MXPA04009309A - Metodo y aparato para codificacion eficaz de compensacion de movimiento global y decodificacion asociada. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una compensacion de movimiento global mas eficaz al combinar los procesos de distorsion realizados en diversas funciones de compensacion de movimiento global (GMC) en un solo proceso de distorsion para su uso en las operaciones de codificacion y decodificacion de GMC. En un codificador de acuerdo con la invencion, se proporciona un procesador de calculo de movimiento global para realizar calculos de movimiento global (GME) en una imagen, se proporciona un procesador de decisiones para seleccionar los macrobloques (MBs) de la imagen para la codificacion de GMC. Se proporciona un procesador de distorsion para realizar un solo proceso de distorsion para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes al GME. Se proporciona un procesador de compensacion de movimiento global para realizar las operaciones de GMC. Se proporciona la codificacion de largo variable y la codificacion de textura se proporciona para la codificacion de la imagen a fin de producir un flujo de bits codificados de GMC.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA CODIFICACIÓN EFICAZ DE COMPENSACIÓN DE MOVIMIENTO GLOBAL Y DECODIFICACION ASOCIADA" CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo de la codificación y decodificación de " datos digitales. Más específicamente, la presente invención se refiere a métodos y aparatos para una codificación de compensación de movimiento global más eficaz y la decodificación asociada de datos digitales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La compensación de movimiento global (GMC) es una poderosa técnica de compresión de video. Utiliza un parámetro global para describir la deformación de una imagen actual a partir de- una imagen anterior (normalmente ocasionado por un movimiento de la cámara) . Sin embargo, la GMC se utiliza comúnmente junto con métodos tradicionales de codificación de movimiento (MC) para comprimir escenas del mundo real donde existen múltiples objetos cada uno de los cuales tiene su propio movimiento. MPEG-4, como se describe en ISO/IEC 14496-2: 1999/FDA 1:2000 (E) "Information Technology - Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, Amendment 1: Visual ext ens i ons " ; N 3056 (Diciembre, 1999) , adopta una rutina de compresión similar. MPEG-4 incluye G C en el Perfil Sencillo Avanzado (ASP) (ver, por ejemplo, ISO/IEC 14496-2 : 1999/ FDAM ? "Information Technology - Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, Amendment 4: Streaming video profile"; N 3094 (Enero 2001) ) . GMC en MPEG-4 es similar a la codificación de símbolos gráficos en el sentido de que ambas operaciones calculan un parámetro de distorsión para cada píxel en la trama con base en un solo Vector de Movimiento Global (GMV) . Sin embargo, GMC, no almacena la pieza de símbolo gráfico en la memoria global como se realiza en la codificación de símbolos gráficos, aunque la trama ancla anterior puede considerarse una pieza de símbolo gráfico en GMC. MPEG-4 permite la codificación de símbolos gráficos y las herramientas de GMC solamente en S-VOP (una imagen que se codifica utilizando información obtenida al distorsionar todo o una parte de un símbolo gráfico estático) y hasta ocho componentes del GMV pueden transmitirse en cada S-VOP. Como bien se sabe en ia materia, el acrónimo VOP se refiere a un "plano de objeto de video". Una descripción de la codificación de símbolos gráficos puede encontrarse en la patente co-pendiente asignada comúnmente con número de solicitud 09/587,961 "titulada "Global Motion Estimation for Sprite Coding" presentada el 6 de Junio de 2000. Una desventaja principal para la GMC es su complejidad, dado que para cada píxel debe dete minarse» un parámetro de distorsión y la distorsión debe realizarse con base en un solo GMV. "Distorsión" se refiere a un procesamiento aplicado para extraer un VOP de símbolo gráfico proveniente de un símbolo gráfico estático o un VOP de referencia. Consiste de una información espacial global accionada por unos cuantos parámetros de movimiento (0,2,4,6,8) , para recuperar una información de luminancia, crominancia, y forma. Los cálculos de parámetro de distorsión deben realizarse con una alta precisión (hasta 1/16 de píxel) para preservar la precisión .

