Un procedimiento para codificar una secuencia de imágenes de vídeo,

comprendiendo dicho procedimiento: codificar una primera imagen de vídeo, una segunda imagen de vídeo, una tercera imagen de vídeo, un primer valor de orden de la primera imagen de vídeo, un segundo valor de orden de la segunda imagen de vídeo y un tercer valor de orden de la tercera imagen de vídeo, en donde cada valor de orden representa una posición de una imagen de vídeo en una secuencia de imágenes de vídeo; calcular un valor específico que sea inversamente proporcional a un primer valor de diferencia de orden y directamente proporcional a un segundo valor de diferencia de orden, en donde (i) el primer valor de diferencia de orden representa una diferencia entre el tercer valor de orden y el primer valor de orden y (ii) el segundo valor de diferencia de orden representa una diferencia entre el segundo valor de orden y el primer valor de orden; calcular un vector de movimiento de la segunda imagen de vídeo en base al valor específico y a un vector de movimiento de la tercera imagen de vídeo; y almacenar la primera imagen de vídeo codificada, la segunda imagen de vídeo codificada, la tercera imagen de vídeo codificada, el primer valor de orden codificado, el segundo valor de orden codificado y el tercer valor de orden codificado en un flujo de bits

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de los sistemas de compresión multimedia. En particular, la presente invención divulga procedimientos y sistemas para especificar temporización entre imágenes de precisión variable. 5

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los formatos de medios electrónicos de base digital están finalmente a punto de reemplazar ampliamente los formatos de medios electrónicos analógicos. Los discos compactos digitales (CD) reemplazaron los registros analógicos de vinilo hace mucho tiempo. Las cintas de casete magnético analógico están volviéndose cada vez más raras. Los sistemas de audio digital de segunda y tercera generación, tales 10 como los Minidiscos y el MP3 (Audio MPEG – capa 3) están quitando ahora una porción del mercado al formato de audio digital de primera generación de los discos compactos.

Los medios de vídeo han sido más lentos para avanzar hacia formatos de almacenamiento y transmisión digitales que el audio. Esto se ha debido en gran medida a las enormes cantidades de información digital requeridas para representar con precisión el vídeo en forma digital. Las enormes cantidades de 15 información digital necesarias para representar con precisión el vídeo requieren sistemas de almacenamiento digital de muy alta capacidad y sistemas de transmisión de gran ancho de banda.

Sin embargo, el vídeo está avanzando ahora rápidamente hacia los formatos digitales de almacenamiento y transmisión. Los procesadores de ordenador más rápidos, los sistemas de almacenamiento de alta densidad y los nuevos algoritmos eficaces de compresión y codificación han hecho finalmente que el 20 vídeo digital sea práctico en los puntos de venta al consumidor. El DVD (Disco Versátil Digital), un sistema de vídeo digital, ha sido uno de los productos electrónicos de consumo de mayores ventas en varios años. Los DVD han estado suplantando rápidamente a los Grabadores de Videocasetes (VCR) como el sistema favorito de reproducción de vídeo pregrabado, debido a su alta calidad de vídeo, muy alta calidad de audio, comodidad y características adicionales. El anticuado sistema analógico NTSC (Comité de Estándares Nacionales de 25 Televisión) de transmisión de vídeo está actualmente en proceso de reemplazo por el sistema digital de transmisión de vídeo ATSC (Comité de Estándares Avanzados de Televisión).

