EP1834489A1 - Procede et dispositif de codage video - Google Patents

Procede et dispositif de codage video

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Publication number
EP1834489A1
EP1834489A1 EP05850636A EP05850636A EP1834489A1 EP 1834489 A1 EP1834489 A1 EP 1834489A1 EP 05850636 A EP05850636 A EP 05850636A EP 05850636 A EP05850636 A EP 05850636A EP 1834489 A1 EP1834489 A1 EP 1834489A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
decoder
memory
coding
video
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05850636A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marc Baillavoine
Joël JUNG
Jean-Christophe Amiel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom SA
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Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04N19/89—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression involving methods or arrangements for detection of transmission errors at the decoder

Definitions

  • the present invention relates to video coding techniques.
  • Inter-coding in which the motion between successive frames of a video clip is estimated so that the most recent image is coded relative to one or more previous images.
  • a motion estimate is made in the sequence, the estimation parameters are quantized and sent to the decoder, and the estimation error is transformed, quantized and sent to the decoder.
  • Each image of the sequence can also be coded without reference to others. This is called intra-frame coding.
  • This mode of coding exploits the spatial correlations within an image. For a given transmission rate from the encoder to the decoder, it provides a lower video quality than the Inter encoding since it does not take advantage of temporal correlations between the successive images of the video sequence.
  • a portion of video footage has its first Intra encoded image and subsequent images encoded in Inter.
  • Information included in the output stream of the encoder indicates the images encoded in Intra and Inter and, in the latter case, the reference image (s) to be used.
  • the image memory contains a window of N reconstructed images immediately preceding the current image (short-term images) and possibly one or more images that the encoder has specially marked (long-term images).
  • the number N of short-term images stored in memory is controlled by the encoder. It is usually limited so as not to occupy too much resources of the stations in communication. The refreshing of these short-term images occurs after N images of the video stream.
  • a problem of Inter coding is its behavior in the presence of transmission errors or packet losses on the communication channel between the encoder and the decoder. The degradation or loss of an image propagates on subsequent images until a new Intra coded image occurs.
  • the mode of transmission of the coded signal between the encoder and the decoder causes total or partial losses of certain images. Such losses result, for example, from the loss or the late arrival of certain data packets when the transmission takes place on a packet network without guarantee of delivery such as an IP (Internet Protocol) network. Losses can also result from errors introduced by the transmission channel beyond the correction capabilities of the error correction codes employed.
  • the encoder can then make coding choices to correct or at least reduce the effects of transmission errors.
  • Current encoders simply return an Intra encoded image, that is, without reference to images previously encoded in the stream and possibly containing errors.
  • Intra images can refresh the display and correct errors due to transmission losses. But they are of a lower quality than Inter images. Thus, the usual mechanism for compensating for image loss still gives rise to a degradation of the quality of the signal restored for a certain time after the loss.
  • US Pat. No. 6,487,316 provides in one embodiment a selection of the acknowledgment mode according to the conditions observed on the channel between the encoder and the decoder, without, however, obtaining a satisfactory quality.
  • An object of the present invention is to improve the robustness of a coded video signal to transmission errors when a return channel is present from the decoder to the encoder.
  • the invention thus proposes a video coding method, comprising the following steps:
  • coding successive images of a video sequence to generate coding parameters, the coding of at least one image being performed relative to at least one previous image of the video sequence, said previous image being temporarily stored in a memory of picture;
  • - include coding parameters in an output stream to be transmitted to a station with a decoder
  • the fast refreshing of the short-term images in the decoder (and encoder) image memory makes it possible to resume Inter coding following a loss of image only if the size (N) of the stored window is sufficiently large. .
  • This adaptation of the size of the image memory allows the encoder to maximize the probability that at any time it has at least one reliable reference image to be able to restart the encoding in Inter following the detection of a loss of 'picture.
  • the analysis of the return information further comprises a step of identifying an image not or badly restored by the decoder, and a step of controlling the coding means, in response to the identification of an image not or badly rendered, so that at least one subsequent image of the video sequence is encoded relative to at least one reference image stored in the image memory for a time greater than the evaluated delay of the return channel.
  • the method For a given transmission rate, the method generally provides a better quality of video playback once the channel is restored.
  • Another aspect of the invention relates to a computer program for installation in a video processing apparatus, comprising instructions for implementing the steps of a video encoding method as defined above in a execution of the program by a computing unit of said apparatus.
  • Another aspect of the invention relates to a video encoder, comprising:
  • FIG. 1 is a diagram showing two stations in communication, provided with video coders / decoders;
  • FIG. 2 is a block diagram of a video encoder according to the invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a video decoder capable of reproducing images coded by the coder of FIG. 2.
