Método de codificación de vídeo que comprende:

definir un primer conjunto de múltiples valores (Ri1) característicos de una velocidad binaria de transmisión para un primer punto de acceso en un punto de comienzo de una secuencia de vídeo;

definir un segundo conjunto de múltiples valores (Bi1) característicos de un tamaño de memoria tampón para dicho primer punto de acceso;

definir un tercer conjunto de múltiples valores (Di1) característicos de un retardo hasta que se presenta una secuencia de vídeo para dicho primer punto de acceso;

definir un cuarto conjunto de múltiples valores (Ri2) característicos de una velocidad binaria de transmisión para otro punto de acceso localizado después de dicho primer punto de acceso y a continuación;

definir un quinto conjunto de múltiples valores (Bi2) característicos de un tamaño de memoria tampón para dicho otro punto de acceso;

definir un sexto conjunto de múltiples valores (Di2) característicos de un retardo hasta que se presenta una secuencia de vídeo para dicho otro punto de acceso; en el que

se seleccionan un valor de dicho primer conjunto de múltiples valores, un valor de dicho segundo conjunto de múltiples valores, y un valor de dicho tercer conjunto de múltiples valores tal que dicha secuencia de vídeo está libre de una condición de desbordamiento de memoria tampón en dicho primer punto de acceso; y

se seleccionan un valor de dicho cuarto conjunto de múltiples valores, un valor de dicho quinto conjunto de múltiples valores, y un valor de dicho sexto conjunto de múltiples valores tal que dicha secuencia de vídeo está libre de una condición de desbordamiento de memoria tampón en dicho otro punto de acceso.

Codificador de vídeo

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un descodificador hipotético de referencia.

Un sistema de vídeo digital incluye un transmisor y un receptor que ensambla vídeo que consta de audio, imágenes y componentes auxiliares para una presentación coordinada al usuario. El sistema transmisor incluye subsistemas para recibir y comprimir los datos fuente digitales (los flujos de datos elementales o de aplicación, que representan el audio, vídeo y componentes de datos auxiliares de un programa) ; multiplexar los datos procedentes de diversos flujos de datos elementales en un solo flujo de bits de transporte; y transmitir los datos al receptor. En el receptor, el flujo de bits de transporte es desmultiplexado en sus flujos de datos elementales constitutivos. Los flujos de datos elementales son descodificados, y los flujos de datos de audio y vídeo son distribuidos como elementos de programa sincronizados, al subsistema de presentación del receptor, para su visualización como partes de un programa coordinado.

En muchos estándares de codificación de vídeo, un flujo de bits compatible con el descodificador es descodificado mediante un descodificador hipotético que está conectado conceptualmente a la salida de un codificador, y consiste en una memoria tampón de descodificador, un descodificador y una unidad de visualización. Este descodificador virtual se conoce como descodificador hipotético de referencia (HRD, hypothetical reference decoder) en H.263, y como verificador de memoria tampón de vídeo (VBV, video buffering verifier) en MPEG-2. El codificador crea un flujo de bits de tal forma que la memoria tampón del descodificador hipotético no produce un desbordamiento ni un subdesbordamiento.

Como resultado, la cantidad de datos que puede solicitarse al receptor que almacene en memoria tampón, puede exceder su capacidad (una condición desbordamiento de memoria) , o sus capacidades de caudal de tráfico. Alternativamente el receptor puede no recibir, en una unidad de acceso de datos, todos los datos a tiempo para la descodificación y la presentación sincronizada, lo que en un instante concreto tiene como resultado que se pierde datos en los flujos de datos de audio y vídeo, así como un funcionamiento inconsistente (una condición de subdesbordamiento de memoria) .

