Método y aparato para sincronizar datos de capa de refuerzo altamente comprimidos.

Un método para codificar una señal de audio o de vídeo que tiene una corriente de bits (215) de capa de base y una corriente de bits (255) de capa de refuerzo relacionada con la corriente de bits de capa de base,

de tal manera que los datos de capa de base y los datos de capa de refuerzo están estructurados en paquetes, y de forma que los paquetes de la corriente de bits de capa de base tienen paquetes correspondientes de la corriente de bits de capa de refuerzo, de tal modo que el método comprende las etapas de:

- calcular (260) una suma de comprobación sobre un paquete de la corriente de bits de capa de base y un paquete correspondiente de la corriente de bits de capa de refuerzo;

- codificar en entropía (220) el paquete de la corriente de bits de capa de base, de tal manera que se obtiene un paquete de capa de base alineado en bytes y codificado en entropía que comienza con una palabra de sincronización;

- codificar en entropía (270) el paquete de la corriente de bits de capa de refuerzo utilizando un método de codificación de longitud variable, de tal manera que se obtiene un paquete de capa de refuerzo codificado en entropía (273) que no tiene cabecera y que no comienza con una palabra de sincronización;

- establecer una relación de correspondencia, o correlación, (271) del paquete de capa de refuerzo codificado con bytes, de manera que cada byte tiene un número fijo de bits, de tal modo que, en el último byte del paquete de capa de refuerzo codificado, un número N de bits son bits de relleno;

- determinar (272) la cantidad N de los bits de relleno dentro del último byte del paquete de capa de refuerzo codificado;

- extraer (261) los N bits menos significativos de dicha suma de comprobación calculada, siendo N igual a la cantidad determinada de bits de relleno;

- insertar (280) los N bits menos significativos extraídos de la suma de comprobación calculada, en los bits de relleno situados al final del paquete codificado; y

- proporcionar o suministrar como salida el paquete de capa de refuerzo codificado, que incluye los bits de la suma de comprobación insertados, así como en el paquete de capa de base codificado.

Método y aparato para sincronizar datos de capa de refuerzo altamente comprimidos.

Campo de la invención La invención se refiere a un método y a un aparato para la codificación con alta compresión de datos de capa de refuerzo con respecto a datos de capa de base, así como a un método y a un aparato para la descodificación correspondiente de datos de capa de refuerzo altamente comprimidos, de tal manera que la sincronización entre los datos de capa de refuerzo y los datos de capa de base correspondientes queda determinada.

Antecedentes Algunos formatos de datos de aplicación multimedia utilizan capas jerárquicas, con una capa de base (BL –“base layer”) y una o más capas de refuerzo (EL –“enhancement layers”) . Un ejemplo de codificación por capas se divulga, por ejemplo, en la publicación de Van Dyck, R. E. et al.: “Wavelet video transmission over wireless channels”

(Transmisión de vídeo por ondas pequeñas a través de canales inalámbricos) , SIGNAL PROCESSING, IMAGE COMMUNICATION [TRATAMIENTO DE SEÑAL, COMUNICACIÓN DE IMÁGENES], ELSEVIER SCIENCEPUBLISHERS, ÁMSTERDAM, NL, vol. 12, nº 2, 1 de abril de 1998, páginas 135-145. Los datos dentro de la capa están a menudo empaquetados, esto es, organizados en paquetes o tramas. Si bien puede descodificarse la señal de BL por sí sola para obtener datos multimedia reproducibles, y esta comprende toda la información para una descodificación básica, la señal de EL comprende información adicional que no puede ser descodificada por sí sola para obtener datos multimedia de utilidad. En lugar de ello, los datos de EL están estrechamente vinculados a los datos de BL y solo son útiles conjuntamente con estos. Habitualmente, los datos de BL y de EL se añaden o superponen unos a otros, ya sea para una descodificación en común, ya sea tras su descodificación individual. En cualquier caso, es necesario sincronizar los datos de EL con los datos de BL, puesto que, de otro modo, los datos de EL no contienen ninguna información útil.

