MXPA05013727A

MXPA05013727A - Metodo y aparato para el calculo de prediccion ponderada con el uso de diferencial de cuadro desplazado.

Info

Publication number: MXPA05013727A
Application number: MXPA05013727A
Authority: MX
Inventors: Peng Yin
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US20060198440A1; EP1636998A2; WO2005004492A3; US7809059B2; WO2005004492A2; JP2007525072A; BRPI0411708A; CN1810041A; KR20060055472A

Abstract

Un codificador (200, 300) de video y metodos (600, 700) correspondientes para el calculo de prediccion ponderada con el uso de la diferencia de cuadro desplazado o su diferencial, el codificador incorpora un metodo (700) para recibir (712) un bloque de imagen esencialmente no comprimido, asignar (714) un factor de ponderacion para el bloque de imagen correspondiente a una imagen de referencia particular que tiene un indice correspondiente, computar (716) vectores de movimiento correspondientes a la diferencia entre el bloque de imagen y la imagen de referencia particular, compensar (718) de movimiento la imagen de referencia particular en correspondencia con los vectores de movimiento, multiplicar (720) la imagen de referencia compensada de movimiento por el factor de ponderacion asignado para formar una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada, restar (722) la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada del bloque de imagen esencialmente no comprimido y codificar (724) una senal indicativa de la diferencia entre el bloque de imagen esencialmente no comprimido y la imagen de referencia compensada de movimiento junto con el indice correspondiente de la imagen de referencia particular.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA EL CÁLCULO DE PREDICCIÓN PONDERADA CON EL USO DE DIFERENCIAL DE CUADRO DESPLAZADO REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de Estados Unidos No. 60/482,301 (Referencia del Abogado No. PU030165), presentada el 25 de junio de 2003 y titulada "MÉTODO Y APARATO PARA EL CÁLCULO DE PREDICCIÓN PONDERADA CON EL USO DE UN DIFERENCIAL DE CUADRO DESPLAZADO" (METHOD AND APPARATUS FOR WEIGHTED PREDICTION ESTIMATION USING DISPLACED FRAME DIFFERENTIAL", la cual se incorpora aquí como referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a codificadores y decodificadores de video y más en particular, a un aparato y método para el cálculo de predicción ponderada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La norma JVT (también conocida como H.264 y MPEG AVC) es la primera norma de compresión de video para adoptar la característica de predicción ponderada ("WP"). En las normas de compresión de video anteriores a JVT, como MPEG-1, 2 y 4, cuando se utilizaba una única predicción de imagen de referencia para las 2 imágenes o rebanadas predictivas ("P"), la predicción no era escalable. Cuando se utilizaba la predicción bi-direccional para las imágenes o rebanadas bi-predictivas (B), las predicciones se formaban de dos diferentes imágenes, y entonces las dos predicciones se promediaban juntas, con el uso de factores iguales de ponderación (1/2, ½), para formar una única predicción promediada. En JVT se pueden utilizar múltiples imágenes de referencia para la inter-predicción con un índice de imagen de referencia codificado para indicar cuál de las múltiples imágenes de referencia es usada. En las imágenes o rebanadas P, solamente se utiliza la predicción direccional, y las imágenes de referencia permisibles se manejan en una lista 0. En las imágenes o rebanadas P, se manejan dos listas de imágenes de referencia, la lista 0 y la lista 1. En las imágenes o rebanadas B, se permite la única predicción direccional con el uso de cualquiera de la lista 1 o la lista 2, o la bi-predicción con el uso de ambas listas, lista 0 y lista 1. Cuando se utiliza la bi-predicción, los predictores de la lista 1 y de la lista 0 se promediaban para formar un predictor final. De este modo, la herramienta JVT WP permite los factores de ponderación multiplicativa arbitraria y los desplazamientos aditivos a ser aplicados a las predicciones de imagen de referencia tanto en las imágenes P como en las B. La predicción ponderada está soportada en los perfiles Principal y Extendido de la norma JVT. El uso de la predicción 3 ponderada se indica en el grupo de parámetro de imagen para P, SP (conmutación P) y las rebanadas B. Existen dos modos WP; el modo explícito que es soportado en P, SP y las rebanadas B, y el modo implícito, que es soportado solamente en las rebanadas B.

