Procedimiento y dispositivo para reducir un error de cuantificación.

Procedimiento para reducir un error de cuantificación (QF) en una cuantificación inversa de un coeficientecuantificado (Z) en el marco de un procedimiento de compresión,

en el que el error de cuantificación (QF)describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado (Z) tras la cuantificación inversa y el correspondientecoeficiente (X) antes de una cuantificación,

caracterizado porque

- se elige al menos un parámetro característico (P) para la compresión del coeficiente cuantificado (Z), siendoel parámetro característico (P) o bien los parámetros característicos (P) distintos de un modo de predicciónen el tiempo (PM),

- en función del parámetro característico (P) elegido, de los que al menos hay uno, se selecciona un valor decorrección (KW),

- la cuantificación inversa se realiza tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Z),

- como parámetro característico (P), se considera un tamaño de bloque (BG), conteniendo un bloque varioscoeficientes cuantificados e incluyendo este bloque con el tamaño de bloque (BG) el coeficiente cuantificado(Z).

Procedimiento y dispositivo para reducir un error de cuantificación.

La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 18.

En la compresión de información se distingue entre técnicas de compresión sin pérdidas y con pérdidas. En las técnicas de compresión sin pérdidas, por ejemplo la codificación Lempel-Ziv o la codificación Huffman puede reconstruirse a partir de una información comprimida la información originaria, no comprimida, sin pérdidas. Tales procedimientos alcanzan un elevado coeficiente de compresión sólo cuando la información a comprimir presenta determinadas estructuras. Por el contrario pueden lograrse elevados coeficientes de compresión con ayuda de técnicas de compresión con pérdidas, como por ejemplo el procedimiento JPEG (JPEG-Joint Picture Expert Group, grupo conjunto de expertos en fotografía) , el procedimiento MPEG2 (MPEG-Motion Picture Expert Group, grupo de expertos en imágenes en movimiento) o también el procedimiento AAC (AAC-Adaptive Audio Coding, codificación de audio adaptiva) . No obstante entonces debe aceptarse a cambio que a partir de la información comprimida no pueda recuperarse la información original no comprimida sin errores. A menudo aumentan los errores en la información descomprimida al aumentar el coeficiente de compresión. Así pueden observarse por ejemplo en el procedimiento de compresión JPEG artefactos de bloque dentro de la imagen descomprimida.

En la figura 1 se reproduce a modo de ejemplo una unidad codificadora simplificada de un codificador JPEG JC. Aquí se divide una imagen IM a comprimir en bloques de imagen BB con por ejemplo 8X8 puntos de imagen. El procesamiento posterior dentro del codificador JPEG JC se basa en estos bloques de imagen. Cada bloque de imagen se transforma primeramente mediante la transformación de coseno discreta FDCT al dominio de la frecuencia. Entonces resultan los coeficientes X. Cada coeficiente X se somete a una cuantificación FQ, controlándose la cuantificación, es decir, el factor de cuantificación Q mediante la primera tabla TS1. Entonces se genera el coeficiente cuantificado Z. A continuación se realiza una codificación de entropía, por ejemplo una codificación Huffman, mediante un codificador de entropía EC, que se controla con ayuda de una segunda tabla TS2. A la salida de la codificación de entropía se escriben datos de imagen codificados en un fichero JDS.

La figura 2 muestra a modo de ejemplo una representación simplificada de una unidad decodificadora de un decodificador JPEG JD. Los datos de imagen codificados son leídos a partir del fichero JDS y conducidos al decodificador de entropía ED para la decodificación de entropía. El decodificador de entropía ED es controlado mediante la segunda tabla TS2. A la salida del decodificador de entropía se dispone de los coeficientes cuantificados Z. Estos se someten a continuación a una cuantificación inversa mediante un módulo de cuantificación inversa FIQ, controlando la primera tabla TS1 la cuantificación inversa. El módulo de cuantificación inversa FIQ aporta coeficientes Y reconstruidos. Finalmente se transforman éstos mediante la transformación de coseno inversa discreta IDCT del dominio de la frecuencia al dominio del espacio y se colocan en la imagen reconstruida IM’ en la correspondiente posición espacial.