Es habitual comprobar la integridad de cada corriente subordinada, o subcorriente, de bits individualmente, por ejemplo, mediante sumas de comprobación CRC [comprobación de redundancia cíclica –“cyclic redundancy check”] individuales o mecanismos de corrección de errores directos (FEC –forward error correction”) . En general, tales esquemas de CRC o de FEC se aplican a bloques o tramas de señal individuales de las subcorrientes de bits, por separado. Si la descodificación comienza en posiciones sincronizadas de las subcorrientes de bits, y si, además, no se han detectado errores de transmisión para ninguna de las subcorrientes de bits, el descodificador supondrá que la corriente de bits jerárquica está en sincronización. Sin embargo, debido a que esta técnica solo proporciona certidumbre, de hecho, con respecto a la recepción de los bloques protegidos individualmente de un flujo o corriente de bits, puede haber aún errores sin detectar, por ejemplo, si uno de los bloques protegidos de una subcorriente de bits se pierde completamente.

Por otra parte, es deseable mantener el caudal de flujo de la transmisión de datos tan bajo como sea posible, lo que conduce a sofisticados métodos de compresión de datos. Una desventaja de la solución de CRC o de FEC es que, por lo común, ha de transmitirse una importante cantidad de datos adicionales para cada bloque del flujo o corriente de bits. Por lo tanto, se utiliza a menudo la codificación de longitud variable para palabras de datos que no están distribuidas con equidad. En la codificación de longitud variable (VLC –“variable length coding”) , las palabras de datos que aparecen con mayor frecuencia, es decir, con una probabilidad más alta, son codificadas en palabras de código más cortas, en tanto que las palabras de datos que aparecen con una probabilidad más baja se codifican en palabras de código más largas. De esta forma, la cantidad promedio de bits en mensajes codificados es más corta que utilizando una longitud de palabra de código constante. Sin embargo, los métodos de alta compresión tales como la VLC son más sensibles a los errores de bit, lo que puede conducir a la pérdida completa de datos. Por ejemplo, para la VLC puede ser posible determinar qué bits pertenecen a una palabra de código cuando se ha perdido la sincronización. En consecuencia, una solución habitual para limitar la posible pérdida de datos consiste en la inserción de palabras de sincronización únicas o exclusivas que pueden ser reconocidas con una muy alta probabilidad. Sin embargo, las palabras de sincronización aumentan el caudal de flujo de la transmisión de datos, y cuantas más palabras de sincronización se utilizan, más elevado es el caudal de flujo de transmisión de datos. Además, una desventaja adicional de aplicar los métodos de CRC o de FEC en bloques de subcorrientes de bits es que resulta muy difícil hacerse cargo de los bloques que tienen longitudes variables y que carecen de cabeceras de bloque, como en la codificación de VBR [velocidad de transmisión de bits variable –“variable bit rate”].

Al objeto de hacer posible la detección de los errores de bit en la transmisión o el almacenamiento de datos, es un método común calcular una suma de comprobación sobre datos codificados, y transmitir o almacenar también la suma de comprobación. Se conocen diferentes tipos de sumas de comprobación para detectar o para corregir ciertos errores de bit. Sin embargo, cuanto más elevada es la cantidad de información de la suma de comprobación, más bits necesita esta. De esta forma, cuanto más útil es una suma de comprobación, más aumenta el caudal de flujo de la transmisión de datos.

Compendio de la invención A la vista de lo anterior, un problema que ha de ser resuelto por la presente invención es proporcionar un método y un formato de codificación para una corriente de datos de capa de refuerzo altamente comprimida que está relacionada con una corriente de datos de capa de base con estructura de paquetes, de tal manera que sea posible al menos detectar la pérdida de sincronización entre los datos de capa de refuerzo y los datos de capa de base durante la descodificación, al tiempo que la cantidad de información de sincronización (sinc) y de información de suma de comprobación contenidas en la corriente de datos de capa de refuerzo se mantiene baja.

Por otra parte, otro problema que ha de ser resuelto por la presente invención es proporcionar un método y un aparato de descodificación correspondientes. En particular, el método y el aparato de descodificación han de ser capaces de detectar al menos la pérdida de sincronización entre los datos de capa de refuerzo y los datos de capa de base durante la descodificación. Al efectuarse tal detección, estos deben ser capaces de ayudar, al menos, a reducir la perturbación.

La presente invención proporciona las siguientes soluciones para los problemas descritos en lo anterior.