MODO EXPLÍCITO En el modo explícito, los parámetros WP se codifican en el encabezado de rebanada. Se pueden codificar un factor de ponderación multiplicativo y un desplazamiento aditivo para cada componente de color, para cada una de las imágenes de referencia permisibles en la lista 0 para las rebanadas P y las rebanadas B. Sin embargo, los diferentes macrobloques en la misma imagen se pueden utilizar diferentes factores de ponderación incluso cuando se pronostican de la misma imagen de referencia. Esto se puede lograr con el uso del reordenamiento de las imágenes de referencia y los comandos de operación de control de manejo de memoria ("MMCO") para asociar más de un índice de imagen de referencia con un almacenamiento de imagen de referencia particular. Los mismos parámetros de ponderación que se utilizan para la única predicción se utilizan en combinación para la bi-predicción. La inter-predicción final se forma para los píxeles de cada macrobloque o división de macrobloque, con base en el tipo de predicción utilizado. Para la predicción direccíonal única de la lista 0, Muestra P =(((MuestraP0. W0 + 2LWD-1)>>LWD) + O0) (1) 4 Y para cada predicción direccional única de la lista 1, Muestra P = (((MuestraP 1. W, + 2LWD-1)»LWD)+01) (2) Y para la bi-predicción. Muestra P = (((Muestra PO . W0 + MuestraPI . W, + 2LWD)>> (LWD + 1)) + )O0 + ?t + 1) >>1) (3) En donde el adjunto (clip) 1 es un operador que adjunta al intervalo (0,255), W0 y O0 son el factor y el desplazamiento de ponderación de imagen de referencia de la lista 0 y W, y O-, son el factor y desplazamiento de ponderación de imagen de referencia, y LWD es el factor de redondeo de denominador de ponderación de registro. La muestra PO y la muestra P1 son los predictores iniciales de la lista 0 y de la lista 1 y la Muestra P es el predictor de ponderación.

MODO IMPLÍCITO En el modo implícito de WP, los factores de ponderación no se transmiten explícitamente en el encabezado de rebanada, en su lugar, se derivan con base en las distancias relativas entre la imagen actual y las imágenes de referencia. El modo implícito se utiliza solamente para los macrobloques codificados en forma bi-predictiva y las divisiones del macrobloque en las rebanadas B, incluyendo las que usan el modo directo. Se utiliza la misma fórmula para la bi-predicción que la determinada en el modo explícito anterior, excepto que los valores O0 y de desplazamiento son iguales a cero y los factores de ponderación W0 y W1 se derivan con el uso de las 5 siguientes fórmulas.

X= (16384 + (TDD» 1)) / TDD Z= clip3(-1024, 1023, (TDB ¦ X + 32) » 6) (4) Esta es una ¡mplementación de operación segura de 16 bits, libre de división de: W1 = (64 * TDD ) / TDB (5) En donde TDB es una diferencial terminal entre la imagen de referencia de la lista 1 y la imagen de referencia de la lista 0, adjunta al intervalo (-128, 127) y TDB es la diferencia de la imagen actual y la imagen de referencia de la lista 1, adjunta al intervalo (-128, 127). Las medidas para la aplicación de parámetros de ponderación se describen por las ecuaciones 6 a la 8. Para simplificar, se escribe la predicción ponderada para la predicción de la lista 0 como: Muestra P = Muestra P0 . W0 + O0 (6) Para simplificar, se escribe la predicción ponderada para la predicción de la lista 1, como: Muestra P = Muestra P1 : W, + 0 (7) Y para la bi-predicción 6 Muestra P = (Muestra PO W0 + Muestra P1 . W1+O0 + O1/2) En donde w¡ es el factor de ponderación y o¡ es el desplazamiento de ponderación (8) De conformidad con esto, lo que se necesita es un aparato y una nueva clase de métodos para determinar los parámetros de predicción ponderada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Estas y otras desventajas de la técnica previa se solucionan con el aparato y método para el cálculo de predicción ponderada con el uso de un diferencial de cuadro desplazado. Un codificador de video y los métodos correspondientes son provistos para el cálculo de predicción ponderada con el uso de la diferencia o diferencial de cuadro desplazado, el codificador incorpora el método para recibir un bloque de imagen esencialmente no comprimido, asigna un factor de ponderación y un desplazamiento para el bloque de imagen correspondiente a una imagen de referencia particular que tiene un índice correspondiente, computa los vectores de movimiento correspondientes a la diferencia entre el bloque de imagen y la imagen de referencia particular, compensa de movimiento la imagen de referencia particular en correspondencia con los vectores de movimiento, multiplica la imagen de referencia compensada de movimiento por el factor de ponderación asignado para formar una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada, resta la imagen de referencia compensada de 7 movimiento, ponderada y codifica una señal indicativa de la diferencia entre el bloque de imagen esencialmente no comprimido y la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada junto con el índice correspondiente de la imagen de referencia particular. Estos y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de las modalidades ejemplif ¡cativas, que se debe leer en conexión con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención se comprenderá mejor con referencia a las siguientes Figuras ejemplificativas, en las cuales: La Figura 1 muestra un diagrama en bloque para un codificador de video. La Figura 2 muestra un diagrama en bloque para un codificador de video con la ponderación de imagen de referencia implícita. La Figura 3 muestra un diagrama en bloque para un codificador de video con ponderación de imagen de referencia explícita. La Figura 4 muestra un diagrama en bloque para un decodificador de video. La Figura 5 muestra un diagrama en bloque para un decodificador de video con la ponderación de imagen de referencia explícita. La Figura 6 muestra un diagrama de flujo para un proceso de decodificación ejemplificativo de conformidad con los principios de la 8 presente invención; y La Figura 7 muestra un diagrama de flujo de un proceso de codificación ejemplificativo de conformidad con los principios de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La norma de codificación de video JVT incluye una herramienta de predicción ponderada (WP) en sus perfiles Principal y Extendido. En la WP, se aplican un factor de ponderación multiplicativo y un desplazamiento aditivo a la predicción compensada de movimiento. La WP es particularmente útil para la codificación de secuencias de desvanecimiento. En el modo explícito, un factor de ponderación y un desplazamiento se pueden codificar en el encabezado de rebanada para cada índice de imagen de referencia permisible. En el modo implícito, los factores de ponderación no se codifican, más bien, se derivan con base en las distancias de la cuenta de orden de imagen (POC) de dos imágenes de referencia. Las medidas estadísticas, tal como la regresión lineal se puede utilizar para calcular los parámetros de ponderación. También es posible que el factor de ponderación sea calculado como la tasa entre el valor promedio de los píxeles en la imagen actual dividido entre el valor promedio de los píxeles en la imagen de referencia mientras se ajusta el desplazamiento de ponderación en cero. Esta descripción ejemplif ¡cativa ilustra solamente los principios 9 de la invención. Por lo tanto, las personas experimentadas en la técnica tendrán la capacidad de reconocer diferentes arreglos, que aunque no se describen o muestran explícitamente aquí, incorporan los principios de la presente invención y están incluidos dentro de su espíritu y alcance. Además, todos los ejemplos y el lenguaje condicionado descrito aquí tienen propósitos pedagógicos para ayudar al lector a comprender los principios de la invención y los conceptos proporcionados por el inventor para la técnica, y se deben considerar no limitados a los ejemplos y condiciones específicamente descritos.

