ES2241034T3 - Dispositivo de codificacion de decodificacion de imagenes en movimiento. - Google Patents
Dispositivo de codificacion de decodificacion de imagenes en movimiento.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN APARATO CODIFICADOR Y DECODIFICADOR DE IMAGENES EN MOVIMIENTO QUE SINTETIZA UNA PAGINA DE UNA CAPA INFERIOR EN UN CIERTO INSTANTE DE TIEMPO UTILIZANDO LA INFORMACION DE UNA PRIMERA AREA COMPONENTE DE UNA CAPA INFERIOR PRECEDENTE EN EL TIEMPO Y LA INFORMACION DE UNA SEGUNDA AREA COMPONENTE DE UNA CAPA INFERIOR SIGUIENTE EN EL TIEMPO. PARA UN AREA EN DONDE LAS AREAS COMPONENTES PRIMARIAS Y SECUNDARIAS ESTAN SOLAPADAS, O PARA UNA AREA QUE NO ES NI LA PRIMERA NI LA SEGUNDA AREA COMPONENTE EN LA PAGINA DE LA CAPA INFERIOR, LAS PAGINAS DE LA CAPAS INFERIORES PRECEDENTES Y SIGUIENTES EN EL TIEMPO SE SOMETEN A UN PROMEDIO PONDERADO PARA SU SINTETIZACION. PARA EL AREA CORRESPONDIENTE AL PRIMER AREA COMPONENTE SOLAMENTE, SE UTILIZA LA PAGINA DE LA CAPA INFERIOR SIGUIENTE EN EL TIEMPO, Y PARA EL AREA CORRESPONDIENTE A LA SEGUNDA AREA COMPONENTE, SOLO EN LA PAGINA DE LA CAPA INFERIOR SINTETIZADA, SE UTILIZA LA PAGINA DE LA CAPA INFERIOR PRECEDENTE EN EL TIEMPO, PARA SINTETIZAR LA CAPA INFERIOR.
Description
Dispositivo de codificación y decodificación de
imágenes en movimiento.
La presente invención está relacionada con un
aparato de codificación y decodificación de imágenes en movimiento
para codificar y decodificar los datos de las imágenes
representadas de forma digital. Más específicamente, la presente
invención está relacionada con un aparato de codificación y
decodificación de imágenes en movimiento exento de la degradación de
las imágenes.
En la codificación de imágenes se ha estudiado un
método de superposición de distintas secuencias de las imágenes en
movimiento. En un artículo titulado "Esquema de codificación de
imágenes con la utilización de representación por capas y plantillas
múltiples" (Informe Técnico del IEICE, IE94-159,
págs. 99-106 (1995) expone un método de formación de
una nueva secuencia mediante la superposición de una secuencia de
imágenes en movimiento como fondo y una secuencia de imágenes en
movimiento de una imagen en movimiento componente como fondo (por
ejemplo, una imagen de video de un carácter que se corte mediante
una técnica cromática).
El artículo titulado "Escalabilidad temporal
basada en el contenido de la imagen" ISO/IEC/JTCa/SC29/WG11
MPEG95/211(1995) expone un método de formación de una nueva
secuencia mediante la superposición de una secuencia de imágenes en
movimiento de imágenes en movimiento componentes que tienen una
velocidad alta de cuadros en una secuencia de imágenes en movimiento
que tiene una velocidad baja de cuadros.
De acuerdo con este método, con referencia a la
figura 27, la codificación de predicción se lleva a cabo a una
velocidad baja de cuadros en una capa inferior, y la codificación de
predicción se ejecuta a una velocidad alta de cuadros solo en un
área seleccionada (parte sombreada) de una capa superior. No
obstante, el cuadro codificado en la capa inferior no está
codificado en la capa superior, pero se copia la imagen decodificada
de la capa inferior y se utiliza tal como es. Se supone que una
parte a la cual pone atención el telespectador, tal como una figura
o un carácter se encuentra elegida como el área seleccionada.
La figura 26 es un diagrama de bloques que
muestra una parte principal de un aparato convencional de
codificación y decodificación de imágenes en movimiento. Con
referencia al lado izquierdo de la figura 26, en un aparato de
codificación del aparato convencional de imágenes en movimiento y de
codificación, la primera y segunda unidades de salto 801 y 802
reducen los cuadros de los datos de las imágenes en movimiento de
entrada. Los datos de las imágenes de entrada llegan a tener una
velocidad de cuadros menor y siendo introducidos en la unidad de
codificación de la capa superior 803 y en la unidad de codificación
de la capa inferior 804, respectivamente. Se supone que la
velocidad de cuadros de la capa superior no es inferior a la
velocidad de cuadros de la capa inferior.
La imagen en movimiento de entrada como un
conjunto es codificada en la unidad de codificación de la capa
inferior 804. Se utiliza como método de codificación el método
internacionalmente estandarizado de la codificación de imágenes en
movimiento tal como el método MPEG o H.261. La imagen decodificada
de la capa inferior se forma en la unidad de codificación de la capa
inferior 804, cuya imagen se utiliza para la predicción de la
codificación al mismo tiempo, introducida en una unidad de
superposición 805.
Solo se codifica el área seleccionada de la
imagen en movimiento de entrada en la unidad de codificación de la
capa superior 803 de la figura 26. Se utiliza también en este caso
el método internacionalmente estandarizado de la codificación de
imágenes en movimiento tal como el sistema MPEG o H.261. Solo se
codifica el área seleccionada, no obstante, basándose en la
información de la forma del área. No se codifica en la capa superior
el cuadro que ya haya sido codificado en la capa inferior. La
información de la forma del área representa la forma del área
seleccionada como parte de la figura, y siendo una imagen binaria
que asume el valor 1 en la posición del área seleccionada y el valor
0 en las demás posiciones. Solo se codifica el área seleccionada del
imagen en movimiento en la unidad de codificación de la capa
superior 803, y siendo introducida en la unidad de superposición
805.
La forma del área es codificada utilizando un
código de cuantificación dirección de 8 valores en una unidad de
codificación de forma del área 806. La figura 25 muestra el código
de cuantificación direccional de 8 valores. Tal como puede
observarse en la figura, el código de cuantificación direccional de
8 valores representa una dirección hacia un punto del píxel mediante
un valor numérico, el cual se utiliza generalmente para representar
un número digital.
En una posición del cuadro en la que se haya
codificado un cuadro de la capa inferior, la unidad de superposición
805 da salida a una imagen decodificada de la capa inferior. En una
posición del cuadro en la que no se haya codificado el cuadro de la
capa inferior, la unidad de superposición forma una imagen mediante
la utilización de imágenes codificadas de las dos capas inferior
codificadas anterior y sucesiva del cuadro de interés, y una imagen
decodificada de la capa superior del mismo instante en el tiempo, y
dando salida a la imagen formada. La imagen aquí formada es
introducida en la unidad de codificación de la capa superior 803 y
siendo utilizada para la codificación de la predicción. El método de
formación de la imagen en la unidad de superposición 805 es tal como
sigue a continuación.
