CODIFICACIÓN Y TRANSMISIÓN DE VÍDEO.

Procedimiento de transmisión de datos de vídeo, que comprende las etapas siguientes:

codificar una primera secuencia de tramas de vídeo; codificar una segunda secuencia de tramas de vídeo correspondiente a dicha primera secuencia de tramas de vídeo, prediciéndose todas las tramas de vídeo de dicha segunda secuencia a partir de una única trama de referencia; transmitir datos de dicha primera secuencia a un receptor; al recibir desde el receptor un aviso que indica que una o más tramas de dicha primera secuencia están alteradas, transmitir los datos de dicha segunda secuencia de tramas correspondientes a dicha una o más tramas alteradas al receptor

La presente invención se refiere a la codificación de vídeo. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para transmitir datos de vídeo y a un procedimiento y a un sistema para compensar los errores de transmisión de un flujo de datos de vídeo.

Una secuencia de vídeo consiste en una serie de imágenes o tramas fijas. Los procedimientos de compresión 5 de vídeo se basan en la reducción de las partes redundantes y poco importantes desde el punto de vista perceptivo de las secuencias de vídeo. La redundancia de las secuencias de vídeo puede clasificarse en redundancia espectral, espacial y temporal. La redundancia espectral se refiere a la similitud entre los componentes de colores diferentes de la misma imagen. La redundancia espacial es consecuencia de la similitud entre los píxeles contiguos de una imagen. La redundancia temporal se produce porque los objetos que aparecen en la imagen anterior es probable que aparezcan 10 también en la imagen actual. La compresión puede realizarse sacando provecho de esta redundancia temporal y prediciendo la imagen actual a partir de otra imagen, denominada “ancla” o “imagen de referencia”. Puede obtenerse una compresión adicional generando datos de compensación de movimiento que describen el desplazamiento entre áreas de la imagen actual y áreas similares de la imagen de referencia.

Por lo general, no es posible conseguir suficiente compresión simplemente reduciendo la redundancia 15 inherente de la secuencia. Por lo tanto, los codificadores de vídeo también pueden tratar de reducir la calidad de las partes de la secuencia de vídeo que son subjetivamente menos importantes. Además, la redundancia del flujo de bits codificado se puede reducir por medio de una pérdida eficaz de codificación de los parámetros y los coeficientes de compresión. La técnica principal consiste en utilizar códigos de longitud variable.

Los procedimientos de compresión de vídeo habitualmente diferencian entre las imágenes en las que se utiliza 20 reducción de redundancia temporal y en las que no. Las imágenes comprimidas, en las que no se utilizan procedimientos de reducción de redundancia temporal se denominan generalmente “INTRA-tramas”, “tramas I” o “imágenes I”. Las imágenes de predicción temporal habitualmente se obtienen mediante la predicción progresiva a partir de una imagen que precede a la imagen actual y se denominan “INTER-tramas” o “tramas P”. En el caso de la INTER-trama, la imagen actual se predice a partir de una imagen de referencia, utilizando normalmente una técnica de 25 compensación de movimiento, y por lo tanto generando datos de errores de predicción que representan las diferencias entre las dos tramas.

Un vídeo clip comprimido suele estar constituido por una secuencia de imágenes, que pueden clasificarse a grandes rasgos en INTRA imágenes temporalmente independientes e INTER imágenes con codificación diferencial temporal. Como la eficiencia de compresión de las INTRA imágenes normalmente es inferior a la de las INTER 30 imágenes, Ias INTRA imágenes se utilizan con escasa frecuencia, especialmente en aplicaciones de baja velocidad.

Una secuencia de vídeo puede consistir en una serie de planos o tomas. El contenido en imágenes puede ser notablemente diferente de un plano a otro, y por lo tanto la primera imagen del plano habitualmente se INTRA-codifica. En el material de cine y televisión se producen frecuentes cambios de planos, mientras que en las videoconferencias los cortes de plano son relativamente raros. Además, normalmente se pueden insertar INTRA imágenes de vez en 35 cuando para interrumpir la propagación temporal de los errores de transmisión en una señal de vídeo reconstruida o para ofrecer puntos de acceso aleatorio a un flujo de bits de vídeo.