  • the coding method according to the invention is for example applicable to videoconferencing over an IP network (subject to packet loss), between two stations A and B (FIG. 1). These stations communicate directly, in the sense that no video transcoding equipment participates in their communication.
  • Each station A, B uses video media coded for example according to the ITU-T H.264 standard.
  • stations A, B have agreed on an H.264 configuration including the establishment of a return channel.
  • each station A, B is naturally equipped with both an encoder and a decoder (encoded).
  • station A is the transmitter that contains video encoder 1 (FIG. 2) and station B is the receiver that contains decoder 2 (FIG. 3).
  • decoder 2 FIG. 3
  • the stations A, B are for example made up of personal computers, as in the illustration of FIG. 1, each being equipped with systems for taking and restoring video images, a network interface 3, 4 for the connection. to the IP network, as well as video conferencing software executed by the central unit of the computer.
  • these programs rely on programs that implement H.264.
  • the program is adapted to include the features described below.
  • the codec can also be implemented using a specialized processor or a specific circuit.
  • the described method can also accommodate coding standards other than H.264.
  • the video image reconstruction module of the decoder 2 is also in the encoder 1.
  • This reconstruction module 5 is visible in each of FIGS. 2 and 3; it is composed of substantially identical elements bearing the same reference numerals 51-57.
  • the residue of. prediction of a current image F that is to say the difference calculated by a subtractor 6 between the image F and a predicted image P, is transformed and quantized by the encoder 1 (modules 7, 8 of Figure 2).
  • An entropy coding module 9 constructs the output stream ⁇ of the coder 1 which includes the coding parameters of the successive images of the video sequence (parameters for prediction and quantification of the transformed residue) as well as various control parameters obtained by a module of control 10 of the encoder.
  • control parameters indicate in particular what is the encoding mode (Inter or Intra) used for the current image and, in the case of Inter coding, the reference image or images to be used.
  • the stream ⁇ received by the network interface 4 is subjected to an entropy decoder 11 which retrieves the coding parameters and the control parameters, the latter being supplied to a control module 12 of the decoder.
  • the control modules 10, 12 respectively monitor the encoder 1 and the decoder 2 by providing them with the commands necessary to know the coding mode used, to designate the reference images in Inter coding, to configure and parameterize the transformation, quantization and filtering elements. etc.
  • each usable reference image F R is stored in a buffer 51 of the reconstruction module 5.
  • This contains a window of N reconstructed images immediately preceding the current image (short-term images) and possibly one or more images that the encoder has specially marked (long-term pictures or "long-term pictures”).
  • the storage area of the window of N images is called here image memory.
  • the number N of short-term images stored in the image memory is controlled by the encoder 1. It is usually limited so as not to occupy too much resources of the stations A, B. The refreshing of these short-term images occurs at end of N images of the video stream.
  • control parameters obtained by the module 10 and inserted into the stream ⁇ also include any commands for marking and marking the images in the long term.
  • the prediction parameters for the Inter coding are calculated in a known manner by a motion estimation module 15 as a function of the current image F and of one or more reference images F R.
  • the predicted picture P is generated by a motion compensation module 13 on the basis of the reference picture (s) F R and the prediction parameters calculated by the module 15.
  • the reconstruction module 5 comprises a module 53 which retrieves the transformed and quantized parameters from the quantization indexes produced by the quantization module 8.
  • a module 54 operates the inverse transformation of the module 7 to retrieve a quantized version of the prediction residue. . This is added to the blocks of the predicted picture P by an adder 55 to provide the blocks of a pre-processed picture PF 1 .
  • the pretreated image PF 1 is finally processed by a deblocking filter 57 to provide the reconstructed image F 'delivered by the decoder and recorded in its buffer memory 51.
  • a spatial prediction is made in a known manner as the block coding of the current image F proceeds. This prediction is performed by a module 56 on the basis of the already available blocks of the pre-processed image. PF '.
  • Intra coded parameters For a given coding quality, the transmission of Intra coded parameters generally requires a higher rate than that of Inter coded parameters. In other words, for a given transmission rate, the Intra coding of an image of a video sequence provides a poorer quality than its Inter coding.
  • the selection between the Intra and Inter modes for a current image is performed by the control module 10 of the encoder, for example based on a detection of the changes of plan within the video sequence.
  • a change of plane can be decided by a detector 16 of the video encoder 1 by observing whether the difference between two successive images of the sequence has an energy greater than a detection threshold.
  • the image where a change of plane is detected is typically encoded in Intra, while the other images in the sequence are encoded in Inter.