En primer lugar, se forma una imagen interpolada
de dos capas inferiores. La imagen decodificada de una capa inferior
en un instante en el tiempo t se representa mediante B (x, y, t). En
este caso, x e y son las coordenadas que representan la posición del
píxel en el espacio. Cuando se representan los puntos en el tiempo
de las dos capas inferiores tal como t1 y t2, y el instante en el
tiempo para la capa superior como t3 (en donde t1 < t3 < t2),
la imagen interpolada I (x, y, t3) en el instante en el tiempo t3 se
calculan de la forma siguiente:
... (1)I (x, y,
t3) = [(t2 - t3) B (x, y, t1) + (t3 + t1) B (x, y, t2)] / (t2 -
t1)
Posteriormente, la imagen decodificada E de la
capa superior se superpone sobre la imagen interpolada I calculada
según lo anterior. Para tal fin, la información de ponderación W
(x, y, t) para la superposición se forma a partir de la información
de la forma del área M (x, y, t) y se obtiene una imagen superpuesta
S de acuerdo con la siguiente ecuación:
... (2)S (x, y,
t) = [1 - W(x, y, t)] I (x, y, t) + E (x, y, t) W (x, y,
t)
La información de la forma del área M (x, y, t)
es una imagen binaria, la cual asume el valor 1 en el área
seleccionada y el valor 0 en el exterior del área seleccionada. La
imagen se hace pasar a través de un filtro pasabajos en una
pluralidad de veces, lo que proporciona una información de
ponderación W (x, y, t).
Más específicamente, la información de
ponderación W (x, y, t) asume el valor 1 en el área seleccionada, el
valor 0 en el exterior del área seleccionada, y un valor entre 0 y 1
en el límite del área seleccionada. La operación de la unidad de
superposición 805 corresponde a lo descrito anteriormente.
Los datos codificados por la unidad de
codificación de la capa inferior 804, unidad de codificación de la
capa superior 803, y la unidad de codificación de la forma del área
806, están integrados mediante una unidad integrada de integración
de datos, no mostrada, y siendo transmitidos o almacenados.
Se describirá a continuación el método de
decodificación en el aparato convencional. Con referencia a la parte
derecha de la figura 26, en el aparato de decodificación, los datos
codificados se descomponen mediante una unidad de descomposición de
datos codificados, no mostrados en los datos codificados para la
capa inferior, datos codificados para la capa superior y los datos
codificados para la forma del área. Los datos codificados se
decodifican mediante una unidad de decodificación de la capa
inferior 808, una unidad de decodificación de la capa superior 807,
y una unidad de decodificación de la forma del área 809, tal como se
muestra en la figura 26. La unidad de superposición 810 del aparato
de decodificación es similar a la unidad de superposición 805 del
aparato de codificación. Con la utilización de la imagen
decodificada de la capa inferior y la imagen decodificada de la capa
superior, las imágenes se superponen mediante el mismo método según
lo descrito anteriormente con respecto a la parte de codificación.
La imagen en movimiento superpuesta es visualizada en una pantalla,
y siendo introducida en la unidad de decodificación de la capa
superior 807 a utilizar para la predicción de la capa superior.
A través de un aparato de decodificación para
decodificar ambas capas inferior y superior según lo descrito, en un
aparato de decodificación que tiene solo una unidad para decodificar
la capa inferior, no serán necesarias la unidad de decodificación de
la capa superior 807 y la unidad de superposición 810. Como
resultado de ello, la parte de los datos codificados puede ser
reproducida con una escala menor de equipamiento físico.
En el arte convencional, según lo representado
por la ecuación (1), cuando la imagen de salida tiene que obtenerse
a partir de dos imágenes de la capa inferior decodificadas y una
imagen decodificada de la capa superior, se ejecuta la interpolación
entre dos capas inferiores. En consecuencia, cuando una posición
del área seleccionada cambia en el tiempo, se produciría una
distorsión considerable alrededor del área seleccionada, degradando
mucho la calidad de la imagen.
Las figuras 28A a 28C son ilustraciones del
problema. Con referencia a la figura 28A, las imágenes A y C
representan dos imágenes decodificadas de la capa inferior, y la
imagen B es una imagen decodificada de la capa superior, y el tiempo
de visualización es el orden de A, B y C. En este caso, las áreas
seleccionadas están sombreadas. En la capa superior, solo está
codificada el área seleccionada, y por tanto las áreas exteriores al
área seleccionada están representadas por líneas de puntos. Conforme
se desplaza el área seleccionada, la imagen interpolada obtenida a
partir de las imágenes A y C tiene dos áreas seleccionadas
superpuestas tal como se muestra por la parte filtrada de la figura
28B.
Cuando la imagen B se superpone utilizando la
información de ponderación, la imagen de salida tiene tres áreas
seleccionadas superpuestas tal como se muestra en la figura 28C.
Particularmente, en torno (exterior) al área seleccionada de la capa
superior, las áreas seleccionadas de las capas inferiores aparecen
de forma similar a imágenes posteriores, las cuales degradan
significativamente la calidad de la imagen. Cuando se visualiza
solamente la capa inferior, o existe la distorsión anteriormente
mencionada en la imagen en movimiento como conjunto, y cuando se
visualiza la imagen superpuesta de las capas superior e inferior,
aparece entonces la distorsión antes mencionada, y por tanto se
genera la distorsión del tipo de parpadeo en la imagen en
movimiento, la cual provoca una degradación extremadamente fuerte en
la calidad de la imagen.
El método de codificación de imágenes en
movimiento de estandarización internacional (ISO/IEC MPEG4), propone
la codificación, decodificación y sintetización de imágenes que
tienen una pluralidad de partes componentes mediante un aparato de
codificación y un aparato de decodificación que tiene estructuras
jerárquicas tales como las mostradas en la figura 29. En este caso,
la imagen de los componentes se refiere a una imagen cortada como un
componente, tal como un carácter o un objeto en la imagen en
movimiento. La imagen común en movimiento en sí es tratada también
como una de las imágenes componentes. Generalmente, entre los
datos codificados, los números de identificación de las imágenes
componentes respectivas son codificados, y en la parte de
decodificación, los números de identificación son decodificados y
basados sobre los números de identificación decodificados,
seleccionándose los datos codificados correspondientes a las
imágenes componentes deseadas.
Las figuras 30A a 30E muestran esquemáticamente
las imágenes componentes y la forma de sintetizar las imágenes. La
imagen componente 1 de la figura 30A es una imagen en movimiento
común que representa un fondo, y la imagen componente 2 de la figura
30B se una imagen en movimiento obtenida durante el corte de una
figura solamente. La imagen componente 3 de la figura 30C es una
imagen en movimiento obtenida mediante el corte de solo un coche.
Cuando solamente se decodifica la imagen componente 1 entre los
datos codificados, se obtendrá una imagen solo del fondo
correspondiente a la figura 30A. Cuando se decodifican y se
sintetizan las imágenes componentes 1 y 2, se reproducirá un imagen
tal como la mostrada en la figura 30D. Cuando se decodifica la
imagen componente 3 y estas tres imágenes componentes son
sintetizadas, se reproducirá una imagen tal como la mostrada en la
figura 30E. En este caso, dicha naturaleza jerárquica es denominada
como la jerarquía de imágenes componentes.
Los aparatos convencionales de codificación y
decodificación que tiene una estructura jerárquica tal como la
descrita anteriormente no tienen la función de codificar y
decodificar jerárquicamente la calidad de la imagen de cada imagen
componente. En este caso, la calidad de la imagen se refiere a la
resolución espacial de la imagen componente, numero de niveles de
cuantificación, velocidad de cuadros y así sucesivamente.
Los aspectos de la invención se encuentran
expuestos en las reivindicaciones adjuntas. Breve descripción de los
dibujos.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
una parte principal de un aparato de codificación y decodificación
de imágenes, de acuerdo con un primer ejemplo.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra
una parte principal de un aparato de codificación y decodificación
de imágenes de acuerdo con un segundo ejemplo.
La figura 3 es una ilustración relacionada con un
primer diagrama de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra
un proceso cuando se extrae una forma del área mediante la
utilización de datos codificados de una capa inferior.
La figura 5 es un diagrama de bloques que muestra
una parte principal cuando se extrae una forma del área utilizando
una forma de área de una capa superior.