En principio, la invención está basada en la constatación del hecho de que los paquetes que comprenden datos codificados de longitud variable proporcionan, por lo común, espacio libre en sus bits de relleno que puede ser utilizado para añadir la información de la suma de comprobación, y de que la información de la suma de comprobación puede ser también utilizada para detectar la pérdida de sincronización o para otros propósitos de sincronización. Por esta razón, la información de suma de comprobación se refiere tanto a datos de capa de base descodificados como a datos en paquetes de capa de refuerzo descodificados. Aunque no todos los paquetes proporcionan bits de relleno libres, al menos la mayor parte de los paquetes sí lo hacen y, en promedio, cada paquete proporciona (n – 1) /2 bits de relleno, suponiendo que n bits forman una palabra o byte. Si bien esta cantidad variable de bits por paquete puede no ser suficiente para una corrección de errores altamente sofisticada, se ha encontrado que es suficiente para los propósitos relativos a la sincronización antes mencionados. Ventajosamente, esto permite, por ejemplo, una detección fuera de sincronización después de unos pocos paquetes incluso si la codificación de capa de refuerzo proporciona una información de encabezamiento muy limitada, por ejemplo, sin cabeceras de paquete y sin palabras de sincronización de paquetes.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para codificar una señal de audio o de vídeo que tiene un flujo o corriente de bits de capa de base y un flujo o corriente de bits de capa de refuerzo relacionada con la corriente de bits de capa de base, en el que los datos de capa de base y... [Seguir leyendo]

1. Un método para codificar una señal de audio o de vídeo que tiene una corriente de bits (215) de capa de base y una corriente de bits (255) de capa de refuerzo relacionada con la corriente de bits de capa de base, de tal manera que los datos de capa de base y los datos de capa de refuerzo están estructurados en paquetes, y de forma que los paquetes de la corriente de bits de capa de base tienen paquetes correspondientes de la corriente de bits de capa de refuerzo, de tal modo que el método comprende las etapas de:

-calcular (260) una suma de comprobación sobre un paquete de la corriente de bits de capa de base y un paquete correspondiente de la corriente de bits de capa de refuerzo;

-codificar en entropía (220) el paquete de la corriente de bits de capa de base, de tal manera que se obtiene un paquete de capa de base alineado en bytes y codificado en entropía que comienza con una palabra de sincronización;

-codificar en entropía (270) el paquete de la corriente de bits de capa de refuerzo utilizando un método de codificación de longitud variable, de tal manera que se obtiene un paquete de capa de refuerzo codificado en entropía (273) que no tiene cabecera y que no comienza con una palabra de sincronización;

-establecer una relación de correspondencia, o correlación, (271) del paquete de capa de refuerzo codificado con bytes, de manera que cada byte tiene un número fijo de bits, de tal modo que, en el último byte del paquete de capa de refuerzo codificado, un número N de bits son bits de relleno;

-determinar (272) la cantidad N de los bits de relleno dentro del último byte del paquete de capa de refuerzo codificado;

-extraer (261) los N bits menos significativos de dicha suma de comprobación calculada, siendo N igual a la cantidad determinada de bits de relleno;

-insertar (280) los N bits menos significativos extraídos de la suma de comprobación calculada, en los bits de relleno situados al final del paquete codificado; y

-proporcionar o suministrar como salida el paquete de capa de refuerzo codificado, que incluye los bits de la suma de comprobación insertados, así como en el paquete de capa de base codificado.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual una corriente de bits (295) de capa de refuerzo codificada está formada (290) por una única palabra de sincronización delantera y una pluralidad de dichos paquetes de capa de refuerzo codificados, sin datos estructurales adicionales como cabeceras de paquete o de trama.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual, antes de dicha codificación en entropía, la corriente de bits (215) de capa de base y la corriente de bits (255) de capa de refuerzo comprenden valores enteros, y la etapa de calcular una suma de comprobación comprende sumar (260) dichos valores enteros antes de la codificación en entropía.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual el paquete de la corriente de bits de capa de refuerzo se codifica utilizando el código de Golomb.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el cual el número N de bits de relleno por cada paquete de capa de refuerzo codificado es variable, menor que el número de bits de un byte, y de promedio, cuando se redondea al alza o se redondea a la baja, la mitad del número de bits de un byte.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el cual la corriente de bits (215) de capa de base comprende datos de audio formateados en MP3, y la corriente de bits (255) de capa de refuerzo comprende restos o residuos de MDCT adecuados para la descodificación mejorada o de refuerzo de los datos de audio formateados en MP3 de la corriente de bits de capa de base.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende adicionalmente la etapa de almacenar la corriente de bits (225) de capa de base codificada y la corriente de bits (295) de capa de refuerzo codificada en un archivo, de tal modo que los paquetes de capa de base son almacenados adyacentes unos a otros en una primera porción (10) del archivo y los paquetes de capa de refuerzo son almacenados adyacentes unos a otros en una segunda porción subsiguiente (11) del archivo.

