WO2006108736A1 - Procédé et dispositif de quantification progressive, procédé et dispositif de quantification inverse, programmes informatiques, signal et support de données correspondants - Google Patents

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WO2006108736A1
WO2006108736A1 PCT/EP2006/060313 EP2006060313W WO2006108736A1 WO 2006108736 A1 WO2006108736 A1 WO 2006108736A1 EP 2006060313 W EP2006060313 W EP 2006060313W WO 2006108736 A1 WO2006108736 A1 WO 2006108736A1
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WO
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quantization
value
coefficients
displacement
reconstruction
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PCT/EP2006/060313
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Stéphane PATEUX
Sylvain Kervadec
Isabelle Amonou
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France Telecom
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Definitions

  • the invention relates to the coding of digital data, and more particularly to the quantization of digital data, expressed for example in the form of a set of coefficients to be transmitted or stored.
  • the invention also relates, of course, to the decoding and restitution of the data thus quantified. More precisely, the invention relates to progressive quantification, allowing a progressive reconstruction of the data, first of all in a basic form, then more and more precise, or refined. This technique is known in particular under the name of "scalable" compression in quality. It allows a user to view the data (in a basic form) before all data is received and / or processed, and to adapt the required quality to the type of terminal and / or the user's needs. .
  • the invention finds particular applications in the coding of video signals, and in particular. We can then obtain a compression of video sequences in scalable very effective form. Subsequently, we consider more particularly the context of a scalable video coder developed within the MPEG4-SVC development program. However, the present invention is not limited to this context of a video encoder alone, but to any scalable encoder, for example for the coding of audio signals, and more generally of all signals for which progressive quantization is of interest.
  • session mobility resumes on a PDA of a video session started on a television, or on a UMTS mobile of a session started on the GPRS network
  • continuity of session sharing of bandwidth with a new application
  • high definition television single encoding to serve standard definition (SD) or high definition (HD) clients
  • videoconferencing single encoding for UMTS clients and clients
  • the model recently adopted by MPEG4-SVC (described in particular in ITU-T and ISO / IEC JTCl, "Scalable Video Coding - Working Draft 1", JVT-N020, January 2005) is based on a scalable encoder strongly oriented towards AVC solutions. This new standard will be able to provide scalable medium grain streams in time, space, and quality.
  • the texture information is coded using a progressive scheme: coding of a first level of minimum quality (called “Base Layer” in English, or Base layer); coding of progressive refinement levels (called “Enhancement Layer” or “Enhancement Layer”).
  • a signal S is quantized using a quantization step Q (O) and then the quantization information is coded. Its version reconstructed using quantization information is Rec (0).
  • This residue is quantized by the quantization step Q (n) and then the quantization information is coded.
  • FIG. 1 illustrates the principle of such a coding scheme by successive quantization.
  • a coefficient significance ranking is implemented, assigning to each of said coefficients contextual information comprising a so-called non-significant type, when said quantized data are zero, and a type denoting otherwise.
  • a refinement uses values -1, 0 or 1
  • a coding for a signifier uses the values -1, 0 , 1.
  • an object of the invention is to provide a technique of progressive coding of a coefficient, by successive quantization, which is more efficient, in terms of quality and / or throughput, than the known techniques.
  • Another objective of the invention is to provide such a technique, which does not introduce any particular complexity or important treatments.
  • an objective of the invention is to allow a simple and efficient decoding of the quantized data.
  • a particular object of the invention is to provide such a technique, which is suitable for an MPEG-SVC encoder and decoder based on MPEG4.
  • said refining phase comprises, for at least a portion of the coefficients the steps of: selecting a quantization value by projecting said reconstruction value over a quantization interval divided into two parts corresponding to two predetermined values associated with the quantization indices 0 and 1; estimating a first displacement to be applied to a decoding reconstruction value, based on a predetermined criterion of minimizing a reconstruction error, to form said refinement value.
  • the invention proposes a specific cut of the intervals (especially for the intervals around the zero value), and a displacement of the reconstruction values is defined in order to optimize the reconstruction levels at each iteration.
  • MPEG on the amendment of MPEG4-AVC on scalability.
  • the method implements a classification of signifiance coefficients, affecting each of said coefficients contextual information comprising a type said non-significant, when said quantized data are zero, and a type said otherwise signifying.
  • the method comprises the steps of: quantifying said residue, delivering a quantized value; detection of a possible change of type of signifiance; and in the case of a change in the type of significance, defining a second displacement value to be applied to a decoding reconstruction value.
  • said second displacement makes it possible to further improve the quality of reconstruction, at decoding.
  • said second displacement comprises a sum of said first displacements.
  • a step of inserting an indicator of the presence of an offset on said second displacement in a signal bearing said quantized data, corresponding to said quantization step, is introduced.
  • said step of quantizing the non-signifiers is not implemented at least under predetermined conditions, and the coefficient concerned retains said non-significant state.
  • the invention comprises a step of inserting a second indicator indicating the absence of requantification of the non-significant, facilitating and optimizing the processing in a decoder.
  • [T 1 ] is the set of said residues
  • the invention also relates to progressive coefficient quantization devices implementing the method described above.
  • the invention also relates to a corresponding inverse quantization method.
  • This method comprises an initial inverse quantization step performed on coefficient reconstruction data with a predetermined quantization step and delivering a reconstructed coefficient, and at least one iteration of the following steps: inverse quantization of a residue, corresponding to a difference between a coefficient and a value reconstructed using complementary reconstruction data; updating said reconstructed coefficient, depending on said residue, if it is non-zero.
  • said step of inverse quantization of a residue comprises, for at least a portion of the coefficients, preferentially the signifying coefficients, the steps of: obtaining, from said quantized coefficients, a quantization value from two values predetermined values associated with the quantization indices 0 and 1, and a first displacement; applying said first displacement to said quantization value, to form a refinement value corresponding to said residue.
  • each of said coefficients is assigned contextual information of significance comprising a so-called non-significant type, when said quantized data are zero, and a type said to mean otherwise.
  • the method may then comprise, for each coefficient of the non-significant type, the steps of: inverse quantization of said residue, delivering a dequantized value; - detection of a possible change of type of signifiance; and in the event of a change in the type of significance, determining a reconstruction value by adding a second displacement value to said dequantized value.
  • the method also comprises a step of reading an indicator of the presence of an offset on said second displacement in a signal bearing said quantized data, and a step of applying said second offset corresponding to said quantization step.
  • the invention also relates to the inverse quantification devices embodying the method presented above.
  • the invention also relates to computer program products downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, comprising program instructions for performing the steps of these methods of quantization and / or inverse quantization.
  • the invention also relates to the quantized data signals according to such a progressive quantization method.
  • Such a signal includes a base stream carrying data for a first coefficient reconstruction and at least one refinement layer carrying residue data for refining said reconstruction.
  • This signal carries at least one piece of information representative of a displacement belonging to the group: a first displacement to be applied to a decoding reconstruction value of one of said coefficients, as a function of a predetermined criterion for minimizing a reconstruction error, to form said refinement value; in case of a change in the type of significance of one of said coefficients, definition of a second displacement value to be applied to a decoding reconstruction value of said coefficient.
  • such a signal carries at least one of the indicators belonging to the group comprising: indicators indicating whether or not a second offset should be applied in the case of a change of type from non-significant to significant; indicators indicating the absence of requantization of non-significant symbols.
  • the invention relates to data carriers carrying at least one quantized data signal according to such a progressive quantization method.
  • FIG. 1 illustrates the principle of successive quantization coding, according to the prior art
  • Figure 2 shows a flowchart introducing the main aspects of the invention
  • FIG. 3 shows the structure of a signal according to the invention
  • Figures 4 and 5 illustrate the interval cutting for the implementation of the invention, according to whether it is associated with a non-zero value or zero
  • FIG. 6 is a flowchart of the quantification according to the invention
  • FIG. 7 is a flowchart of the inverse quantization according to the invention
  • FIG. 8 shows the general structure of a quantization device according to the invention, and FIG. 9 that of an inverse quantization device. 7.