La figura 6 es una ilustración de un tercer
ejemplo.
La figura 7 es una ilustración que muestra una
modificación del tercer ejemplo.
La figura 8A y 8B son ilustraciones que muestran
el efecto del primer ejemplo.
La figura 9 es una ilustración que muestra la
extracción de una forma del área utilizando una forma de áreas de
una capa superior.
La figura 10 es un diagrama de bloques que
muestra una parte principal de un aparato de codificación y
decodificación de imágenes.
La figura 11 es un diagrama de bloques que
muestra el primer ejemplo.
La figura 12 es un diagrama de bloques que
muestra el segundo ejemplo.
La figura 13 es un diagrama de bloques que
muestra un ejemplo de una estructura de una unidad de codificación
de la capa superior.
La figura 14 es un diagrama de bloques que
muestra un ejemplo de una estructura de una unidad de decodificación
de la capa superior.
La figura 15 es un diagrama de bloques que
muestra una parte principal del aparato de codificación y
decodificación de imágenes, de acuerdo con una realización de la
presente invención.
Las figuras 16 a 18 son ilustraciones que
muestran la estructura de una unidad de codificación de imágenes
componentes de acuerdo con la realización.
Las figuras 19 a 21 son diagramas de bloques que
muestran la estructura de la unidad de decodificación de imágenes
componentes de acuerdo con la realización.
La figura 22 es un diagrama de bloques que
muestra una estructura de una unidad de generación de números de
identificación de imágenes de referencia.
La figura 23 es una ilustración que muestra la
relación de referencia entre las imágenes componentes y la
predicción de compensación del movimiento de las mismas.
La figura 24 muestra un ejemplo de un área de
forma arbitraria de píxeles y los datos de la forma del área
(código de cuantificación direccional de 8 posiciones).
La figura 25 es una ilustración que describe el
código de cuantificación direccional de 8 posiciones.
La figura 26 es un diagrama de bloques que
muestra los métodos de codificación y decodificación
convencionales.
La figura 27 muestra el concepto del
procesamiento en el aparato de codificación y decodificación
convencional de imágenes.
Las figuras 28A y 28C son ilustraciones
relacionadas con los problemas del aparato convencional de
codificación y decodificación de imágenes.
La figura 29 es un diagrama de bloques que
muestra una estructura de la parte principal del aparato
convencional de codificación y decodificación de imágenes.
Las figuras 30A y 30B representan el concepto de
las imágenes componentes y las la sintetización de imágenes
componentes.
(1) Primer
ejemplo
La figura 10 es un diagrama de bloques que
muestra una estructura esquemática del aparato de codificación y
decodificación de imágenes de acuerdo con un primer ejemplo, el cual
corresponde a la figura 26 que muestra el arte previo. Con
referencia a la figura 10, el aparato de codificación 11 que
constituye el aparato de codificación y decodificación de imágenes
incluye una primera y segunda unidades de salto 1401 y 1402 a las
cuales se introducen las imágenes en movimiento, una unidad de
codificación de capa superior 1403A conectada a la primera unidad de
salto 1401 a la cual son introducidos los datos saltados y los datos
de la forma del área, una unidad de codificación de la capa inferior
1404, conectada a la segunda unidad de salto 1402 a la cual se
introducen los datos saltados, y una unidad de superposición 1405A
conectada a la unidad de codificación de la capa superior 1403A y la
unidad de codificación de la capa inferior 1404, para superponer las
imágenes de estas capas. El aparato de decodificación 21 incluye una
unidad de decodificación de la capa superior 1406 que recibe los
datos transmitidos desde el aparato de codificación 11 o bien siendo
almacenados, una unidad de decodificación de la capa inferior 1407,
y una unidad de superposición 1408 conectada a la unidad de
decodificación de la capa superior 1406, y una unidad de
decodificación de la capa inferior 1407 para superponer los
respectivos datos decodificados. La imagen superpuesta de la imagen
decodificada de la capa inferior y la imagen decodificada de la capa
superior superpuesta en la unidad de superposición 1408 es
suministrada a la siguiente etapa. La imagen decodificada de la capa
inferior decodificada en la unidad de decodificación de la capa
inferior 1407 es suministrada también a la siguiente etapa.
En el aparato de codificación 11, las operaciones
de partes distintas a la unidad de codificación de la capa superior
1403A, unidad de superposición 1405A, unidad de decodificación de la
capa superior 1406 y unidad de superposición 1408 son las mismas que
las del arte previo descrito con referencia a la figura 26, y por
tanto no se repetirá la descripción de las mismas.
Con referencia a la figura 1, se describirán los
detalles de la unidad de codificación de la capa superior 1403A y
unidad de superposición 1405A, que son las partes principales del
aparato de codificación 11 de acuerdo con el primer ejemplo. La
unidad de codificación de la capa superior 1403A incluye una unidad
de codificación de los datos de los píxeles 102 que recibe como
entrada los datos de los píxeles a través de un conmutador 101, una
unidad de codificación de la forma del área 108 que recibe los datos
de la forma, una unidad de multiplexado 106 que recibe los datos de
las imágenes desde la unidad de codificación de los datos de los
píxeles 102, y una unidad de codificación de la forma del área 103,
una unidad de decodificación de la forma del área 105, conectada a
una unidad de codificación de la forma del área 103 para decodificar
la forma del área, y una unidad de decodificación de los datos de
los píxeles 104, conectada a la unidad de codificación de los datos
de los píxeles 102 para decodificar los datos de los píxeles.
La unidad de superposición 1405A incluye una
primera unidad de retardo 107 conectada a una unidad de
decodificación de la forma del área 105, una primera y segunda
unidades de extracción del área 109 y 110, una segunda unidad de
retardo 108 conectada a la primera unidad de retardo 107, un
controlador 111 conectado a la primera y segunda unidades de
extracción del área 109 y 110, una tercera unidad de retardo 115
conectadas a la unidad de decodificación de los datos de los píxeles
104, y una unidad de promedio ponderado 114 conectada a un
conmutador 112, los datos de la primera unidad de retardo 107 y a la
tercera unidad de retardo 115. Una salida de la unidad de promedio
ponderado 114 es transmitida a la unidad de codificación de la capa
superior 1403.
La unidad de superposición 1405A incluye además
una cuarta unidad de retardo 116 que recibe las imágenes de la
unidad de codificación de la capa inferior 1404, y una unidad de
formación de imágenes interpoladas 113. Una salida de la cuarta
unidad de retardo 116, la salida de la unidad de codificación de la
capa inferior 1404 y la salida de la unidad de formación de la
imagen interpolada 113 son conmutadas mediante el conmutador 112 y
conectadas a la unidad de promedio ponderado 114. El controlador
111 controla a cual de las salidas del conmutador 112 tiene que
conectarse. La unidad de superposición 1408 del aparato de
decodificación 21 tiene la misma estructura que la unidad de
superposición 1405A del aparato de codificación 11, y opera de la
misma forma. La salida de la unidad de promedio ponderado 114 es,
no obstante, introducida en la unidad de decodificación de la capa
superior y visualizada en una pantalla por ejemplo.
Se describirá con referencia a la figura 1 la
operación del primer ejemplo.
El conmutador 101 de la unidad de codificación de
la capa superior 1403A conmuta entre los modos para codificar y no
codificar los valores de los píxeles de una capa superior, bajo el
control de un controlador no mostrado. Más específicamente, cuando
se codifica un cuadro inferior correspondiente a la misma posición
que la capa superior, el conmutador se controla para desconectarlo,
de forma que los valores de los píxeles de la capa superior no se
codifiquen. Cuando no se codifica el cuadro de la capa inferior
correspondiente a la misma posición del cuadro que la capa superior,
el conmutador se controla para que se conecte, de forma que se
codifiquen los valores de los píxeles de la capa superior.
