Procedimiento de codificación de longitud variable, procedimiento de decodificación de longitud variable, soporte de almacenamiento, dispositivo de codificación de longitud variable y flujo de bits.

Un procedimiento de codificación de longitud variable, que codifica una unidad de datos de datos deimagen constituida por una pluralidad de subdatos mientras hace referencia a una tabla de probabilidades,

quecomprende:

una etapa de ajuste de tablas para ajustar una tabla de probabilidades a valores iniciales en funciónde un valor inicial de un parámetro de cuantificación de la unidad de datos;

una etapa de codificación de información para codificar información relacionada con la tabla deprobabilidades inicializada y que indica la tabla de probabilidades;

una etapa de obtención de parámetros de codificación para obtener, de la tabla de probabilidades,parámetros de codificación que se van a usar en la codificación de subdatos;

una etapa de codificación de subdatos para llevar a cabo una codificación aritmética de los subdatoshaciendo referencia a los parámetros de codificación obtenidos;

una etapa de actualización de tablas de probabilidades para actualizar la tabla de probabilidades enfunción de valores de subdatos codificados; y

una etapa de colocación de información codificada para colocar la información codificada relacionadacon la tabla de probabilidades inicializada en una posición en la que la información codificada se puede obtenerantes que la unidad de datos codificada.

Procedimiento de codificación de longitud variable, procedimiento de decodificación de longitud variable, soporte de almacenamiento, dispositivito de codificación de longitud variable, dispositivo de decodificación de longitud variable y flujo de bits

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a procedimientos de codificación de longitud variable, a sus correspondientes procedimientos de decodificación de longitud variable, a soportes de almacenamiento que almacenan programas para ejecutar dichos procedimientos en un ordenador, a dispositivos de codificación de longitud variable y a sus correspondientes dispositivos de decodificación de longitud variable. En particular, la presente invención se refiere a procedimientos de codificación adaptativa de longitud variable que optimizan los procedimientos de codificación por medio de datos codificados, a procedimientos de decodificación de longitud variable que corresponden a estos procedimientos, a soportes de almacenamiento que almacenan programas para ejecutar dichos procedimientos en un ordenador, a dispositivos de codificación adaptativa de longitud variable que optimizan los procedimientos de codificación por medio de datos codificados y a dispositivos de decodificación de longitud variable que corresponden a estos dispositivos.

TÉCNICA ANTERIOR

En los últimos años, se han normalizado formatos tales como JPEG, para imágenes fijas, y MPEG, para imágenes en movimiento, como técnicas para comprimir y descomprimir fotogramas gracias a un intento por crear normas internacionales para esquemas de codificación de imágenes.

El esquema de codificación del MPEG (Moving Picture Experts Group – Grupo de Expertos en Fotogramas en Movimiento) está constituido, principalmente, por una unidad de predicción intertrama de compensación de movimiento, una unidad de DCT (transformación por coseno directo) y una unidad de codificación de longitud variable. La unidad de predicción intertrama de compensación de movimiento detecta vectores de movimiento a partir de datos de fotogramas de entrada y datos de fotogramas anteriores y crea datos de error residual a partir de los vectores de movimiento y datos de fotogramas anteriores. La unidad de DCT lleva a cabo transformaciones DCT en los datos de error residual. Una unidad de cuantificación cuantifica coeficientes de DCT y la unidad de codificación de longitud variable asigna palabras de código a los coeficientes de DCT cuantificados y vectores de movimiento.

Los datos de imagen codificados del esquema de codificación del MPEG tienen una estructura jerárquica de seis capas: secuencia, GOP (Grupo de Fotogramas) , fotograma, segmento, macrobloque y bloque. Un fotograma es la unidad de codificación básica que corresponde a un único fotograma y está constituido por una pluralidad de segmentos. Un segmento es una unidad de recuperación de sincronización, un área en forma de banda constituida por una o una pluralidad de macrobloques.

La codificación de longitud variable se refiere a un tipo de codificación entrópica. Dado que existe variación en la probabilidad de valores, tales como coeficientes post-transformación DCT (coeficientes de DCT) y valores de vectores de movimiento, la codificación de longitud variable reduce la cantidad media de datos asignando palabras de código corto a los valores que tienen una probabilidad alta y asignando palabras de código largo a los valores que tiene una probabilidad baja.

Los principales tipos de codificación de longitud variable incluyen codificación Huffman y codificación aritmética.

La codificación Huffman es un procedimiento en el que palabras de código se determinan por medio de un árbol de códigos Huffman en el que cada símbolo es una hoja. Usa una tabla de correspondencia (tabla de códigos) que incluye palabras de código (cadenas de bits) para cada código.