8. Un método para descodificar una señal de audio o de vídeo que tiene una corriente de bits (101) de capa de base y una corriente de bits (102) de capa de refuerzo correspondiente, de forma que la corriente de bits de capa de refuerzo comprende parámetros codificados con longitud variable para la descodificación mejorada o reforzada de la corriente de bits de capa de base, comprendiendo el método las etapas de:

-descodificar parcialmente (110) una porción de la corriente de bits de capa de base, de tal manera que se obtiene un primer paquete de capa de base descodificado (115) ;

-descodificar parcialmente (120) una porción de la corriente de bits de capa de refuerzo, de tal modo que se obtienen los parámetros de descodificación (125) para la descodificación reforzada de la corriente de bits de capa de base;

-determinar (150) un número N de bits de relleno contenidos en dicha porción de la corriente de bits de capa de refuerzo, y extraer y/o almacenar los bits de relleno;

-calcular (140) una suma de comprobación sobre el primer paquete de capa de base descodificado (115) y dichos parámetros de descodificación (125) procedentes de la porción parcialmente descodificada de la corriente de bits de capa de refuerzo;

-comparar (160) los N bits menos significativos extraídos de la suma de comprobación calculada, siendo N igual a la cantidad determinada de bits de relleno, con los N bits de relleno extraídos; y

-si los dos son iguales, descodificar (130) la corriente de bits de capa de base descodificada (115) , utilizando dichos parámetros de descodificación (125) para la descodificación mejorada o reforzada de la corriente de bits de capa de base, y, en caso contrario, descodificar (130) la corriente de bits de capa de base parcialmente descodificada (115) , utilizando una descodificación simplificada en la que no se utilizan datos de la corriente de bits de capa de refuerzo.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicha etapa de determinar (150) un número N de bits de relleno comprende las etapas de determinar el número de palabras de código contenidas en la porción parcialmente descodificada de la corriente de bits (115) de capa de base, descodificar un número correspondiente de palabras de código (125) procedentes de la porción de la corriente de bits de capa de refuerzo codificada en longitud variable, y determinar (150) los bits restantes del último byte de la porción de la corriente de bits de capa de refuerzo de manera que sean dichos N bits de relleno.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el cual la corriente de bits de capa de refuerzo comprende, para cada paquete de capa de base, un número predefinido de parámetros de descodificación.

11. Una señal de audio / vídeo codificada que comprende una primera porción (10) y una segunda porción (11) , de tal manera que la primera porción comprende paquetes (12) codificados en entropía y alineados en bytes, pertenecientes a la corriente de bits de audio / vídeo de capa de base, y la segunda porción comprende paquetes (13) de capa de refuerzo codificados en entropía y alineados en bytes, que comprenden datos de capa de refuerzo codificados con longitud variable,

de tal manera que los paquetes de capa de base comprenden cabeceras con información de sincronización (23) y los paquetes de capas de refuerzo no comprenden cabeceras con información de sincronización,

y de modo que cada paquete de capa de refuerzo comprende parámetros codificados que son adecuados para la descodificación mejorada o reforzada de un paquete de capa de base correspondiente,

y de tal manera que el último byte de un paquete de capa de refuerzo comprende un número N de bits de relleno, de forma que los bits de relleno comprenden los N LSBs de una suma de comprobación sobre el paquete de capa de refuerzo y el paquete de capa de base correspondiente, antes de la codificación en entropía.

12. Una señal de acuerdo con la reivindicación 11, en la cual la corriente de bits de audio / vídeo de capa de base y la corriente de bits de capa de refuerzo comprenden valores enteros, y la suma de comprobación es una suma de los valores enteros.