También, todas las declaraciones, principios, aspectos y modalidades de la invención, así como los ejemplos específicos de la misma, tienen ia intención de abarcar los equivalentes estructurales y funcionales de la misma. Se tiene la intención también, de que los equivalentes incluyan tanto los equivalentes conocidos como los equivalentes desarrollados en el futuro, es decir, cualquier elemento desarrollado para llevar a cabo la misma función, sin importar su estructura. De esta forma, por ejemplo, las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que los diagramas en bloque aquí representados son vistas conceptuales de la circuitería ilustrativa que incorpora los principios de la presente invención. De manera similar, se debe observar que los diagramas de flujo, diagramas de transición de estado, pseudo-códigos, y sus similares representan diferentes procesos que se pueden representar esencialmente en un 10 medio legible por computadora y se pueden ejecutar por una computadora o procesador aunque se muestre o no tal computadora o procesador. Las funciones de los diferentes elementos mostrados en las Figuras (incluyendo los bloques funcionales) pueden ser provistas con el uso de un hardware dedicado así como con un hardware con la ejecutar un software asociado con un software apropiado. Cuando es provisto por un procesador, las funciones pueden ser proporcionadas por un único procesador dedicado, mediante un procesador compartido o por una pluralidad de procesadores individuales, algunos de los cuales pueden estar compartidos. Además, el uso explícito del término "procesador" o "controlador" no se debe considerar como refiriéndose exclusivamente a un hardware con la capacidad de ejecutar software y pueden implícitamente incluir, sin limitación, un hardware procesador de señal digital ("DSP"), una memoria de solamente lectura ("ROM") para almacenar el software, una memoria de acceso aleatorio ("RAM"), y un almacenamiento no volátil. También se puede incluir otro hardware convencional y/o acostumbrado. De manera similar, los conmutadores mostrados en las Figuras son únicamente conceptuales. Su función se puede llevar a cabo a través de la operación de un lógico de programa, a través de un lógico dedicado, a través de la interacción de un control de programa y un lógico dedicado o incluso en forma manual, cuando la técnica particular seleccionada por el desarrollador es más 11 específica para el contexto. En las reivindicaciones aquí descritas, cualquier elemento expresado como un medio para llevar a cabo una función específica tiene la intención de abarcar cualquier forma para llevar a cabo esa función, incluyendo por ejemplo A) una combinación de elementos de circuito que llevan a cabo esa función; B) software en cualquier forma, incluyendo, por lo tanto, firmware, microcódigos o sus similares, combinados con la circuitería apropiada para ejecutar el software para llevar a cabo la función. La invención, como se define por las reivindicaciones reside en el hecho de que las funcionalidades provistas por los diferentes medios descritos están combinadas y se pueden alcanzar en la forma en que lo describen las reivindicaciones. El solicitante, por lo tanto agradece cualquier medio que pueda proporcionar estas funciones, como equivalentes de los mostrados aquí. Como se muestra en la Figura 1, un codificador de video se indica por lo general con el número 100 de referencia. Una entrada para el codificador 100 se conecta en comunicación de señal con una entrada no invertida de un empalme 110 sumador. La salida del empalme 110 sumador se conecta en comunicación de señal con una función 120 de transformación en bloque. El transformador 120 se conecta en comunicación de señal con un cuantif icador 130. La salida del cuantif icador 130 se conecta en comunicación de señal con un codificador de longitud variable ("VLC") 140, en donde la salida del VLC 140 es una salida disponible en forma externa del 12 codificador 100. La salida del cuantificador 130 también se conecta en comunicación de señal con un cuantificador 150 invertido. El cuantificador 150 invertido se conecta en comunicación de señal con un transformador 160 en bloque invertido, que a su vez, se conecta en comunicación de señal con un almacenamiento 170 de imagen de referencia. Una primera salida del almacenamiento 170 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del calculador 180 de movimiento. La entrada del codificador 100 también se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada de un calculador 180 de movimiento. La salida del calculador 180 de movimiento se conecta en comunicación de señal con una primera entrada de un compensador 190 de movimiento. Una segunda salida del almacenamiento 170 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del compensador 190 de movimiento. La salida del compensador 190 de movimiento se conecta en comunicación de señal con una entrada invertida del empalme 110 sumador. Con referencia a la Figura 2, un codificador de video con ponderación de imagen de referencia implícita se indica por lo general con el número 200 de referencia. Una entrada del codificador 200 se conecta en comunicación de señal con una entrada no invertida de un empalme 210 sumador. La salida del empalme 210 sumador se conecta en comunicación de señal con un transformador 220 en bloque. El transformador 220 se conecta en 13 comunicación de señal con un cuantificador 230. La salida del cuantificador 230 se conecta en comunicación de señal con un VLC 240, en donde la salida del VLC 240 es una salida disponible en forma externa del codificador 200. La salida del cuantificador 230 también se conecta en comunicación de señal con un conformidad 250 invertido. El conformidad 250 invertido se conecta en comunicación de señal con un transformador 260 en bloque invertido, que a su vez, se conecta en comunicación de señal con un almacenamiento 270 de imagen de referencia. Una primera salida del almacenamiento 270 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del asignador 272 de factor de ponderación de imagen de referencia. La entrada del codificador 200 también se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del asignador 272 de factor de ponderación de imagen de referencia. Una segunda salida del almacenamiento 270 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una entrada del calculador 280 de movimiento. La entrada del codificador 200 también se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del calculador 280 de movimiento. La salida del calculador 280 de movimiento que es indicativa de los vectores de movimiento, se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del compensador 290 de movimiento. Una tercera salida del almacenamiento 270 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una 14 segunda entrada