La cuantificación es un método utilizado a menudo dentro de técnicas de compresión con pérdidas. Con ayuda de la siguiente ecuación puede representarse la función de la cuantificación:

(1)

Significando X el valor o coeficiente no cuantificado, Z el valor cuantificado o coeficiente cuantificado y Q el factor de cuantificación. La expresión señala que todos los decimales se borran, es decir, la ecuación (1) describe una división con un resultado de cálculo de número entero.

Si se representan por ejemplo los coeficientes X con 8 bits, entonces puede asumir el coeficiente X un valor en el dominio de números de 0 a 255. Mediante la cuantificación se reduce en función del factor de cuantificación Q el tamaño del dominio de números de los coeficientes cuantificados Z. Si por ejemplo el factor de cuantificación es Q=8 y se utiliza la ecuación (1) para calcular los coeficientes cuantificados, entonces pueden asumir los coeficientes cuantificados Z sólo un valor numérico de 0 a 15. Los factores de cuantificación Q mayores provocan un aumento del coeficiente de compresión.

Para reconstruir el coeficiente X inicialmente no cuantificado puede utilizarse la siguiente segunda ecuación:

(2)

correspondiendo esta ecuación a una cuantificación inversa y representando el signo Y el valor reconstruido o coeficiente reconstruido.

Eliminando los decimales en la ecuación (1) se pierde información, por lo que a menudo el coeficiente reconstruido Y no coincide con el coeficiente X, es decir, . En este caso resulta un primer error de cuantificación QF1, que por ejemplo puede calcularse numéricamente mediante la siguiente ecuación:

La ecuación (3) es simplemente una posible forma de cálculo del primer error de cuantificación QF1. Para más explicaciones remitimos por ejemplo a la literatura [1] capítulo 2.2.1.2.

Para reducir el primer error de cuantificación QF1 puede introducirse dentro de la cuantificación inversa un valor de (4)

se reduce el error de cuantificación. No obstante la ecuación (4) aporta un bajo error de cuantificación sólo para coeficientes X de distribución uniforme dentro del intervalo de cuantificación determinado por el factor de cuantificación Q. En coeficientes X que no son de distribución uniforme no aporta la ecuación (4) un error de cuantificación mínimo.

Un segundo ejemplo se describe mediante la ecuación

(5)

Aquí se logra mediante un valor de corrección KW una adaptación a coeficientes X no distribuidos uniformemente. Por el software de videocodificación que se suministra con el documento [2] se conoce por ejemplo el ajuste fijo del valor de corrección KW=1/3 para coeficientes INTRA e INTER-codificados y del valor de corrección KW=1/6 para coeficientes X codificados en RESIDUAL. Bajo el concepto codificación en RESIDUAL se entiende por ejemplo una codificación bidireccional.

Sorial y colab. “Estimating Laplacian parameters of DCT coefficients for requantization in the transcoding of MPEG-2 video” (Estimación de parámetros laplacianos de coeficientes DCT para volver a cuantificar en la transcodificación de video MPEG-2) describen un método para evitar errores en la cuantificación repetida durante una transcodificación.

Un documento de Price J R y colab. “Biased reconstruction for JPEG decoding” (Reconstrucción parcial para decodificación JPEG) se ocupa de una reconstrucción de datos JPEG considerando una estimación de una distribución de Laplace.

Además se ocupa un documento de Kwang-Deok Seo y colab. “Laplacian model-based inverse quantization for DCT-based image codec system” (Cuantificación inversa basada en modelo laplaciano para sistema codec de imagen basado en DCT) de una cuantificación inversa para sistemas codificadores de imagen basados en DCT en base a un modelo de Laplace.

La invención tiene como tarea básica indicar un procedimiento y un dispositivo que reduzca/n un error de cuantificación en un procedimiento de compresión respecto al estado de la técnica de manera sencilla.

Esta tarea se resuelve partiendo del procedimiento según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2 mediante sus características. Además se resuelve esta tarea partiendo del dispositivo según el preámbulo de las reivindicaciones 17 y 18 mediante sus características caracterizadoras.