Los errores de transmisión alteran con facilidad el vídeo comprimido, debido principalmente a dos razones. En primer lugar, debido a la utilización de la decodificación diferencial de predicción temporal (INTER tramas), un error se propaga tanto espacial como temporalmente. En la práctica, esto significa que, una vez que se produce un error, éste 40 es fácilmente visible por el ojo humano durante un intervalo de tiempo relativamente largo. Especialmente susceptibles son las transmisiones a bajas velocidades de bits, en las que sólo existen unas cuantas tramas INTRA-codificadas, y por consiguiente, la propagación temporal de errores no se detiene durante cierto tiempo. En segundo lugar, la utilización de códigos de longitud variable incrementa la susceptibilidad a los errores. Cuando un error de bits altera la palabra de código, el decodificador pierde la sincronización de la palabra de código y asimismo, decodifica las 45 posteriores palabras de código sin errores (comprimiendo varios bits) de manera incorrecta hasta el siguiente código de sincronización o de inicio. Un código de sincronización es una configuración de bits que no puede generarse a partir de cualquier combinación válida de palabras de código, y dichos códigos se añaden al flujo de bits a intervalos que permiten la resincronización. Además, cuando se pierden paquetes de datos durante la transmisión, se producen errores que pueden provocar errores visibles en la imagen. Por ejemplo, en las aplicaciones de vídeo que utilizan el 50 poco fiable protocolo de transporte UDP en redes IP, los elementos de red pueden desechar partes del flujo de bits vídeo codificado.

El receptor puede hacer frente a la alteración introducida en la trayectoria de transmisión de muchas maneras. En general, cuando se recibe una señal, primero se detectan los errores de transmisión y a continuación, el receptor los corrige u oculta. La corrección de errores se refiere al procedimiento por medio del cual los datos erróneos se 55 reparan por completo de tal manera que es como si no se hubiera producido ningún error originalmente. El ocultamiento de errores se refiere al procedimiento de ocultación del efecto de los errores de transmisión, de tal forma que apenas sean visibles en la secuencia de vídeo reconstruida. Normalmente, la codificación de fuente o transporte añade cierta cantidad de redundancia con el fin de facilitar una correcta detección, corrección y ocultación de errores.

Las normas de codificación de vídeo actuales como, por ejemplo, la recomendación ITU-T H. 263, “Codificación de vídeo para comunicación a baja velocidad binaria”, definen la sintaxis para los flujos de bits de vídeo independientes. Esta norma define una jerarquía para los flujos de bits y en consecuencia para las secuencias de imágenes y las imágenes.

En los sistemas convencionales, tales como el representado en la figura 1, para reducir el ancho de banda al 5 transmitir una señal de vídeo entre dos puntos, se suelen comprimir las tramas de imágenes aprovechando las diferencias espaciales dentro de una trama y las diferencias temporales entre las tramas. La señal resultante se denomina “flujo de reproducción”. La señal de vídeo se transmite como una serie de paquetes de información. La compresión tiene lugar en un codificador y la señal se transmite después a un sitio remoto donde un decodificador restaura la imagen. 10

La pérdida o alteración de un paquete de datos dará lugar a un desajuste entre el codificador y decodificador, lo cual suele manifestarse como un error visual en la pantalla, por ejemplo, en el que una parte de un objeto en movimiento queda “rezagada”. Este error normalmente persiste hasta que se elimina o se “limpia” con una trama que no se predice a partir de una imagen anterior, tal como una INTRA-trama.

En un sistema, en el que un codificador controla un grupo de decodificadores, por lo general resulta 15 beneficioso insertar INTRA-tramas normales en el flujo de reproducción. Sin embargo, esto da como resultado una pérdida de eficiencia en todos los decodificadores, puesto que las INTRA-tramas requieren una velocidad de bits más alta que las tramas con movimiento compensado.

Otra técnica común consiste en proporcionar una memoria tampón adecuada en el decodificador, de tal forma que se puedan retransmitir los paquetes perdidos. No obstante, esto producirá retardos que pueden ser inadmisibles 20 en el decodificador.

El documento EP 0 763 944 A (Oki Electric Ind Co Ltd), 19 de marzo de 1997 (19-03-1997) y el documento de Wiegand T et al: “Error-resilient video transmission using long-term memory motion-compensated prediction”,...

1. Procedimiento de transmisión de datos de vídeo, que comprende las etapas siguientes:

codificar una primera secuencia de tramas de vídeo;

codificar una segunda secuencia de tramas de vídeo correspondiente a dicha primera secuencia de tramas de vídeo, prediciéndose todas las tramas de vídeo de dicha segunda secuencia a partir de una única trama de referencia; 5

transmitir datos de dicha primera secuencia a un receptor;

al recibir desde el receptor un aviso que indica que una o más tramas de dicha primera secuencia están alteradas, transmitir los datos de dicha segunda secuencia de tramas correspondientes a dicha una o más tramas alteradas al receptor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la etapa siguiente: retorno a la 10 transmisión de datos de dicha primera secuencia tras la transmisión de datos de la segunda secuencia al receptor.