  • the control module 10 also manages the long-term marking of the images of the video sequence.
  • each detection of a change of plane by the detector 16 may give rise to the long-term marking by the control module 10 of an image according to the detected plane change, preferably the first image following the change of plan.
  • the control module 10 can address the decoder a markdown control of the (or) image (s) previously marked (s) long term.
  • Intra but in Inter and preferably relative to a reference image contained in the image memory.
  • the size N of this image memory is adapted from an evaluation of the delay T that the return channel presents. This evaluation is performed on receipt of each return information message transmitted by the decoder on the return channel. If the delay T is expressed as the number of frames in the video sequence, the number N of images stored in the image memory is greater than T, as long as this is compatible with the available memory capacities of the encoder and the decoder. If Q denotes the largest of the memory sizes (in number of images) allocatable to the buffer memory 51 at the level of the coder and at the level of the decoder, it is possible for example to take:
  • N min (T + U, Q) where U is an integer equal to or greater than 1.
  • the number Q may have been agreed between the two stations before the establishment of the H.264 coded stream.
  • N updated after a new evaluation of the delay T is transmitted from the control module 10 of the encoder to that 12 of the decoder.
  • this transmission can be done by updating the "parameter set sequence".
  • the control module 10 of the encoder receives and analyzes the information of the return channel.
  • the current image, of rank M is for example coded as follows:
  • each recorded in the image memory for a time greater than the evaluated delay of the return channel, that is to say each of rank between MN and MT;
  • the size of the image memory is adapted according to the evaluation of the delay of the return channel.
  • the return channel can be organized in several ways.
  • the control module 12 of the decoder 2 sends a message on the return channel each time it observes a loss, this message indicating the rank of the image lost or poorly restored.
  • the delay T evaluated in this way is an estimate of the trip time between the coder and the decoder. The evaluation will be updated with the reception of the next message informing of a loss of image.
  • control module 12 of the decoder 2 sends on the return channel acknowledgment messages images that have been well returned, designating them by their ranks.
  • the delay T thus evaluated is also an estimate of the round trip time between the encoder and the decoder.
  • the delay corresponds to the difference between the temporal references of the current image and the last well decoded image.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

On code des images successives (F) d'une séquence vidéo pour générer des paramètres qui sont inclus dans un flux de sortie (Φ) à transmettre vers un décodeur. Le codage de certaines images est opéré en Inter relativement à une ou plusieurs images précédentes de la séquence, ces images précédentes étant enregistrées temporairement dans une mémoire d'image (51). Des informations de retour sur la restitution des images de la séquence vidéo par le décodeur sont reçues par le codeur (1) et analysées pour évaluer un retard du canal de retour par rapport à la transmission du flux de sortie. Le codeur détermine une quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image dans le décodeur en fonction du retard évalué, et indique cette quantité de mémoire au décodeur.

Description

Λ
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CODAGE VIDEO
La présente invention concerne les techniques de codage vidéo.
Elle s'applique à des situations où un codeur produisant un flux de signal vidéo codé émis vers un décodeur vidéo bénéficie d'un canal de retour, sur lequel le côté décodeur fournit de l'information indiquant, explicitement ou implicitement, si les images du signal vidéo ont pu ou non être convenablement reconstruites.
Beaucoup de codeurs vidéo supportent un mode de codage interimages ("inter-frame coding", ci-après codage en Inter), dans lequel le mouvement entre les images successives d'une séquence vidéo est estimé afin que l'image la plus récente soit codée relativement à une ou plusieurs images précédentes. Une estimation de mouvement est effectuée dans la séquence, les paramètres d'estimation sont quantifiés et envoyés au décodeur, et l'erreur d'estimation est transformée, quantifiée et envoyée au décodeur.
Chaque image de la séquence peut aussi être codée sans référence aux autres. C'est ce qu'on appelle le codage en Intra ("intra-frame coding"). Ce mode de codage exploite les corrélations spatiales au sein d'une image. Pour un débit de transmission donné du codeur vers le décodeur, il procure une moins bonne qualité vidéo que le codage en Inter puisqu'il ne tire pas parti des corrélations temporelles entre les images successives de la séquence vidéo.
Couramment, une portion de séquence vidéo a sa première image codée en Intra puis les images suivantes codées en Inter. Des informations incluses dans le flux de sortie du codeur indiquent les images codées en Intra et en Inter et, dans ce dernier cas, la ou les images(s) de référence à employer.