del compensador 290 de movimiento. La salida del compensador 290 de movimiento, que es indicativa de una imagen de referencia compensada de movimiento, se conecta en comunicación de señal con una primera entrada de un multiplicador (o aplicador de ponderación de imagen de referencia) 292. Aunque se muestra una modalidad ejemplificativa del multiplicador, el aplicador 292 de ponderación de imagen de referencia se puede implementar en varias formas, por ejemplo, por un registro de desplazamiento. La salida del asignador 272 de factor de ponderación de imagen de referencia, que es indicativa del factor de ponderación, se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del aplicador 292 de ponderación de la imagen de referencia. La salida del aplicador 292 de ponderación de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una entrada invertida del empalme 210 sumador. Con referencia ahora la Figura 3, un codificador de video con una ponderación de imagen de referencia explícita se indica por lo general, con el número 300 de referencia. Una entrada del codificador 300 se conecta en comunicación de señal con una entrada no-invertida del empalme 310 sumador. La salida del empalme 310 sumador se conecta en comunicación de señal con un transformador 320 en bloque. El transformador 320 se conecta en comunicación de señal con un cuantificador 330. La salida del cuantificador 330 se conecta en comunicación de señal con un VLC 340, en donde la salida del VLC 340 es una salida disponible en forma externa del codificador 300. 15 La salida del cuantif icador 330 también se conecta en comunicación de señal con un cuantif icador 350 invertido. El cuantif icador 350 invertido se conecta en comunicación de señal con un transformador 360 en bloque invertido, que a su vez, se conecta en comunicación de señal con un almacenamiento 370 de imagen de referencia. Una primera salida del almacenamiento 370 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del asignador 372 de factor de ponderación de la imagen de referencia. La entrada del codificador 300 también se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del asignador 372 de factor de ponderación de imagen de referencia. Una primera salida del asignador 372 de factor de ponderación de imagen de referencia, que es indicativa del factor de ponderación, se conecta en comunicación de señal con una primera entrada de un calculador 380 de movimiento. Una segunda salida del almacenamiento 370 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del compensador 380 de movimiento. La entrada del codificador 300 también se conecta en comunicación de señal con una tercera entrada del calculador 380 de movimiento. La salida del calculador 380 de movimiento que es indicativa de los vectores de movimiento, se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del compensador 390 de movimiento. Una tercera salida del almacenamiento 370 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del compensador 390 de movimiento. La salida del 16 compensador 390 de movimiento, que es indicativa de una imagen de referencia compensada de movimiento, se conecta en comunicación de señal con una primera entrada de un multiplicador (o aplicador de ponderación de imagen de referencia) 392. La primera salida del asignador 372 de factor de ponderación de imagen de referencia, que es indicativa del factor de ponderación, también se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del aplicador 392 de ponderación de la imagen de referencia. La salida del aplicador 392 de ponderación de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una primera entrada no invertida del empalme 394 sumador. Una segunda salida del asignador 372 del factor de ponderación de imagen de referencia, que es indicativa de un desplazamiento, se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada no invertida de un empalme 394 sumador. La salida del empalme 394 sumador se conecta en comunicación de señal con una entrada invertida de un empalme 310 sumador. Como se muestra en la Figura 4, un decodificador de video se indica por lo general con el número 400 de referencia. El decodificador 400 de video incluye un decodificador de longitud variable ("VLD") 410 que se conecta en comunicación de señal con un cuantificador 420 invertido. El cuantif icador invertido se conecta con un transformador 430 invertido. El transformador invertido se conecta en comunicación de señal con una primera terminal de entrada de un sumador o un empalme 440 sumador, en donde la salida del empalme 440 sumador proporciona la salida del 17 decodíficador 400 de video. La salida del empalme 440 sumador se conecta en comunicación de señal con un almacenamiento 450 de imagen de referencia. El almacenamiento 450 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con un compensador 460 de movimiento, que se conecta en comunicación de señal con una segunda terminal de entrada del empalme 440 sumador. Con referencia a la Figura 5, se muestra un decodíficador de video para la ponderación de imagen explícita con el número 500 de referencia. El decodíficador 500 de video incluye un VLD 510 conectado en comunicación de señal con un cuantificador 520 invertido. El cuantificador 520 invertido se conecta en comunicación de señal con un transformador 530 invertido. El transformador 530 invertido se conecta en comunicación de señal con una primera terminal de entrada de un empalme 540 sumador, en donde la salida del empalme 540 sumador proporciona la salida del decodíficador 500 de video. La salida del empalme 540 sumador se conecta en comunicación de señal con un almacenamiento 550 de imagen de referencia. El almacenamiento 550 de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con un compensador 560 de movimiento, que se conecta en comunicación de señal con una primera entrada del multiplicador (o aplicador de ponderación de imagen de referencia) 570. Como lo podrán reconocer las personas experimentadas en la técnica, el decodíficador 500 para la predicción ponderada explícita también se puede utilizar para la predicción ponderada implícita. 