Cuando el conmutador 101 se encuentra en conexión
activada, la unidad de codificación de datos de píxeles 102
codifica los datos de los píxeles de la capa superior. Como método
se utiliza el método estandarizado internacionalmente tal como el
MPEG o H.261. En el instante de la codificación, no obstante, los
datos de la forma del área son introducidos a través de una línea de
señales, no mostrada, desde la unidad de decodificación de la forma
del área 105, y solo los datos de los píxeles son codificados. La
unidad de codificación de la forma del área 103 codifica la forma
del área mediante una función similar a la unidad de codificación de
la forma del área 806 de la figura 26 descrita con referencia a los
antecedentes del arte.
La unidad de decodificación de los datos de los
píxeles 104 decodifica los datos de los píxeles codificados por la
unidad de codificación de los datos de los píxeles 102. Aquí de
nuevo, los datos de la forma del área son introducidos a través de
una línea de señales no mostrada, desde la unidad de decodificación
de la forma del área 105, y la decodificación se ejecuta basándose
en los datos. Los datos de los píxeles decodificados son
introducidos en la tercera unidad de retardo 115 y realimentados a
la unidad de codificación de los datos de los píxeles a través de
una línea de señales, no mostrada, y siendo utilizados para la
predicción.
La unidad de decodificación de la forma del área
105 decodifica los datos de la forma del área codificados por la
unidad de codificación de la forma del área 103, y dando salida a
los datos decodificados hacia la primera unidad de retardo 107.
Tal como se ha descrito anteriormente, en la
unidad de codificación de la capa superior de acuerdo con la
presente realización, el conmutador 101 controla si la capa superior
está codificada o no.
La unidad de superposición 1405A del presente
ejemplo será descrita a continuación. La primera unidad de retardo
107 retarda los datos de la forma del área mediante los cuadros
a. Los datos de la forma del área retardados son introducidos
en la unidad de promedio ponderado 114. La segunda unidad de
retardo 108 retarda los datos de la forma del área adicionalmente
mediante los cuadros b. Los datos de la forma del área
retardados son introducidos en la primera unidad de extracción del
área 109, y en la segunda unidad de extracción del área 110. Los
datos de la forma del área no retardados son introducidos también
simultáneamente en estos circuitos. En este caso, los caracteres de
referencia t+a, t, t-b en la línea de señales
representas los puntos en el tiempo de los respectivos cuadros. En
este caso, t, a y b representan números enteros.
La unidad de extracción de la primer área 109
extrae una segunda área y no una primera área, basándose en la
información de la primera área y en la información de la segunda
área. Este estado será descrito con referencia a las figuras 8A y
8B. La figura 8A muestra la relación posicional de la primera y
segunda formas de las áreas con las formas del área decodificadas de
acuerdo con los datos de la forma del área. La unidad de extracción
de la primer área 109 extrae la parte filtrada 109A de la figura 8A.
La unidad de extracción de la segunda área 110 extrae dicha área la
cual es la primera área y no la segunda área basándose en la
información de la primera área y en la información de la segunda
área. En la figura 8A, se extrae la parte sombreada 110A.
El controlador 111 controla el conmutador 112
basándose en las salidas de la unidad de extracción de la primer
área 109 y de la unidad de extracción 110 de la segunda área. Más
específicamente, cuando la posición de un píxel de interés se
encuentra solo en la primer área solamente, el conmutador 112 se
conecta a la parte de la imagen decodificada en el instante del
cuadro de (t+a); cuando la posición del píxel de interés se
encuentra solamente en la segunda área, el conmutador 112 se conecta
a la parte de decodificación en el instante del cuadro de
(t-b), y por el contrario el conmutador 112 se
conectará a una salida del la unidad de formación de la imagen
interpolada 113.
La tercera unidad de retardo 115 retarda los
datos de la imagen decodificados de la capa superior mediante unos
cuadros, e introduce los datos de la imagen decodificada en el
instante t en la unidad de promedio ponderado 114. La cuarta unidad
de retardo 116 retarda los datos de la imagen decodificada de la
capa inferior en (a+b) cuadros, y los introduce en la unidad de
formación de imágenes interpoladas de la imagen decodificada 113 en
el instante (t-b).
La unidad de formación de imágenes interpoladas
113 calcula una imagen interpolada a partir de la imagen
decodificada en el instante del cuadro (t-b) de la
capa inferior y la imagen decodificada en el instante (t+a) de la
capa inferior, de acuerdo con la ecuación (1) descrita con respecto
a los antecedentes del arte. En la ecuación (1), B (x, y, t1)
representa una primara imagen decodificada, B(x, t, t2)
representa la segunda imagen decodificada, e I(x, y, t3)
representa la imagen interpolada. Los caracteres de referencia t1,
t2 y t3 representan los puntos en el tiempo de la primera y segunda
imágenes decodificadas y la imagen interpolada, respectivamente. En
consecuencia, cuando se utilizan los caracteres de referencia de la
figura 1, t1= t-b, t2 = t+a, y t3 = t.
Según lo descrito anteriormente, la sintetización
de la capa inferior se ejecuta mediante la conmutación del
conmutador 112. En consecuencia, en el ejemplo de la figura 8A, la
segunda imagen decodificada (instante en el cuadro t+a) se utiliza
para la parte sombreada, y por tanto aparecen los píxeles del fondo
fuera del área seleccionada. Para la parte filtrada, se utiliza la
primera imagen decodificada (tiempo del cuadro t-b),
y por tanto aparecen los píxeles del fondo fuera del área
seleccionada. En las demás partes, aparece la imagen interpolada de
la primera y segunda imágenes decodificadas. Puesto que la imagen
decodificada de la capa superior está superpuesta por la unidad de
promedio ponderado 114 de la figura 1 en la capa inferior
sintetizada de esta forma, la imagen superpuesta no tiene ninguna
imagen posterior alrededor del área seleccionada (parte sombreada),
tal como se muestra en la figura 8B, y por tanto se obtiene una
imagen casi exenta de cualquier distorsión. La unidad de promedio
ponderado 114 mostrada en la figura 1 se superpone, mediante el
promedio ponderado, a la imagen interpolada anteriormente descrita,
y la imagen decodificada de la capa superior. El método de
superposición es similar a lo descrito con referencia a la técnica
del fondo, y por tanto no se repetirá su descripción.
La figura 11 es un diagrama de bloques que
muestra los componentes que constituyen la unidad de decodificación
de la capa superior 1406 del aparato de decodificación 21 mostrado
en la figura 10. Con referencia a la figura 11, la unidad de
decodificación de la capa superior 1406 incluye una unidad divisora
1501, una unidad de decodificación de datos de los píxeles 1502
conectada a la unidad divisora 1501 a través del conmutador 1504, y
una unidad de decodificación de la forma del área 1503 conectada a
la unidad divisora 1501. La unidad divisora 1501 divide los datos
codificados de la capa superior en los datos de los píxeles
codificados y los datos de la forma del área codificados. El
conmutador 1504 se desconecta en una posición del cuadro en donde
solo está codificada la capa inferior, y se conecta de nuevo en una
posición del cuadro en donde solo está codificada la capa superior.
La unidad de decodificación de los datos de los píxeles 1502
decodifica los datos de los píxeles de la capa superior, y da salida
a los píxeles decodificados hacia la unidad de superposición 1408.
La unidad de decodificación de la forma del área 1503A decodifica
los datos codificados de la forma del área, y da salida a los
píxeles decodificados hacia la unidad de superposición 1408. La
unidad de superposición 1408 superpone la capa superior sobre la
capa inferior mediante la misma función que la unidad de
superposición 1405.