Plusieurs normes de codage, parmi lesquelles la norme H.264 de l'Union Internationale des Télécommunications ("Advanced video coding for generic audiovisual services", ITU-T, mai 2003), permettent de prédire l'image à coder en Inter par rapport à plusieurs images de référence dans le temps, et non pas par rapport à la seule image immédiatement précédente. Le codeur et le décodeur doivent alors partager une mémoire d'image d'une certaine taille. Il existe des messages du codeur vers le décodeur permettant de changer la taille de la mémoire d'image. Leur but est d'améliorer la qualité de codage, car la conservation de plusieurs images de référence permet de prédire plus efficacement l'image en cours.
Pour le codage Inter, la mémoire d'image contient une fenêtre de N images reconstruites précédant immédiatement l'image en cours (images à court terme) et éventuellement une ou plusieurs images que le codeur a spécialement marquées (images à long terme). Le nombre N d'images à court terme conservées en mémoire est contrôlé par le codeur. Il est habituellement limité pour ne pas occuper trop de ressources des stations en communication. Le rafraîchissement de ces images à court terme intervient au bout de N images du flux vidéo.
Un problème du codage en Inter est son comportement en présence d'erreurs de transmission ou de pertes de paquets sur le canal de communication entre le codeur et le décodeur. La dégradation ou la perte d'une image se propage sur les images suivantes jusqu'à ce que survienne une nouvelle image codée en Intra.
Il est courant que le mode de transmission du signal codé entre le codeur et le décodeur engendre des pertes totales ou partielles de certaines images. De telles pertes résultent par exemple de la perte ou de l'arrivée trop tardive de certains paquets de données lorsque la transmission a lieu sur un réseau de paquets sans garantie de délivrance tel qu'un réseau IP (Internet Protocol). Des pertes peuvent aussi résulter d'erreurs introduites par le canal de transmission au-delà des capacités de correction des codes correcteurs d'erreurs employés.
Dans un environnement sujet à des pertes diverses de signal, il est nécessaire de fournir des mécanismes pour améliorer la qualité de l'image au décodeur. L'un de ces mécanismes est l'utilisation d'un canal de retour, du décodeur vers le codeur, sur lequel le décodeur informe le codeur qu'il a perdu tout ou partie de certaines images. Dans certains cas, ce sont les images bien reconstruites que le décodeur indique au codeur et celui-ci peut, a contrario, en - Z -
déduire quelles images ont éventuellement été perdues.
Le codeur peut alors faire des choix de codage pour corriger ou du moins réduire les effets des erreurs de transmission. Les codeurs actuels renvoient simplement une image codée en Intra, c'est-à-dire sans référence aux images précédemment codées dans le flux et pouvant contenir des erreurs.
Ces images Intra permettent de rafraîchir l'affichage et de corriger les erreurs dues aux pertes de transmission. Mais elles sont d'une moins bonne qualité que les images Inter. Ainsi, le mécanisme habituel de compensation des pertes d'image donne malgré tout lieu à une dégradation de la qualité du signal restitué pendant un certain temps après la perte.
De même, le brevet US 6 487,316 prévoit dans un mode de réalisation une sélection du mode d'acquittement en fonction des conditions observées sur le canal entre le codeur et le décodeur, sans toutefois aboutir à une qualité satisfaisante.
Un but de la présente invention est d'améliorer la robustesse d'un signal vidéo codé aux_erreurs de_ transmission lorsqu'un canal de retour est présent du décodeur vers le codeur.
L'invention propose ainsi un procédé de codage vidéo, comprenant les étapes suivantes:
- coder des images successives d'une séquence vidéo pour générer des paramètres de codage, le codage d'au moins une image étant opéré relativement à au moins une image précédente de la séquence vidéo, ladite image précédente étant enregistrée temporairement dans une mémoire d'image;
- inclure les paramètres de codage dans un flux de sortie à transmettre à une station comportant un décodeur;
- recevoir de ladite station des informations de retour sur la restitution des images de la séquence vidéo par le décodeur; - A -
- analyser les informations de retour pour évaluer un retard du canal de retour par rapport à la transmission du flux de sortie; et
- déterminer une quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image dans le décodeur en fonction du retard évalué, et indiquer ladite quantité de mémoire au décodeur.
Le rafraîchissement rapide des images à court terme dans la mémoire d'image du décodeur (et du codeur) ne permet de reprendre le codage en Inter suite à une perte d'image que si la taille (N) de la fenêtre mémorisée est suffisamment grande.
On pourrait considérer de prendre systématiquement la taille maximum possible, mais ce ne serait pas une gestion efficace des ressources en termes de consommation et de puissance de calcul. L'adaptation dynamique de la quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image, conformément à l'invention, est particulièrement utile pour les appareils ayant des contraintes en termes de consommation et d'accès en mémoire.