18 El VLD 510 también se conecta en comunicación de señal con una consulta 580 de factor de ponderación de imagen de referencia para proporcionar un índice de coeficiente para la consulta 580. Una primera salida de la consulta 580 es para proporcionar un factor de ponderación, y se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del aplicador 570 de ponderación de imagen de referencia. La salida del aplicador 570 de ponderación de imagen de referencia se conecta en comunicación de señal con una primera entrada de un empalme 590 sumador. Una segunda salida de la consulta 580 es para proporcionar un desplazamiento, y se conecta en comunicación de señal con una segunda entrada del empalme 590 sumador. La salida del empalme 590 sumador se conecta en comunicación de señal con una segunda terminal de entrada del empalme 540 sumador. Con referencia ahora a la Figura 6, se muestra un proceso ejemplif ¡cativo para decodificar datos de señal de video para un bloque de imagen, el cual se indica por lo general con el número 600 de referencia. El proceso incluye un bloque 610 de inicio que pasa el control a un bloque 612 de entrada. El bloque 612 de entrada recibe los datos comprimidos del bloque de imagen, y pasa el control a un bloque 614 de entrada. El bloque 614 de entrada recibe por lo menos un índice de imagen de referencia con los datos para el bloque de imagen, cada índice de imagen de referencia correspondiente a una imagen de referencia particular. El bloque 614 pasa el control a un bloque 616 de función, que determina el 19 factor de ponderación correspondiente a cada uno de los índices de imagen de referencia recibidos, y pasa el control a un bloque 617 de función opcional. El bloque 617 de función opcional determina un desplazamiento correspondiente a cada uno de los índices de imagen de referencia recibidos, y pasa el control a un bloque 618 de función. El bloque 618 de función recupera una imagen de referencia correspondiente a cada uno de los índices de imagen de referencia recibidos, y pasa el control a un bloque 620 de función. El bloque 620 de función, a su vez, compensa de movimiento la imagen de referencia recibida, y pasa el control a un bloque 622 de función. El bloque 622 de función multiplica la imagen de referencia compensada de movimiento por un factor de ponderación correspondiente, y pasa el control a un bloque 623 de función opcional. El bloque 623 de función opcional agrega la imagen de referencia compensada de movimiento a un desplazamiento correspondiente y pasa el control a un bloque 624 de función. El bloque 624 de función, a su vez, forma una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada y pasa el control a un bloque 626 de fin. Como se muestra en la Figura 7, se ilustra un proceso ejemplificativo para codificar datos de señal de video para un bloque de imagen, el cual se indica por lo general con el número 700 de referencia. El proceso incluye un bloque 710 de inicio que pasa el control a un bloque 712 de entrada. El bloque 712 de entrada recibe un bloque 710 de inicio que pasa el control a un bloque 712 de entrada. El bloque 712 de entrada recibe los datos del bloque de 20 imagen esencialmente no comprimidos, y pasa el control a un bloque 714 de función. El bloque 714 de función asigna un factor de ponderación para el bloque de imagen correspondiente a una imagen de referencia particular que tiene un índice correspondiente. El bloque 714 de función para el control a un bloque 715 de función opcional. El bloque 715 de función opcional asigna un desplazamiento para el bloque de imagen correspondiente a una imagen de referencia particular que tiene un índice correspondiente. El bloque 715 de función opcional pasa el control a un bloque 716 de función, el cual computa los vectores de movimiento correspondientes a la diferencia entre el bloque de imagen y la imagen de referencia particular, y pasa el control a un bloque 718 de función. El bloque 718 de función compensa de movimiento la imagen de referencia particular en correspondencia con los vectores de movimiento, y pasa el control a un bloque 720 de función. El bloque 720 de función, a su vez, multiplica la imagen de referencia compensada de movimiento por el factor de ponderación asignado para formar una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada y pasa el control a un bloque 721 de función opcional. El bloque 721 de función opcional, a su vez, agrega la imagen de referencia compensada de movimiento con el desplazamiento asignado para formar una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada y pasa el control a un bloque 722 de función. El bloque 722 de función resta la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada desde el bloque de imagen esencialmente 21 no comprimido, y pasa el control a un bloque 724 de función. El bloque 724 de función, a su vez, codifica una señal con la diferencia entre el bloque de imagen esencialmente no comprimido, y la imagen de referencia compensada de movimiento ponderada junto con el índice correspondiente de la imagen de referencia particular, y pasa el control a un bloque 726 de fin. La herramienta de predicción ponderada (WP) ha sido adoptada por la norma de codificación de video JVT para los perfiles Principal y Extendido para mejorar la efectividad de codificación. En las modalidades preferidas de la presente invención, se presenta una nueva clase de método para calcular parámetros de ponderación. El método de operación se basa en el modelo para describir una secuencia de desvanecimiento o disolución. En su forma más básica, se supone que un proceso de desvanecimiento puede observarse como una sobreposición variable de tiempo, de dos corrientes de video. Dejemos que fk(x, y) señale el valor del píxel (x, y) en el cuadro k de la secuencia f. Una disolución de la secuencia g para la secuencia ha dura del cuadro m al cuadro n, y por lo tanto se puede describir como: fk (x, y) = ¾¾x y) + (1 - t )g(x, y) (9) Para propósitos de descripción, se debe suponer que el movimiento omisible de la secuencia g al h- Para compactar, se denota a fk como el vector formado por todos los píxeles de cuadro k. A partir de (9) se puede escribir que: 22 fa (*> y) = a??> y) + (i - «„)s(¾ J ? (*» y) = abh(x, y) + (l- h)g(x, y) /c (x, y) = ae¾(¾ y) + (1 - aQsCc y) (x, ») = aáh(x, ) + (1 - ¾ y) En donde m<a, c, d<n, a?b, c?d y se puede derivar la siguiente ecuación: AI sustituir el índice de cuadro en (10), se puede derivar la fórmula de WP para la bi-predicción. Por ejemplo, cuando se señala el índice de cuadro actual como k, el cuadro de referencia para la predicción de la lista 0 como k - 10 y el cuadro de referencia para la predicción de la lista 1 como k +11, entonces de (10) se obtendrá: (11) de modo que: ß k~k ß+? (12) 23 Al comparar la ecuación (6), (7) y (8) se puede ajustar: 2ß ß+? y 2 ß + 1 modo que solamente el procesamiento que necesitamos calcular es ß. A partir de la ecuación (11), tenemos que: Esto es ß es la tasa de la diferencia de imagen, o el factor de ponderación. Existen varias formas para calcular ß. Modalidad 1 del método: Con el uso de la ecuación (13), se ilustra un método en donde la determinación del factor de ponderación comprende calcular un esperado de la diferencia de cuadro de una imagen actual con una imagen precedente y también calcular el esperado de la diferencia de cuadro de la imagen actual con una imagen posterior. En la modalidad de la presente invención, el valor de ß es la relación entre los dos esperados. Las dos ponderaciones, w0 y w, se computan con base en ß.