(2) Segundo
ejemplo
Se describirá a continuación el segundo ejemplo.
En el presente ejemplo se proporciona un modo en el cual la forma
del área no se codifica mediante la unidad de codificación de la
capa superior, con el fin de reducir el número de bits para la
codificación. Cuando la forma del área no cambia en su totalidad o
apenas cambia con el tiempo, el número de bits puede ser reducido
significativamente al utilizar el método del segundo ejemplo.
El segundo ejemplo está descrito en las figuras
2, 10 y 12. La figura 10 que se utiliza con referencia al primer
ejemplo, es también aplicable al segundo ejemplo. En el segundo
ejemplo, el aparato de codificación y decodificación de imágenes
está constituido por el aparato de codificación 12 y el aparato de
decodificación 22. Las operaciones de la unidad de codificación de
la capa superior 1403B, unidad de decodificación de la capa superior
1406B, unidad de superposición 1405B y unidad de superposición 1408B
de la figura 10 son distintas con respecto a las operaciones del
primer ejemplo. Las diferencias en la operación se describirán a
continuación.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra
las estructuras de la unidad de codificación de la capa superior
1403B y la unidad de superposición 1405B del segundo ejemplo. El
conmutador 201 que constituye la unidad de codificación de la capa
superior 1403B, la unidad de codificación de los datos de los
píxeles 203, la unidad de codificación de la forma del área 204, la
unidad de decodificación de los datos de los píxeles 205, la unidad
de decodificación de la forma del área 206 y la unidad de
multiplexado 207, son similares a las correspondientes de la primera
realización, y por tanto no se repetirá su descripción.
Los conmutadores 202 y 208 están controlados por
una unidad de control no mostrada, de forma que los conmutadores se
conecten y se desconecten de forma simultánea. Cuando se codifica un
cuadro de la capa inferior correspondiente a la misma posición del
cuadro como la capa superior, los conmutadores se conectan, y es
codificada la forma del área de la capa superior. Cuando no se
codifica el cuadro de la capa inferior correspondiente a la misma
posición del cuadro como capa superior, los conmutadores se
desconectan, y no se codifica la forma del área de la capa
superior.
La unidad de extracción de la forma del área 109
extrae una primera forma del área, basándose en los datos obtenidos
en el aparato de codificación 22. De forma similar, la unidad de
extracción de la segunda forma del área 210 extrae una segunda forma
del área basándose en los datos obtenidos en el aparato de
decodificación 22. Los datos obtenidos por el aparato de
decodificación 22 incluyen la imagen decodificada de la capa
inferior, una forma del área de la capa superior cuando el modo de
codificación de la forma del área se encuentra activado
(conmutadores 202 y 208 se encuentran conectados). Aunque no se
muestra explícitamente en la figura 2, los datos son introducidos en
cada una de las unidades de extracción de la forma del área 209 y
210, y se utilizan para extraer la forma del área.
La unidad de extracción de la primer área 211, la
unidad de extracción de la segunda área 212, el controlador 203,
conmutador 214, unidad de formación de la imagen interpolada 215 y
la unidad de promedio ponderado 216, operan de forma similar que las
correspondientes descritas en el primer ejemplo, y por tanto no se
repetirá su descripción. La unidad de retardo 210 opera de forma
similar a la cuarta unidad de retardo 216 de la figura 1.
La figura 12 es un diagrama de bloques que
muestra los componentes de la unidad de decodificación de la capa
superior de acuerdo con el segundo ejemplo. Con referencia a la
figura, la unidad de decodificación de la capa superior 1406B
incluye una unidad divisora 1601, a la cual se introducen los datos
codificados de la capa superior, y la unidad de decodificación de
datos de los píxeles 1602, y la unidad de decodificación de la forma
del área 1603, conectadas a la unidad divisora 1601 a través de los
conmutadores 1604 y 1605, respectivamente. La diferencia entre las
figuras 11 y 12 consiste en que en la estructura de la figura 12 se
proporciona un conmutador 1605. El conmutador 1605 se encuentra
desconectado cuando no existen datos codificados del cuadro de la
capa inferior correspondiente a la misma posición del cuadro en el
instante de decodificación de la capa superior. Adicionalmente, el
conmutador 1605 se encuentra conectado cuando la posición del cuadro
es para decodificar los datos de los píxeles de la capa
superior.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el
segundo ejemplo, cuando el cuadro de la capa inferior
correspondiente a la misma posición del cuadro que la capa superior
no está codificado en la unidad de codificación de la capa superior,
los conmutadores 202 y 203 están desconectados, de forma que no se
codifique la forma del área de la capa superior. En consecuencia,
pueden reducirse el número de códigos.
En el primer y segundo ejemplos anteriormente
descritos, la conexión/desconexión de los datos de los píxeles de
codificación están conmutados mediante el conmutador 101 ó 201. La
conmutación se ejecuta dependiendo de si el cuadro de la capa
inferior correspondiente a la misma posición del cuadro que la capa
superior se encuentra controlado o no, determinado por una unidad de
control no mostrada en las figuras 1 y 2. La determinación puede
hacerse simultáneamente en los aparatos de codificación 11, 12 y los
aparatos de decodificación 21, 22. Al menos en los aparatos de
decodificación 21 y 22, no obstante, los conmutadores pueden ser
conmutados sin utilizar la unidad de control para efectuar dicha
determinación. El método será descrito con referencia a la figura
3.
La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra
la parte del aparato de codificación y decodificación de imágenes en
el cual un conmutador es conmutado sin utilizar una unidad de
control. Con referencia a la figura 3, el aparato de codificación
12A incluye una primera unidad de generación de banderas 301 y una
unidad de codificación de la segunda bandera 302. Un conmutador en
la unidad de codificación de la capa superior 303 puede ser
conmutado dependiendo de la bandera.
La unidad de generación de banderas 301 determina
si está codificado o no el cuadro de la capa inferior
correspondiente a la misma posición del cuadro en la capa superior,
y generando una bandera. La unidad de codificación de la primera
bandera 302 codifica la primera bandera, y los datos codificados se
multiplexan sobre los datos codificados en una unidad de
multiplexado, no mostrada, para ser transmitidos o almacenados. Como
método de codificación de la bandera, se utiliza una codificación de
longitud fija, codificación de longitud variable o similar.
La unidad de decodificación de la primera bandera
304 del aparato de decodificación 22A decodifica la primera bandera
de los datos codificados, y suministra su salida a la unidad de
decodificación de la capa superior 305. La conmutación de los
conmutadores 1504 y 1604 incluidos en la unidad de decodificación de
la capa superior, no se realiza la determinación para la conmutación
anteriormente descrita, sino que los conmutadores se conmutan de
acuerdo con la primera bandera decodificada.
Se describirá la unidad de extracción de la forma
del área en el segundo ejemplo. En este caso, la forma del área se
extrae basándose en los datos obtenidos en el aparato de
decodificación 22. Los datos obtenidos en el aparato de
decodificación 22 incluyen los datos decodificados de la capa
inferior y los datos de la forma del área decodificados de la capa
superior.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra
una estructura de la unidad de superposición 1408 cuando la forma
del área es extraída utilizando los datos decodificados de la capa
inferior. En la unidad de extracción de la forma de la primer área
402 se introduce una primera imagen decodificada de la capa inferior
retardada por la unidad de retardo de la capa inferior 401, y en la
unidad de extracción de la segunda área de forma 403 se introduce la
imagen decodificada de la capa inferior sin retardo. Las unidades de
extracción de la forma del área dividen cada una las áreas de las
imágenes decodificadas de entrada para cortar la selección del área,
y extraer las formas de las áreas. Como método de la división de
las áreas, se utiliza el método de detección de bordes mediante el
uso de una operación diferencial de segmentación morfológica o
similar. Otras partes de la figura 4 funcionan de forma similar a la
figura 2. En consecuencia, no se repetirá su descripción.