Cette adaptation de la taille de la mémoire d'image permet au codeur de maximiser la probabilité qu'à tout moment il dispose d'au moins une image de référence fiable pour pouvoir redémarrer le codage en Inter suite à la détection d'une perte d'image.
Le procédé permet dans de nombreux cas de maintenir le mode de codage en Inter lorsque des pertes sont détectées. Dans une réalisation préférée, l'analyse des informations de retour comprend en outre une étape d'identification d'une image non ou mal restituée par le décodeur, et une étape de commande des moyens de codage, en réponse à l'identification d'une image non ou mal restituée, afin qu'au moins une image suivante de la séquence vidéo soit codée relativement à au moins une image de référence enregistrée dans la mémoire d'image depuis un temps supérieur au retard évalué du canal de retour.
Pour un débit de transmission donné, le procédé procure généralement une meilleure qualité de restitution vidéo une fois le canal rétabli. Un autre aspect de l'invention se rapporte à un programme d'ordinateur à installer dans un appareil de traitement vidéo, comprenant des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé de codage vidéo tel que défini ci-dessus lors d'une exécution du programme par une unité de calcul dudit appareil.
Un autre aspect de l'invention se rapporte à un codeur vidéo, comprenant:
- des moyens de codage d'images successives d'une séquence vidéo pour générer des paramètres de codage, le codage d'au moins une image étant opéré relativement à au moins une image précédente de la séquence vidéo, ladite image précédente étant enregistrée temporairement dans une mémoire d'image;
- des moyens de formation d'un flux de sortie du codeur à transmettre à une station comportant un décodeur, le flux de sortie incluant lesdits paramètres de codage;
- des moyens de réception depuis ladite station d'informations de retour sur la restitution des images de la séquence vidéo par le décodeur; des-moyens-d^nalyse-des-informations-de-retour pour évaluer un retard du canal de retour par rapport à la transmission du flux de sortie; et
- des moyens pour déterminer une quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image dans le décodeur en fonction du retard évalué, et pour indiquer ladite quantité de mémoire au décodeur.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma montrant deux stations en communication, pourvues de codeurs/décodeurs vidéo;
- la figure 2 est un schéma synoptique d'un codeur vidéo selon l'invention;
- la figure 3 est un schéma synoptique d'un décodeur vidéo apte à restituer des images codées par le codeur de la figure 2. Le procédé de codage selon l'invention est par exemple applicable à la visioconférence sur un réseau IP (sujet à des pertes de paquets), entre deux stations A et B (figure 1). Ces stations communiquent directement, en ce sens qu'aucun équipement de transcodage vidéo ne participe à leur communication. Chaque station A, B utilise des média vidéo codés par exemple selon la norme ITU-T H.264.
Dans une phase préalable de négociation, par exemple effectuée au moyen du protocole ITU-T H.323 bien connu dans le domaine de la visioconférence sur IP, les stations A, B se sont mises d'accord sur une configuration de H.264 incluant l'établissement d'un canal de retour.
Dans l'exemple d'application à la visioconférence, chaque station A, B est naturellement équipée à la fois d'un codeur et d'un décodeur (codée). Ici, nous supposerons que la station A est l'émetteur qui contient le codeur vidéo 1 (figure 2) et que la station B est le récepteur qui contient le décodeur 2 (figure 3). On s'intéresse donc au flux H.264 émis de A vers B et au canal de retour de B vers A.
Les stations A, B sont par exemple constituées d'ordinateurs personnels, comme dans l'illustration de la figure 1 , chacun étant équipe de systèmes de prise et de restitution d'images vidéo, d'une interface réseau 3, 4 pour le raccordement au réseau IP, ainsi que de logiciels de visioconférence exécutés par l'unité centrale de l'ordinateur. Pour le codée vidéo, ces logiciels reposent sur des programmes implémentant H.264. Du côté du codeur, le programme est adapté pour inclure les particularités décrites ci-après. Bien entendu, le codée peut aussi être implémenté à l'aide d'un processeur spécialisé ou d'un circuit spécifique. Le procédé décrit peut aussi s'adapter à des normes de codage autres que H.264.
Dans H.264, le module de reconstruction d'images vidéo du décodeur 2 se trouve aussi dans le codeur 1. Ce module de reconstruction 5 est visible sur chacune des figures 2 et 3; il est composé d'éléments sensiblement identiques portant les mêmes références numériques 51-57. Le résidu de. prédiction d'une image courante F, c'est-à-dire la différence calculée par un soustracteur 6 entre l'image F et une image prédite P, est transformé et quantifié par le codeur 1 (modules 7, 8 de la figure 2).
