IT9019804A1

IT9019804A1 - SYSTEM, PACKAGE STRUCTURE AND INFORMATION PROCESSING DEVICES OUT OF A PROGRESSIVE SIGNAL CODER

Info

Publication number: IT9019804A1
Application number: IT019804A
Authority: IT
Inventors: Marco Modena; Giorgio Parladori; Giovanna Vecchietti
Original assignee: Telettra Lab Telefon
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-09-23
Also published as: IT1240300B; IT9019804A0

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto di invenzione industriale dal titolo: "Sistema, struttura di pacchetto e dispositivi di trattamento di informazioni uscenti da un codificatore progressivo di segnali " Description accompanying an industrial invention patent application entitled: "System, packet structure and devices for processing information coming out of a progressive signal encoder"

Riassunto dell'invenzione Summary of the invention

Il trovato concerne ampliamenti ed estensioni del sistema secondo la precedente domanda di brevetto della Richiedente numero 19265A/90 . ’ " > ; ^ -Pertanto nell’ambito e nello spirito della precedente invenzione, il trovato concerne ora l’adattamento all’impiego di un codificatore progressivo della struttura di pacchetto e dei sistemi e dispositivi descritti nella suddetta domanda di brevetto. The invention relates to extensions and extensions of the system according to the Applicant's previous patent application number 19265A / 90. '">; ^ -Therefore, within and in the spirit of the previous invention, the invention now concerns the adaptation to the use of a progressive encoder of the package structure and of the systems and devices described in the aforementioned patent application.

Descrizione deirinvenzione Description of the invention

La presente invenzione concerne un sistema, struttura di pacchetto nonché dispositivi di trattamento di informazioni uscenti da un codificatore di segnali, in particolare secondo la domanda di brevetto N2- 19265A/90 della Richiedente. Più specificamente il presente trovato concerne una generalizzazione sia del PACCHETTO VIDEO, sia della struttura relativa alla formazione dell'informazione video in trasmissione e dell’estrazione delia stessa in ricezione, così da consentirne l’applicazione a codificatori cosiddetti progressivi. The present invention relates to a system, packet structure as well as devices for processing information outgoing from a signal encoder, in particular according to the Applicant's patent application N2- 19265A / 90. More specifically, the present invention concerns a generalization of both the VIDEO PACKAGE and the structure relating to the formation of the video information in transmission and the extraction of the same in reception, so as to allow its application to so-called progressive encoders.

Come è noto i codificatori progressivi consentono la trasmissione di immagini secondo raffinamenti successi; si evidenzia il fatto che l’informazione relativa alla rifinitura del segnale deve essere indipendente dalla informazione che garantisce una qualità prestabilita dei segnale ricostruito. As is known, progressive encoders allow the transmission of images according to successful refinements; it is highlighted that the information relating to the signal refinement must be independent of the information that guarantees a pre-established quality of the reconstructed signal.

La codifica progressiva è implicita nei metodo a subband (vedasi ad esempio Karlsson, Vetterli "Subband coding of video for packet networks" Opticai Engineering, July 1988 ); invece nel caso la trasformata coseno bidimensionale sia applicata all’immagine segmentata in blocchi ( per esempio si veda Leger, Mitchell, Yamazaki "Stili picture compression algorithms evaluated for International standardisation" Globecom 1988 ) la codifica progressiva è ottenibile sfruttando differenti meccanismi: Progressive coding is implicit in the subband method (see for example Karlsson, Vetterli "Subband coding of video for packet networks" Opticai Engineering, July 1988); on the other hand, if the two-dimensional cosine transform is applied to the image segmented into blocks (for example, see Leger, Mitchell, Yamazaki "Styles picture compression algorithms evaluated for International standardization" Globecom 1988) the progressive coding can be obtained using different mechanisms:

1e) Selezione spettrale: 1e) Spectral selection:

per ogni blocco i termini di bassa frequenza forniscono una rozza versione dell'immagine, la quale è successivamente rifinita dai coefficienti delle frequenze maggiori; for each block the low frequency terms provide a rough version of the image, which is subsequently refined by the coefficients of the higher frequencies;

2e) Decomposizione gerarchica o piramidale: 2e) Hierarchical or pyramidal decomposition:

l’intera immagine è inizialmente filtrata e sottocampionata, quindi è codificata ADCT (Adaptive DCT) the entire image is initially filtered and subsampled, then it is encoded ADCT (Adaptive DCT)

3e) Struttura ricorsiva : 3e) Recursive structure:

la differenza tra l’immagine originale e quella decodificata proveniente dal codificatore di livello inferiore è codificata ricorsivamente. the difference between the original image and the decoded image coming from the lower level encoder is recursively encoded.

Allo scopo di inquadrare e semplificare il problema riferiamoci alla strutura convenzionale di un codificatore ricorsivo 3e) ad esempio a due livelli ( vedasi Ghambari “Two layer coding of video signals for VBR networks" IEEE Journal on selected areas in Communications, June 1989 ) , come riportato in figura 4, la cui numerazione è in successione a quella delle figure della domanda di brevetto citata i cui riferimenti vengono mantenuti inalterati anche nella presente domanda. In order to frame and simplify the problem, let's refer to the conventional structure of a recursive encoder 3e) for example at two levels (see Ghambari "Two layer coding of video signals for VBR networks" IEEE Journal on selected areas in Communications, June 1989), as shown in figure 4, the numbering of which is in succession to that of the figures of the cited patent application, the references of which are kept unchanged also in the present application.

Esaminiamo lo schema di detta figura 4 da sinistra a destra, proseguendo nella numerazione dei punti : Let's examine the scheme of said figure 4 from left to right, continuing with the numbering of the points:

1f) il codificatore C1 e il decodificatore D1 di primo livello possono rappresentare, per esempio, rispettivamente il codificatore DCT ibrido di figura 1a con lo stesso significato per i segnali S1 (blocco originale), S14 (blocco ricostruito), S15(errore di predizione trasmesso) e il decodificatore di figura 3a: le informazioni di classe normale A) trasmesse e ricevute a questo livello corrispondono agli errori di predizione. 1f) the coder C1 and the decoder D1 of the first level can represent, for example, respectively the hybrid DCT encoder of figure 1a with the same meaning for the signals S1 (original block), S14 (reconstructed block), S15 (prediction error transmitted) and the decoder of figure 3a: the information of normal class A) transmitted and received at this level correspond to the prediction errors.

Altri sistemi di codifica e decodifica appartenenti allo stesso gruppo di quello adottato come esempio possono comunque rappresentare i blocchi C1 e D1 e possono altresì fornire flussi di informazione, tipicamente errori di predizione, a velocità costante. Other coding and decoding systems belonging to the same group as the one adopted as an example can in any case represent blocks C1 and D1 and can also provide information flows, typically prediction errors, at constant speed.

2f) il codificatore C2 e il decodificatore D2 di secondo livello possono, per esempio, essere implementati utilizzando una semplice codifica PCM ( Pulse Code Modulation) a soglia, cioè con la trasmissione dei soli valori sopra una soglia prestabilita, oppure DPCM (Differential PCM) spaziale o temporale. Il flusso uscente S’15, generalmente a velocità variabile è pari ad un errore di ricostruzione ed è ancora classificabile come una informazione di classe normale A), ma di livello inferiore rispetto alla precedente S15. 2f) the C2 encoder and the second level decoder D2 can, for example, be implemented using a simple threshold PCM (Pulse Code Modulation) encoding, i.e. with the transmission of only the values above a predetermined threshold, or DPCM (Differential PCM) spatial or temporal. The outgoing flow S'15, generally at variable speed, is equal to a reconstruction error and is still classifiable as information of normal class A), but of a lower level than the previous S15.