En las descodificadores hipotéticos de referencia existentes, el flujo de bits de vídeo se recibe a una velocidad binaria constante, dada (usualmente la velocidad promedio en bits/segundo del flujo) , y se almacena en la memoria tampón del descodificador hasta que el llenado alcanza un nivel deseado. Tal nivel deseado se denota como el llenado inicial de memoria tampón del descodificador, y es directamente proporcional al retardo de transmisión o de puesta funcionamiento (memoria tampón) . En este punto, el descodificador retira instantáneamente los bits para la primera imagen de vídeo de la secuencia, descodifica los bits y muestra la imagen. Los bits de las siguientes imágenes son también retirados, descodificados, y visualizados instantáneamente en los subsiguientes intervalos temporales.

Las descodificadores hipotéticos tradicionales funcionan a velocidad binaria, memoria tampón y retardo inicial fijos. Sin embargo, en muchas de las aplicaciones de vídeo actuales (por ejemplo, emisión de vídeo en tiempo real a través de Internet o de redes ATM) el ancho de banda disponible varía de acuerdo con la ruta de acceso de la red (por ejemplo, dependiendo de como el usuario conecte con la red: por módem, ISDN, DLS, cable, etc.) y también fluctúa con el tiempo de acuerdo con las condiciones de la red ( por ejemplo congestión, número de usuarios conectados, etc.) . Además, los flujos de bits de vídeo son distribuidos a una variedad de dispositivos con diferentes capacidades de memoria tampón (por ejemplo microteléfonos, PDAs, PCs, módulos de conexión, reproductores de tipo DVD, etc.) , y son creados para escenarios con diferentes requisitos de retardo (por ejemplo emisión directa de bajo retardo, descarga progresiva, etc.) . Como resultado, estas aplicaciones necesitan un descodificador hipotético de referencia más flexible, que pueda descodificar un flujo de bits a diferentes velocidades binarias máximas, y con diferentes tamaños de memoria tampón y retardos de puesta en funcionamiento.

Jordi Ribas-Corbera y Philip A. Chou, en un documento titulado "A Generalized Hypothetical Reference Decoder For H.26L", el 4 de septiembre de 2001 propusieron el descodificador hipotético de referencia modificado. El descodificador funciona de acuerdo con N conjuntos de velocidad y parámetros de memoria tampón para un flujo de bits dado. Cada conjunto caracteriza lo que se conoce como un modelo de cubeta con goteo (leaky bucket) y contiene tres valores (R, B, F) , donde R es la velocidad binaria de transmisión, B es el tamaño memoria tampón y F es el llenado inicial de memoria tampón del descodificador (F/R es el retardo de memoria tampón inicial o de puesta en funcionamiento) . Un codificador puede crear un flujo de bits de vídeo que esté contenido en ciertas cubetas con goteo deseadas N, o puede simplemente computar los N conjuntos de parámetros después de que ha sido generado el flujo de bits. El descodificador hipotético de referencia puede interpolar entre los parámetros de cubeta con goteo, y puede funcionar a cualquier velocidad binaria, memoria tampón o retardo, máximos, deseados. Por ejemplo, dada una velocidad de transmisión máxima R' el descodificador de referencia puede seleccionar la memoria tampón y el retardo mínimos (de acuerdo con los datos disponibles de la cubeta con goteo) con los que será posible descodificar el flujo de bits sin sufrir desbordamiento o subdesbordamiento de la memoria tampón. A la inversa, para un tamaño dado de memoria tampón B', el descodificador hipotético puede seleccionar y operar en la mínima velocidad de transmisión máxima requerida.

Hay beneficios en el uso de tal descodificador hipotético de referencia generalizado. Por ejemplo, un proveedor de contenidos puede crear un flujo de bits una vez, y un servidor puede distribuirlo a múltiples dispositivos de diferentes capacidades, utilizando una variedad de canales de velocidades máximas de transmisión, diferentes. O bien un servidor y un terminal pueden negociar la mejor cubeta con goteo para las condiciones de red dadas - por ejemplo, la que produzca el mínimo retardo de puesta en funcionamiento (memoria tampón) , o la que requiera la menor velocidad máxima de transmisión para el tamaño de datos de la memoria tampón del dispositivo.