Un module de codage entropique 9 construit le flux de sortie Φ du codeur 1 qui inclut les paramètres de codage des images successives de la séquence vidéo (paramètres de prédiction et de quantification du résidu transformé) ainsi que divers paramètres de contrôle obtenus par un module de contrôle 10 du codeur.
Ces paramètres de contrôle indiquent en particulier quel est le mode de codage (Inter ou Intra) utilisé pour l'image courante et, dans le cas du codage Inter, la ou les images de référence à employer.
Du côté du décodeur, le flux Φ reçu par l'interface réseau 4 est soumis à un décodeur entropique 11 qui récupère les paramètres de codage et les paramètres de contrôle, ces derniers étant fournis à un module de contrôle 12 du décodeur. Les modules de contrôle 10, 12 supervisent respectivement le codeur 1 et le décodeur 2 en leur fournissant les commandes nécessaires pour connaître le mode de codage employé, désigner les images de référence en codage Inter, configurer et paramétrer les éléments de transformation, quantification et filtrage, etc.
Pour le codage Inter, chaque image de référence utilisable FR est stockée dans une mémoire tampon 51 du module de reconstruction 5. Celle-ci contient une fenêtre de N images reconstruites précédant immédiatement l'image en cours (images à court terme) et éventuellement une ou plusieurs images que le codeur a spécialement marquées (images à long terme ou "long-term pictures"). La zone de stockage de la fenêtre de N images est appelée ici mémoire d'image.
Le nombre N d'images à court terme conservées dans la mémoire d'image est contrôlé par le codeur 1. Il est habituellement limité pour ne pas occuper trop de ressources des stations A, B. Le rafraîchissement de ces images à court terme intervient au bout de N images du flux vidéo.
Chaque image marquée à long terme est conservée dans la mémoire tampon 51 du décodeur (et dans celle du codeur) jusqu'à ce que le codeur produise une commande de démarquage correspondante. Ainsi, les paramètres de contrôle obtenus par le module 10 et insérés dans le flux Φ comportent également les éventuelles commandes de marquage et de démarquage des images à long terme.
Les paramètres de prédiction pour le codage Inter sont calculés de façon connue par un module d'estimation de mouvement 15 en fonction de l'image courante F et d'une ou plusieurs images de référence FR. L'image prédite P est générée par un module de compensation de mouvement 13 sur la base de la ou des images de référence FR et des paramètres de prédiction calculés par le module 15.
Le module de reconstruction 5 comporte un module 53 qui récupère les paramètres transformés et quantifiés d'après les index de quantification produits par le module de quantification 8. Un module 54 opère la transformation inverse du module 7 pour récupérer une version quantifiée du résidu de prédiction. Celle-ci est ajoutée aux blocs de l'image prédite P par un additionneur 55 pour fournir les blocs d'une image pré-traitée PF1. L'image prétraitée PF1 est finalement traitée par un filtre de déblocage 57 pour fournir l'image reconstruite F' délivrée par le décodeur et enregistrée dans sa mémoire tampon 51.
En mode Intra, une prédiction spatiale est effectuée de façon connue au fur et à mesure du codage par blocs de l'image courante F. Cette prédiction est effectuée par un module 56 sur la base des blocs déjà disponibles de l'image pré-traitée PF'.
Pour une qualité de codage donnée, la transmission de paramètres codés en Intra requiert généralement un débit plus important que celle de paramètres codés en Inter. En d'autres termes, pour un débit de transmission donné, le codage en Intra d'une image d'une séquence vidéo procure une moins bonne qualité que son codage en Inter.
La sélection entre les modes Intra et Inter pour une image courante est effectuée par le module de contrôle 10 du codeur, par exemple en se fondant sur une détection des changements de plan au sein de la séquence vidéo. De façon connue, un changement de plan peut être décidé par un détecteur 16 du codeur vidéo 1 en observant si la différence entre deux images successives de la séquence a une énergie supérieure à un seuil de détection. En l'absence de pertes, l'image où un changement de plan est détecté est typiquement codée en Intra, tandis que les autres images de la séquence sont codées en Inter.
Le module de contrôle 10 gère en outre le marquage à long terme des images de la séquence vidéo. A titre d'exemple, chaque détection d'un changement de plan par le détecteur 16 peut donner lieu au marquage à long terme par le module de contrôle 10 d'une image suivant le changement de plan détecté, de préférence la première image suivant le changement de plan. De façon concomitante, le module de contrôle 10 peut adresser au décodeur une commande de démarquage de la (ou des) image(s) précédemment marquée(s) à long terme.