Para mejorar el índice de compresión, la codificación Huffman usa procedimientos, tales como un procedimiento en el que se crea una tabla de códigos que corresponde a propiedades estadísticas de la imagen en movimiento cambiante y un procedimiento en el que se preparan una pluralidad de tablas de códigos y las tablas de códigos se conmutan en respuesta a propiedades estadísticas de los fotogramas. La teoría de la información establece que una tabla de códigos en la que se asignan bits log2 (1/p) a los códigos de probabilidad p tiene el menor volumen medio de datos. Por eso, en el procedimiento de conmutación de una pluralidad de tablas de códigos, la probabilidad se calcula a partir de datos codificados y se selecciona una tabla de códigos de manera que números de bits cercanos a bits log2 (1/p) se asignan a los códigos de la probabilidad p.

La codificación aritmética es una técnica en la que la secuencia de símbolos se proyecta a intervalos [0, 1) en respuesta a la probabilidad y un espacio de probabilidad en una línea de números se expresa en binario con un número adecuado dentro de ese intervalo. En la codificación aritmética, la codificación se lleva a cabo mientras se controlan constantemente las propiedades estadísticas. Específicamente, las tablas de probabilidades se reescriben en respuesta al contenido de los fotogramas y se determinan palabras de código mientas se hace referencia a las tablas de probabilidades. Más específicamente, en la codificación aritmética la probabilidad que se usa en operaciones aritméticas se actualiza sucesivamente por medio de datos codificados, de manera que se asignan bits log2 (1/p) a un código de la probabilidad p.

A diferencia de la codificación Huffman, en la codificación aritmética, se pueden obtener cadenas de bits correspondientes a palabras de código sólo con operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación y división) y, por lo tanto, se puede reducir la cantidad de memoria necesaria para almacenar la tabla de códigos en comparación con la codificación Huffman. Además, se puede responder a cambios de propiedades estadísticas durante la codificación reescribiendo la tabla de probabilidades. No obstante, las operaciones aritméticas, en particular, las operaciones de multiplicación y de división, necesitan gran capacidad aritmética, por lo tanto, un inconveniente es que resulta difícil efectuar operaciones aritméticas en dispositivos con baja capacidad aritmética.

En los procedimientos de codificación adaptativa que se han descrito anteriormente, se puede mejorar la eficacia de compresión en comparación con procedimientos de codificación fija, dado que el procedimiento de codificación se sigue optimizando dinámicamente con datos codificados.

No obstante, cuando el procedimiento de codificación se optimiza dinámicamente con datos codificados surgen los siguientes problemas.

Se llevan a cabo procedimientos de codificación dinámica basados en aprendizaje, por ejemplo, en datos de fotograma detrás de la cabecera, es decir, en cada segmento, macrobloque o bloque. En este caso, la codificación aritmética usa una tabla de probabilidades fija para los valores iniciales correspondientes a cada subunidad para codificación en cada fotograma y la codificación Huffman usa una tabla de códigos fijos de longitud variable como tabla de códigos inicial en cada fotograma. . Dado que los valores iniciales fijos se usan de este modo, la eficacia de compresión de la codificación no se puede considerar favorable hasta que se obtienen tablas de probabilidades y tablas de códigos óptimas con el aprendizaje tras la inicialización. En particular, cuando la cantidad total de datos es reducida, aumenta la proporción de datos necesaria para el aprendizaje y el índice de compresión no es tan alto.

Por otro lado, cuando una parte de los datos codificados que se usa en el aprendizaje se pierde en la línea de transmisión, no se puede llevar a cabo un aprendizaje apropiado en el dispositivo de decodificación y la decodificación resulta imposible. Y, en el caso de datos de imagen, se produce un deterioro de la calidad de los fotogramas debido a errores de transmisión. Si bien, el reajuste frecuente de los resultados del aprendizaje protege contra los errores de transmisión, dicha protección es propensa a error cuando el intervalo de reajuste es prolongado y, por lo tanto, es inevitable que el intervalo de reajuste sea, en cierta medida, corto.

A menos que se solucione el problema de transmisión, que se ha descrito anteriormente, la eficacia de compresión de los procedimientos de codificación adaptativa actuales no mejorará lo suficiente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es mejorar la eficacia de compresión de los procedimientos de codificación de longitud variable que se usan en áreas... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de codificación de longitud variable, que codifica una unidad de datos de datos de imagen constituida por una pluralidad de subdatos mientras hace referencia a una tabla de probabilidades, que comprende:

una etapa de ajuste de tablas para ajustar una tabla de probabilidades a valores iniciales en función de un valor inicial de un parámetro de cuantificación de la unidad de datos;

una etapa de codificación de información para codificar información relacionada con la tabla de probabilidades inicializada y que indica la tabla de probabilidades;

una etapa de obtención de parámetros de codificación para obtener, de la tabla de probabilidades, parámetros de codificación que se van a usar en la codificación de subdatos;

una etapa de codificación de subdatos para llevar a cabo una codificación aritmética de los subdatos haciendo referencia a los parámetros de codificación obtenidos;

una etapa de actualización de tablas de probabilidades para actualizar la tabla de probabilidades en función de valores de subdatos codificados; y

una etapa de colocación de información codificada para colocar la información codificada relacionada con la tabla de probabilidades inicializada en una posición en la que la información codificada se puede obtener antes que la unidad de datos codificada.