Los sistemas informáticos han estado usando diversos formatos de codificación de vídeo digital durante un buen número de años. Entre los mejores sistemas de compresión y codificación de vídeo digital usados por los sistemas informáticos han estado los sistemas de vídeo digital respaldados por el Grupo de 30 Expertos en Películas, popularmente conocido por el acrónimo MPEG. Los tres formatos de vídeo digital mejor conocidos y más frecuentemente usados del MPEG se conocen sencillamente como MPEG–1, MPEG–2 y MPEG–4. Los CD de vídeo (VCD) y los primeros sistemas de edición de vídeo digital para el nivel de consumo usan el primer formato de codificación de vídeo digital MPEG–1. Los Discos Versátiles Digitales (DVD) y el sistema de difusión de televisión del Satélite de Difusión Directa (DBS) de marca Dish Network usan el sistema 35 de compresión y codificación de vídeo digital MPEG–2, de mayor calidad. El sistema de codificación MPEG–4 está siendo adoptado rápidamente por los más recientes codificadores de vídeo digital basados en ordenadores y los reproductores asociados de vídeo digital.

Los estándares MPEG–2 y MPEG–4 comprimen una serie de tramas de vídeo o campos de vídeo y luego codifican las tramas o campos comprimidos en un flujo de bits digital. Al codificar una trama o campo de 40 vídeo con los sistemas MPEG–2 y MPEG–4, la trama o campo de vídeo se divide en una rejilla rectangular de macrobloques. Cada macrobloque se comprime y codifica independientemente.

Al comprimir una trama o campo de vídeo, el estándar MPEG–4 puede comprimir la trama o campo en uno entre tres tipos de tramas o campos comprimidos: Intratramas (I–tramas), tramas Predichas Unidireccionales (P–tramas) o tramas Predichas Bidireccionales (B–tramas). Las intratramas codifican 45 independientemente por completo una trama de vídeo independiente, sin ninguna referencia a otras tramas de vídeo. Las P–tramas definen una trama de vídeo con referencia a una única trama de vídeo previamente exhibida. Las B–tramas definen una trama de vídeo con referencia tanto a una trama de vídeo exhibida antes de la trama actual como a una trama de vídeo a exhibir después de la trama actual. Debido a su utilización eficaz de información de vídeo redundante, las P–tramas y las B–tramas brindan generalmente la mejor compresión. 50

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se revela un procedimiento y aparato para la especificación de temporización entre imágenes de precisión variable para la codificación de vídeo digital. Específicamente, la presente invención divulga un sistema que permite que la temporización relativa de imágenes de vídeo contiguas se codifique de manera muy eficaz. En una realización, se determina la diferencia de tiempo de exhibición entre una imagen de vídeo actual y una imagen de vídeo contigua. La diferencia de tiempo de exhibición se codifica luego en una representación 55 digital de la imagen de vídeo. En una realización preferida, la imagen de vídeo contigua es la imagen almacenada más recientemente transmitida.

Para la eficacia de la codificación, la diferencia de tiempo de exhibición puede codificarse usando un

sistema de codificación de longitud variable, o codificación aritmética. En una realización alternativa, la diferencia de tiempo de exhibición se codifica como una potencia de dos, a fin de reducir el número de bits transmitidos.

Otros objetos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de los dibujos acompañantes y de la siguiente descripción detallada. 5

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los objetos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a alguien versado en la tecnología, a la vista de la siguiente descripción detallada, en la cual:

la Figura 1 ilustra un diagrama en bloques de alto nivel de un posible sistema codificador de vídeo digital. 10

la Figura 2 ilustra una serie de imágenes de vídeo en el orden en que deberían exhibirse las imágenes, en donde las flechas que conectan las distintas imágenes indican la dependencia entre imágenes creada usando la compensación de movimiento.

la Figura 3 ilustra las imágenes de vídeo de la Figura 2 enumeradas en un orden de transmisión preferido de las imágenes, en donde las flechas que conectan distintas imágenes indican la 15 dependencia entre imágenes creada usando la compensación de movimiento.

la Figura 4 ilustra gráficamente una serie de imágenes de vídeo en la cual las distancias entre imágenes de vídeo que mantienen referencias mutuas se escogen como potencias de dos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERIDA

Se divulga un procedimiento y sistema para especificar Temporización Entre Imágenes de Precisión 20 Variable en un sistema de compresión y codificación multimedia. En la siguiente descripción, con fines explicativos, se estipula una nomenclatura específica para proporcionar una comprensión exhaustiva de la presente invención. Sin embargo, será evidente a alguien versado en la tecnología que estos detalles específicos no se requieren a fin de poner en práctica la presente invención. Por ejemplo, la presente invención ha sido descrita con referencia al sistema MPEG–4 de compresión y codificación multimedia. Sin embargo, las 25 mismas técnicas pueden aplicarse fácilmente a otros tipos de sistemas de compresión y codificación.