  • the invention thus proposes a progressive coding scheme of a coefficient by successive quantization based on an initial quantization with "dead-zone" and parameter of placement of the reconstruction value in the quantization interval (quantization of MPEG4-SVC enter the framework of this initial quantization family).
  • the embodiment described hereinafter relates to scalable video coding developed within MPEG4-SVC.
  • the scope of the invention is not limited to this simple context of a scalable video coder, but to any scalable coder using a progressive coding scheme.
  • a successive quantization technique is thus proposed with introduction of a displacement of the reconstruction values at each iteration in order to improve the performance of a progressive coding and / or decoding.
  • the invention also relates to the transmission of a signal which carries this displacement value, and optionally a flag for updating the displacement associated with the new signifiers.
  • 7.2 coding method The coding sequence is as follows, as illustrated in FIG. 2:
  • a uniform quantization with "dead-zone” and placement parameter of the reconstruction value in the quantization interval is performed on the coefficients to be encoded.
  • a coefficient is coded with a null value or not, it is then associated with a type of "Non Signifying” or “Signari".
  • the displacement value associated with the new signifier is initialized to the difference between the reconstructed value for a non-zero coefficient and the value obtained by the quantization index multiplied by the quantization step. This makes it possible to take into account the displacement of the reconstructed values used in the initial quantization;
  • the coefficients are refined (22) by quantizing a quantization residual of the coefficients using a quantization step that is twice as small, as follows: a) A value of displacement to be applied to the reconstructed coefficients is determined (221), for example according to a criterion of optimization of the reconstruction (minimization of the reconstruction error); b) The value of the displacement associated with the new signifiers is updated (222): one adds to it the value of the displacement defined with this iteration; c) A further shift of the displacement value associated with the new signifiers can be applied (223), of adding to the displacement value associated with the new signifiers the value of the quantization step of the current iteration; i) Optionally, information, in the form of a flag, is transmitted in the signal to signal this shift; ii) Also optionally, this shift is predicted to the decoder according to the value of the displacement associated with the new signifiers (for example if the displacement value of the new signifier is strictly less than half the quantization step, then
  • the reconstruction value of the coefficient is then equal to the value of the inverse quantization, to which the displacement value associated with the new signifiers is added if the coefficient becomes significant.
  • the requantization of the non-significant ones may not be carried out, if one wishes not to carry out this operation for reasons of efficiency of compression, or because this requantification results in not modifying the value of the coefficients (which may happen when one has the additional update of the displacement value associated with the new signifiers).
  • this non-requantization is not reported and the coefficients are requantized with the value 0 (that is, they remain in the non-significant state); (ii) Alternatively, information in the form of a flag is transmitted to signal the absence of quantification of the non-significant; e) For each significant coefficient, one quantizes (225) the residue to obtain one of the two possible values (0, 1) and its reconstructed value is updated by adding or not adding the value of the current quantization step (values 0 and 1 ) and adding the displacement value of the current iteration.
  • a first aspect of the invention is to perform a progressive quantization coding defining a displacement of the reconstructed values to be applied to the decoding, for all quantization iterations except the first one, in order to optimize the reconstruction values during decoding.
  • the displacement value is redefined for each quantization refinement iteration.
  • a second aspect of the invention is to optionally transmit this displacement value to the decoder.
  • the value is transmitted by the encoder to the decoder, which uses it to update the refined coefficients and the displacement value associated with the new signifiers.
  • the value is not transmitted, the decoder then predicts the displacement value using predefined tables or any other appropriate mechanism.
  • a third aspect of the invention is the optional transmission, at each refinement iteration, of a flag if there is a shift in the displacement value associated with the new signifiers.
  • the value is not transmitted, and the offset is predicted at the decoder according to the value of the displacement associated with the new signifiers or by the knowledge of the dead-zone parameter used at the encoder making it possible to simulate the behavior of the encoder.
  • the FGS 32i plans multiplex different information:
  • optional flag 322 to indicate whether or not to apply an offset to the displacement value associated with the new signifiers
  • optional flag 323 to indicate whether or not there are non-signifying update symbols (i.e. Sx symbols);
  • the encoder is based on successive quantization coding.
  • the basic structure of such an encoder is illustrated in FIG.
  • This encoder comprises processing means 81, receiving coefficients to be encoded 82 (representative of the texture of the video signal), and delivering quantization data 83 allowing progressive inverse quantization.
  • the coding method is stored in a program memory 84.
  • a random access memory 85 allows the storage of intermediate data and data to be transmitted or stored.
  • the encoder relies on nested sequential quantization coding, with the use of dead-zone quantization and placement parameter of the reconstruction values in the quantization intervals for the first quantization level (initial quantization).
  • the quantification defined in MPEG4-AVC has this type of characteristic. Quantization of the first level is defined by the following operations: x + sign (x) * f * Q
  • each interval will be split using sub-intervals of width Q: - for an interval associated with a non-zero value (it has a width 2Q), it is cut in two sub-intervals of width Q; - for an interval associated with a null value:
  • the interval is optionally divided into several subintervals by inserting intervals of width Q on the edges of the quantization interval.
  • the subinterval around the value 0 can then have a width other than Q (Optionally, in the sense that we can insert as many intervals of width Q as we want. the number of inserted slots does not necessarily need to be known at the decoder);
  • the quantization intervals are nested.
  • the dead-zone used does not necessarily have a width twice that of the intervals associated with non-zero values. This cutting technique thus makes it possible, in particular, to perform a nested, dead-zone progressive quantization and adequate placement of the reconstruction values, based on an initial quantization compatible with AVC.
  • Figures 4 and 5 illustrate these different intervals cutouts possible. As illustrated in FIG. 4, the value reconstructed following the cutting of an interval is displaced by means of a defined displacement value in order to minimize the average reconstruction error.
  • + fQ; b) The quantification of the coefficient is defined by £ y
  • the value of i can be set to 0 for non-significant coefficients that one wishes to maintain at 0 for compression efficiency issues.
  • a signifiance non-transmission flag may then be optionally transmitted to indicate that no symbol of significance will be transmitted;
  • C) r ri * Q; c) If the coefficient was in the signifying state, then the refinement symbol associated with the value i (ie the symbol R (i)) is transmitted; d) If the coefficient was in the non-significant state:
  • FIG. 9 schematically illustrates such a decoder.
  • This encoder comprises processing means 91, receiving coefficients to be decoded 92, and delivering reconstruction data 93 for progressive inverse quantization.
  • the decoding method is stored in a program memory 94.
  • a random access memory 95 stores the intermediate data and reconstruction data of the original signal.
  • the steps of decoding a set of coefficients 71 are, as illustrated in FIG. 7, the following, after initialization 72:
  • offsetNS offsetNS + offset
  • shift information flag of the displacement value associated with the new signifiers indicates that there is offset
  • update of offsetNS by adding to it the value of the quantization step (this is necessary to guarantee that the reconstructed values are in the associated quantization interval);
  • the displacement value is considered to be coded as it is.
  • a quantification of this displacement value is desirable to limit its cost.
  • a closed-loop prediction mechanism is then necessary for the calculation of the displacement values in order to avoid drift phenomena on the cumulative displacement.
  • offset_normalize offset / Q.
  • offsetNS normalize 2 * offsetNS_normalize + offset_normalize.
  • offsetNS_normalize * Q is added to have a non-normalized displacement value on the reconstruction levels.
  • the method of calculating the displacement value is modified.
  • the objective being to minimize the reconstruction error, we can then observe that if we have a set of residuals ⁇ ri ⁇ for the coefficients, and that the values of the quantization steps are ⁇ Qi ⁇ , the value of the placement the level of reconstruction in a quantization interval associated with a significant value is defined by:
  • the value of the normalized displacement is defined by: desired_alpha - 2 * prev_desired_alpha, or a previous current -2a.