2. El procedimiento de codificación de longitud variable según la reivindicación 1,

en el que los valores iniciales de los parámetros de codificación que se van a usar en la etapa de codificación de subdatos se obtienen de la tabla de probabilidades en función de valores de los datos codificados inmediatamente anteriores.

3. El procedimiento de codificación de longitud variable según la reivindicación 1,

en el que los valores iniciales de los parámetros de codificación que se van a usar en la etapa de codificación de subdatos se obtienen de la tabla de probabilidades en función de valores de los subdatos codificados que se van a codificar.

4. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en el que, en la etapa de codificación de subdatos, se lleva a cabo una codificación aritmética de los subdatos haciendo referencia a los parámetros de codificación.

5. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en el que la información relacionada con la tabla de probabilidades inicializada es la tabla de probabilidades propiamente dicha.

6. El procedimiento de codificación de longitud variable según la reivindicación 5,

en el que, en la etapa de codificación de información, sólo se codifica una parte de la tabla de probabilidades.

7. El procedimiento de codificación de longitud variable según la reivindicación 6,

en el que la parte de la tabla de probabilidades es una parte de la tabla de probabilidades que corresponde a datos codificados con una probabilidad alta.

8. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

en el que, en la etapa de colocación de información codificada, la información codificada relacionada con la tabla de probabilidades inicializada se coloca en una parte de datos comunes correspondiente a la unidad de datos.

9. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

en el que, en la etapa de codificación de información, la información relacionada con la tabla de probabilidades inicializada se codifica con un procedimiento de codificación fija.

10. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además las etapas de: determinar si se codifica o no información relacionada con una tabla de probabilidades inicializada y colocar un identificador que identifica un resultado de la determinación en una posición en la que el

indicador se puede obtener antes que la unidad de datos codificada.

11. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la unidad de datos es un fotograma de datos de imagen.

12. El procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la unidad de datos es un segmento de datos de imagen.

13. Un soporte de almacenamiento que almacena un programa para ejecutar una codificación de longitud variable en un ordenador, en el que la codificación de longitud variable es un procedimiento de codificación de longitud variable que codifica una unidad de datos de datos de imagen constituida por una pluralidad de subdatos mientras hace referencia a una tabla de probabilidades, comprendiendo el procedimiento:

una etapa de ajuste de tablas para ajustar una tabla de probabilidades a valores iniciales en función de un valor inicial de un parámetro de cuantificación de la unidad de datos;

una etapa de codificación de información para codificar información de inicialización para indicar la tabla de probabilidades inicializada;

una etapa de obtención de parámetros de codificación para obtener, de la tabla de probabilidades, parámetros de codificación que se van a usar en la codificación de subdatos;

una etapa de codificación de subdatos para llevar a cabo una codificación aritmética de los subdatos haciendo referencia a los parámetros de codificación obtenidos;

una etapa de actualización de tablas de probabilidades para actualizar la tabla de probabilidades en función subdatos codificados aritméticamente en la etapa de llevar a cabo una codificación aritmética; y

una etapa de colocación de información codificada para colocar la información de inicialización codificada relacionada con la tabla de probabilidades inicializada en una posición en la que la información de inicialización codificada se puede obtener antes que la unidad de datos codificada.

14. Un dispositivo de codificación de longitud variable que codifica una unidad de datos de datos de imagen constituida por una pluralidad de subdatos mientras hace referencia a una tabla de probabilidades, que comprende:

un medio de inicialización que ajusta una tabla de probabilidades a valores iniciales en función de un valor inicial de un parámetro de cuantificación de la unidad de datos;

un medio de codificación de información de inicialización que codifica información de inicialización para indicar la tabla de probabilidades;

un medio de obtención de parámetros que obtiene, de la tabla de probabilidades, parámetros de codificación que se van a usar en la tabla de probabilidades;

un medio de codificación de subdatos que lleva a cabo una codificación aritmética de los subdatos haciendo referencia a los parámetros de codificación obtenidos;

un medio de actualización de tablas de probabilidades que actualiza la tabla de probabilidades en función de los subdatos codificados aritméticamente con el medio de codificación de subdatos; y

un medio de colocación de información codificada que coloca la información de inicialización codificada en una posición en la que la información de inicialización codificada se puede obtener antes que la unidad de datos codificada.

15. Un flujo de bits generado por medio de un procedimiento de codificación de longitud variable para codificar la unidad de datos mientras hace referencia a la tabla de probabilidades,

en el que el procedimiento de codificación de longitud variable es el procedimiento de codificación de longitud variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.