- - Rutina de procesamiento de GMC Básica Las operaciones en la codificación de GMC pueden dividirse en cinco tareas principales; es decir, cálculo de GMV, cálculo de costo de acoplamiento, compensación en el plano luminancia (luma), compensación en el plano de crominancia (croma) y determinación del-vector de movimiento representativo (MV) . Solamente los últimos tres procesos se realizan en el decodi f i cado r . Esta sección proporcionará una breve descripción de estos procesos para servir como referencia para el algoritmo inventivo descrito a continuación. Esta sección describe también detalladamente la operación de distorsión, la cual es la tarea más compleja entre las operaciones de GMC. El Cálculo de Movimiento Global (GME) se calcula antes del proceso de codificación principal (circuito de Macrobloque (MB) ) . Es el proceso más computacionalmente intensivo en un codificador de GMC (por ejemplo, un codificador MPEG-4 ASP) . El GME determina el parámetro de distorsión de envío en avance (deforma el VOP actual para acoplar el VOP de referencia original) en el VOP actual (lo cual ocurre solamente en la codificación de símbolos gráficos de un objeto conformado arbitrariamente) . El GME en MPEG-4 adopta un planteamiento jerárquico con cada etapa comprendiendo hasta 32 pasos iterativos. El algoritmo de Levenberg Marquadt, un método no lineal de mínimos cuadrados, se utiliza para ajustar el parámetro de distorsión y minimizar el error de acoplamiento. Más detalles sobre el GME en MPEG-4 se proporcionan en ISO/IEC 14496-2: 1999/FDAM 1: 2000(E) "Information Technology Coding of audio-visual objects - Part 2: Visual, Amendment 1: Visual extens ions " ; N 3056 (Diciembre, 1999) y en S. Fukunaga, Y. Nakaya, S. H. Son, T. Nagumo, "M EG-4 Video Verification Model Versión 15.0", ISO/IEC JTC 1 / S C 29 / WG 11 N3093 (Diciembre, 1999) . El cálculo del costo de acoplamiento para la decisión de modo se realiza en la rutina de ME para cada MB. Los coeficientes distorsionados en el VOP de referencia reconstruido se seleccionan para todos los píxeles de codificación con base en el parámetro de distorsión determinado en GME. Similar a otros métodos de ME en MPEG-4, se adopta la SAD (suma de diferencia absoluta) como un criterio de acoplamiento en GMC . La SAD derivada de la GMC con un equilibrio apropiado se compara contra la SAD más baja del resto de modos de MC y se selecciona el modo (local o global) el cual entregar la SAD general más baja. La especificación de la decisión del modo" de MPEG-4 puede encontrarse en S. Fukunaga, Y. Nakaya, S. H. Son, T. Nagumo, "MPEG-4 Video Verification Model Versión 15.0", ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N3093 (Diciembre, 1999) y en la patente co-pendiente anteriormente mencionada con el número de solicitud 09/587,961. La compensación en el plano de luminancia se realiza en la rutina de MC para cada MB seleccionado de GMC. El codificador encuentra coeficientes distorsionados (los cuales pueden no ser el píxel en una posición de peí total) a partir del VOP de referencia reconstruido y los almacena en el MB pronosticado. Este MB pronosticado se resta del MB de codificación para formar un MB residual y el MB pronosticado junto con el MB residual cuantificado forma el VOP actual reconstruido. La compensación en el plano de crominancia sirve también para un propósito similar aunque la dimensión del parámetro se reduce a la mitad. La determinación de MV representativo puede realizarse en cualquier lugar después del proceso de MC y antes del final de esa rutina de codificación de MB . Este proceso no tiene impacto alguno en la codificación del MB actual. Sin embargo, es necesario tener una MV representativo de manera que el MB representativo pueda utilizarla como pronosticador . Esta tarea calcula básicamente el MV de cada pixel en el MB seleccionado de GMC y encuentra después un promedio de aquellos MVs . Este MV representativo se cuantifica sea a la mitad o a un cuarto de precisión de peí después de la precisión del MV local. El proceso de distorsión es la operación clave de todas las tareas de GMC. La mayoría de las tareas de GMC requieren una distorsión hacia atrás. Sin embargo, el GME calcula el parámetro de distorsión para un S-VOP utilizando la distorsión hacia delante de acuerdo con las siguientes ecuaciones: - - , ax +by +c ? = gx + hy + 1 dx + ey+f gx+hy+1 donde (?' ,?' ) es la coordenada en el VOP de ancla anterior, (x,y) es la coordenada en el VOP actual y {a , h, c, d, e, f, q, h } son los componentes del parámetro de distorsión (g y h se fijan a 1 para G C) . El concepto principal del proceso de distorsión hacia atrás es calcular la ubicación del punto correspondiente en el VOP de referencia (aplica el GMV inverso) para cada píxel en el MB codificado de GMC. El proceso de distorsión inicia con la decodificación del punto de referencia el cual distorsiona cero en tres puntos de referencia (cada esquina de VOP.) dependiendo del modelo de distorsión empleado. Cuando el punto de distorsión es mayor que uno, la ubicación correspondiente del punto de referencia en el VOP de referencia incluye tanto componentes reales como virtuales. La precisión de ambos componentes se limita a 1/16 de peí. El siguiente paso en el proceso de distorsión es encontrar un punto correspondiente para el píxel inicial (posición superior izquierdo) del MB codificado de G C y encontrar factores de espaciamiento para direcciones horizontales y verticales. Los puntos de referencia distorsionados se utilizan