  • displacement values can be grouped at the beginning of the signal of an FGS plane or multiplexed with the other information: for example, a displacement information of a class is coded as soon as a refinement information -signifying to signifier) of a coefficient of this class is transmitted.
  • multiplicity of displacement values can also be applied to the coding of the flag indicating the cutting or not of the non-significant interval. This particular case may especially occur if the parameter is varied control of dead-zone f on the classes of coefficients (typically a value of f close to ⁇ for the low frequency coefficients, and a value close to 0 for the high frequency coefficients).
  • Quantization implemented in MPEG4-AVC is carried out through an efficient implementation using bit shifts (for the sake of low complexity and to have calculations on integers). So the quantization in AVC on the absolute value x of a coefficient is realized by the following operation: x ⁇ -> (x * QuantCoeff (i, QP mod) + QPadd) »(15 + QPdiv)
  • QPadd corresponds to the value f2 15 + ⁇ P ⁇ v .
  • the operator """ corresponds to the binary shift operator to the right (x" y being comparable to a division of x by 2 y ).
  • the encoder and decoder algorithms can then be modified to implement integer values using simple shift operations.
  • the displacement value of the reconstructed values can thus be quantified via a bit shift operation.
  • the reconstructed values are reconstructed using a bit shift corresponding to the offset used for quantization of the displacement values.
  • the technique of calculating the displacement value realized at the encoder requires, for its part, to take into account the rescaling of the processed coefficients in order to obtain the weakest reconstruction error.

Abstract

Procédé et dispositif de quantification progressive, procédé et dispositif de quantification inverse, programmes informatiques, signal et support de données correspondants. L'invent ion concerne un procédé de quantification progressive de coefficients, par raffinements de quantification successifs comprenant, après une étape de quantification initiale (63) réalisée sur chacun desdits coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant des données quantifiées, au moins une itération (65) des phases suivantes : - déterminat ion d'un résidu ; - raffinement, par quantification dudit résidu, comprenant, pour au moins une partie desdits coefficients, les étapes de : sélect ion d'une valeur de quantification (68) par projection de ladite valeur de reconstruction sur un intervalle de quantification découpé en deux parties correspondant à deux valeurs prédéterminées associées aux indices de quantification 0 et 1 ; estimat ion d'un premier déplacement (69) à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement. L'invent ion concerne également le décodage correspondant.

Description

Procédé et dispositif de quantification progressive, procédé et dispositif de quantification inverse, programmes informatiques, signal et support de données correspondants.
1. domaine de l'invention L'invention concerne le codage de données numériques, et plus particulièrement la quantification de données numériques, exprimées par exemple sous la forme d'un ensemble de coefficients à transmettre ou à stocker. L'invention concerne également, bien sûr, le décodage et la restitution des données ainsi quantifiées. Plus précisément, l'invention concerne la quantification progressive, permettant une reconstruction progressive des données, tout d'abord sous une forme basique, puis de plus en plus précise, ou raffinée. Cette technique est connue notamment sous le nom de compression « scalable » en qualité. Elle permet à un utilisateur de prendre connaissance des données (sous une forme basique) avant que l'ensemble des données soit reçu et/ou traité, et d'adapter la qualité requise au type de terminal et/ou aux besoins de l'utilisateur.
L'invention trouve notamment des applications dans le codage de signaux vidéo, et en particulier. On peut alors obtenir une compression de séquences vidéo sous forme scalable très efficace. Par la suite, on considère plus particulièrement le contexte d'un codeur vidéo scalable développé au sein du programme de développement MPEG4-SVC. Toutefois, la présente invention ne se limite pas à ce seul contexte d'un codeur vidéo, mais à tout codeur scalable, par exemple pour le codage de signaux audio, et plus généralement de tous signaux pour lesquels une quantification progressive présente un intérêt.
2. les systèmes vidéo scalables
Actuellement, la plupart des codeurs vidéo génèrent un seul flux compressé correspondant à l'intégralité de la séquence codée. Si plusieurs clients souhaitent exploiter le fichier compressé pour décodage et visualisation, ils devront pour cela télécharger (ou « streamer ») le fichier compressé complet. Or dans un système hétérogène (par exemple Internet), tous les clients ne disposent pas du même type d'accès aux données : la bande passante, les capacités de traitement, les écrans des différents clients peuvent être très différents (par exemple, sur un réseau Internet, un des clients pourra disposer d'un débit ADSL à 1024 kb/s et d'un micro-ordinateur puissant alors qu'un autre ne bénéficiera que d'un accès modem et d'un assistant personnel électronique (PDA)).
Une solution évidente à ce problème consiste à générer plusieurs flux compressés correspondant à différents débits/résolutions de la séquence vidéo. Cette technique est connue sous le nom de « simulcast ». Cette solution est bien sûr sous-optimale puisque les mêmes informations sont encodées plusieurs fois.
Plus récemment sont apparus des algorithmes de codage vidéo dit « scalables » (à qualité adaptable et résolution spatio-temporelle variable) pour lesquels le codeur génère un flux compressé en plusieurs couches, chacune de ses couches étant emboîtée dans la couche de niveau supérieur. De tels codeurs sont très utiles pour toutes les applications pour lesquelles la génération d'un seul flux compressé, organisé en plusieurs couches de scalabilité, peut servir à plusieurs clients de caractéristiques différentes, et par exemple : services de vidéo à la demande (en anglais « video on demand », ou VOD), pour des terminaux de type UMTS, PC ADSL, TV ADSL... mobilité de session (reprise sur un PDA d'une session vidéo commencée sur un téléviseur ; ou sur un mobile UMTS d'une session commencée sur le réseau GPRS) ; continuité de session (partage de la bande passante avec une nouvelle application) ; télévision haute définition (encodage unique pour servir des clients à une définition standard (SD) ou à une haute définition (HD) ; visioconférence (encodage unique pour des clients UMTS et des clients
Internet). Dans ce cadre, les algorithmes basés sur les transformations par ondelettes compensées en mouvement se sont imposés. Ils sont ainsi aujourd'hui en cours d'adoption par MPEG.
Plus précisément, le modèle qui a été retenu récemment par MPEG4-SVC (décrit notamment dans le document ITU-T and ISO/IEC JTCl, "Scalable Video Coding - Working Draft 1", JVT-N020, Janvier 2005) est basé sur un codeur scalable fortement orienté vers des solutions de type AVC. Cette nouvelle norme sera capable de fournir des flux scalables à grain moyen dans les dimensions temporelle, spatiale, et en qualité.
Selon cette approche, on distingue les informations de mouvement et les informations de texture. Afin de réaliser une adaptation en débit, les informations de texture sont codées à l'aide d'un schéma progressif : codage d'un premier niveau de qualité minimale (appelé "Base Layer" en anglais, ou Couche de Base) ; codage de niveaux de raffinement progressif (appelés « Enhancement Layer » en anglais, ou Couche de Réhaussement).
La technique la plus courante pour coder de façon progressive une information est de réaliser un codage par plan de bit. Une autre approche, retenue dans le SVM de MPEG4-SVC, est de réaliser des quantifications successives sur le signal. Dans un premier temps (n=0), un signal S est quantifié à l'aide d'un pas de quantification Q(O) puis les informations de quantification sont codées. Sa version reconstruite à l'aide des informations de quantification est Rec(0).
On effectue ensuite une série d'itérations (n>0). On dispose pour cela de la reconstruction obtenue à l'étape précédente de quantification : Rec(n-l). On définit alors un résidu Res(n) = S-Rec(n-l).
Ce résidu est quantifié par le pas de quantification Q(n) puis les informations de quantification sont codées. La version reconstruite ΔR(n) du signal de résidu est alors ajouté à la reconstruction précédente Rec(n-1) pour définir le nouveau signal reconstruit : Rec(n) = Rec(n-1) + ΔR(n). L'évolution des pas de quantification Q(n) peut être libre, mais de façon pratique, on prend usuellement Q(n) = Q(n-l)/2.