Panorama General de la Compresión y Codificación Multimedia

La Figura 1 ilustra un diagrama en bloques de alto nivel de un típico codificador 100 de vídeo digital, bien conocido en la tecnología. El codificador 100 de vídeo digital recibe un flujo entrante de vídeo de tramas 105 de vídeo a la izquierda del diagrama en bloques. Cada trama de vídeo es procesada por una unidad 110 de 30 Transformación Discreta de Coseno (DCT). La trama puede procesarse independientemente (una intratrama)...

1. Un procedimiento para codificar una secuencia de imágenes de vídeo, comprendiendo dicho procedimiento:

codificar una primera imagen de vídeo, una segunda imagen de vídeo, una tercera imagen de vídeo, un primer valor de orden de la primera imagen de vídeo, un segundo valor de orden de la segunda imagen de vídeo y un tercer valor de orden de la tercera imagen de vídeo, en donde 5 cada valor de orden representa una posición de una imagen de vídeo en una secuencia de imágenes de vídeo;

calcular un valor específico que sea inversamente proporcional a un primer valor de diferencia de orden y directamente proporcional a un segundo valor de diferencia de orden, en donde (i) el primer valor de diferencia de orden representa una diferencia entre el tercer valor de orden y el 10 primer valor de orden y (ii) el segundo valor de diferencia de orden representa una diferencia entre el segundo valor de orden y el primer valor de orden;

calcular un vector de movimiento de la segunda imagen de vídeo en base al valor específico y a un vector de movimiento de la tercera imagen de vídeo; y

almacenar la primera imagen de vídeo codificada, la segunda imagen de vídeo codificada, la tercera 15 imagen de vídeo codificada, el primer valor de orden codificado, el segundo valor de orden codificado y el tercer valor de orden codificado en un flujo de bits.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual dicho primer valor de orden se codifica en una cabecera de tajada del flujo de bits, asociada dicha cabecera de tajada con la primera imagen de vídeo.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual dicho primer valor de orden se codifica más de una vez 20 en dicho flujo de bits.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual un valor de orden específico representa un valor de tiempo.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual un valor de orden específico se comprime usando codificación de longitud variable. 25

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual un valor de orden específico se comprime usando codificación aritmética.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual dicho primer valor de orden comprende un entero con signo.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual un valor de orden específico no representa un valor de 30 tiempo.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la secuencia de imágenes de vídeo es una secuencia para exhibir las imágenes de vídeo.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el cálculo del vector de movimiento comprende realizar una operación de interpolación basada en el vector de movimiento de dicha tercera imagen de vídeo. 35

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el cálculo del vector de movimiento comprende realizar una operación de extrapolación basada en el vector de movimiento de dicha tercera imagen de vídeo.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual el segundo valor de orden representa un valor de diferencia de orden entre dicha segunda imagen de vídeo y dicha primera imagen de vídeo.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el cual la primera imagen de vídeo es una imagen de I–vídeo. 40

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual los valores de orden primero, segundo y tercero están en una secuencia no uniforme de valores de orden, en donde la secuencia de valores de orden no es uniforme cuando una diferencia de orden entre valores de orden de imágenes de vídeo contiguas no es uniforme.

15. Un medio legible por ordenador que almacena un programa de ordenador que es ejecutable por una o más 45 unidades de procesamiento, comprendiendo el programa de ordenador conjuntos de instrucciones adaptadas para implementar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Un sistema de ordenador que comprende una o más unidades de procesamiento adaptadas para implementar etapas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.