Otros perfeccionamientos de la invención se reproducen en las reivindicaciones subordinadas.

En el procedimiento para reducir un error de cuantificación en una cuantificación inversa de un coeficiente cuantificado en el marco de un procedimiento de compresión, en el que el error de cuantificación describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado tras la cuantificación inversa y el correspondiente coeficiente antes de una cuantificación, se elige al menos un parámetro característico de la compresión del coeficiente cuantificado, eligiéndose al menos dos parámetros característicos en el caso de que uno de ambos parámetros característicos corresponda a un modo de predicción en el tiempo, se selecciona en función del parámetro característico elegido, de los que al menos hay uno, un valor de corrección, que ejecuta la cuantificación inversa tras añadir el valor de corrección y el coeficiente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para reducir un error de cuantificación (QF) en una cuantificación inversa de un coeficiente cuantificado (Z) en el marco de un procedimiento de compresión, en el que el error de cuantificación (QF) describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado (Z) tras la cuantificación inversa y el correspondiente coeficiente (X) antes de una cuantificación, caracterizado porque se elige al menos un parámetro característico (P) para la compresión del coeficiente cuantificado (Z) , siendo el parámetro característico (P) o bien los parámetros característicos (P) distintos de un modo de predicción en el tiempo (PM) , en función del parámetro característico (P) elegido, de los que al menos hay uno, se selecciona un valor de corrección (KW) , la cuantificación inversa se realiza tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Z) , como parámetro característico (P) , se considera un tamaño de bloque (BG) , conteniendo un bloque varios coeficientes cuantificados e incluyendo este bloque con el tamaño de bloque (BG) el coeficiente cuantificado (Z) .

2. Procedimiento para reducir un error de cuantificación (QF) en una cuantificación inversa de un coeficiente cuantificado (Z) en el marco de un procedimiento de compresión, en el que el error de cuantificación (QF) describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado (Z) tras la cuantificación inversa y el correspondiente coeficiente (X) antes de una cuantificación, caracterizado porque se eligen al menos dos parámetros característicos (P) para la compresión del coeficiente cuantificado (Z) , correspondiendo uno de ambos parámetros característicos (P) distintos a un modo de predicción en el tiempo (PM) , en función del parámetro característico (P) elegido, de los que al menos hay uno, se selecciona un valor de corrección (KW) , la cuantificación inversa se realiza tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Z) , como parámetro característico (P) , se considera un tamaño de bloque (BG) , conteniendo un bloque varios coeficientes cuantificados e incluyendo este bloque con el tamaño de bloque (BG) el coeficiente cuantificado (Z) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como parámetro característico (P) se considera el coeficiente cuantificado (Z) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como parámetro característico (P) se considera un factor de cuantificación (Q) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como parámetro característico (P) se considera al menos un valor de frecuencia (FW) , representando el coeficiente cuantificado (Z) una amplitud del valor de frecuencia (FW) , de los que al menos hay uno.

6. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque como parámetro característico (P) se considera el modo de predicción en el tiempo (PM) , en particular un modo de INTRA-predicción (PM_INTRA) , un modo de INTER-predicción (PM_INTER) y/o un modo de predicción RESIDUAL (PM_RES) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se genera una función de estimación (SF) en función de al menos un parámetro característico (P) para al menos un valor de corrección (KW) , en base a al menos una secuencia de prueba y se determina mediante el procedimiento de compresión el valor de corrección (KW) mediante la función de estimación (SF) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se utiliza la respectiva función de estimación (SF) para al menos dos parámetros característicos (P) , siendo diferentes las correspondientes funciones de estimación (SF) .

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque como función de estimación (SF) se utiliza una función de Laplace.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedente.