Como se describe en el documento VCEG-58, secciones 2.1 – 2.4, una cubeta con goteo es un modelo para el estado (o llenado) de una memoria tampón de codificador o de descodificador, en función del tiempo. Los llenados de la memoria tampón del codificador y del descodificador son mutuamente complementarios. Un modelo de cubeta

con goteo está caracterizado por tres parámetros (R, B, F) , donde:

R es la velocidad binaria máxima (en bits por segundo) a la que entran los bits en la memoria tampón del descodificador. En escenarios de velocidad binaria constante, R es a menudo la velocidad binaria del canal y la velocidad binaria promedio del videoclip.

B es el tamaño de la cubeta o memoria tampón del descodificador (en bits) que suaviza las fluctuaciones de la velocidad binaria de vídeo. Este tamaño de memoria tampón no puede ser mayor que la memoria tampón física del dispositivo descodificador.

F es el llenado inicial de memoria tampón del descodificador (también en bits) antes de que el descodificador comience a retirar bits desde la memoria tampón. F y R determinan el retardo inicial o de puesta funcionamiento D, donde D = F / R segundos.

En un modelo de cubeta con goteo, los bits entran en la memoria tampón a la velocidad R, hasta que el nivel de llenado es F (es decir, durante D segundos) , y a continuación se retira instantáneamente b0 bits para la primera imagen. Los bits siguen entrando en la memoria tampón a la velocidad R, y el descodificador retira b1, b2, ..., bn-1 bits para las siguientes imágenes, en ciertos momentos datos, típicamente (pero no necesariamente) cada 1/M segundos, donde M es la frecuencia de imagen del vídeo. La figura 1 ilustra el llenado de la memoria tampón del descodificador a lo largo del tiempo, de un flujo de bits que es modulado en una cubeta con goteo, de parámetros

35 (R, B, F) .

Sea Bi el llenado... [Seguir leyendo]

1. Método de codificación de vídeo que comprende:

definir un primer conjunto de múltiples valores (Ri1) característicos de una velocidad binaria de transmisión para un primer punto de acceso en un punto de comienzo de una secuencia de vídeo;

definir un segundo conjunto de múltiples valores (Bi1) característicos de un tamaño de memoria tampón para dicho primer punto de acceso;

definir un tercer conjunto de múltiples valores (Di1) característicos de un retardo hasta que se presenta una secuencia de vídeo para dicho primer punto de acceso;

definir un cuarto conjunto de múltiples valores (Ri2) característicos de una velocidad binaria de transmisión para otro punto de acceso localizado después de dicho primer punto de acceso y a continuación;

definir un quinto conjunto de múltiples valores (Bi2) característicos de un tamaño de memoria tampón para dicho otro punto de acceso;

definir un sexto conjunto de múltiples valores (Di2) característicos de un retardo hasta que se presenta una secuencia de vídeo para dicho otro punto de acceso; en el que

se seleccionan un valor de dicho primer conjunto de múltiples valores, un valor de dicho segundo conjunto de múltiples valores, y un valor de dicho tercer conjunto de múltiples valores tal que dicha secuencia de vídeo está libre de una condición de desbordamiento de memoria tampón en dicho primer punto de acceso; y

se seleccionan un valor de dicho cuarto conjunto de múltiples valores, un valor de dicho quinto conjunto de múltiples valores, y un valor de dicho sexto conjunto de múltiples valores tal que dicha secuencia de vídeo está libre de una condición de desbordamiento de memoria tampón en dicho otro punto de acceso.

2. Método de codificación de vídeo según la reivindicación 1, en el que dicho primer conjunto: de múltiples valores (Ri1) , dicho segundo conjunto de múltiples valores (Bi1) , y dicho tercer conjunto de múltiples valores (Di1) definen al menos un modelo de cubeta con goteo para una memoria tampón de un decodificador hipotético de referencia.

3. Método de codificación de vídeo según la reivindicación 2, en el que dicho modelo de cubeta con goteo usa una velocidad binaria fija.

4. Método de codificación de vídeo según la reivindicación 2, en el que dicho modelo de cubeta con goteo usa una velocidad binaria variable.