La figura 5 es un diagrama de bloques que muestra
los componentes de la unidad de superposición 1408 cuando se utiliza
la forma del área decodificada de la capa superior como los datos
obtenidos por el aparato de decodificación. Con referencia a la
figura 5, la unidad de superposición 1408 incluye las unidades de
extracción 502 y 503 de la primera y segunda formas de las áreas, a
las cuales se introducen las formas de las áreas decodificadas,
unidades de extracción 504 y 505 de la primera y segunda áreas
conectadas a las unidades de extracción 502 y 503 de la segunda
forma del área, un controlador 506 conectado a las unidades de
extracción 504, 505 de la primera y segunda áreas, una unidad de
retardo 501 para retardar la imagen decodificada de la capa
inferior, y la unidad de formación de la imagen interpolada 508
conectada a la unidad de retardo 501. La unidad de superposición
incluye además una unidad de promedio ponderado 509. La unidad de
promedio ponderado 509 recibe como entradas los datos de la imagen
de la capa superior decodificada y los datos de forma del área
decodificada, y superpone la imagen decodificada de la capa inferior
retardada por la unidad de retardo 501, la imagen decodificada de la
capa inferior no retardada, o la imagen interpolada formada por la
unidad de formación de la imagen interpolada 508, mediante la
conmutación del conmutador 507 bajo el control del controlador 506,
sobre los datos de la imagen de la capa superior.
Con referencia a la figura 5, cuando la forma
del área de la capa superior está codificada, los datos
decodificados son introducidos en las unidades de extracción 502 y
503 de la primera y segunda formas de las áreas. Cada una de las
unidades de extracción de la forma del área 502 y 503 almacenan la
forma del área decodificada, y extraen la forma del área
correspondiente al cuadro de la capa inferior. Con referencia a la
figura 9, por ejemplo, es posible un método en el cual la forma del
área de la posición del cuadro de la capa inferior se extraiga
mediante una transformación afín de representación de la
translación, rotación, ampliación y reducción de las formas 1 y 2 de
las áreas decodificadas de las capas superiores precedentes y
subsiguientes del cuadro de la capa inferior.
Para dicho fin, en primer lugar, se calcula la
transformación afín de la forma del área 1 a la forma del área 2.
Más específicamente, se calcula un parámetro de transformación afín
que se aproxime a la forma del área 2 mediante la transformación de
la forma del área 1. Posteriormente, se calcula una transformación
afín desde la forma del área 1 sobre el cuadro de la capa inferior,
mediante la interpolación lineal del coeficiente de transformación.
Mediante la utilización de la transformación afín, puede calcularse
la forma del área sobre el cuadro de la capa inferior. Aparte de la
transformación afín, la predicción de la forma del área 1 a la forma
del área 2 puede ejecutarse mediante la coincidencia de bloques, y
la forma del área en el cuadro de la capa inferior puede calcularse
mediante la interpolación lineal del resultado. Alternativamente,
es posible utilizar la forma del área 1 ó 2 tal como sea en si misma
como la forma del área sobre el cuadro de la capa inferior.
En el segundo ejemplo, el conmutador 202 de la
figura 2 es desconectado durante el cuadro en el que la capa
inferior no está codificada, y el conmutador 202 se conecta en una
posición del cuadro en la que los datos de los píxeles de la capa
superior están codificados. No obstante, puede ser posible un
control diferente. Por ejemplo, el cambio de la forma del área en el
tiempo puede ser examinado y el conmutador 202 puede ser
desconectado cuando exista apenas un cambio, y los conmutadores
pueden ser conectados de otra forma. Cuando el conmutador está
desconectado, puede utilizarse como datos de la forma del área
decodificados una copia de los datos de la forma del área
codificados y decodificados inmediatamente antes.
(3) Tercer
ejemplo
Se describirá el tercer ejemplo. En el tercer
ejemplo, se proporciona un modo en el cual no se ejecuta la
sintetización de la capa inferior descrita en el primer y segundo
ejemplo, cuando no existan datos decodificados de la capa inferior
correspondientes a la posición del cuadro de la capa superior en el
instante de decodificación de la capa superior. Si la forma del
área no cambia mucho con el tiempo, por ejemplo, el problema
descrito en los antecedentes del arte es despreciable, y por tanto
no será necesaria la sintetización del cuadro de la capa inferior.
Incluso si la forma del área cambia significativamente, puede
seleccionarse el modo en el cual no se ejecute la sintetización de
la capa inferior, con el fin de no incrementar la cantidad de
procesamiento del aparato de codificación 13 y el aparato de
decodificación 23 que constituye el aparato de codificación y
decodificación de imágenes del tercer ejemplo. Para dicho fin, se
proporcionan una unidad generadora de la segunda bandera 601 y una
unidad de codificación de la segunda bandera 602 en el aparato de
codificación de imágenes 13, tal como se muestra en la figura 6, y
la unidad de decodificación de la segunda bandera 604 está provista
en el aparato de decodificación de imágenes 23. En la figura 6, los
componentes 1401, 1402, 1403, 1404, 1406 y 1407 son similares a los
mostrados en la figura 10.
La unidad de generación de la segunda bandera 601
de la figura 6 genera una bandera que indica si el cuadro de la capa
inferior tiene que ser sintetizado. La unidad de superposición 603
conmuta la operación para sintetizar y no sintetizar el cuadro de la
capa inferior, de acuerdo con la segunda bandera. La unidad de
codificación de la segunda bandera 602 codifica la segunda bandera,
con los datos codificados multiplexados con los datos codificados en
una unidad de multiplexado, no mostrada, para ser transmitidos o
almacenados. En cuanto al método de codificación de la bandera,
puede utilizarse la codificación de longitud fija, la codificación
de longitud variable o similar.
La unidad de decodificación de la segunda bandera
604 en el aparato de decodificación 23 decodifica la segunda bandera
de los datos codificados y da salida hacia la unidad de
superposición 605. En la unidad de superposición 605, la conmutación
entre si la capa inferior tiene que ser sintetizada o no se ejecuta
de acuerdo con la segunda bandera decodificada.
Cuando la sintetización de la capa inferior no se
ejecuta en el tercer ejemplo, se utiliza cualquiera de los cuadros
de la capa inferior anterior y siguiente que hayan sido codificados
y decodificados en la capa inferior en lugar del cuadro de la capa
inferior sintetizado. La configuración del circuito en este caso es
la que se muestra en la figura 7. La figura 7 es un diagrama de
bloques que muestra una parte principal de la unidad de
superposición 605 en esta situación. Con referencia a la figura 7,
la unidad de superposición 605 incluye una unidad de codificación de
datos de los píxeles 703 que recibe los datos de los píxeles a
través de un conmutador 701, una unidad de codificación de la forma
del área 704 que recibe la información del área a través del
conmutador 702, una unidad de decodificación de los datos de los
píxeles 705, conectada a la unidad de codificación de los datos de
los píxeles 703 y la unidad de codificación de la forma del área
704, una unidad de multiplexado 707, una unidad de decodificación
de la forma del área 706, y una unidad de promedio ponderado 11
conectada a la unidad de decodificación de los datos de los píxeles
705 y la unidad de decodificación de la forma del área 706. Los
datos de la imagen decodificada de la capa inferior o los datos de
la unidad de sintetización de la capa inferior 709 son introducidos
a través de un conmutador 710 a la unidad de promedio ponderado
711.