7. 9,

caracterizado porque el valor de corrección (KW) se determina con otro método distinto de la función de estimación, se genera utilizando una función de estimación (SF) un valor estimado para el valor de corrección (KW) , se genera un valor diferencial (UW) a partir del valor de corrección (KW) y del valor estimado (SW) y se transmite el valor diferencial (UW) generado desde un equipo codificador del procedimiento de compresión a un dispositivo decodificador del procedimiento de compresión.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque se transmiten varios valores de corrección (KW) o valores diferenciales (UW) desde un equipo codificador del procedimiento de compresión a un dispositivo decodificador del procedimiento de compresión.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque antes de la transmisión se realiza una linealización por unidades de los valores de corrección (KW) y/o valores diferenciales (UW) en función del parámetro característico (P) , de los que al menos hay uno.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en base a la elección de al menos un parámetro característico (P) se determina un valor de corrección (KW) tal que el error de cuantificación (QF) de un grupo de coeficientes (G) correspondiente a coeficientes cuantificados (Zn) se minimiza con los parámetros característicos (P) de la elección, realizándose la correspondiente cuantificación inversa tras la adición del valor de corrección (KW) y del coeficiente cuantificado (Zn) del grupo de coeficientes (G) .

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque se crea un nuevo grupo de coeficientes (G) en un instante determinado, determinándose ese instante mediante momentos (T0) fijamente predeterminados o mediante un conjunto de coeficientes ya cuantificados (Z) .

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque como procedimiento de compresión se elige un procedimiento de videocodificación y el grupo de coeficientes (G) correspondiente a los coeficientes cuantificados (Zn) se toma de al menos un bloque de imagen (BB) o al menos un grupo de bloques de imagen (GOB) o al menos una imagen.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como procedimiento de compresión se elige un procedimiento de videocodificación, en particular según el estándar H.264.

17. Dispositivo para reducir un error de cuantificación (QF) en una cuantificación inversa de un coeficiente cuantificado (Z) en el marco de un procedimiento de compresión, en el que el error de cuantificación (QF) describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado (Z) tras la cuantificación inversa y el correspondiente coeficiente (X) antes de una cuantificación, en particular según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una unidad de valores de corrección (KWE) , que está configurada tal que

se elige al menos un parámetro característico (P) para la compresión del coeficiente cuantificado (Z) , siendo el parámetro característico (P) o bien los parámetros característicos (P) distintos de un modo de predicción en el tiempo (PM) , en función del parámetro característico (P) elegido, de los que al menos hay uno, se selecciona un valor de corrección (KW) , la cuantificación inversa se realiza tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Z) , como parámetro característico (P) , se considera un tamaño de bloque (BG) , conteniendo un bloque varios coeficientes cuantificados e incluyendo este bloque con el tamaño de bloque (BG) el coeficiente cuantificado (Z) .

18. Dispositivo para reducir un error de cuantificación (QF) en una cuantificación inversa de un coeficiente cuantificado (Z) en el marco de un procedimiento de compresión, en el que el error de cuantificación (QF) describe la diferencia entre el coeficiente cuantificado (Z) tras la cuantificación inversa y el correspondiente coeficiente (X) antes de una cuantificación, en particular según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una unidad de valores de corrección (KWE) , que está configurada tal que

se eligen al menos dos parámetros característicos (P) para la compresión del coeficiente cuantificado (Z) , siendo uno de ambos parámetros característicos (P) un modo de predicción en el tiempo (PM) , en función del parámetro característico (P) elegido, de los que al menos hay uno, se selecciona un valor de corrección (KW) , la cuantificación inversa se realiza tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Z) , como parámetro característico (P) , se considera un tamaño de bloque (BG) , conteniendo un bloque varios coeficientes cuantificados e incluyendo este bloque con el tamaño de bloque (BG) el coeficiente cuantificado (Z) .

19. Dispositivo según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado por una unidad de análisis de valores de corrección (KWA) , que está configurada tal que en base a la elección de al menos un parámetro característico (P) se determina un valor de corrección (KW) tal que se minimiza el error de cuantificación (QF) de un grupo de coeficientes (G) correspondiente a coeficientes cuantificados (Zn) con los parámetros característicos (P) de la elección, realizándose la correspondiente cuantificación inversa tras añadir el valor de corrección (KW) y el coeficiente cuantificado (Zn) del grupo de coeficientes (G) .