Pour minimiser la dégradation de qualité suite à la détection d'une perte totale ou partielle d'image à l'aide des informations reçues sur le canal de
-retour—le procédé-selon-flnvention -favorise la-reprise du codage non pas en
Intra mais en Inter, et de préférence relativement à une image de référence contenue dans la mémoire d'image.
La taille N de cette mémoire d'image est adaptée d'après une évaluation du retard T que présente le canal de retour. Cette évaluation est réalisée à la réception de chaque message d'information de retour transmis par le décodeur sur le canal de retour. Si le retard T est exprimé en nombre d'images dans la séquence vidéo, le nombre N d'images conservées dans la mémoire d'image est pris supérieur à T, dans la mesure où cela est compatible avec les capacités de mémoire disponibles au codeur et au décodeur. Si Q désigne la plus grande des tailles de mémoire (en nombre d'images) allouables à la mémoire tampon 51 au niveau du codeur et au niveau du décodeur, on peut par exemple prendre:
N = min(T+U, Q) où U est un entier égal ou supérieur à 1. Le nombre Q peut avoir été convenu entre les deux stations avant l'établissement du flux codé en H.264.
La valeur de N mise à jour après une nouvelle évaluation du retard T est transmise du module de contrôle 10 du codeur à celui 12 du décodeur. Dans l'exemple de H.264, cette transmission peut se faire par mise à jour du "séquence parameter set".
Le module de contrôle 10 du codeur reçoit et analyse les informations du canal de retour. Au moment où il est informé d'une perte d'image au décodeur 2, l'image courante, de rang M, est par exemple codée de la façon suivante:
- en Inter par rapport à une ou plusieurs images de référence à court terme, chacune enregistrée dans la mémoire d'image depuis un temps supérieur au retard évalué du canal de retour, c'est-à-dire chacune de rang compris entre M-N et M-T;
- en Intra si aucune image de référence suffisamment ancienne n'est disponible ou si un changement de plan a été détecté depuis l'image de référence la plus récente possible. Dans ce cas, on réalise l'adaptation de la taille de la mémoire d'image en fonction de l'évaluation du retard du canal de retour.
On notera que d'autres stratégies de reprise de codage après signalisation d'une perte sont possibles. Le codage en Inter par rapport à une ou plusieurs images de référence à court terme peut par exemple être effectué à condition que le détecteur 16 n'ait signalé aucun changement de plan dans les T dernières images de la séquence (entre les rangs M-T et M). Si malgré l'adaptation la mémoire d'image reste trop petite par rapport au retard T (N = Q < T), on peut éventuellement reprendre le codage en Inter par rapport à une image de référence correspondant à la dernière image marquée à long terme, à condition que le détecteur 16 n'ait signalé aucun changement de plan entre cette image marquée à long terme et l'image courante et à condition que cette image marquée à long terme soit de rang inférieur à M-T. Dans une variante, on fait préférentiellement référence à une image marquée à long terme. Si une telle image à long terme n'est pas disponible en mémoire, ou si elle diffère trop de l'image courante (par exemple la différence entre les deux images a une énergie supérieure au seuil du détecteur de changement de plan 16), on peut essayer de se rabattre sur une image à court terme de rang compris entre M-N et M-T. Le fait d'avoir adapté dynamiquement la taille N de la mémoire d'image en fonction du retard T augmente ici aussi les chances de réussir à coder la trame courante en Inter, c'est-à-dire en maximisant sa qualité pour un débit donné.
Le canal de retour peut être organisé de plusieurs manières.
Dans une réalisation, le module de contrôle 12 du décodeur 2 envoie un message sur le canal de retour à chaque fois qu'il observe une perte, ce message indiquant le rang de l'image perdue ou mal restituée. Au moment où le module de contrôle 10 du codeur 1 reçoit un message qui l'informe d'une perte touchant une image de rang L dans la séquence (L est ici le rang de l'image la plus récente que le décodeur estime avoir été incapable de bien restituer), le retard T peut être évalué par: T = M - L, où M est le rang de l'image courante. Le retard T ainsi évalué est une estimation du temps d'aller- petour entre le codeur et le décodeur-, LévaJuation sera mise à jour Ions de la réception du prochain message informant d'une perte d'image.
Dans une autre réalisation, le module de contrôle 12 du décodeur 2 envoie sur le canal de retour des messages d'acquittement des images qui ont été bien restituées, en les désignant par leurs rangs. Au moment où le module de contrôle 10 du codeur 1 reçoit un message qui l'informe qu'une image de rang L est la plus récente qui ait été bien restituée par le décodeur, le retard T peut être évalué par: T = M - L, où M est le rang de l'image courante. Le retard T ainsi évalué est aussi une estimation du temps d'aller-retour entre le codeur et le décodeur.