Riportandosi alla struttura del PACCHETTO VIDEO, come precedentemente descritta, la classe normale A) è ridefinita come quella classe a cui appartengono gli errori di predizione S15 e quelli di ricostruzione S’15. Referring to the structure of the VIDEO PACKAGE, as previously described, the normal class A) is redefined as the class to which the prediction errors S15 and the reconstruction errors S15 belong.

In generale, riferendosi ad una codifica progressiva generica, a tale classe appartengono le informazioni normali AO), A1), ...AN), cioè la classe normale A) è stratificata sul numero di livelli N 1 uscenti dal codificatore progressivo. In general, referring to a generic progressive coding, the normal information AO), A1), ... AN) belong to this class, i.e. the normal class A) is stratified on the number of levels N 1 outgoing from the progressive encoder.

Di conseguenza il BODY F) è suddiviso in sottosezioni FO), F1),... FN), ognuna con le stesse caratteristiche citate al punto F) a’) b’) della precedente trattazione. Allora nella struttura del PACCHETTO VIDEO all’ HEADER E) segue il BODY F), suddiviso su N 1 BODY FO), F1), ... FN), ognuno contenente: Consequently, the BODY F) is divided into subsections FO), F1), ... FN), each with the same characteristics mentioned in point F) a ') b') of the previous discussion. Then in the structure of the VIDEO PACKAGE HEADER E) follows the BODY F), divided into N 1 BODY FO), F1), ... FN), each containing:

a'1) una parola di allineamento (BiAW = Body ijevel Alignement Word) a'1) an alignment word (BiAW = Body ijevel Alignement Word)

b") le informazioni di classe normale Ai), pari agli errori relativi al codificatore di livello i_esimo; p.e. nei caso di struttura ricorsiva a due livelli gli errori di predizione per il livello 0 e di ricostruzione per il livello 1. b ") the information of normal class Ai), equal to the errors relating to the i_th level encoder; for example, in the case of a two-level recursive structure, the prediction errors for level 0 and reconstruction errors for level 1.

In aggiunta Γ ultima cella è riempita di DUMMY BIT per evitare la propagazione del BODY i esimo su quello successivo all’interno di una stessa UNITÀ VIDEO e la propagazione di una UNITÀ VIDEO sui PACCHETTI VIDEO contigui. In addition, the last cell is filled with DUMMY BIT to avoid the propagation of the i th BODY on the next one within the same VIDEO UNIT and the propagation of a VIDEO UNIT on the contiguous VIDEO PACKAGES.

Nell’ HEADER E) sono poi contenute le informazioni di classe ausiliaria C) pari al numero di celle costituenti i BODY i_esimi (BiNC = Body i level Number Celi), come precedentemente puntualizzato al punto E) e). Evidentemente se le informazioni di classe normale A) di un certo livello i_esìmo hanno bit_rate costante, il corrispondente numero di celle può essere fissato a priori. HEADER E) then contains the information of auxiliary class C) equal to the number of cells constituting the i_th BODY (BiNC = Body i level Number Celi), as previously pointed out in point E) e). Obviously, if the information of normal class A) of a certain level i_exim has constant bitrate, the corresponding number of cells can be fixed a priori.

Per tali informazioni di classe ausiliaria C) la protezione segue lo stesso procedimento applicato al punto E) e) (BiNC, FPBiNC = First Previous BiNC, SPBiNC = Second Previous BiNC). Invece la protezione sui contenuti del BODY F), secondo quanto riportato in E) f) può diversificarsi per i diversi BODY FO), F1),...FN), sia per la presenza o meno dei CRC, il loro tipo, il numero e la ripetizione (CRCi = Cyc!ic Redundancy Check ijevel, FPCRCi = First Previous CRCi, SPCRCi = Second Previous CRCi). For this information of auxiliary class C) the protection follows the same procedure applied to point E) e) (BiNC, FPBiNC = First Previous BiNC, SPBiNC = Second Previous BiNC). On the other hand, the protection on the contents of BODY F), as reported in E) f), can differ for the different BODY FO), F1), ... FN), both for the presence or absence of CRCs, their type, number and repetition (CRCi = Cyc! ic Redundancy Check ijevel, FPCRCi = First Previous CRCi, SPCRCi = Second Previous CRCi).