para calcular los factores de espaciamiento, los cuales especifican la distancia entre el pixel adyacente después de que se distorsiona. Con la ubicación del pixel inicial correspondiente en el VOP de referencia, la ubicación de otros pixeles se encuentra agregando factores de espaciamiento apropiados. La precisión de la ubicación de pixel en el VOP de referencia se limita a 1/16 de pixel. Como es claro a partir de lo anterior, la rutina de procesamiento de GMC es bastante compleja. Con objeto de reducir la complejidad, seria ventajoso combinar las funciones de procesamiento redundantes en diversas operaciones de GMC. Seria además ventajoso proporcionar u solo proceso de distorsión para su uso en una variedad de operaciones de GMC (diferentes a GME) con objeto de incrementar la eficacia del procesamiento y la velocidad. También seria ventajoso proporcionar tales - -mejoras sin ninguna degradación de calidad. Los métodos y aparatos de la presente invención proporcionan las ventajas anteriores y otras ventajas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a compensación de movimiento global. En particular, la presente invención se proporciona para cálculos de movimiento global más eficaces al combinar los procesos de distorsión realizados en diversas funciones de compensación de movimiento global en un solo proceso de distorsión para cada pixel para su uso en la compensación de movimiento global de ese pixel. La invención puede implementarse en un codificador para una compensación de movimiento global más eficaz (G C) para codificar una imagen. Se proporciona un procesador de cálculo de movimiento global para realizar el cálculo de movimiento global (GME) en la imagen, la cual se obtiene a partir de una entrada de video la cual se va a codificar en el codificador. Se proporciona un procesador de decisión de modo para seleccionar los macrobloques (MBs) de la - -imagen para su codificación de GMC . Se proporciona un procesador de distorsión para realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes al GME. Se proporciona un procesador de compensación de movimiento global para ' realizar operaciones de GMC. Se proporciona un codificador para codificar (incluyendo, por ejemplo, codificación de largo variable y codificación de textura) la imagen a fin de producir un flujo de bits codificados de GMC. La invención puede implementarse en un decodificador para las operaciones de GMC eficaz para la decodificación de una imagen. Un flujo de bits codificado de GMC es recibido en el decodificador de manera convencional. Se proporciona un decodificador de largo variable para la decodificación de largo variable del flujo de bits para recuperar la información de pixel para los MBs de la imagen. Un procesador de distorsión realiza un solo proceso de distorsión para- cada pixel en los MBs codificados de GMC de la imagen para su uso en una pluralidad de operaciones de decodificación de GMC . Se proporciona un procesador de GMC para realizar las operaciones de decodificación de GMC en los MBs codificados de GMC a fin de proporcionar una imagen reconstruida.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La presente invención" se describirá en lo sucesivo en conjunto con las figuras de dibujos anexos, en las cuales los números de similares denotan elementos similares, y: La Figura 1 muestra un ejemplo de diagrama de bloques de un codificador de acuerdo con la invención; y La Figura 2 muestra un ejemplo de diagrama de bloques de un decodificador de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La consiguiente descripción detallada proporciona solamente las modalidades a manera de ejemplo, y no pretende limitar el alcance, disponibilidad, o configuración de la invención. En cambio, la consiguiente descripción detallada de las modalidades ejemplares preferidas proporcionarán a aquellos expertos en la materia una descripción para implementar una modalidad preferida de la invención. Debe comprenderse que pueden realizarse diversos cambios en la función y configuración de elementos sin aislarse del espíritu y alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones anexas. Una tarea común que se impl ementa -en todos los procesos de GMC es el proceso de distorsión. Todos los procesos excepto GME utilizan un proceso de distorsión hacia atrás para encontrar la ubicación o movimiento correspondiente de cada píxel en el MB codificado de GMC. Más importantemente, la mayoría de las operaciones en el proceso de distorsión entre las diferentes rutinas de GMC son muy similares. Por ende, el proceso de distorsión para cuatro operaciones de GMC; es decir, el cálculo del costo de acoplamiento, la compensación en el plano de luminancia, la compensación en el plano de crominancia y la determinación del MV representati o, pueden combinarse, dando como resultado un incremento en la eficacia del procesamiento y una disminución en el tiempo de procesamiento sin reducir substancialmente la calidad de video.