La quantification d'une valeur s'effectue par la formule suivante : x + signe(x) *f * Q
Quantif : x H> Quantif{x,Q) = où / e K), yΛ est un paramètre pour définir une zone d'attraction à la valeur nulle (appelée par la suite « dead-zone » autour de la valeur 0), de façon à favoriser l'attribution d'une valeur 0, et [J représente l'opération d'arrondi à l'entier inférieur le plus proche (c'est-à-dire l'opérateur de partie entière), et signe(x) vaut 1 si x>0, vaut -1 si x<0 et vaut 0 si x=0.
La quantification inverse s'effectue à partir de la formule suivante : InvQuantif : i ι-> InvQuantif(i, Q) = i* Q
La figure 1 illustre le principe d'un tel schéma de codage par quantification successive.
On met en œuvre un classement de signifiance des coefficients, affectant à chacun desdits coefficients une information contextuelle comprenant un type dit non signifiant, lorsque lesdites données quantifiées sont nulles, et un type dit signifiant sinon.
Du fait du nombre de valeurs limité lors d'une requantification (typiquement avec une décroissance par deux du pas de quantification), un raffinement utilise des valeurs -1, 0 ou 1, et un codage pour un signifiant utilise les valeurs -1, 0, 1.
De même que pour le codage par plan de bits, on peut astucieusement regrouper les informations de codage des informations de raffinement de quantification en passe de signifiance et en passe de raffinement. 3. Inconvénients de la technique antérieure La solution utilisée actuellement est un système de codage par quantification successive des résidus avec un pas de quantification qui est divisé par deux à chaque itération. L'utilisation du paramètre f utilisé pour définir une « dead-zone » induit alors des défauts dans la quantification effectuée.
On peut ainsi voir sur la figure 1 que, lors du raffinement d'un coefficient, on utilise des valeurs de reconstruction qui sont liées à des intervalles plus grand que les intervalles de la quantification précédente. Il n'y a donc pas d'emboîtement des intervalles de quantification. Il s'ensuit une perte d'efficacité : la valeur reconstruite pour un intervalle n'est pas optimale puisqu'elle ne correspond pas à la valeur la plus probable. Par ailleurs, on peut voir sur cette même figure 1 que pour certains coefficients certaines valeurs ne sont pas probables (par exemple le raffinement 11 en -1 dans certains cas). Les inventeurs ont observé que ces problèmes ont deux origines : les intervalles de quantification successive ne sont pas emboîtés ; - l'utilisation du paramètre de « dead-zone » pour la quantification fait déplacer les points de reconstruction qui servent de centre pour la quantification ultérieure et peut rendre improbables certains états.
4. objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de codage progressif d'un coefficient, par quantification successive, qui soit plus efficace, en termes de qualité et/ou débit, que les techniques connues. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique, qui n'introduise pas de complexité particulière, ni de traitements importants.
Notamment, un objectif de l'invention est de permettre un décodage simple et efficace des données quantifiées.
Un objectif particulier de l'invention est de fournir une telle technique, qui soit adaptée à un codeur et à un décodeur de type MPEG-SVC basé sur MPEG4-
AVC.
5. caractéristiques principales de l'invention
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de quantification progressive de coefficients, par raffinements de quantification successifs comprenant, après une étape de quantification initiale réalisée sur chacun desdits coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant des données quantifiées, au moins une itération des phases suivantes : détermination d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur de reconstruction de codage obtenue à l'aide des données quantifiées aux étapes de quantification précédentes ; raffinement, par quantification dudit résidu, avec un pas de quantification inférieur à celui utilisé à l'étape de quantification précédente, affectant audit résidu une valeur de raffinement, Selon l'invention, ladite phase de raffinement comprend, pour au moins une partie des coefficients, les étapes de : sélection d'une valeur de quantification par projection de ladite valeur de reconstruction sur un intervalle de quantification découpé en deux parties correspondant à deux valeurs prédéterminées associées aux indices de quantification 0 et 1 ; estimation d'un premier déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement. En d'autres termes, l'invention propose une découpe spécifique des intervalles (notamment pour les intervalles autour de la valeur nulle), et un déplacement des valeurs de reconstruction est défini afin d'optimiser les niveaux de reconstruction à chaque itération.
On obtient ainsi une amélioration de la qualité, notamment sur le schéma de quantification progressive actuellement retenu dans le groupe de travail de
MPEG portant sur l'amendement de MPEG4-AVC relatif à la scalabilité.
De façon avantageuse, le procédé met en œuvre un classement de signifiance des coefficients, affectant à chacun desdits coefficients une information contextuelle comprenant un type dit non signifiant, lorsque lesdites données quantifiées sont nulles, et un type dit signifiant sinon. Dans ce cas, pour chaque coefficient de type non signifiant, le procédé comprend les étapes de : quantification dudit résidu, délivrant une valeur quantifiée ; détection d'un éventuel changement de type de signifiance ; et en cas de changement de type de signifiance, définition d'une seconde valeur de déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage.
Ce second déplacement permet d'améliorer encore la qualité de reconstruction, au décodage. Avantageusement, ledit second déplacement comprend une somme desdits premiers déplacements. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, une étape d'insertion d'un indicateur de la présence d'un décalage sur ledit second déplacement dans un signal portant lesdites données quantifiées, correspondant audit pas de quantification, est introduite.
Le décodeur saura ainsi prendre en compte efficacement cet aspect. De façon avantageuse, ladite étape de quantification des non signifiants n'est pas mise en œuvre au moins dans des conditions prédéterminées, et le coefficient concerné conserve ledit état non-signifiant.
Dans ce cas, préférentiellement, l'invention comporte une étape d'insertion d'un second indicateur indiquant l'absence de requantification des non-signifiants, facilitant et optimisant le traitement dans un décodeur.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit premier déplacement est calculé de la façon suivante : d, = dxQ, où & — (^courant ~ *&> précédent avec :
Figure imgf000009_0001
où : [T1] est l'ensemble desdits résidus ;
(Q1J est l'ensemble desdits pas de quantification ; i est l'indice des coefficients.
L'invention concerne également les dispositifs de quantification progressive de coefficients mettant en œuvre le procédé décrit ci-dessus.
L'invention concerne aussi un procédé de quantification inverse correspondant. Ce procédé comprend une étape de quantification inverse initiale réalisée sur des données de reconstruction de coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant un coefficient reconstruit, et au moins une itération des étapes suivantes : quantification inverse d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur reconstruite à l'aide de données complémentaires de reconstruction ; mise à jour dudit coefficient reconstruit, en fonction dudit résidu, si celui- ci est non nul.
Selon l'invention, ladite étape de quantification inverse d'un résidu comprend, pour au moins une partie des coefficients, préférentiellement les coefficients signifiants, les étapes de : obtention, à partir desdits coefficients quantifiés, d'une valeur de quantification parmi deux valeurs prédéterminées associées aux indices de quantification 0 et 1, et d'un premier déplacement ; - application dudit premier déplacement à ladite valeur de quantification, pour former une valeur de raffinement correspondant audit résidu.
Comme déjà mentionné, cette approche permet d'obtenir une bonne qualité de reconstruction des coefficients.
Avantageusement, on a affecté à chacun desdits coefficients une information contextuelle de signifiance comprenant un type dit non signifiant, lorsque lesdites données quantifiées sont nulles, et un type dit signifiant sinon. Le procédé peut alors comprendre, pour chaque coefficient de type non signifiant, les étapes de : quantification inverse dudit résidu, délivrant une valeur déquantifiée ; - détection d'un éventuel changement de type de signifiance ; et en cas de changement de type de signifiance, détermination d'une valeur de reconstruction par ajout d'une seconde valeur de déplacement à ladite valeur déquantifiée.
Préférentiellement, le procédé comprend également une étape de lecture d'un indicateur de la présence d'un décalage sur ledit second déplacement dans un signal portant lesdites données quantifiées, et une étape d'application dudit second décalage, correspondant audit pas de quantification.