Se describirá a continuación la operación del
circuito mostrado en la figura 7. En primer lugar, la imagen
decodificada de la capa inferior o de los cuadros de la capa
inferior sintetizados por la unidad de sintetización de la capa
inferior 709 es conmutada por el conmutador 710 e introducida en la
unidad de promedio ponderado 711. En la unidad de sintetización de
la capa inferior 709 de la figura 7, el cuadro de la capa inferior
es sintetizado de acuerdo con el método descrito en el primer y
segundo ejemplos. Más específicamente, tiene lugar la sintetización
de la capa inferior ejecutada por la parte rodeada mediante la línea
de puntos en la figura 1. El conmutador 701 es conmutado hacia el
lado inferior cuando se encuentra activada la sintetización de la
capa inferior, y conmutado hacia el lado superior cuando está
desconectado, de acuerdo con la segunda bandera descrita con
referencia a la figura 6.
Como método de codificación de la forma del área
utilizado para sintetizar la capa inferior en el tercer ejemplo
puede ser el siguiente. Más específicamente, en la posición del
cuadro de la capa superior en la cual tiene que ejecutarse la
sintetización de la capa inferior, las formas de las áreas de la
capa inferior en las posiciones del cuadro precedente y siguiente se
encuentran codificadas en la posición presente del cuadro. La
estructura de la unidad de codificación de la capa superior 606 que
utiliza este método es la mostrada en la figura 13, y en la figura
14 se muestra la estructura de la unidad de decodificación de la
capa superior 607.
Con referencia a la figura 13, la unidad de
codificación de la capa superior 606 incluye la unidad de
codificación 1701 de los datos de los píxeles que recibe los datos
de los píxeles como entrada, una unidad de decodificación de datos
de los píxeles 1702 conectada a la unidad de codificación de los
datos de los píxeles 1703, recibiendo como entrada los datos de las
formas de las áreas, una segunda unidad de retardo 1704, una unidad
de codificación de la forma del área 1707 conectada a la primera y
segunda unidades de retardo 1703 y 1704, y una unidad de
decodificación 1708 de la forma del área conectada a la unidad de
codificación 1707 de la forma del área. La unidad de codificación de
la capa superior incluye una unidad de generación 1709 de la tercera
bandera, una unidad de generación de la cuarta bandera 1710, una
unidad de codificación de la tercera bandera 1711 que recibe
información de estas unidades, una unidad de codificación 1712 de la
cuarta bandera, y una unidad de multiplexado 1714 que recibe
información de la unidad de codificación de la forma del área 1707,
unidad de codificación de la tercera bandera 1711 y unidad de
codificación de la cuarta bandera 1712.
Con referencia a la figura 13, la unidad de
codificación de los datos de los píxeles 1701 y la unidad de
decodificación de los datos de los píxeles 1702 operan de forma
similar a las correspondientes del primer ejemplo, y por tanto no se
repetirá su descripción. En la figura 13, los datos de la forma del
área se retardan en unos cuadros en la primera unidad de retardo
1703, y se retardan adicionalmente en b cuadros en la segunda unidad
de retardo 1704.
La unidad de generación de la tercera bandera
1709 y la unidad de generación de la cuarta bandera 1710 generan la
tercera y cuarta banderas, respectivamente. La tercera bandera
indica si la forma del área (referida como la forma del área 2) en
el instante t+a tiene que ser codificada. La cuarta bandera indica
si la forma del área (referida de ahora en adelante como la forma
del área 1) en el instante del cuadro t-b tiene que
ser codificada o no. El controlador 1713 controla los conmutadores
1705 y 1706 dependiendo de las entradas de la tercera y cuarta
banderas.
Más específicamente, cuando la tercera bandera
indica la codificación de la forma del área, el conmutador 1705 es
conectado, y en caso contrario el conmutador 1705 será desconectado.
Cuando la cuarta bandera indica la codificación de la forma del
área, el conmutador 1706 es conectado y en caso contrario el
conmutador 1706 será desconectado. Las unidades de codificación de
la tercera y cuarta banderas ejecutan la codificación de la tercera
y cuarta banderas, respectivamente. En cuanto al método de
codificación de las banderas, puede utilizarse la codificación de
longitud fija, la codificación de longitud variable o similar.
La unidad de codificación de la forma del área
1707 codifica la forma del área en un instante del cuadro en el que
se introduce la forma del área, y dando salida a los datos
codificados. La unidad de decodificación de la forma del área 1708
decodifica los datos codificados de la forma del área, y transmite
la forma del área decodificada a la unidad de superposición. En
este caso, se utiliza una estructura tal como la mostrada en la
figura 1 para la unidad de superposición. Sin embargo no se
utilizan la primera y segunda unidades de retardo 107 y 108 de la
figura 1. Los datos decodificados de la forma del área 1 son
introducidos en las unidades de extracción 109 y 110 de la primera y
segunda áreas de la unidad de superposición, y de forma similar, los
datos decodificados de la forma del área 2 son introducidos en las
unidades de extracción 109 y 110 de la primera y segunda áreas. Por
contraste, los datos decodificados de la forma del área
correspondientes al instante del cuadro t son introducidos en la
unidad de promedio ponderado 114.
Los conmutadores 1705 y 1706 están controlados
para conseguir las siguientes tres combinaciones. Es decir, ambos
conmutadores están conectados, ambos conmutadores están
desconectados, y el conmutador 1705 se encuentra conectado y el
conmutador 1706 está desconectado. Al ejecutar por primera vez la
sintetización de la capa inferior, se ejecuta el control de forma
que ambos conmutadores estén conectados, por lo que las formas de
las áreas en las posiciones del cuadro anterior y siguiente, es
decir, las formas de las áreas 1 y 2, estén
codificadas-decodificadas, con las formas de las
áreas decodificadas introducidas en las unidades de extracción 109 y
110 de la primera y segunda áreas. Cuando las formas de las áreas
que son las mismas que las utilizadas para la sintetización de la
capa inferior previa se tienen que utilizar como formas de áreas 1 y
2, el control se ejecuta de forma que ambos conmutadores estén
desconectados. En dicho caso, las formas de las áreas 1 y 2
utilizadas para la sintetización de la capa inferior son
introducidas en las unidades de extracción 109 y 110 de la primera y
segunda áreas desde una memoria no mostrada.
Cuando la forma del área 2 utilizada para la
última sintetización de la capa inferior se tiene que utilizar como
área de la forma 1 para la presente sintetización de la capa
inferior, y se tiene que utilizar una forma del área nueva como
forma del área 2 parda la presente sintetización, el control se
ejecuta de forma que el conmutador 1705 esté conectado y el
conmutador 1706 esté desconectado. En dicho caso, la forma del área
2 utilizada para la última sintetización de la capa inferior es
introducida como forma del área para la presente sintetización desde
una memoria no mostrada, a las unidades de extracción 109 y 110 de
la primera y segunda área. La forma del área 2 recientemente
codificada-decodificada en este instante es
introducida en las unidades de extracción 109 y 110 de la primera y
segunda áreas.
Los datos de los píxeles en el instante del
cuadro t+a decodificados por la unidad de decodificación de datos de
los píxeles 1702 de la figura 13 son retardados mediante unos
cuadros en la tercera unidad de retardo 115 en la unidad de
superposición 1405A de la figura 1, y posteriormente introducidos en
la unidad de promedio ponderado 114. La unidad de multiplexado 1714
de la figura 13 multiplexa los datos de forma del área y los datos
codificados de la tercera y cuarta banderas, respectivamente, y da
salida como los datos codificados de la capa superior.