La struttura relativa all’organizzazione dell'informazione video in trasmissione e dell’estrazione della stessa in ricezione proposta nel caso senza stratificazione e riportata rispettivamente in figura 1b e 3b, può essere facilmente estesa per adattarsi al trattamento di informazioni su più livelli. The structure relating to the organization of the video information in transmission and the extraction of the same in reception proposed in the case without stratification and shown respectively in figures 1b and 3b, can be easily extended to adapt to the processing of information on multiple levels.

Nel caso di struttura ricorsiva la rifinitura ad un certo livello i esimo è possibile solo se ha avuto successo quello a livello precedente (i-1 )_esimo, cioè l'utilizzo del BODY Fi) comporta la corretta ricezione del BODY Fi-1) di livello precedente. In the case of a recursive structure, the refinement at a certain i th level is possible only if the one at the previous level (i-1) _th has been successful, i.e. the use of the BODY Fi) involves the correct reception of the BODY Fi-1) of previous level.

L’ ERROR CONCEALMENT, secondo la tecnica riportata nel precedente brevetto, è attuata solo nel caso siano perse o ritenute errate, secondo il metodo di protezione utilizzato, celle appartenenti al BODY FO). I BODY Fi) successivi intervengono solo per rifinire l’immagine del livello precedente e sono utilizzabili se pervenuti correttamente e se l’informazione del livello precedente è stata ritenuta valida. The ERROR CONCEALMENT, according to the technique reported in the previous patent, is implemented only if cells belonging to the BODY FO are lost or considered incorrect, according to the protection method used). The subsequent BODY Fi) intervene only to refine the image of the previous level and can be used if received correctly and if the information of the previous level has been deemed valid.

Come ulteriore aspetto dell’estensione secondo il presente trovato si intende inoltre rilevare che nell’ottica di una trasmissione a pacchetto stratificare l’informazione video implica la creazione di gruppi di celle con priorità differente e quindi la possibilità di sfruttare vantaggiosamente nuove generazioni di reti di trasmissione a commutazione di pacchetto, ad esempio reti ATM, con priorità. As a further aspect of the extension according to the present invention, it is also intended to note that in the perspective of a packet transmission, stratifying the video information implies the creation of groups of cells with different priorities and therefore the possibility of advantageously exploiting new generations of networks. packet-switched transmission, such as ATM networks, with priority.

Nell’ estensione della struttura del PACCHETTO VIDEO, come è stata qui proposta, i BODY Fi), con indice i crescente, indicano gruppi di informazione e quindi di celle in cui sono pacchettizzati, con priorità via via decrescente. In the extension of the VIDEO PACKAGE structure, as proposed here, the BODY Fi), with an increasing index i, indicate groups of information and therefore of cells in which they are packaged, with gradually decreasing priority.

Ovviamente la priorità massima appartiene alle celle di HEADER E), contenenti l’informazione privilegiata B) e ausiliaria C) dell’ UNITÀ VIDEO in questione e di altre due UNITÀ VIDEO poste nell’immagine originale ad una distanza spaziale opportuna. Obviously, the highest priority belongs to the HEADER E) cells, containing the privileged B) and auxiliary C) information of the VIDEO UNIT in question and two other VIDEO UNITS placed in the original image at an appropriate spatial distance.