- - Pueden obtenerse más ahorros al realizar los proceso de configuración (determinando el factor de e spaci amient o ) justo después del GME dado que es independiente de la ubicación del pixel. La Figura 1 muestra una modalidad a manera de ejemplo de un codificador 10 el cual proporciona una compensación de movimiento global eficaz (G C) para codificar imágenes de acuerdo con la presente invención. Se proporciona un procesador 14 de cálculo de movimiento global para realizar el cálculo de movimiento global (GME) en una imagen obtenida a partir de una entrada 12 de video. Se proporciona un procesador 18 de decisión de modo para seleccionar macrobloques (MBs) de la imagen para la codificación de GMC. Se proporciona un procesador 16 de distorsión para realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes al GME. Se proporciona un procesador 20 de compensación de movimiento global para realizar las operaciones de GMC. Se proporcionan un codificador (incluyendo, por ejemplo, un codificador de largo variable (VLC) 30 y una - -codificación 24 de textura) para codificar la imagen a fin de producir un flujo 40 de bits codificados de GMC . Los vectores de movimiento para su uso en la codificación de la imagen pueden calcularse (por ejemplo, en el cálculo 22 de vector de movimiento) con base en la salid'a del procesador 18 .de decisión de modo y . el procesador 16 de distorsión. El procesador 18 de decisión de modo determina cuál modo de compensación de movimiento se utilizará para codificar cada MB de la imagen. Esta determinación se basa en un cálculo de costos de acoplamiento de cada MB para cada modo. Las operaciones de retraso 26 de trama, codificación 24 de textura, decodificación 28 de textura, y codificación 30 de largo variable se muestran en la Figura 1 hasta la. saciedad. Estas funciones son conocidas en la materia y no son material a la presente invención. La pluralidad de las operaciones de GMC puede comprender al menos dos de: (i) cálculo de costos de acoplamiento para la decisión de modo; (ii) compensación en el plano de luminancia; (iii) compensación en el plano de crominancia; y - - (iv) determinación de un vector de movimiento representativo. Por ejemplo, la pluralidad de operaciones de GMC puede comprender calcular cada uno de (i) los costos de acoplamiento para la decisión de modo, (ii) compensación en el plano de luminancia, (iii) compensación en el plano de crominancia, y (iv) determinación de un vector de movimiento representativo. Los procesos para calcular el costo de acoplamiento y la compensación en el plano de luminancia comparten la mayoría de las operaciones y pueden combinarse de manera transparente. Una vez que se genera el MB pronosticado (con base en la posición distorsionada correspondiente) , su costo de acoplamiento puede encontrarse fácilmente. Sin embargo, el cálculo del costo de acoplamiento necesita realizarse en cada MB mientras que la compensación en el plano de luminancia se requiere solamente en los MBs codificados de GMC. La penalización de esta combinación es muy pequeña, dado que el efecto principal de mantener el MB pronosticado cerca es simplemente un requisito de memoria extra. Para minimizar este impacto, el codificador 10 puede determinar el MB pronosticado cuando determina el modo de codificación y almacenar este MB pronosticado para su uso en la compensación de movimiento (MC) tradicional (no global) de la imagen. Por ejemplo, el MB pronosticado puede almacenarse en la misma ubicación que la memoria mantendrá el MB pronosticado cuando utilicen los MVs locales. En los procesos de MC, todos los MBs codificados de GMC pueden saltarse la MC dado que el MB pronosticado ya se ha actualizado. La combinación del cálculo de costo de acoplamiento y determinación del MV representativo es algo similar a los descrito con anterioridad. Una vez que se encuentra la ubicación del pixel distorsionado, la determinación del MV representativo se realiza al encontrar un desplazamiento de esta ubicación de la ubicación original (en lugar de encontrar su contenido) . Un equilibrio de esta combinación es similar a lo descrito con anterioridad. Todos los cálculos de desplazamiento y su promedio para el MB que no utilizan la GMC son cálculos desperdiciados. La combinación de compensación en luminancia y la determinación del MV representativo no incurre en alguna penalización dado que estos dos procesos son requeridos solamente en MBs codificados de GMC . La combinación de compensación en el plano de luminancia y compensación en el plano de crominancia es benéfica' también dado que estas operaciones son muy similares. De hecho, la ubicación del pixel distorsionado en el plano de crominancia es la mitad de su correspondiente pixel disto sionado en el plano de luminancia. Esta combinación no produce por lo tanto penalización alguna. El proceso de distorsión realizado por el procesador 16 de distorsión puede comprender determinar un parámetro de distorsión para la imagen durante el GME . Una ubicación de pixeles distorsionados correspondientes en un plano de objeto de video de referencia reconstruida (VOP) puede determinarse después con base en el parámetro de distorsión. Los MBs pronosticados pueden generarse con base en los pixeles distorsionados . Antes de la distorsión, puede determinarse un factor de espaciamiento el cual - -identifica una distancia entre pixeles adyacentes después de la distorsión. El proceso de distorsión realizado por el procesador 16 de distorsión puede comprender determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado. Un factor de espaciamiento puede determinarse después entre la ubicación distorsionada del pixel distorsionado y una ubicación original de un pixel original correspondiente. El pixel distorsionado puede restarse del pixel original para determinar un costo de acoplamiento. El pixel distorsionado puede almacenarse para su uso en las operaciones de GMC, tal como cálculo de costos de acoplamiento, compensación en el plano de luminancia, y la determinación de un vector de movimiento representativo. La