3. Procedimiento de compensación de errores de transmisión en una señal de datos de vídeo que comprende las etapas siguientes:

transmitir una primera secuencia de tramas de vídeo desde un transmisor hasta un receptor;

detectar una o más tramas alteradas en dicha primera secuencia; 15

generar un aviso que indica que una o más tramas de dicha primera secuencia están alteradas;

como respuesta a dicha indicación, transmitir tramas de una segunda secuencia de tramas de vídeo correspondientes a dicha una o más tramas alteradas, correspondiendo dicha segunda secuencia a dicha primera secuencia, y prediciéndose todas las tramas de vídeo de dicha segunda secuencia a partir de una única trama de referencia. 20

4. Procedimiento según la reivindicación 3, que comprende además el retorno a la transmisión de tramas de dicha primera secuencia tras la transmisión de tramas de la segunda secuencia al receptor.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4, en el que la etapa de detección de las tramas alteradas se realiza en el receptor.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la etapa de generación de un 25 aviso que indica que hay tramas alteradas se realiza en el receptor.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la etapa de generación de un aviso que indica que hay tramas alteradas comprende la generación por el receptor de una señal de aviso y la transmisión de la señal de aviso al transmisor.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el que la etapa de transmisión de 30 tramas de dicha segunda secuencia se realiza en el transmisor, y el receptor recibe las tramas transmitidas de dicha segunda secuencia.

9. Medios de memoria que contienen un código legible por ordenador que representa unas instrucciones para que uno o más procesadores realicen el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones. 35

10. Programa informático que comprende unas instrucciones para que uno o más procesadores realicen el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones.

11. Señal de datos de ordenador que se materializa en una onda portadora y que representa unas instrucciones para que uno o más procesadores realicen el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40 8 cuando el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones.

12. Aparato para la transmisión de datos de vídeo, que comprende:

un codificador para codificar una primera secuencia de tramas de vídeo, siendo operativo además el codificador para codificar una segunda secuencia de tramas de vídeo correspondiente a dicha primera secuencia, en la que todas las tramas de vídeo de dicha segunda secuencia se predicen a partir de una única trama de referencia; 45

un transmisor para transmitir tramas de dicha primera secuencia a un receptor,

unos medios para recibir desde el receptor un aviso que indica que una o más tramas de dicha primera

secuencia están alteradas;

en el que dicho transmisor está dispuesto en funcionamiento para transmitir tramas correspondientes a dicha una o más tramas alteradas de dicha segunda secuencia a dicho receptor, tras recibir dicha indicación.

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que el transmisor está dispuesto además en funcionamiento para regresar a la transmisión de tramas de dicha primera secuencia después de la transmisión de tramas de la 5 segunda secuencia al receptor.

14. Sistema de compensación de errores de transmisión en una señal de datos de vídeo, que comprende:

un transmisor para transmitir una primera secuencia de tramas de vídeo;

un receptor para recibir dicha primera secuencia;

unos medios para detectar una o más tramas alteradas en dicha primera secuencia; 10

unos medios para transmitir tramas de una segunda secuencia de tramas de vídeo correspondientes a dicha una o más tramas alteradas, correspondiendo dicha segunda secuencia a dicha primera secuencia, y prediciéndose todas las tramas de vídeo de dicha segunda secuencia a partir de una única trama de referencia.

15. Sistema según la reivindicación 14, en el que los medios para detectar tramas alteradas en dicha primera secuencia se hallan en el receptor. 15

16. Sistema según la reivindicación 14 ó 15, en el que el transmisor puede funcionar para transmitir tramas de dicha segunda secuencia al receptor después de la detección de una o más tramas alteradas en dicha primera secuencia.

17. Medios de memoria que contienen un código legible por ordenador que representa unas instrucciones para que uno o más procesadores funcionen como el sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16 cuando 20 el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones.

18. Programa informático que comprende unas instrucciones para que uno o más procesadores funcionen como el sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16 cuando el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones.

19. Señal de datos de ordenador que se materializa en una onda portadora y representa unas instrucciones 25 para que uno o más procesadores funcionen como el sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16 cuando el procesador o los procesadores ejecutan las instrucciones.