E(fMí ~fk) (14) 24 Modalidad 2 del método: Por la ecuación (11), se puede utilizar la regresión lineal en (3) u otra medida estadística como en (6). Modalidad 3 del método: Se puede utilizar el ajuste de curva. Cuando se calcula ß, no es necesario utilizar todos los píxeles en la imagen. Se puede utilizar una imagen sub-muestreada para ahorrarse cálculos. En la ecuación (10), se supone que no hay movimiento en la secuencia. Para tomar el movimiento en cuenta, se utiliza un método iterativo como sigue: Paso 1: computar ß?=0 inicialmente con el uso de la diferencia de cuadro. Paso 2: n=n+1 Paso 3: Calcular el vector de movimiento con el uso de la predicción ponderada por ß?, es decir, el vector de movimiento se calcula entre la imagen real y la imagen de referencia ponderada cuyo valor del píxel se multiplica por ß?: Paso 4: Computar ß?+? con el uso de la diferencia de cuadro compensada de movimiento. Paso 5: Cuando ß?+? - ß/<e o n>N, detener, o de otra forma ir al Paso 2. Después de que se computa el factor de ponderación, se puede calcular el desplazamiento de ponderación opcional con el uso de la ecuación (6) (7). Al tomar los esperados en ambos lados, se puede derivar el desplazamiento de ponderación como la diferencia 25 promedio entre la imagen actual y la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada. 00 = E(Muestra P) - E(muestra P0-w0) (15) 01 = E(Muestra P) - E(muestra P1.w1) (16) Estas y otras características y ventajas de la presente invención pueden alcanzarse fácilmente por las personas experimentadas en la técnica con base en las enseñanzas de la misma. Se debe entender que los principios de la presente invención se pueden implementar en diferentes formas de hardware, software, firmware o procesadores de propósitos especiales o combinaciones de los mismos. De preferencia, los principios de la presente invención se pueden implementar en una combinación de hardware y software. Además, el software puede implementarse como un programa de aplicación incorporado tangiblemente en una unidad de almacenamiento de programa. El programa de aplicación se puede cargar, ejecutar por una máquina que comprenda la arquitectura apropiada. La máquina se puede implementar en una plataforma de computadora con un hardware como una o más unidades de procesamiento central ("CPU"), una memoria de acceso aleatorio ("RAM"), e interfaces de salida y entrada ("I/O"). La plataforma de computadora también puede incluir un sistema operativo y un código de microinstrucciones. Los diferentes procesos y funciones descritos aquí pueden ser parte del código de microinstrucción o parte del 26 programa de aplicación o una combinación de los mismos, los cuales se pueden ejecutar con una CPU. Además, se pueden conectar otras unidades periféricas con la plataforma de computadora como una unidad de almacenamiento de datos adicional y una unidad de impresión. También, se debe entender que debido a que algunos componentes y métodos del sistema ilustrados en los dibujos acompañantes de preferencia, se implementan en un software, las conexiones reales entre los componentes del sistema o los bloques de función del proceso pueden diferir dependiendo de la manera en que se programe la presente invención. Habiendo proporcionado los principios de la misma, las personas experimentadas en la técnica podrán contemplar estas y otras implementaciones o configuraciones similares de la presente invención sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Aunque se han descrito las modalidades ilustrativas con referencia a los dibujos acompañantes, se debe entender que la presente invención no está limitada a estas modalidades, y que se pueden efectuar varios cambios y modificaciones por las personas experimentadas en la técnica sin apartarse del alcance y espíritu de la presente invención. Todos los cambios y modificaciones tienen la intención de estar incluidos dentro del alcance de la presente invención, como se establece en las reivindicaciones anexas.

