Procedimiento y aparato de especificación de temporización entre imágenes de precisión variable para la codificación de video digital.

Medio de almacenamiento legible por ordenador, que almacena un flujo de bits,

cuyo flujo de bits comprende:

una serie de imágenes de vídeo codificadas; y

un exponente entero de una potencia de valor dos para codificar un valor de orden de visualización para una imagen de vídeo específica, en el que como mínimo una de la serie de imágenes de vídeo está codificada utilizando el valor de orden.

Procedimiento y aparato de especificación de temporización entre imágenes de precisión variable para la codificación de vídeo digital

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.

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 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 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 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 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 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 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 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 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.

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 digital de la imagen de vídeo. En una realización preferente, 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.

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.

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 preferente de las imágenes, en donde las flechas que conectan distintas imágenes indican la 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 PREFERENTE

Se divulga un procedimiento y sistema para especificar Temporización Entre Imágenes de Precisión 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 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 Transformación Discreta de Coseno (DCT) . La trama puede procesarse independientemente (una intratrama) o con referencia a información de otras tramas recibidas desde la unidad de compensación de movimiento (una intertrama) . Luego, una unidad -120- Cuantizadora (Q) cuantiza la información de la unidad -110-de Transformación Discreta de Coseno. Finalmente, la trama de vídeo cuantizada se codifica luego... [Seguir leyendo]

1. Medio de almacenamiento legible por ordenador, que almacena un flujo de bits, cuyo flujo de bits comprende:

una serie de imágenes de vídeo codificadas; y

un exponente entero de una potencia de valor dos para codificar un valor de orden de visualización para una imagen de vídeo específica, en el que como mínimo una de la serie de imágenes de vídeo está codificada utilizando el valor de orden.

2. Medio de almacenamiento legible por ordenador, según la reivindicación 1, en el que dicho valor de orden está codificado en una cabecera de segmento del flujo de bits.

3. Aparato para codificar una serie de imágenes de vídeo que comprende:

medios para especificar una serie de valores de orden, representando cada valor de orden una posición de visualización de una imagen de vídeo en una secuencia de imágenes de vídeo;

medios para codificar un valor de orden específico utilizando un exponente de una potencia de valor dos; y 20 medios para codificar una imagen de vídeo específica utilizando el valor orden específico.

4. Aparato, según la reivindicación 3, que comprende además medios para codificar el valor de orden específico en

una cabecera de segmento de la imagen de vídeo específica codificada. 25

5. Aparato, según la reivindicación 3, en el que el valor de orden representa una diferencia de sincronización entre la imagen de vídeo específica y una imagen de referencia.

6. Aparato, según la reivindicación 5, en el que la imagen de referencia es una imagen de video I que no comprende 30 macrobloques de predicción unidireccionales o bidireccionales.

7. Aparato, según la reivindicación 3, en el que la imagen de vídeo específica es una imagen de vídeo B que comprende como mínimo un macrobloque de predicción bidireccional.

8. Aparato, según la reivindicación 3, en el que el valor de orden específico es un entero potencia de dos.

9. Medio de almacenamiento legible por ordenador, según la reivindicación 1, en el que el valor de orden representa una diferencia de sincronización entre la imagen de vídeo específica y una imagen de referencia.

10. Medio de almacenamiento legible por ordenador, según la reivindicación 9, en el que la imagen de referencia es una imagen de vídeo I que no comprende macrobloques de predicción unidireccionales o bidireccionales.

11. Medio de almacenamiento legible por ordenador, según la reivindicación 1, en el que la imagen de vídeo

específica es una imagen de vídeo B que comprende como mínimo un macrobloque de predicción bidireccional. 45

12. Aparato, según la reivindicación 3, en el que el valor de orden específico es un entero potencia de dos.