imagen puede comprender sea una trama de video o un campo de video. La GMC puede comprender GMC del MPEG-4, o tipos similares de GMC. La Figura 2 muestra una modalidad a manera de ejemplo de un decodi f icador 45 que proporciona una compensación de movimiento global eficaz (GMC) para decodificar una imagen - -de acuerdo con la presente invención. Un flujo 40 de bits codificado de GMC es recibido en el decodi f i cador 45 de manera convencional. Un decodi f i cador de largo variable (VLD) 50 se proporciona para una decodificación de largo variable del flujo de bits para recuperar la información de pixel para los macrobloques (MBs) de una imagen. Un procesador 54 de distorsión realiza un solo proceso de distorsión para cada pixel en MBs codificados de GMC de la imagen para su uso en una pluralidad de operaciones de decodificación de GMC. Un procesador 56 de GMC se proporciona para realizar las operaciones de decodificación de GMC en los MBs codificados de GMC a fin de proporcionar una imagen 100 reconstruida . Las operaciones de retraso 60 de trama, la decodificación 50 de largo variable, y la decodificación 58 de textura se muestran en la Figura 2 hasta la saciedad. Estas funciones son conocidas en la materia y no son material a la presente invención. La pluralidad de las operaciones de decodificación de GMC realizadas por el procesador 56 de GMC pueden comprender al menos dos de: (i) compensación en el plano de luminancia; (ii) compensación en el plano de crominancia; y (iii) determinación de un vector de movimiento representati o. Los beneficios y desventajas de diversas combinaciones de estas operaciones se describen con anterioridad en conexión con la Figura 1. Antes de la distorsión, puede determinarse un factor de espaciamiento el cual identifica una distancia entre los pixeles adyacentes después de la distorsión. El proceso de distorsión realizado por el proceso 54 de distorsión puede comprender determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado. Puede determinarse un factor de espaciamiento entre la ubicación distorsionada del pixel distorsionado y una ubicación original de un correspondiente pixel original. El pixel distorsionado puede almacenarse para su uso en las operaciones de decodificación de GMC, tal como compensación en el plano de luminancia y determinación de un vector de movimiento representativo. La imagen puede comprender una trama de video o un campo de video. La GMC puede comprender G C de MPEG-4, o tipos similares de GMC . Los métodos correspondientes de codificación y decodificación se proporcionan también de acuerdo con la invención. Aquellos expertos en la materia apreciarán que las Figuras muestran solamente aquellas operaciones necesarias para la codificación y decodificación de GMC, y que no se muestran las operaciones necesarias para otros modos de codificación y de codi f i cae i ón , dado que no son material para la presente invención . Las simulaciones se han realizado en un codificador de acuerdo con la invención (referido en la presente como el "codificador de simulación") utilizando una función de distorsión común para GMC la cual reemplaza las funciones separadas de distorsión de las siguientes tres rutinas: (i) cálculo del costo de acoplamie to, (ii) cálculo en el plano de luminancia, (iü) y determinación del MV representativo. Este codificador de simulación produce flujos de bits idénticos a aquellos generados por el codificador de referencia de Microsoft (Microsoft-fdpam-1-1.0-000703 ) en cualquier configuración de GMC . Esta rutina común es llamada desde la función trama_ME para cada MB en el S-VOP, y comparte la operación de configuración (encontrar la ubicación distorsionada del pixel inicial y el factor de espaciamiento ) . Al interior del circuito de pixel, la rutina común recuperará el pixel distorsionado, encontrará un desplazamiento entre la ubicación del pixel distorsionado y la ubicación original (con objeto de encontrar el MV representativo) , restar el pixel distorsionado del pixel original (con objeto de encontrar el costo de acoplamiento) y almacenar el pixel distorsionado en la memoria (para MC) . El codificador de simulación implemento también operaciones convencionales de GMC para proporcionar un estándar de comparación. Las simulaciones se han realizado en ambas plataformas (es decir, el codificador de simulación y el codificador de referencia de Microsoft) con diversas condiciones de GMC. Este experimento se realizó en una computadora personal con base en Pentium III de 450 MHz. Todas las pruebas se encuentran en los primeros 15 VOPs de la secuencia de prueba PEG-4 "Stefan" (es decir, un I-VOP y catorce S-VOPs) sin ninguna otra herramienta utilizada (búsqueda rápida y precisión de MV se limita a medio peí) . Para comprender la eficacia de la presente invención, perfilar los datos de ambas implementaciones se muestran en las Tablas 1-8. La Tabla 9 muestra también los mismos datos pero estrecha la función a aquellos relevantes a las modificaciones inventivas. La Hilera 2 de la Tabla 9 es el tiempo combinado de las Hileras 3 a 5 de la Tabla 9 y estas rutinas son comparables con la nueva función común.

