreur quadratique totale estimée E k' pour tout poids physique candidats Pk, vis-à-vis de l'erreur quadratique totale estimée C'k d'un poids physique candidat Pk pris comme référence, puis à comparer la valeur de chaque rapport obtenu à la valeur 5 de seuil spécifique précitée S, constituant la valeur déterminée. À l'issue de la comparaison, on dispose d'un ou plusieurs autres sous-ensembles n' de couples de blocs de pixels et donc de groupes de poids candidats similaires associés 10 à ces derniers, lesquels opèrent une pondération semblable sur les chrominance des correspondants. Une sous-étape C3 est ensuite exécutée, laquelle consiste 15 à discriminer, dans chaque autre sous ensemble n' de poids physique candidats constituant un groupe, le poids physique candidat qui minimise l'erreur quadratique globale E"k, de pondération appliquée aux couples de blocs de pixels du sous-ensemble n' précité. Cette erreur 20 quadratique globale est alors définie comme la somme des erreurs quadratiques du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidats du groupe considéré, appliquée aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe. 25 L'opération correspondante à l'étape C3 de la figure 2b est représentée symboliquement par la relation (6) . Discrimination Pk,oen' 4 n Pk' Ci 0 yn k'_ ù L e k',i composantes de luminance et/ou de couples de blocs de pixels k'ES ' k' arg min $ "k, Dans la relation précédente : - m et n désignent les valeurs limites de l'indice k' définissant le sous-ensemble n' des poids candidats d'effet similaire dans leur application aux couples de blocs de pixels C;; E"k, désigne l'erreur quadratique globale, somme des erreurs quadratiques du fait de la pondération 10 précédemment citée. On comprend, bien entendu, que la sous-étape C2 consistant à discriminer tout poids physique engendrant une erreur quadratique similaire et C3 consistant à discriminer le poids physique candidat qui minimise 15 l'erreur quadratique globale sont exécutées successivement pour chaque poids physique candidat Pk, non traité. Le processus successif précité est représenté par une étape de test C4. Le processus est poursuivi par un 20 retour C5 à la sous-étape C2 pour le rang k' suivant, ainsi que représenté sur la figure 2b précitée. Au contraire, sur réponse négative au test C4, tous les poids physiques candidats étant traités, une sous-étape de fin d'étape C est appelée. 25 Un mode de mise en oeuvre préférentiel non limitatif de l'étape D de transmission du poids physique de chaque groupe de poids physiques d'effet semblable qui minimise l'erreur quadratique globale sera maintenant décrit en liaison avec la figure 2c. 30 Ainsi que représenté sur la figure précitée, l'étape D peut comprendre, préalablement à la transmission 18 proprement dite, une sous étape Dl de tri par valeur croissante des valeurs des erreurs quadratiques globales Ce processus de tri peut être exécuté par tout logiciel de tri adapté et en conséquence ne sera pas 5 décrit en détail. La sous-étape D1 est alors suivie de la sous-étape D2 de transmission en premier des poids physiques candidats dont l'erreur quadratique globale est la plus faible. Sur la figure 2c, {Pko} désigne la succession des poids 10 physiques candidats ordonnés selon leur erreur quadratique globale associée croissante. Un exemple de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention sera maintenant décrit. On considère un encodeur vidéo respectant la norme de 15 codage H.264. Un tel encodeur vidéo travaille par exemple en mode MBAFF. On rappelle que les images sont entrelacées et que l'encodeur vidéo est capable de trouver les poids de pondération physique appliquée entre tous les plans d'estimation de mouvement, tels que 20 définis en référence à la figurel b. Les poids de pondération physique sont déterminés par une régression linéaire. Les pixels de l'image de référence utilisée sont compensés en mouvement par blocs c'est-à-dire qu'une estimation de mouvement a préalablement 25 déterminé le déplacement des blocs de pixels entre l'image courante et l'image de référence. On suppose qu'on encode une image P c'est-à-dire une image prédite par rapport à des images passées et qu'une seule image physique est utilisée comme référence pour la 30 prédiction de l'image P courante. Pour une image donnée, on obtient par exemple les poids 20 suivants . • (55,1) • (54,3) • (55,3) (54,3) • (55,3) . Pour les poids physiques précités, on rappelle que les indices 0 à 4 correspondent successivement au vecteur d'estimation de mouvement frame-frame , top-top , 10 bot-bot , top-bot , bot-top . Un tableau des erreurs quadratiques de pondération de fait EZj est donné ci-après : T1 : Erreurs quadratiques de pondération de fait cZ,/ Ci P P P2 P3 P4 Total Co 1869630 1969863 2141258 1969863 2141258 10091872 C1 854939 735136 1297123 735136 1297123 4919457 C2 1117387 1336348 942687 1336348 942687 5675457 C3 2386564 2258999 2793988 2258999 2793988 12492538 C4 3121666 3295110 2962806 3295110 2962806 15637498 Total 9350186 9595456 10137862 9595456 10137862 15 Pour le poids Po (55,1), on calcule alors l'erreur quadratique totale E'k =eo associée sur l'ensemble des plans, d'estimation de mouvement, selon la relation (2) .