L'invention concerne également les dispositifs de quantification inverse mettant un œuvre le procédé présenté ci-dessus. L'invention concerne encore les produits programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprenant des instructions de programme pour l'exécution des étapes de ces procédés de quantification et/ou de quantification inverse. L'invention concerne également les signaux de données quantifiées selon un tel procédé de quantification progressive. Un tel signal comprend un flux de base portant des données permettant une première reconstruction de coefficients et au moins une couche de raffinement portant des données de résidus permettant d'affiner ladite reconstruction. Ce signal porte au moins une information représentative d'un déplacement appartenant au groupe : un premier déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage d'un desdits coefficients, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement ; - en cas de changement de type de signifiance d'un desdits coefficients, définition d'une seconde valeur de déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage dudit coefficient.
Selon un mode de réalisation préférentiel, un tel signal porte au moins un des indicateurs appartenant au groupe comprenant : - des indicateurs indiquant si un second décalage doit ou non être appliqué en cas de changement de type de non signifiant à signifiant ; des indicateurs indiquant l'absence de requantification des symboles non- signifiants.
Enfin, l'invention concerne les supports de données portant au moins un signal de données quantifiées selon un tel procédé de quantification progressive.
6. liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 illustre le principe d'un codage par quantification successive, selon l'art antérieur ; la figure 2 présente un organigramme introduisant les aspects principaux de l'invention ; - la figure 3 montre la structure d'un signal selon l'invention ; les figures 4 et 5 illustrent la découpe d'intervalle pour la mise en œuvre de l'invention, selon que celui-ci est associé à une valeur non nulle ou nulle ; la figure 6 est un organigramme de la quantification selon l'invention ; - la figure 7 est un organigramme de la quantification inverse selon l'invention ; la figure 8 présente la structure générale d'un dispositif de quantification selon l'invention, et la figure 9 celle d'un dispositif de quantification inverse. 7. description d'un mode de réalisation préférentiel
7.1 principes généraux
L"invention propose donc un schéma de codage progressif d'un coefficient par quantification successive reposant sur une quantification initiale avec « dead-zone » et paramètre de placement de la valeur de reconstruction dans l'intervalle de quantification (la quantification de MPEG4-SVC rentre dans le cadre de cette famille de quantification initiale).
Le mode de réalisation décrit ci-après concerne le codage vidéo scalable développé au sein de MPEG4-SVC. Toutefois la portée de l'invention ne se limite pas à ce simple contexte d'un codeur vidéo scalable, mais à tout codeur scalable utilisant un schéma de codage progressif.
Selon l'invention, on propose donc une technique de quantification successive avec introduction d'un déplacement des valeurs de reconstruction à chaque itération afin d'améliorer les performances d'un codage et/ou décodage progressif. L'invention concerne également la transmission d'un signal qui porte cette valeur de déplacement, et optionnellement un drapeau pour la mise à jour du déplacement associé aux nouveaux signifiants. 7.2 procédé de codage Le déroulement du codage est le suivant, comme illustré en figure 2 :
1) dans une première étape 21, une quantification uniforme avec « dead-zone » et paramètre de placement de la valeur de reconstruction dans l'intervalle de quantification est effectuée sur les coefficients à coder. Selon qu'un coefficient est codé avec une valeur nulle ou non, on lui associe alors un type "Non Signifiant" ou "Signifiant". La valeur du déplacement associé aux nouveaux signifiant est initialisée à la différence entre la valeur reconstruite pour un coefficient non nul et la valeur obtenue par l'indice de quantification multipliée par le pas de quantification. Cela permet de prendre en compte le déplacement des valeurs reconstruites utilisées dans la quantification initiale ;
2) De façon itérative, les coefficients sont raffinés (22) en réalisant une quantification d'un résidu de quantification des coefficients à l'aide d'un pas de quantification deux fois plus faible, de la façon suivante : a) Une valeur de déplacement à appliquer sur les coefficients reconstruits est déterminée (221), par exemple selon un critère d'optimisation de la reconstruction (minimisation de l'erreur de reconstruction) ; b) La valeur du déplacement associé aux nouveaux signifiants est mise à jour (222) : on lui ajoute la valeur du déplacement défini à cette itération ; c) Un décalage supplémentaire de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants peut être appliqué (223), consistant à ajouter à la valeur du déplacement associé aux nouveaux signifiants la valeur du pas de quantification de l'itération courante ; i) Optionnellement, une information, sous la forme d'un drapeau, est transmise dans le signal afin de signaler ce décalage ; ii) Egalement optionnellement, ce décalage est prédit au décodeur suivant la valeur du déplacement associé aux nouveaux signifiants (par exemple si la valeur du déplacement des nouveaux signifiant est inférieure strictement à moins la moitié du pas de quantification, alors il y a décalage) ; iii) Selon une autre option, le décalage peut être prédit par le décodeur, s'il peut reproduire le résultat de la règle de calcul utilisée par le codeur (c'est-à-dire si le décodeur connaît la valeur du paramètre de « dead zone » utilisée au codeur) ; d) Pour chaque coefficient non- signifiant, on quantifie (224) optionnellement son résidu afin de définir s'il reste ou non dans l'état non-signifiant (c'est- à-dire si la valeur de quantification est non nulle). La valeur de reconstruction du coefficient est alors égale à la valeur de la quantification inverse, à laquelle on ajoute la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants si le coefficient devient signifiant. Optionnellement la requantification des non- signifiants peut ne pas être effectuée, si l'on souhaite ne pas réaliser cette opération pour des raison d'efficacité de compression, ou bien parce que cette requantification aboutit à ne pas modifier la valeur des coefficients (ce qui peut arriver lorsque l'on a la mise à jour supplémentaire de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants). Dans ce cas : i) Optionnellement, cette non requantification n'est pas signalée et les coefficients sont requantifiés avec la valeur 0 (c'est-à-dire restent dans l'état non-signifiant) ; ii) Selon une autre option, une information, sous la forme d'un drapeau, est transmise afin de signaler l'absence de quantification des non- signifiants ; e) Pour chaque coefficient signifiant, on quantifie (225) le résidu pour obtenir une des deux valeurs possibles (0, 1) et sa valeur reconstruite est remise à jour en ajoutant ou non la valeur du pas de quantification courante (valeurs 0 et 1) et en ajoutant la valeur de déplacement de l'itération courante.
Ainsi, un premier aspect de l'invention est de réaliser un codage par quantification progressive définissant un déplacement des valeurs reconstruites à appliquer au décodage, pour toutes les itérations de quantification hormis la première, afin d'optimiser les valeurs de reconstruction au décodage. La valeur de déplacement est redéfinie pour chaque itération de raffinement de quantification.
Un deuxième aspect de l'invention est de transmettre optionnellement cette valeur de déplacement au décodeur. Optionnellement, la valeur est transmise par le codeur au décodeur, qui l'utilise pour mettre à jour les coefficients raffinés et la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants. Selon une autre approche, la valeur n'est pas transmise, le décodeur prédit alors la valeur de déplacement à l'aide de tables prédéfinies ou tout autre mécanisme adéquat. Un troisième aspect de l'invention est la transmission optionnelle, à chaque itération de raffinement, d'un drapeau s'il y a décalage de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants. Optionnellement la valeur n'est pas transmise, et le décalage est prédit au décodeur suivant la valeur du déplacement associé aux nouveaux signifiants ou par la connaissance du paramètre de dead- zone utilisé au codeur permettant de simuler le comportement du codeur.
7.3 - Signal
L'organisation générale du signal est illustrée en figure 3. Elle est similaire à la structure utilisée dans la syntaxe JSVC :
- flux de base 31 associé à la quantification de base (typiquement AVC) ; - succession des couches de raffinement 32ls 322 (plans FGS) associées aux raffinement du pas de quantification. Les plans FGS 32i multiplexent différentes informations :
- valeur(s) du déplacement des valeurs reconstruites 321 ;
- drapeau optionnel 322 pour indiquer s'il y a lieu d'appliquer ou non un décalage à la valeur de déplacement associée aux nouveaux signifiants ;
- drapeau optionnel 323 pour indiquer s'il y a ou non des symboles de remise à jour des non-signifiants (c'est-à-dire symboles Sx) ;
- symboles 324 de mise à jour des non-signifiants (Sx) ;
- symboles 325 de mise à jour des signifiants (Rx). Les informations 321 et 322 sont nouvelles selon l'invention.