Dans tous les cas, le retard correspond à la différence entre les références temporelles de l'image en cours et de la dernière image bien décodée.
D'autres techniques de canal de retour peuvent être envisagées, notamment les différentes configurations envisagées dans la norme ITU-T H.263+ (Annexe N), qui sont transposables à d'autres normes telles que H.264.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé de codage vidéo, comprenant les étapes suivantes:
- coder des images successives (F) d'une séquence vidéo pour générer des paramètres de codage, le codage d'au moins une image étant opéré relativement à au moins une image précédente de la séquence vidéo, ladite image précédente étant enregistrée temporairement dans une mémoire d'image (51 );
- inclure les paramètres de codage dans un flux de sortie (Φ) à transmettre à une station (B) comportant un décodeur (2);
- recevoir de ladite station des informations de retour sur la restitution des images de la séquence vidéo par le décodeur;
- analyser les informations de retour pour évaluer un retard du canal de retour par rapport à la transmission du flux de sortie; et
- déterminer une quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image dans le décodeur en fonction du retard évalué, et indiquer ladite quantité de mémoire au décodeur.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'analyse des informations de retour comprend en outre les étapes suivantes:
- identifier une image non ou mal restituée par le décodeur; et
- en réponse à l'identification d'une image non ou mal restituée, commander les moyens de codage afin qu'au moins une image suivante de la séquence vidéo soit codée relativement à au moins une image de référence enregistrée dans la mémoire d'image (51) depuis un temps supérieur au retard évalué du canal de retour.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, si aucune image n'est enregistrée dans la mémoire d'image (51) depuis un temps supérieur audit retard, on commande les moyens de codage afin que l'image suivante de la séquence vidéo soit codée relativement à une image de référence de la séquence vidéo qui a été marquée à long terme, chaque image marquée à long terme étant à conserver en mémoire par le décodeur jusqu'à réception d'une commande de démarquage de ladite image.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'analyse des informations de retour comprend, au moment de la réception d'un message d'information de retour, l'identification d'après ledit message de l'image la plus récente de la séquence qui a été bien restituée par le décodeur, le retard du canal de retour étant évalué sur la base de l'écart entre l'image identifiée et une image courante au moment de la réception dudit message.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les informations de retour comprennent des informations issues du décodeur (2), signalant les images de la séquence qui ont ou non été restituées.
6. Programme d'ordinateur à installer dans un appareil de traitement vidéo (A), comprenant des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé de codage vidéo selon l'une quelconque des revendications précédentes lors d'une exécution du programme par une unité de calcul dudit appareil.
7. Codeur vidéo (1 ), comprenant:
- des moyens (5-8, 10, 15) de codage d'images successives (F) d'une séquence vidéo pour générer des paramètres de codage, le codage d'au moins une image étant opéré relativement à au moins une image précédente de la séquence vidéo, ladite image précédente étant enregistrée temporairement dans une mémoire d'image (51);
- des moyens (9) de formation d'un flux de sortie (Φ) du codeur à transmettre à une station (B) comportant un décodeur (2), le flux de sortie incluant lesdits paramètres de codage; - des moyens de réception depuis ladite station d'informations de retour sur la restitution des images de la séquence vidéo par le décodeur;
- des moyens d'analyse des informations de retour pour évaluer un retard du canal de retour par rapport à la transmission du flux de sortie; et
- des moyens pour déterminer une quantité de mémoire allouée à la mémoire d'image dans le décodeur en fonction du retard évalué, et pour indiquer ladite quantité de mémoire au décodeur.
8. Codeur vidéo selon la revendication 7, dans lequel les moyens d'analyse des informations de retour comprennent en outre:
- des moyens d'identification d'une image non ou mal restituée par le décodeur; et
- des moyens répondant à l'identification d'une image non ou mal restituée, pour commander les moyens de codage afin qu'au moins une image suivante de la séquence vidéo soit codée relativement à au moins une image de référence enregistrée dans la mémoire d'image (51) depuis un temps supérieur au retard évalué du canal de retour.
9. Codeur vidéo selon la revendication 7 ou 8, dans lequel ladite quantité de mémoire est indiquée au décodeur en incluant une commande de réglage de la quantité de mémoire dans le flux de sortie (Φ).
10. Codeur vidéo selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les moyens d'analyse des informations de retour comprennent des moyens pour identifier, au moment de la réception d'un message d'information de retour, l'image la plus récente de la séquence qui, d'après ledit message, a été bien restituée par le décodeur, le retard du canal de retour étant évalué sur la base de l'écart entre l'image identifiée et une image courante au moment de la réception dudit message.
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