E' =1899630+854939+1117387+2386564+3121666 =9350186 On analyse alors s'il existe un autre poids de pondération physique candidat Pk, ici le poids Plr donnant une somme des erreurs quadratiques similaire sur 20 l'ensemble des plans. On calcule les ratios d'erreurs quadratiques, selon la relation (3) et (5) E1 = 9595456, R1 =100 -100 * (9350186/9595456) = 2.5 De la même manière, on obtient R2=8.4 R3 =2.6 R4 = 8.4 En fixant la valeur de seuil S à 5, on obtient ainsi 10 l'ensemble, premier ensemble n, de poids similaires au poids (P0) {(PO ), (P ), (P3 )} . On analyse alors quel poids parmi cet ensemble fournit l'erreur quadratique globale la plus faible, sur les 15 plans d'estimation de mouvement correspondant aux poids de ce plan selon la relation (6).
Soit : E"k, pour "o =1869630 + 854939 + 2386564 = 5111133 20 E "1=1969863 + 735136 + 2258999 = 4963998 "3 =1969863 + 735136 + 2258999 = 4963998 On remarque que les erreurs quadratiques globales E"1 et E"3 sont identiques, ce qui est logique puisque les poids 25 de pondération physique candidats correspondants P1 et P3 sont identiques.
Parmi ces trois poids, on choisit donc celui correspondant à i qui minimise l'erreur quadratique globale.
On se retrouve donc avec les nouveaux poids suivants à la fin de cette étape : Po= P = (54,3) P = (54,3) P2 = (55,3) P3 = Po = (54,3) P4 = (55,3) On passe ensuite au prochain poids de pondération physique Pk,, ici le poids P2 non encore traité. Les mêmes étapes sont répétées (elles sont ici triviales car les deux poids restants P2 et P4 sont identiques).
On a ainsi réduit le nombre de poids à envoyer de 5 à 2, (54,3) et (55,3) .
Le poids Pi (54,3) est appliquée à (Co), (c1) et (C3) . Il donne une erreur quadratique globale de : E"54,3=(1969863 +735136 +2258999)/3 =1654666 Le poids P2 (55,3) est appliqué à C2 et C4 E"55,3=(942687 ++2962806)/ 2 =1952746 CommeE"54,3 "55,3 , le poids P1 (54,3) est envoyé en premier Pio (référence 0) et le poids Pei =(55,3) est envoyé en second (référence 1). On maximise ainsi les chances d'utiliser le mode skip .30 Une description plus détaillée d'un dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo entrelacée, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 3.
D'une manière générale, on indique que le dispositif objet de l'invention tel que représenté en figure 3, est destiné à être intégré dans un encodeur d'images vidéo en mode entrelacé. Ainsi que représenté sur la figure précitée, l'encodeur d'images vidéo EV comporte par exemple un module codeur proprement dit, noté MC, et le dispositif 1 d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo conforme à l'invention. D'une manière générale on indique que le module de calcul 15 pour chaque couple Ci de blocs de pixels de la valeur de poids de pondération physique P1 des composantes de luminance et/ou de chrominance de référence du bloc de pixels de l'image de référence peut être avantageusement inclus dans le module d'encodage MC. 20 En outre, et de manière remarquable, le dispositif objet de l'invention comprend un module M1 de calcul, pour chaque doublet ( CZ , P1 ) formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels, et, d'autre part, par chacune des 25 valeurs de pondération physique P1 calculée pour encodage, d'une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait EZj définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les composantes 30 de luminance et/ou de chrominance brute du bloc de pixels prédit.
Le dispositif objet de l'invention comprend également, de manière remarquable, un module M2 d'appariement des poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat Pk de pondération appliquée à tous les couples de blocs de pixels. Dans une variante de mise en oeuvre préférentielle du dispositif objet de l'invention, celui-ci comporte en outre un module de tri par valeurs croissantes des valeurs d'erreur quadratique globale. Un tel module n'est pas représenté au dessin de la figure 3. Il peut par exemple être intégré directement au module M2 précédemment décrit. L'invention couvre en outre un produit de programme d'ordinateur enregistré sur un support de mémorisation et comportant une suite d'instructions exécutables par un ordinateur ou par un dispositif 1 d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo en mode entrelacé, tel que décrit précédemment en liaison avec la figure 3.