7.4 - Codeur par quantification progressive
Le codeur se base sur un codage par quantification successive. La structure de base d'un tel codeur est illustré en figure 8.
Ce codeur comprend des moyens de traitement 81, recevant des coefficients à coder 82 (représentatifs de la texture du signal vidéo), et délivrant des données de quantification 83 permettant une quantification inverse progressive. Le procédé de codage est stocké dans une mémoire de programme 84. Une mémoire vive 85 permet la mémorisation des données intermédiaires et des données à transmettre ou à stocker. Le codeur repose sur un codage par quantification successive emboîtée, avec l'utilisation d'une quantification avec dead-zone et paramètre de placement des valeurs de reconstruction dans les intervalles de quantification pour le premier niveau de quantification (quantification initiale). La quantification définie dans MPEG4-AVC présente ce type de caractéristique. La quantification du premier niveau est définie par les opérations suivantes: x + signe(x)*f *Q
Quantif : x h-> Quantif(x,Q) = OÙ / ,
Figure imgf000016_0001
0 57 Z = O
InvQuantif :i»InvQuantif(i,Q) = \(i_f + a)Q sinon
Cette quantification est quasi uniforme. Tous les intervalles de quantifications associés à une valeur non nulle de quantification ont une largeur Q (intervalles de type [(£-/)£>,(£- /+i)g[); l'intervalle de quantification autour de 0 étant plus large (largeur de (2-2/)ρ, intervalle ]-(l-/)g,(l-/)g[)- Le paramètre α G [0,1] est un paramètre qui permet de régler le placement de la valeur de reconstruction au sein de l'intervalle de quantification. Dans la quantification définie dans MPEG4-AVC, ce paramètre α est égal à la valeur f.
Par la suite, pour réaliser la quantification emboîtée avec des itérations divisant le pas de quantification par deux, chaque intervalle sera découpé à l'aide de sous-intervalles de largeur Q : - pour un intervalle associé à une valeur non nulle (il a une largeur 2Q), il est découpé en deux sous intervalles de largeur Q ; - pour un intervalle associé à une valeur nulle :
- si l'intervalle à une largeur supérieure strictement à 2Q, alors, on découpe optionnellement l'intervalle en plusieurs sous-intervalles en insérant des intervalles de largeur Q sur les bords de l'intervalle de quantification. Le sous-intervalle autour de la valeur 0 peut alors avoir quant à lui une largeur différente de Q (Optionnellement, au sens où l'on peut insérer autant d'intervalles de largeur Q que l'on souhaite. On n'est pas obligé d'en mettre le maximum. Le nombre d'intervalles insérés n'a pas besoin non plus nécessairement d'être connu au décodeur) ;
- si l'intervalle à une largeur inférieure ou égale à 2Q, l'intervalle n'est pas découpé.
Par rapport à la quantification progressive utilisée dans J-SVC, les intervalles de quantification sont emboîtés. Par rapport à la quantification progressive utilisée dans JPEG2000, la dead-zone utilisée n'a pas nécessairement une largeur deux fois supérieure à celle des intervalles associés aux valeurs non- nulles. Cette technique de découpe permet ainsi notamment de réaliser une quantification progressive emboîtée avec dead-zone et placement adéquat des valeurs de reconstruction, basée sur une quantification initiale compatible AVC. Les figures 4 et 5 illustrent ces différentes découpes d'intervalles possibles. Comme illustré sur la figure 4, la valeur reconstruite suite à la découpe d'un intervalle est déplacée par l'intermédiaire d'une valeur de déplacement définie afin de minimiser l'erreur de reconstruction moyenne. 7.5 - algorithme d'encodage : Les étapes du codage par quantification progressive d'un ensemble de coefficients sont les suivantes, comme illustré en figure 6 : 1) Quantification initiale 63 des coefficients 61, après initialisation 62 des valeurs n et Q, respectivement à 0 et QO, en utilisant un paramètre de dead- zone f et un paramètre de placement de la valeur de reconstruction dans l'intervalle, α : a) On définit pour chaque coefficient x, son signe, et la valeur y=|x|+fQ ; b) La quantification du coefficient est définie par £ = y
LoJ c) On définit un résidu pour le coefficient comme étant: r = y-k*Q
(cette valeur de résidu diffère de celle utilisée dans J-SVC au sens où elle correspond à la différence entre le coefficient original et le bord gauche de l'intervalle de quantification, et non la valeur reconstruite) ; d) L'état du coefficient est positionné à "Signifiant" si k est non nul, à "Non signifiant" sinon ; e) L'indice k (et le signe de x si k est non nul) est transmis ; 2) Initialisation 64 de rO=f.Q (résidu initial) ;
3) Itération 65 sur les raffinements de quantification. Le pas de quantification Q est divisé par 2 (66) à chaque itération. Le déroulement d'une itération est le suivant : a) Contrôle 67 du décalage de la valeur déplacement associé aux nouveaux signifiants :
(1) On quantifie rO: i0
Figure imgf000018_0001
(2) On met à jour le résidu rO : rO = rO-iO.Q ;
(3) Si iO est non nul, il y a nécessité de décaler la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants. Cette information de décalage est transmise optionnellement au décodeur, (le décalage de la valeur de déplacement des nouveaux signifiants est nécessaire pour garantir que la valeur reconstruite se situe dans l'intervalle de quantification associé) ; b) Quantification (68) des résidus des coefficients signifiants et non signifiants ;
(1) Si le coefficient était non-signifiant, on met à jour le résidu : r = r-iO.Q ;
(2) On quantifie le résidu et on le met à jour :
Figure imgf000019_0001
(b) Optionnellement la valeur de i peut être mise à 0 pour des coefficients non-signifiants que l'on souhaite maintenir à 0 pour des questions d'efficacité de compression. Un drapeau de non transmission de symbole de signifiance peut alors être optionnellement transmis pour indiquer qu'aucun symbole de signifiance ne sera transmis ; (C) r=r-i*Q ; c) Si le coefficient était dans l'état signifiant, on transmet alors le symbole de raffinement associé à la valeur i (c'est-à-dire le symbole R(i)) ; d) Si le coefficient était dans l'état non-signifiant :
(a) on transmet le symbole de signifiance associé à la valeur i (i.e. symbole S(i)) et le signe du coefficient ;
(b) si i est non nul, on positionne l'état du coefficient comme étant signifiant ;
4) Définition (69) de la valeur des déplacement des valeurs reconstruites ; a) A partir des résidus, on définit le paramètre de placement optimal des valeurs reconstruites dans les nouveaux intervalles signifiants. Par exemple, on utilise la valeur moyenne des résidus observés sur les intervalles signifiant. b) On transmet la valeur du déplacement comme étant la différence entre la valeur du placement courant dans un intervalle de quantification associé à une valeur non nulle et la valeur de ce placement utilisée à l'itération précédente. 7.6 - décodage progressif
La figure 9 illustre schématiquement un tel décodeur. Ce codeur comprend des moyens de traitement 91, recevant des coefficients à décoder 92, et délivrant des données de reconstruction 93 permettant une quantification inverse progressive. Le procédé de décodage est stocké dans une mémoire de programme 94. Une mémoire vive 95 permet la mémorisation des données intermédiaires et des données de reconstruction du signal original. Les étapes du décodage d'un ensemble de coefficients 71 sont, comme illustré en figure 7, les suivantes, après l'initialisation 72 :
1) Lecture 73 des informations de la quantification initiale et reconstruction des valeurs. Pour un indice de quantification k : a) Si k==0, on reconstruit un coefficient nul, et on positionne son état à "Non Signifiant" ; b) Sinon, on définit la valeur reconstruite du coefficient comme étant: signe*(k-f+α)*Q, et on positionne son état à "Signifiant" ;
2) Initialisation 74 de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants "offsetNS" à (α -f)*Q. Ce paramètre sera utilisé et mis à jour dans les étapes ultérieures de raffinement de la quantification ;
3) Itération 75 sur les raffinements de quantification. Le pas de quantification Q est divisé par deux (76) lors de chacune de ces itérations. Le déroulement d'une étape de raffinement est le suivant : a) Lecture 77 de la valeur du déplacement des valeurs de reconstruction : "offset" (déplacement, ou décalage - appelé "premier déplacement" au préalable) ; b) Mise à jour 78 de la valeur de déplacement associée aux nouveaux signifiants (appelé "second déplacement" au préalable):
(a) offsetNS = offsetNS+offset ; (b) Si le drapeau d'information de décalage de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants indique qu'il y a décalage, mise à jour d'offsetNS en lui ajoutant la valeur du pas de quantification (ceci est nécessaire pour garantir que les valeurs reconstruites se situent dans l'intervalle de quantification associé) ; c) Lecture des informations de raffinement 79 des coefficients et mise à jour des coefficients :
(a) Si le coefficient était non-signifiant, on lit une information de signifiance i (typiquement 0, 1, 2, ...) :
(a) si l'information de signifiance est nulle, on laisse la valeur reconstruite du coefficient à 0 ;
(b) sinon, le coefficient passe dans l'état "Signifiant", on lit alors l'information de signe et l'on définit sa valeur reconstruite comme étant signe*(i*Q+offsetNS) ;
(b) Si le coefficient était signifiant, on lit une information de raffinement i (qui prend la valeur 0 ou 1); on met alors à jour l'amplitude du coefficient reconstruit en lui ajoutant la valeur i*Q+offset. 7.7 - Options de modes particuliers de réalisation
Dans les sections précédentes, il a été présenté un mode de réalisation simple de l'invention. Toutefois, il peut y avoir des options de réalisation avantageuse pour la compression.