Tabla 1 : Los diez procesos que consumen más tiempo cuando se codifica con GMC ( implementación inventiva, 3 puntos de distorsión) Proceso Tiempo de Tiempo Total Cuenta Func . Af f ineGME 22211 (75.7) 22416 (76.3) 14 FastAf f ine 1213 (4.1) 2009 (6.8) 5544 Warp Cinterpola te 832 (2.8) 832 (2.8 1806592 PixelV Distl_8*8 701 (2.4 ) 701 (2.4) 274908 Fdct_NoMMX 576 (2.0) 576 (2.0) 35640 BlockQuant 285 (1.0) 296 (1.0) 35640 MPEG Distl 222 (0.8) 222 (?.8) 47960 FastAf fine 212 (0.7) 457 (1.6) 3026 WarpC Putpict 170 (0.6) 6409 (21 ; 8 ) 15 Tabla 2 : Tiempo de cálculo de los procesos seleccionados cuando se codifican con GMC (estándar de comparación, 3 puntos de distorsión) Proceso Tiempo de Tiempo Total Cuenta Func . · Af f ineGME 22224 (73.9) 22427 (74.5) 14 Cinterpolat e 1359 (4.5) 1359 (4.5) 2580864 PixelV FastAf fine 749 (2.5) 1729 (5.7) 5544 _SAD Distl_8*8 714 (2.4) 714 (2.4) 274984 - - Tabla 3 : Los diez procesos que consumen más tiempo cuando se codifica con GMC ( implementación inventiva, 2 puntos de distorsión) Proceso Tiempo de Tiempo Total Cuenta Func . I s ot ropi c 14453 (67.3) 14648 (64.2) 14 GME Fas tAf fine 1137 (5.3) 1823 (8.5) 5544 Warp Cinterpolate 764 (3.6) 764 (3.6) 1785984 PixelV Distl_8*8 702 (3.3) 702 (3.3) 275444 Fdct_No MX 576 (2.7) 576 (2.7) 35640 BlockQuant 283 (1.3) 296 (1.4) 35640 MPEG Tabla 4 : Tiempo de cálculo de los procesos seleccionados cuando se codifica con GMC (estándar de comparación, 2 puntos de distorsión) Proce so Tiempo de Tiempo Total Cuenta Func . Isotropic GME 15652 (63.2) 15908 (64.2) 14 Cinterpolate 1660 (6.7) 1660 (6.7) 2525568 PixelV Distl_ 8*8 795 (3.2) 795 (3.2) 275124 FastAf fine 779 (3.1) 1841 (7.4) 5544 _SAD Fdct_No MMX 602 (2.4) 602 (2.4) 35640 FastAf fine_MC 460 (1.9) 938 (3.8) 2881 BlockQuant 307 (1.2) 320 (1.3) 35640 MPEG FastAf f ine 261 (1.1) 559 (2.3) 2881 WarpC Bi tStream 240 (1.0) 379 (1.5) 205617 PutBit FastAf f ine_MV 70 (0.3) 139 (0.6) 2881 Tabla 5 : Tiempo de cálculo de los procesos seleccionados cuando se codifica con GMC ( implemen ación inventiva, 1 punto de distorsión) . Proceso Tiempo de T i empo. Cuenta Func . Total Translational 11915 12107 14 G E (65.6) (66.6) Cinterpolate 899 (5.0) 899 (5.0) 1519584 PixelV Distl_8 *8 706 (3.9) 706 (3.9) 276948 Fdct_No MMX 575 (3.2) 575 (3.2) 35640 FastTranslation 441 (2.4) 1238 (6.8) 5544 Warp BlockQuant MPEG 283 (1.6) 295 (1.6) 35640 Distl 224 (1.2) 224 (1.2) 48163 Bi s t S t r eam 176 (1.0) 281 (1.5) 217462 PutBit Putpict 166 (0.9) 5509 (30.3) 15 Translational 118 (0.7) 220 (1.2) 1565 WarpC Tabla 6 : Tiempo de cálculo de procesos seleccionados cuando se codifica con GMC (estándar de comparación, 1 punto de distorsión) Proceso Tiempo de Tiempo Total Cuenta Func . Transía t ion a 1 11897 (63.9) 12090 (64.9) 14 GME Cinterpola te 1034 (5.6) 1034 (5.6) 2023040 PixelV Distl_8*8 718 (3.9) 718 (3.9) 276948 Translation 576 (3.1) 1273 (6.8) 5544 _SAD Fdct_No MMX 574 (3.1) 574. (3.1) 35640 BlockQuant 281 (1.5) 293 (1.6) 35640 MPEG Distl 227 (1.2) 227 (1.2) 48163 BistStream 182 (1.0) 304 (1.6) 217462 PutBit Translation 128 (0.7) 354 (1.9) 1576 _MC Translation WarpC 98 (0.5) 209 (1.1) 1565 Translation V 1.8 (-0.0) 1.'8 (0.0) 1576 Tabla 7 : Tiempo de cálculo de procesos seleccionados cuando se codifica con GMC (implementación inventivo, 0 puntos de distorsión) Proceso Tiempo de Tiempo Cuenta Func . Total Distl_8*8 705 (14.6) 705 (14.6) 276432 Fdct_No MMX 592 (12.3) 592 (12.3) 35640 BlockQuant 279 (5.8) 289 (6.0) 35640 MPEG ' Dist 1 230 (4.8) 230 (4.8) 48566 Bi s t S t re am 202 (4.2) 293 (6.1) 217613 PutBit I de t col 189 (3.9) 189 (3.9) 285120 Putpict 169 (3.5) 4274 (88.7) 15 Idct_No MMX 154 (3.2) 490 (10.2) 35640 Idctrow 146 (3.0) 146 (3.0) 285120 FastStationary 62 (1.3) 62 (1.3) 5544 Warp Tabla 8 : Tiempo de Cálculo de los procesos seleccionados cuando se codifica con GMC (estándar de comparación, 0 puntos de distorsión) Proceso Tiempo de Ti empo Cuenta Func . Total Distl_8 *8 713 (15.1) 713 (15.1) 276432 Fdct_No M X 577 (12.2) 577 (12.2) 35640 BlockQuant 282 (6.0) 293 (6.2) 35640 MPEG Dist 1 227 (4.8) 227 (4.8) 48566 BistStream 172 (3.6) 294 (6.2) 217613 PutBit Stationary 30 (0.6) . 30 (0.6) 5544 SAD Stationary 5.2 (0.1) 5.2 (0.1) 1194 WarpC Stationary _MC 4.7 (0.1) 4.7 (0.1) 1198 Tabla 9 : Comparación del tiempo de cálculo en las tareas de GMC (Tiempo de Func. /Tiempo Total) Es obvio a partir de la Tabla 9 que se alcanza una ganancia más alta cuando se' utilizan dos o tres puntos y la ganancia es mínima para cero puntos dado que no se requiere la distorsión. El ahorro difiere de VOP a VOP dependiendo de cuántos MBS utilizan la codificación de GMC. Se espera un ahorro creciente cuando se combina la compensación en el plano de crominancia en la función común. Este planteamiento también "es aplicable en un decodi f icador (por ejemplo, pueden combinarse la compensación en el plano de luminancia, compensación en el plano de crominancia y determinación del MV representativo) a fin de acelerar las operaciones de decodificación de GMC . Debe apreciarse ahora que la presente invención proporciona método y aparatos ventajosos para una compensación de movimiento global eficaz cuando se codifican y decodifican datos digitales. La invención utiliza una función común para proporcionar una operación compartida (es decir, la función de distorsión) para la mayoría de las tareas de GMC. Esta combinación de las funciones en una sola función común, no afecta la precisión y salida del cálculo interno. La penalización de esta implementac ión es pequeña y ocurre solamente cuando un macrobloque no utiliza la codificación de GMC de las operaciones de GMC. Aunque la invención ha sido descrita en conexión con diversas modalidades ilustradas, pueden realizarse numerosas modificaciones y adaptaciones a la misma sin aislarse del espíritu y alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones.