Le produit le programme d'ordinateur, objet de l'invention, comporte une suite d'instructions exécutables par un ordinateur ou par le dispositif précité. Dans cette hypothèse, on comprend que le dispositif précité est intégré à un encodeur vidéo EV et que le produit le programme d'ordinateur est implanté dans ce dernier. Le produit de programme d'ordinateur objet de l'invention est remarquable en ce que, lors de l'exécution de la série d'instructions précitées, ce programme d'ordinateur exécute au moins le calcul, pour chaque doublet ( CZ,P1 formé par un couple de blocs de pixels et par chacune des valeurs de pondération physique calculée précitées, d'une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait, E1., définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de pixels prédit. Il est en outre remarquable en ce qu'il exécute l'appariement des poids physiques candidats Pk par groupes de poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat de pondération, appliquée à tous les couples de blocs de pixels. On comprend bien entendu que le produit de programme d'ordinateur précité peut être mis en oeuvre sous forme de deux modules logiciels distincts ou non, permettant l'implémentation des modules M1 de calcul et M2 d'appariement constitutifs du dispositif 1 objet de l'invention précédemment décrits.
Dans cette situation, et à titre d'exemple non limitatif, le dispositif 1 objet de l'invention peut-être exécuté sous forme d'une mémoire programmable MEMPROG, laquelle est ajoutée et, bien entendu interconnectée, au module de codage MC d'un encodeur vidéo par exemple.
Des résultats comparatifs de la mise en oeuvre du procédé et du dispositif objets de l'invention seront maintenant donnés en référence aux figures 4a et 4b, par comparaison à une application de poids classique dans le cadre d'un codage entrelacé, dans lequel on applique un seul poids de pondération physique par image. Les figures 4a et 4b représentent une mesure classique de rapport signal à bruit, exprimé à en dB, sur l'axe des ordonnées en fonction du débit d'encodage exprimé en kilobits/seconde sur l'axe des abscisses. La figure 4a est relative à ces mesures comparatives pour un fondu par le noir et permet la mise en évidence d'un 5 gain de rapport signal à bruit d'environ 10 % La figure 4b est relative à ces mesures comparatives pour une séquence avec flash et permet également la mise en évidence d'un gain d'environ 10 % sur le rapport signal bruit.
10 Il faut noter, toutefois, que pour la séquence avec flash le gain sur le rapport signal à bruit peut atteindre 40 % sur certaines images.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo courante en mode entrelacé, cette image comportant un premier et un deuxième champ de lignes de pixels d'image entrelacées, le processus d'encodage, vis-à-vis d'une image de référence, étant effectué à partir d'un nombre déterminé de vecteurs de mouvement préétablis pour tout couple formé d'un bloc de pixels d'adresse donnée dans l'image de référence et d'un bloc de pixels prédit dans l'image courante, ledit procédé incluant au moins les étapes consistant à : a) calculer, pour chaque couple (Ci) de blocs de pixels, une valeur de poids de pondération physique 15 (pi) des composantes de luminance et/ou de chrominance de référence du bloc de pixels de l'image de référence, pour engendrer les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de pixels prédit dans l'image 20 courante ; b) calculer pour chaque doublet (C,P1) formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels, et, d'autre part, par chacune des valeurs de pondération physique (Pi) calculées, une valeur d'erreur 25 quadratique de pondération de fait k i) définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les composantes de luminance et/ou de chrominance brutes du bloc de 30 pixels prédit ;c) apparier les poids physiques candidats (Pic) par groupes de poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat (Pic) de pondération appliquée à tous les couples de blocs de pixels ; d) transmettre dans le flux vidéo, aux fins d'encodage de l'image courante, le poids physique de chaque groupe de poids physique d'effet semblable, qui minimise l'erreur quadratique globale, du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe considéré appliquée aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de poids de pondération physique des composantes de luminance et/ou de chrominance est calculée par une régression linéaire utilisant la technique des moindres carrés, ladite régression linéaire permettant de calculer ladite valeur de poids de pondération physique sous forme d'une valeur de pondération proprement dite à laquelle est associée une valeur de décalage.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite valeur d'erreur quadratique de pondération de fait (eJ, carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance des 30 blocs de pixels du couple de blocs de pixels est calculéeà partir des métriques utilisées pour le calcul des valeurs de poids de pondération physique.