7.7.1 Non transmission du drapeau de décalage de la valeur de déplacement associée aux nouveaux signifiants
Sous couvert de certaines hypothèses (typiquement que la valeur de reconstruction associée à un intervalle signifiant se situe dans la première moitié de l'intervalle), on peut se dispenser de transmettre le drapeau indiquant le décalage de la valeur de déplacement associé aux nouveaux signifiants. Suite à l'accumulation dans "offsetNS" de la valeur des déplacements "offset", on peut en déduire la valeur de l'état de ce drapeau. Si "offsetNS" est inférieur strictement à la moitié du pas de quantification courant alors, il y a nécessité d'un décalage. Une autre solution pour prédire le décalage de la valeur de déplacement associée aux nouveaux signifiants est d'utiliser la même technique que celle utilisée par le codeur. Cette technique nécessite de connaître la valeur du paramètre de dead-zone f. Or ce paramètre n'est pas nécessairement connu du décodeur (uniquement la valeur (α -f) est connue en général).
7.7.2 Quantification des offsets
Dans le mode de réalisation présenté précédemment, la valeur du déplacement est considérée comme étant codée telle quelle. En pratique, une quantification de cette valeur de déplacement est souhaitable pour en limiter son coût. Un mécanisme de prédiction en boucle fermé est alors nécessaire pour le calcul des valeurs de déplacements afin d'éviter les phénomènes de dérive sur le déplacement cumulé.
De façon astucieuse, la quantification de cette valeur de déplacement peut se faire relativement à la largeur de l'intervalle : offset_normalise=offset/Q. Cette technique est notamment nécessaire dans le cadre de l'utilisation d'un pas de quantification variable. La mise à jour de l'offset se fait alors de la façon suivante: offsetNS normalise = 2*offsetNS_normalise+offset_normalise. Dans la mise à jour des coefficients, on ajoute alors "offset(NS)_normalise*Q" pour avoir une valeur de déplacement non normalisée sur les niveaux de reconstruction. 7.7.3 Utilisation d'un pas de quantification variable
Jusqu'à présent, nous avons considéré la quantification progressive d'un groupe de coefficients avec un même pas de quantification pour tous. Or il peut être avantageux de faire varier sur l'ensemble des coefficients que l'on code le pas de quantification dans le cadre de l'invention. L'utilisation de valeurs de déplacement normalisés est alors nécessaire dans ce cadre.
Par ailleurs, la méthode de calcul de la valeur de déplacement se trouve modifiée. L'objectif étant de minimiser l'erreur de reconstruction, on peut alors observer que si l'on a un ensemble de résidus {ri} pour les coefficients, et que les valeurs des pas de quantification sont {Qi}, la valeur du placement du niveau de reconstruction dans un intervalle de quantification associé à une valeur signifiante est définie par :
∑r.a desired _alpha =
∑(QJ où les sommes sont effectuées sur l'ensemble des coefficients considérés comme signifiant. Par la suite, la valeur du déplacement normalisé est définie par : desired_alpha - 2*prev_desired_alpha, ou acourant -2aprécédent.
Ces formules justifient l'emploi des valeurs moyennes des résidus lors du calcul du déplacement dans le cas où le pas de quantification est le même pour tous les coefficients. Dans ces formules, les résidus considérés correspondent à des résidus de coefficients remis à l'échelle, afin qu'ils aient une contribution uniforme à la distorsion globale. Dans le cas de coefficients non remis à l'échelle, il est nécessaire de remettre à l'échelle à la fois le résidu et le pas de quantification. 7.7.4 Définition de plusieurs offsets pour un groupe de coefficients Lorsque l'on code un groupe de coefficients, les propriétés statistiques des coefficients peuvent être très différentes (par exemple pour des coefficients issus de la transformation par bloc de AVC, les coefficients basse fréquence et haute fréquence n'ont pas nécessairement les même ordres de grandeur). Il peut alors être avantageux de distinguer les valeurs de déplacements selon une classification des coefficients. Une valeur de déplacement est alors codée par classe de coefficients.
Ces valeurs de déplacement peuvent être regroupées en début du signal d'un plan FGS ou bien multiplexées avec les autres informations: par exemple, une information de déplacement d'une classe est codée dès qu'une information de raffinement (ou de passage de non-signifiant à signifiant) d'un coefficient de cette classe est transmise.
Cette notion de multiplicité des valeurs de déplacement peut également s'appliquer au codage du drapeau indiquant la découpe ou non de l'intervalle non- signifiant. Ce cas particulier peut notamment arriver si l'on fait varier le paramètre de contrôle de dead-zone f sur les classes de coefficients (typiquement une valeur de f proche de α pour les coefficients basse fréquence, et une valeur proche de 0 pour les coefficients hautes fréquences).
7.7.5 Implémentation spécifique à la quantification de A VC Dans le cadre de la mise en place de l'invention dans un codeur connu tel que MPEG4-AVC, il est nécessaire d'adapter l'algorithme proposé.
La quantification mise en place dans MPEG4-AVC est réalisée par l'intermédiaire d'une implémentation efficace à l'aide de décalages binaires (dans le souci d'une faible complexité et pour avoir des calculs sur des entiers). Ainsi la quantification dans AVC sur la valeur absolue x d'un coefficient se réalise par l'opération suivante : x ι-> (x * QuantCoeff(i,QP mod) + QPadd) » (15 + QPdiv)
Où l'on utilise un paramètre de quantification QP = 6 QPdiv + QPmod.
QPadd correspond à la valeur f215+βPώv. L'opérateur "»" correspond à l'opérateur de décalage binaire vers la droite (x»y étant assimilable à une division de x par 2y). QuantCoeff est un paramètre de remise à l'échelle du coefficient qui dépend à la fois de la position du coefficient dans le bloc transformé (indice i), et du modulo du paramètre de quantification (c'est-à-dire QPmod). On peut voir que cette opération revient à quantifier la valeur x*QuantCoeff(i,QPmod) par l'intermédiaire du pas de quantification Q = 215+QPώv .