Se la priorità della rete realizza solamente un trattamento privilegiato in termine di probabilità di perdita di celle, allora tutte le celle del PACCHETTO VIDEO seguono uno stesso cammino virtuale e sono riconsegnate ordinatamente in ricezione, con una probabilità di perdita di cella che aumenta con l’ordine i esimo del BODY Fi), cioè con il diminuire della priorità. If the priority of the network achieves only a privileged treatment in terms of probability of cell loss, then all the cells of the VIDEO PACKAGE follow the same virtual path and are returned in an orderly manner in reception, with a probability of cell loss that increases with the i th order of the BODY Fi), i.e. as the priority decreases.

La figura 5a si riferisce al caso di un unico PACCHETTO VIDEO consistente di un unico HEADER E) e di un BODY F) suddiviso ora caratteristicamente su N 1 BODY FO), F1), ... FN), pari al numero di livelli stratificati uscenti dal codificatore progressivo. Figure 5a refers to the case of a single VIDEO PACKAGE consisting of a single HEADER E) and a BODY F) now characteristically divided into N 1 BODY FO), F1), ... FN), equal to the number of stratified levels outgoing from the progressive encoder.

La figura 5b si riferisce invece al caso in cui la priorità comporta l’istradamento in rete su canali virtuali differenti a seconda del livello di priorità richiesto. Allora il PACCHETTO VIDEO P.V. può essere suddiviso su un numero (M 1) di PACCHETTI VIDEO P.V.O, P.V.1,.. P.V.M, con M 1 minore od uguale al numero N 1 di livelli uscente dal codificatore progressivo, in modo tale da poter raggruppare in un unico PACCHETTO VIDEO P.V.k più BODY Fi), vedasi ad esempio P.V.1 contenente i BODY F1) e F2). Figure 5b, on the other hand, refers to the case in which the priority involves routing in the network on different virtual channels depending on the level of priority required. Then the P.V. can be divided on a number (M 1) of VIDEO PACKAGES P.V.O, P.V. 1, .. P.V.M, with M 1 less than or equal to the number N 1 of levels coming out of the progressive encoder, so as to be able to group in a single VIDEO PACKAGE P.V.k plus BODY Fi), see for example P.V.1 containing BODY F1) and F2).

Ad ogni UNITÀ VIDEO risulta in tal modo associato un PACCHETTO VIDEO suddiviso in (M 1) porzioni: tra questi il PACCHETTO VIDEO 0 comprende almeno l’HEADER E) e il BODY FO), cioè tutte le informazioni essenziali per la ricostruzione base del segnale video. Infatti, analogamente al caso di un unico PACCHETTO VIDEO, l’HEADER E) contiene le informazioni di classe privilegiata B) e ausiliaria C) comuni (p.e. VF,FPVF,SPVF) e specifiche di ogni livello uscente dal codificatore progressivo (p.e. BiNC,FPBiNC,SPBiNC) per ognuna delle tre UNITÀ VIDEO, mentre il BODY FO) contiene Γ informazione di classe normale AO), che garantisce una prefissata qualità di riproduzione. Each VIDEO UNIT is thus associated with a VIDEO PACKAGE divided into (M 1) portions: among these the VIDEO PACKAGE 0 includes at least the HEADER E) and the BODY FO), i.e. all the essential information for the basic reconstruction of the signal video. In fact, similarly to the case of a single VIDEO PACKAGE, HEADER E) contains the information of privileged class B) and auxiliary class C) common (e.g. VF, FPVF, SPVF) and specific to each level outgoing from the progressive encoder (e.g. BiNC, FPBiNC, SPBiNC) for each of the three VIDEO UNITS, while the BODY FO) contains Γ information of normal class AO), which guarantees a predetermined reproduction quality.