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape consistant à apparier inclut au moins, pour tout poids physique candidat courant (Pk) non encore traité, - une sous-étape (cl) de calcul de l'erreur quadratique totale estimée du fait de la 10 pondération appliquée sur l'ensemble (û) des couples (Ci) de blocs de pixels dont le poids physique candidat n'a pas encore été calculé, par application dudit poids courant (Pk) à chacun des éléments de couple (C,) dudit 15 ensemble, ladite erreur quadratique totale estimée ( k) étant définie comme la somme des erreurs quadratiques (skj) calculées du fait de ladite application et représentative de l'erreur quadratique associée à l'application 20 dudit poids courant (Pk) à tous les éléments de couple (Cj) dudit ensemble (û) ; - une sous-étape (c2) consistant à discriminer, parmi les poids physiques candidats tout poids physique candidat engendrant, du fait de son application, une erreur quadratique totale similaire pour au moins un autre sous-ensemble (û') de couples de blocs de pixels pour lesquels l'écart entre lesdits poids physiques candidats (Pk) est inférieur à une valeur déterminée, chacun desdits autres sous- 25 30ensemble (e') constituant un groupe de poids candidats similaires ; une sous-étape (c3) consistant à discriminer, dans chaque autre sous-ensemble de poids physique candidat constituant un groupe, le poids physique candidat qui minimise l'erreur quadratique globale (ek) de pondération appliquée aux couples de blocs de pixels de cet autre sous-ensemble, ladite erreur quadratique globale (s"k) étant définie comme la somme des poids des erreurs quadratiques du fait de la pondération par chacun des poids de pondération physique candidat du groupe considéré appliqué aux couples de blocs de pixels correspondants du groupe.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite sous-étape consistant à discriminer, parmi les poids physiques candidats, tout poids physique candidat engendrant une erreur quadratique similaire consiste au moins à : calculer la valeur du rapport de l'erreur quadratique totale estimée pour tout poids physique candidat vis-à-vis d'un poids physique candidat pris comme référence ; comparer la valeur de chaque rapport obtenu à une valeur de seuil spécifique, constitutive de ladite valeur déterminée.
  6. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les sous-étapes consistant à discriminer tout poids physique engendrant une erreur quadratiquesimilaire et à discriminer le poids physique candidat qui minimise l'erreur quadratique globale sont exécutées successivement pour chaque poids physique candidat (Pk) non traité.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape consistant à transmettre dans le flux vidéo aux fins d'encodage de l'image courante le poids physique de chaque groupe de poids physique d'effet semblable qui minimise l'erreur quadratique globale inclut en outre, préalablement à la transmission proprement dite, une étape de tri par valeurs croissantes des valeurs des erreurs quadratiques globales, le poids physiques candidat dont l'erreur quadratique globale est la plus faible étant transmis en premier.
  8. 8. Dispositif d'optimisation du débit d'encodage d'une image vidéo codée en mode entrelacée, par un encodeur vidéo, pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins . un module (Ml) de calcul, pour chaque doublet (Ci,Pi) formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels, et, d'autre part, par chacune des valeurs de pondération physique (Pj) calculées pour encodage d'une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait (0 définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence respectivement les 30composantes de luminance et/ou chrominance brutes du ploc de pixel prédit ; un module (M2) d'appariement des poids physiques candidats d'effet semblable, sur un critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat (Pk) de pondération appliquée à tous les couples de blocs de pixels.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que celui-ci comporte en outre un module de tri par valeurs croissantes des valeurs d'erreur quadratique globale.
  10. 10. Produit de programme d'ordinateur enregistré sur un support de mémorisation et comportant une suite d'instructions exécutables par un ordinateur ou par un dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que lors de l'exécution de ladite série d'instructions, ledit programme d'ordinateur exécute au moins . le calcul pour chaque doublet (C;,Pj formé, d'une part, par un couple de blocs de pixels, et, d'autre part, par chacune des valeurs de 25 pondération physique (P,) calculées, d'une valeur d'erreur quadratique de pondération de fait `ei,i 1 définie comme le carré de la différence entre les composantes de luminance et/ou de chrominance de référence 30 respectivement les composantes de luminanceet/ou de chrominance brutes du bloc de pixel prédit ; l'appariement des poids physiques candidats (Pk) par groupes de poids physiques candidats d'effet semblable, sur critère de similarité de l'erreur quadratique totale engendrée par chaque poids physique candidat (Pk) de pondération, appliquée à tous les couples de blocs de pixels.10
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