Claims (36)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
2. REIVINDICACIONES 1. Un método para proporcionar compresión de video utilizando compensación de movimiento global (GMC) para codificar una imagen, caracterizado porque comprende los pasos para : realizar el cálculo de movimiento global (GME) en la imagen; seleccionar macrobloques (MBs) de dicha imagen para la codificación de GMC; realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes al GME; y codificar dicha imagen para producir un flujo de bits codificado de GMC. 2. Un método según la reivindicación 1, ca acterizado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende al menos dos de: (i) cálculo de costos de acoplamiento para la decisión de modo; (ii) compensación en el plano de luminancia; (iii) compensación en el plano de crominancia; y (iv) determinación de un vector de movimiento representativo.
3. 3. Un método según la rei indicación 1, caracte izado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende el cálculo de costos de acoplamiento para la decisión de modo, compensación en un plano de luminancia, compensación en un plano de crominancia, y determinación de un vector de movimiento representativo.
4. 4. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho proceso de distorsión comprende: determinar un parámetro de distorsión para la imagen durante el GME; determinar la ubicación de pixeles de distorsión correspondiente en un plano de objeto de video de referencia reconstruida (VOP) con base en dicho parámetro de distorsión; y generar MBs pronosticados con base en dichos pixeles distorsionados.
5. 5. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque: dichos MBs pronosticados se generan en un momento cuando se realiza una decisión de modo de codificación; y dichos MBs pronosticados se almacenan para su uso en un proceso de compensación de movimiento no global.
6. 6. Un método según la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: determinar, antes de dicha distorsión, un factor de e spaciamiento el cual identifica una distancia entre los píxeles adyacentes después de la distorsión.
7. 7. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho proceso de distorsión comprende: determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado; determinar un factor de espaciamiento entre la ubicación distorsionada del pixel distorsionado y una ubicación original de un pixel original correspondiente; restar el pixel distorsionado de dicho pixel original para determinar un costo de acoplamiento; y almacenar dicho pixel distorsionado para su uso en operaciones de GMC .
8. 8. Un método según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende el cálculo de costos de acoplamiento, compensación en un plano de luminancia, y determinación de un vector de movimiento representativo . -
9. 9. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha imagen comprende uno de entre una trama de video o un campo de video .
10. 10. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha GMC comprende GMC de MPEG-4.
11. 11. Un método para decodificar un flujo de bits codificados de compensación de movimiento global (GMC) que lleva datos de video comprimidos, caracterizado porque comprende los pasos para: decodificación de largo variable de dicho flujo de bits codificado de GMC para recuperar la información de pixel para los macrobloques (MBs) de una imagen; realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs codificados de GMC de dicha imagen para su uso en una pluralidad de operaciones de decodificación de G C, y decodificar dichos MBs codificados de GMC de acuerdo con dicho proceso de distorsión para proporcionar una imagen reconstruida.
12. 12. Un método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de decodificación de GMC comprende al menos de: ,( i ) compensación en un plano de luminancia; (ü) compensación en un plano de crominancia ; y (iii) determinación de un vector de movimiento representativo.
13. 13. Un método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de decodificación de GMC comprende compensación en un plano de luminancia, compensación en un plano de crominancia, y determinación de un vector de movimiento representativo.
14. 14. Un método según la reivindicación' 11, caracterizado además porque comprende: determinar, antes de dicha distorsión, un factor de espaciamiento el cual identifica una distancia entre los pixeles adyacentes después de la distorsión.
15. 15. Un método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho proceso de distorsión comprende: determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado; determinar un factor de e spaciamiento entre la ubicación distorsionada ¦ del pixel distorsionado y una ubicación original de un pixel original correspondiente; y. almacenar dicho pixel distorsionado para su uso en dichas operaciones de decodificación de G C .
16. 16. Un método según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de de codi f icaci ón de GMC comprende la compensación en un plano de luminancia y determinación de un vector de movimiento representativo .
17. 17. Un método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha imagen comprende uno de entre una trama de video o un campo de video.
18. 18. Un método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho GMC comprende GMC de MPEG-4.
19. 19. Aparato para codificar una imagen utilizando compensación de movimiento global (GMC), caracteri ado porque comprende: un procesador de cálculos de movimiento global para realizar cálculos de movimiento global (GME) en la imagen; un procesador de decisión de modo para seleccionar macrobloques (MBs) de dicha imagen para la codificación de GMC; un procesador de distorsión para realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes a GME ; un procesador de distorsión de compensación de movimiento global para realizar dichas operaciones de GMC; y un codificador sensible a dicho procesador de compensación de movimiento global para codificar dicha imagen a fin de producir un flujo de bits codificado de GMC.