Claims

27 REIVINDICACIONES

1. Un codificador (200, 300) de video para codificar datos de una señal de video de una imagen actual asociada con por lo menos una imagen de referencia, el codificador está caracterizado porque comprende: un apiicador (292, 392) de ponderación de imagen de referencia; y una unidad (272, 372) de factor de ponderación de imagen de referencia que responde a una diferencia de cuadro y en comunicación de señal con el apiicador de ponderación de imagen de referencia para asignar un factor de ponderación correspondiente a por lo menos una imagen de referencia.

2. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia responde a una diferencia de cuadro compensada de movimiento.

3. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de cuadro se calcula entre la imagen actual y la por lo menos una imagen de referencia.

4. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia responde a una pluralidad de imágenes de referencia correspondientes a cualquier secuencia. 28

5. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia también responde a los factores de ponderación derivados en forma iterativa de la diferencia de cuadro compensada de movimiento.

6. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia también responde a los factores de ponderación derivados de por lo menos un método estadístico o un ajuste de curva.

7. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los métodos estadísticos comprende la regresión lineal.

8. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia aplica un desplazamiento de ponderación derivado como la diferencia promedio entre la imagen actual y la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada.

9. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende una unidad (290, 390) de compensación de movimiento en comunicación de señal con el aplicador de ponderación de imagen de referencia para proporcionar por lo menos una imagen de inicio desvanecida compensada de movimiento y una imagen final de desvanecimiento 29 compensada de movimiento que responde a una unidad de factor de ponderación de imagen de referencia para codificar por lo menos una imagen de secuencia de desvanecimiento.

10. Ei codificador de video de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende un almacenamiento (270, 370) de imagen de referencia en comunicación de señal con cada una de la unidad de factor de ponderación de imagen, de referencia y la unidad de compensación de movimiento para almacenar cada una de la imagen de inicio de desvanecimiento y una imagen de fin de desvanecimiento.

11. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque ei aplicador de ponderación de imagen de referencia aplica un factor de ponderación seleccionado por la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia a por lo menos una imagen de inicio de desvanecimiento, compensada de movimiento y la imagen de fin de desvanecimiento, compensada de movimiento.

12. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque se puede utilizar con los predictores de imagen bi-predictiva, el codificador también comprende un medio para formar el primer y segundo predictores de las imágenes de inicio de desvanecimiento y fin de desvanecimiento compensadas de movimiento, respectivamente.

13. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las imágenes de inicio de 30 desvanecimiento y fin de desvanecimiento compensadas de movimiento, y ponderadas, respectivamente, son cada una de direcciones opuestas con relación a todas de las por lo menos una de las imágenes de desvanecimiento.

14. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una unidad (380) de cálculo de movimiento en comunicación de señal con una unidad de factor de ponderación de imagen de referencia para proporcionar el cálculo de movimiento que responde a un factor de ponderación en un modo explícito de operación.

15. El codificador de video de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende una unidad (394) sumador en comunicación de señal con la unidad de factor de ponderación de imagen de referencia para aplicar un desplazamiento con la imagen de referencia compensada de movimiento en un modo explícito de operación.

16. Un método (700) para codificar datos de una señal de video para un bloque de imagen, el método está caracterizado porque comprende: recibir (712) un bloque de imagen esencialmente no comprimido; asignar (714) un factor de ponderación para el bloque de imagen correspondiente a una imagen de referencia particular que tiene un índice correspondiente, con el uso de diferencias de cuadro para determinar el factor de ponderación; 31 computar (716) vectores de movimiento correspondientes a la diferencia entre el bloque de imagen y la imagen de referencia particular; compensar de movimiento (718) la imagen de referencia particular en correspondencia con los vectores de movimiento; ajustar (720) la imagen de referencia compensada de movimiento por el factor de ponderación asignado para formar una imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada; restar (722) la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada de un bloque de imagen esencialmente no comprimido; y codificar (724) una señal indicativa de la diferencia entre el bloque de imagen esencialmente no comprimido y la imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada junto con el índice correspondiente de la imagen de referencia particular.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque determinar un factor de ponderación comprende calcular un esperado de la diferencia de cuadro de una imagen actual con una imagen precedente y calcular el esperado de la diferencia de cuadro en la imagen actual con una imagen posterior.

18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque determinar un factor de ponderación comprende llevar a cabo una regresión lineal en una secuencia indicativa de una imagen actual.

19. El método de conformidad con la reivindicación 16, 32 caracterizado porque determinar un factor de ponderación comprende ajustar una curva en una secuencia indicativa de una imagen actual.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende sub-muestrear la imagen para ahorrar cálculos.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende una iteración en un factor de ponderación para considerar el movimiento.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la iteración comprende: computar una primera iteración con el uso de por lo menos una diferencia de cuadro y un diferencial de cuadro desplazado; calcular el vector de movimiento entre una imagen actual y una imagen de referencia ponderada con el uso de la predicción ponderada; y computar un factor de ponderación con el uso de por lo menos una diferencia de cuadro compensada de movimiento y un diferencial de cuadro desplazado.

23. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque además comprende determinar un desplazamiento de ponderación.

24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque determinar un desplazamiento ponderado comprende: tomar un esperado en ambos lados; y 33 derivar el desplazamiento de ponderación como la diferencia promedio entre la imagen actual y la imagen de referencia compensada de movimiento.

25. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque computar los vectores de movimiento comprende: probar dentro de cada región de búsqueda para cada desplazamiento dentro de un intervalo predeterminado de desplazamientos con relación al bloque de imagen; calcular por lo menos una de la suma de la diferencia absoluta y el error cuadrado promedio para cada píxel en el bloque de imagen con una imagen de referencia compensada de movimiento; y seleccionar el desplazamiento con la menor suma de la diferencia absoluta y el error cuadrado promedio como el vector de movimiento.

26. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque se utilizan los predictores de imagen bí-predictiva, el método también comprende: asignar un segundo factor de ponderación para el bloque de imagen correspondiente a una segunda imagen de referencia particular que tiene un segundo índice correspondiente; computar vectores de movimiento correspondientes a la diferencia entre el bloque de imagen y la segunda imagen de referencia particular; compensar de movimiento la segunda imagen de referencia 34 particular en correspondencia con los vectores de movimiento; multiplicar la segunda imagen de referencia compensada de movimiento por el segundo factor de ponderación asignado para formar una segunda imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada; restar la segunda imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada del bloque de imagen esencialmente no comprimido; y codificar una señal indicativa de la diferencia entre el bloque de imagen esencialmente no comprimido y la segunda imagen de referencia compensada de movimiento, ponderada junto con el índice correspondiente de la segunda imagen de referencia particular.

27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las dos imágenes de referencia diferentes son ambas de la misma dirección con relación al bloque de imagen.

28. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque computar los vectores de movimiento comprende: probar dentro de cada región de búsqueda para cada desplazamiento dentro de un intervalo predeterminado de desplazamientos con relación al bloque de imagen; calcular por lo menos uno de la suma de la diferencia absoluta o el error cuadrado promedio de cada píxel en el bloque de imagen con una primera imagen compensada de movimiento correspondiente al primer predictor; 35 seleccionar un desplazamiento con la menor suma de la diferencia absoluta o un error cuadrado promedio como el vector de movimiento para el primer predictor; calcular por lo menos uno de la suma de la diferencia absoluta o un error cuadrado promedio de cada píxel en el bloque de imagen con una segunda imagen de referencia compensada de movimiento correspondiente al segundo predictor; y seleccionar un desplazamiento con la menor suma de la diferencia absoluta o un error cuadrado promedio como el vector de movimiento para el segundo predictor.