Nel caso la rete non provveda ad una consegna ordinata dell’informazione proveniente dai canali virtuali, la struttura del ricevitore deve essere ulteriormente riveduta per consentire la combinazione dei vari flussi di informazione, proveniente dai differenti PACCHETTI VIDEO. Quindi per il generico PACCHETTO VIDEO P.V.k, contenente uno o più BODY FI), deve essere previsto un identificatore di UNITÀ VIDEO (VUI), in aggiunta ai BiAW già presenti, proprio per rendere possibile il riconoscimento dell’UNITÀ VIDEO di appartenenza . If the network does not provide an orderly delivery of the information coming from the virtual channels, the receiver structure must be further revised to allow the combination of the various information flows, coming from the different VIDEO PACKAGES. Therefore, for the generic P.V.k VIDEO PACKAGE, containing one or more BODY FI), a VIDEO UNIT (VUI) identifier must be provided, in addition to the BiAWs already present, precisely to make it possible to recognize the VIDEO UNIT to which it belongs.

Per esempio nel caso di struttura ricorsiva a due livelli ad ogni UNITÀ VIDEO risulta associato un PACCHETTO VIDEO suddiviso su due PACCHETTI : il PACCHETTO VIDEO 0 che comprende I’ HEADER E) e il BODY FO), cioè gli errori di predizione e il PACCHETTO VIDEO 1 che comprende il BODY F1), cioè gli errori di ricostruzione. For example, in the case of a two-level recursive structure, each VIDEO UNIT is associated with a VIDEO PACKAGE divided into two PACKAGES: the VIDEO PACKAGE 0 which includes the HEADER E) and the BODY FO), i.e. the prediction errors and the VIDEO PACKAGE 1 which includes BODY F1), i.e. reconstruction errors.

Claims

Claims (1) System, package structure and devices substantially according to patent application NQ 19265A / 90 characterized by the fact that a generalization is made of both the VIDEO PACKAGE and the structure relating to the formation of the video information in transmission and the extraction of the itself in reception, so as to allow its application to so-called progressive encoders. (2) System for structuring the video information outgoing from a progressive video signal encoder and organizing it into information units so-called cells or packets suitable for transmission and processing by priority variable speed transmission networks, characterized by the fact that: (1 ") if the progressive coding is carried out by means of a two-level recursive structure, the first level coder admits as an example the realization provided by a conventional hybrid coder taken from those mentioned in claim (1) (l) of the previous application , with outgoing information flow at a speed that is not only variable but also constant; (Π) identically to claim (1) (ll) of the previous application, the spatial locations of the television image are identified as VIDEO UNIT (U.V.); (111 ") as an extension of claim (1) (HI) of said main application, for each U.V. second (II) the relative information coming out of the progressive encoder is classified into several classes, preferably three classes, respectively normal, privileged and auxiliary; to the normal class A) belong the subclasses AO), A1), .... AN) containing the information coming out from the coders of the corresponding levels; subclasses with an increasing index indicate information with importance and for a certain aspect gradually decreasing priority, in accordance with the fact that such information provides a progressive refinement on the quality of the television image; (IV ") as an extension of the old claim (1) (IV) (VI) and in a particularly advantageous form in the case of transmission over priority networks that provide a single virtual path to all cells of different priority - is associated with each of said U.V. a VIDEO PACKAGE (P.V.) consisting of a HEADER E) and a BODY F), composed of N 1 sections FO), F1), .... FN) corresponding to the information of normal class AO), A1), .. ., AN); as an extension of the old claim (1) (IV) (VI) and in a particularly advantageous form now in the case of priority transmission which provides more virtual paths to the declared cells of different priority - is associated with each of said U.V. M 1 VIDEO PACKAGES, with M less than or equal to N, the first P.V.O containing at least the HEADER E) and the BODY FO) associated with the normal class information AO, i.e. all the information necessary for a basic reconstruction with a predetermined quality the television signal; the remaining P.V.k, containing one or more BODY Fi), corresponding to the information Ai), with index k and the increasing ones as the priority decreases; points (1) (V), (VII), (VIII) and (IX) of the old claim remaining unaltered. (3) System according to the old claim (2), in which the protection and control of errors can be adapted to the level of information stratification. (4) Devices according to the old claims (3) and (4), adapted to system modifications. referred to in the preceding claims.