Les algorithmes relatifs à l'encodeur et au décodeur peuvent alors être modifiés pour réaliser une implémentation sur des valeurs entières et utilisant des opérations de décalage simple. La valeur de déplacement des valeurs reconstruites peut ainsi être quantifiée via une opération de décalage binaire. Par la suite, les valeurs reconstruites sont reconstruites en utilisant un décalage binaire correspondant au décalage utilisé pour la quantification des valeurs de déplacements. La technique de calcul de la valeur de déplacement réalisé au codeur demande quant à elle de bien prendre en compte la remise à l'échelle des coefficients traités pour obtenir l'erreur de reconstruction la plus faible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de quantification progressive de coefficients, par raffinements de quantification successifs comprenant, après une étape de quantification initiale (21 ; 63) réalisée sur chacun desdits coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant des données quantifiées, au moins une itération (22 ; 65) des phases suivantes : détermination d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur de reconstruction de codage obtenue à l'aide des données quantifiées aux étapes de quantification précédentes ; - raffinement, par quantification dudit résidu, avec un pas de quantification inférieur à celui utilisé à l'étape de quantification précédente, affectant audit résidu une valeur de raffinement, caractérisé en ce que ladite phase de raffinement comprend, pour au moins une partie desdits coefficients, les étapes de : - sélection d'une valeur de quantification (68) par projection de ladite valeur de reconstruction sur un intervalle de quantification découpé en deux parties correspondant à deux valeurs prédéterminées associées aux indices de quantification 0 et 1 ; estimation d'un premier déplacement (221 ; 69) à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement.
2. Procédé de quantification progressive selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un classement de signifiance des coefficients, affectant à chacun desdits coefficients une information contextuelle comprenant un type dit non signifiant, lorsque lesdites données quantifiées sont nulles, et un type dit signifiant sinon, et en ce qu'il comprend, pour chaque coefficient de type non signifiant, les étapes de : - quantification dudit résidu (68), délivrant une valeur quantifiée ; détection d'un éventuel changement de type de signifiance ; et en cas de changement de type de signifiance, définition d'une seconde valeur de déplacement (69) à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage.
3. Procédé de quantification progressive selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second déplacement comprend une somme desdits premiers déplacements.
4. Procédé de quantification progressive selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'insertion d'un indicateur de la présence d'un décalage sur ledit second déplacement dans un signal portant lesdites données quantifiées, correspondant audit pas de quantification.
5. Procédé de quantification progressive selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite étape de quantification (68) des non-signifiants n'est pas mise en œuvre au moins dans des conditions prédéterminées, et en ce que le coefficient concerné conserve ledit état non-signifiant.
6. Dispositif de quantification progressive de coefficients, par raffinements de quantification successifs comprenant des moyens (81) de quantification initiale réalisée sur chacun desdits coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant des données quantifiées, et des moyens (81) de quantification progressive par itération(s), mettant en œuvre pour chacune desdites itérations des moyens de : détermination d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur reconstruite de codage à l'aide des données quantifiées précédemment ; raffinement, par quantification dudit résidu, avec un pas de quantification inférieur à celui utilisé précédemment, affectant audit résidu une valeur de raffinement, caractérisé en ce que lesdits moyens de raffinement comprennent : des moyens de sélection d'une valeur de quantification parmi deux valeurs prédéterminées associées aux indices de quantification 0 et 1 ; des moyens d'estimation d'un premier déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement.
7. Procédé de quantification inverse de coefficients quantifiés de façon progressive par raffinements de quantification successifs comprenant, après une étape de quantification inverse initiale (73) réalisée sur des données de reconstruction de coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant un coefficient reconstruit, et au moins une itération (75) des étapes suivantes : quantification inverse d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur reconstruite à l'aide de données complémentaires de reconstruction ; mise à jour dudit coefficient reconstruit, en fonction dudit résidu, si celui- ci est non nul ; caractérisé en ce que ladite étape de quantification inverse d'un résidu comprend, pour au moins une partie desdits coefficients, les étapes de : - obtention, à partir desdits coefficients quantifiés, d'une valeur de quantification parmi deux valeurs prédéterminées 0 et 1, et d'un premier déplacement ; application dudit premier déplacement à ladite valeur de quantification, pour former une valeur de raffinement correspondant audit résidu.
8. Procédé de quantification inverse selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on a affecté à chacun desdits coefficients une information contextuelle de signifiance comprenant un type dit non signifiant, lorsque lesdites données quantifiées sont nulles, et un type dit signifiant sinon, et en ce qu'il comprend, pour chaque coefficient de type non signifiant, les étapes de : quantification inverse dudit résidu, délivrant une valeur déquantifiée ; détection d'un éventuel changement de type de signifiance ; et en cas de changement de type de signifiance, détermination d'une valeur de reconstruction par ajout d'une seconde valeur de déplacement à ladite valeur déquantifiée.
9. Procédé de quantification inverse selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de lecture d'un indicateur de la présence d'un décalage sur ledit second déplacement dans un signal portant lesdites données quantifiées, et une étape d'application dudit second décalage, correspondant audit pas de quantification.
10. Dispositif de quantification inverse de coefficients quantifiés de façon progressive par raffinements de quantification successifs comprenant des moyens (91) de quantification inverse initiale réalisée sur des données de reconstruction de coefficients avec un pas de quantification prédéterminé et délivrant un coefficient reconstruit, et des moyens (91) de quantification inverse progressive par itération(s), mettant en œuvre pour chaque itération des moyens de : quantification inverse d'un résidu, correspondant à une différence entre un coefficient et une valeur reconstruite à l'aide de données complémentaires de reconstruction ; - mise à jour dudit coefficient reconstruit, en fonction dudit résidu, si celui- ci est non nul ; caractérisé en ce que lesdits moyens de quantification inverse d'un résidu comprennent : des moyens d'obtention, à partir desdits coefficients quantifiés, d'une valeur de quantification parmi deux valeurs prédéterminées 0 et 1, et d'un premier déplacement ; des moyens d'application dudit premier déplacement à ladite valeur de quantification, pour former une valeur de raffinement correspondant audit résidu.
11. Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de programme pour l'exécution des étapes du procédé de quantification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
12. Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de programme pour l'exécution des étapes du procédé de quantification inverse selon l'une quelconque des revendications 7 à 9.
13. Signal de données quantifiées comprenant un flux de base (31) portant des données permettant une première reconstruction de coefficients et au moins une couche de raffinement (32ls 322) portant des données de résidus permettant d'affiner ladite reconstruction, caractérisé en ce qu'il porte au moins une information représentative d'un déplacement (321) appartenant au groupe :
- un premier déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage d'un desdits coefficients, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement ; - en cas de changement de type de signifiance d'un desdits coefficients, définition d'une seconde valeur de déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage dudit coefficient.
14. Signal de données quantifiées selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il porte au moins un des indicateurs appartenant au groupe comprenant : - des indicateurs (322) indiquant si un second décalage doit ou non être appliqué en cas de changement de type de non signifiant à signifiant ; des indicateurs (323) indiquant l'absence de requantification des symboles non-signifiants.
15. Support de données portant au moins un signal de données quantifiées selon un procédé de quantification progressive de coefficients comprenant un flux de base portant des données permettant une première reconstruction de coefficients et au moins une couche de raffinement portant des données de résidus permettant d'affiner ladite reconstruction, caractérisé en ce qu'il porte au moins une information représentative d'un déplacement appartenant au groupe :
- un premier déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage d'un desdits coefficients, en fonction d'un critère prédéterminé de minimisation d'une erreur de reconstruction, pour former ladite valeur de raffinement ; - en cas de changement de type de signifiance d'un desdits coefficients, définition d'une seconde valeur de déplacement à appliquer à une valeur de reconstruction de décodage dudit coefficient.
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