13. Un aparato para codificar una señal de audio o de vídeo que tiene una corriente de bits (215) de capa de base y una corriente de bits (255) de capa de refuerzo relacionada con la corriente de bits de capa de base, de tal modo que los datos de capa de base y los datos de capa de refuerzo están estructurados en paquetes, y de forma que los paquetes de la corriente de bits de capa de base tienen paquetes correspondientes de la corriente de bits de capa de refuerzo, comprendiendo el aparato:

- medios de cálculo para calcular (260) una suma de comprobación sobre un paquete de la corriente de bits de capa de base y un paquete correspondiente de la corriente de bits de capa de refuerzo;

- un codificador en entropía (220) de capa de base, para codificar en entropía el paquete de la corriente de bits de capa de base, de tal manera que se genera un paquete de capa de base alineado en bytes y codificado en entropía, que comienza con una palabra de sincronización;

- un codificador en entropía (270) de capa de refuerzo, para codificar en entropía el paquete de la corriente de bits de capa de refuerzo, utilizando un método de codificación de longitud variable, de tal modo que se genera un paquete de capa de refuerzo codificado en entropía (273) , que no tiene cabecera y que no

comienza con una palabra de sincronización;

- medios de correlación (271) para establecer una relación de correspondencia o correlación del paquete de capa de refuerzo codificado con bytes, de manera que cada byte tiene un número fijo de bits, de tal modo que, en el último byte del paquete de capa de refuerzo codificado, un número N de bits son bits de relleno;

- medios de determinación (272) para determinar la cantidad N de los bits de relleno contenidos en el último byte del paquete de capa de refuerzo codificado;

- medios de extracción (261) para extraer los N bits menos significativos de dicha suma de comprobación calculada, siendo N igual a la cantidad determinada de bits de relleno;

- medios de inserción (280) para insertar los N bits menos significativos extraídos de la suma de comprobación calculada, en los bits de relleno situados al final del paquete codificado; y

-medios para proporcionar o suministrar como salida el paquete de capa de refuerzo codificado, incluyendo los bits de suma de comprobación insertados, y el paquete de capa de base codificado.

14. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende adicionalmente medios para almacenar la corriente de bits de capa de base codificada (225) y la corriente de bits de capa de refuerzo codificada (295) en un archivo, de tal manera que los paquetes de capa de base son almacenados adyacentes unos a otros en una primera porción (10) del archivo y los paquetes de capa de refuerzo son almacenados adyacentes unos a otros en una segunda porción subsiguiente (11) del archivo.

15. Un aparato para descodificar una señal de audio o de vídeo que tiene una corriente de bits (101) de capa de base y una corriente de bits (102) de capa de refuerzo correspondiente, de forma que la corriente de bits de capa de refuerzo comprende parámetros codificados con longitud variable para una codificación mejorada o reforzada de la corriente de bits de capa de base, comprendiendo el aparato:

- un descodificador parcial (110) de capa de base, para descodificar parcialmente una porción de la corriente de bits de capa de base, de tal manera que se genera un primer paquete de capa de base descodificado (115) ;

- un descodificador parcial (120) de capa de refuerzo, para descodificar parcialmente una porción de la corriente de bits de capa de refuerzo, de tal manera que se generan los parámetros de descodificación

(125) para la descodificación reforzada de la corriente de bits de capa de base;

- medios para determinar (150) un número N de bits de relleno contenidos en dicha porción de la corriente de bits de capa de refuerzo, y medios para extraer y/o almacenar los bits de relleno;

- medios de cálculo (140) para calcular una suma de comprobación sobre el primer paquete de capa de base descodificado (115) y dichos parámetros de descodificación (125) obtenidos de la porción parcialmente descodificada de la corriente de bits de capa de refuerzo;

- medios de comparación (160) para comparar los N bits menos significativos extraídos de la suma de comprobación calculada, siendo N igual a la cantidad determinada de bits de relleno, con los N bits de relleno extraídos, y para proporcionar una indicación de error (165) si los dos no son iguales; y

- medios de decodificación (130) para descodificar la corriente de bits de capa de base parcialmente descodificada (115) , si los N bits menos significativos extraídos, pertenecientes a la suma de comprobación calculada, y los N bits de relleno extraídos son iguales de acuerdo con dicha indicación de error (165) , de tal manera que se utilizan dichos parámetros de descodificación (125) para la descodificación reforzada de la corriente de bits de capa de base, y para descodificar (130) , en caso contrario, la corriente de bits de capa de base parcialmente descodificada (115) , utilizando una descodificación simplificada en la que no se utilizan los datos obtenidos de la corriente de bits de capa de refuerzo.