20. 20. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende al menos dos de: (i) cálculo de costos de acoplamiento para la decisión de modo; (ii) compensación en un plano de luminancia; (iii) compensación en un plano de crominancia ; y (iv) determinación de un vector de movimiento representativo.
21. 21. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende el - cálculo de costos de acoplamiento para la decisión de modo, compensación en un plano de luminancia, compensación en un plano de crominancia, y determinación de un vector de movimiento representativo .
22. 22. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado dicho proceso de distorsión porque comprende : determinar un parámetro de distorsión para la imagen durante GME; determinar la ubicación de pixeles distorsionados correspondientes en un plano de objeto de video de referencia reconstruida (VOP) con base en dicho parámetro de distorsión; y generar MBs pronosticados con base en dichos pixeles distorsionados.
23. 23. Aparato según la reivindicación 22, caracterizado porque: dichos MBs pronosticados se generan en un momento cuando se realiza una decisión de modo de codificación; y dichos MBs pronosticados se almacenan para su uso en un proceso de compensación de movimiento no global.
24. 24. Aparato según la reivindicac ón 19, caracterizado porque: antes de dicha distorsión, se determina un factor de espaciamiento el cual identifica una distancia entre los pixeles adyacentes después de la distorsión.
25. 25. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado dicho proceso de distorsión porque comprende : determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado; determinar un factor de espaciamiento entre la ubicación distorsionada del pixel distorsionado y una ubicación original de un pixel original correspondiente; restar el pixel distorsionado de dicho pixel original para determinar un costo de acoplamiento, y almacenar dicho pixel distorsionado para su uso en dichas operaciones de GMC .
26. 26. Aparato según la reivindicación 25, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de GMC comprende calcular los costos de acoplamiento, compensación en un plano de luminancia, y determinación de un vector de movimiento representativo.
27. 27. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha imagen comprende uno de entre una trama de video o un campo de video.
28. 28. Aparato según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha GMC comprende GMC de MPEG-4.
29. 29. Aparato para decodificar un flujo de bits codificado de compensación de movimiento global (GMC) que lleva datos de video comprimido, caracte izado porque comprende: un de codi fi cador de largo variable para la decodificación de largo variable de dicho flujo de bits codificado de GMC para recuperar información de pixel para los macrobloques (MBs) de una imagen; un procesador de distorsión para realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs codificados de GMC de dicha imagen para su. uso en una pluralidad de operaciones de decodificación de GMC; y un procesador de GMC para realizar dichas operaciones de decodificación de GMC en dichos MBs codificados de GMC para proporcionar una imagen reconstruida.
30. 30. Aparato según la reivindicación 29, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de decodificación de GMC comprende al menos dos de: (i) compensación en un plano de luminancia; (ü) compensación en un plano de crominancia ; y (iii) determinación de un vector de movimiento representativo.
31. 31. Aparato según la reivindicación 29, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de decodificación de GMC comprende compensación en un plano de luminancia, compensación en un plano de crominancia, y determinación de un vector de movimiento representativo.
32. 32. Aparato según la reivindicación 29, caracterizado porque: antes de dicha distorsión, se determina un factor de espaciaraiento el cual identifica una distancia entre los pixeles adyacentes después de la distorsión.
33. 33. Aparato según la rei indicación 29, caracte izado porque dicho proceso comprende: determinar una ubicación distorsionada de un pixel distorsionado; determinar un factor de e spa c i ami e nt o entre la ubicación distorsionada del pixel distorsionado y una ubicación original de un pixel original correspondiente; y almacenar dicho pixel distorsionado para su uso en dichas operaciones de decodificación de GMC .
34. 34. Aparato según la reivindicación 33, caracterizado porque dicha pluralidad de operaciones de decodificación de GMC comprende la compensación en un plano de luminancia y determinación de un vector de movimiento representativo.
35. 35. Aparato según la reivindicación 29, caracterizado porque dicha imagen comprende uno de entre una trama de video o un campo de video.
36. 36. Aparato según la reivindicación 29, caracterizado porque dicha GMC comprende GMC de MPEG- 4. RESUMEN Se proporciona una compensación de movimiento global más eficaz al combinar los procesos de distorsión realizados en diversas funciones de compensación de movimiento global (GMC) en un solo proceso de distorsión para su uso en las operaciones de codificación y decodificación de GMC. En un codificador de acuerdo con la invención, se proporciona un procesador de cálculo de movimiento global para realizar cálculos de movimiento global (GME) en una imagen. Se proporciona un procesador de decisiones de modo para seleccionar los macrobloques (MBs) de la imagen para la codificación de GMC. Se proporciona un procesador de distorsión para realizar un solo proceso de distorsión para cada pixel en los MBs seleccionados para su uso en una pluralidad de operaciones de GMC diferentes al GME. Se proporciona un procesador de compensación de movimiento global para realizar las operaciones de GMC. Se proporcionan la codificación de largo variable y la codificación de textura para codificar la imagen a fin de producir un flujo de bits codificados de GMC.