Se describirá a continuación la unidad de
decodificación 607 de la capa superior para decodificar los datos
codificados de la capa superior anteriormente descritos, con
referencia a la figura 14. Con referencia a la figura 14, la unidad
de decodificación de la capa superior 607 incluye una unidad
divisora 1801 a la cual se introducen los datos codificados de la
capa superior, una unidad de decodificación de los datos de los
píxeles 1802 conectada a la unidad divisora 1801, y recibiendo datos
de la unidad divisora 1801, una unidad de decodificación de la forma
del área 1803, unidades de decodificación 1804 y 1805 de la tercera
y cuarta banderas, una primera unidad de retardo 1806 conectada a la
unidad de decodificación de la forma del área 1803, un controlador
1810 para controlar los conmutadores 1808 y 1809 basándose en los
datos de las unidades de decodificación 1804 y 1805 de la tercera y
cuarta banderas, y una segunda unidad de retardo 1807 conectada a la
primera unidad de retardo 1806.
Con referencia a la figura 14, la unidad divisora
1801 divide los datos codificados de la capa superior en datos
codificados de los datos de los píxeles, forma de área, y la tercera
y cuarta banderas. La unidad de decodificación de los datos de los
píxeles 1802, la unidad de decodificación de la forma del área 1803,
primera unidad de retardo 1806, segunda unidad de retardo 1807 y los
conmutadores 1808 y 1809 operan de forma similar a los mostrados en
la figura 13, y por tanto no se repetirá su descripción.
Las unidades de decodificación de la tercera y
cuarta banderas de la figura 14 decodifican la tercera y cuarta
banderas, respectivamente, y suministran datos al controlador 1810.
El controlador 1810 controla dos conmutadores de forma similar al
controlador 1713 de la figura 13, y además de ello, controlan la
unidad divisora 1801 y tomando los datos decodificados de las formas
de las áreas. Más específicamente, cuando la tercera bandera indica
que ha sido codificada la forma del área 1, el controlador controla
de forma que los datos de la forma del área 1 estén separados de
los datos codificados de la capa superior, y por el contrario, los
datos de la forma del área 1 no están separados de los datos
codificados de la capa superior, no siendo datos de la forma del
área 1.
Un control similar se efectúa en la unidad
divisora 1801 con respecto a la cuarta bandera. Estas son tres
combinaciones de conexión/desconexión de los dos conmutadores, tal
como en la unidad de codificación de la capa superior 606 de la
figura 13. Las operaciones para las respectivas combinaciones son
similares a las descritas con referencia a la figura 13.
De esta forma, en el tercer ejemplo, como método
de codificación de las formas de las áreas utilizado para sintetizar
la capa inferior, en la posición del cuadro de la capa superior en
donde se tiene que ejecutar la sintetización de la capa inferior,
las formas de las áreas de la capa inferior de las posiciones del
cuadro anterior y posterior pueden codificarse en la posición
presente del cuadro.
En los ejemplos descritos anteriormente, la
imagen preparada por la superposición del cuadro de la capa inferior
con el cuadro de la capa superior es realimentada a la unidad de
codificación de la capa superior tal como se muestra en la figura 10
en el aparato de codificación, y utilizándose para la predicción de
la codificación de la capa superior. En el aparato de decodificación
de l imagen, se utiliza para la predicción de la codificación de la
capa superior, y además visualizándose en una pantalla. No obstante,
la imagen superpuesta puede ser utilizada exclusivamente para su
visualización.
Más específicamente, en el aparato de
codificación, las unidades de superposición del presente ejemplo no
están provistas, y la imagen decodificada de la capa superior es
realimentada directamente a la unidad de codificación de la capa
superior para ser utilizada para la predicción de la codificación.
En el aparato de decodificación, la imagen decodificada de la capa
superior es realimentada directamente a la unidad de decodificación
de la capa superior a utilizar para la predicción, y además de ello,
siendo introducida en la unidad de superposición, con la salida de
la unidad de superposición siendo visualizada en una pantalla, por
ejemplo.
En los ejemplos anteriormente descritos, la
codificación de la forma del área se ha descrito utilizando un
código de cuantificación direccional de 8 direcciones. No obstante,
puede utilizarse otro método de codificación de la forma.
(4) Primera
realización
La figura 15 es un diagrama de bloques que
muestra una parte principal del aparato de codificación de imágenes
y del aparato de decodificación de imágenes de acuerdo con la
primera realización. En la realización, se procesan una pluralidad
de imágenes componentes. Con referencia a la figura 15, los datos
de la imagen decodificada se intercambian entre una pluralidad de
unidades de codificación de las imágenes componentes. Por ejemplo,
se hace posible para la unidad de codificación de imágenes de la
segunda componente 152 utilizar los datos de la imagen decodificada
de la unidad de codificación de la imagen de la primera componente
151. De forma similar, se hace posible para la unidad de
codificación de la imagen de la tercera componente 153 el utilizar
los datos de la imagen decodificada de la unidad de codificación de
imagen de la segunda componente. Para una mayor claridad, en la
figura 15, los datos de la imagen decodificada se muestran como
referencia para solamente las unidades de codificación de la imagen
de la componente adyacente. No obstante, actualmente es posible
referirse a los datos de las unidades de codificación de imagen de
la componente distante.
La unidad de generación de números de
identificación de imágenes de referencia 154 de la figura 15 genera
una señal indicativa de un número de identificación r de la
componente de imagen de referencia. Esto puede ser generado
automáticamente, o bien generándose por la designación del
usuario.
La figura 22 muestra un ejemplo de la estructura
de la unidad de generación de números de identificación de la imagen
de referencia. Una unidad de comparación de números de cuadros 1001
lee un número componente y un número de cuadro almacenado en una
memoria 1002, y compara con un numero de cuadro de entrada, con el
fin de generar el numero de identificación de la imagen de
referencia.
En la unidad de comparación del numero del cuadro
1001, el numero del cuadro de la imagen de entrada se compara con el
numero del cuadro de cada una de las imágenes componentes que hayan
sido codificadas, y el numero de la imagen de referencia al cual
pertenezca el cuadro codificado de la clave más cercana se da salida
como el numero r de identificación de la imagen de referencia.
Cuando existe una pluralidad de cuadros codificados de clave más
cercana, se da salida a la que tenga un número de imagen componente
mayor como número r de identificación de la imagen de
referencia.
Se describirá la operación utilizando el número
de identificación de la imagen de referencia. La figura 23 muestra
las imágenes componentes y la relación de referencia de la
predicción del movimiento de las mismas. La Tabla 1 muestra la
relación entre los números de las imágenes componentes, números de
cuadros y los números r de identificación de las imágenes de
referencia. Con referencia a la figura 23, el numero 1 de imagen
componente (imagen componente 1) es una imagen en movimiento que
incluye un objeto (parte filtrada) y un fondo. La imagen del numero
2 de la imagen componente (imagen componente 2) es una imagen en
movimiento de una forma arbitraria incluyendo solo la parte del
objeto de la imagen componente 1. Con referencia a la figura 23,
los números de cuadros 1, 10, 20,... de la imagen componente 1 están
codificados, mientras que los números de cuadros 1, 3, 10, 13, 15,
... de la imagen componente 2 están codificados. Las flechas
representan la relación de referencia para la predicción de la
compensación del movimiento.
La Tabla 1 muestra ejemplos del numero r de
identificación de la imagen de referencia cuando el cuadro de cada
imagen componente esté codificado. Para la codificación de la
imagen componente 1, no existe ninguna otra imagen componente que
haya sido ya codificada, y por tanto el número de la imagen de
referencia es siempre el número de la imagen componente que haya
sido codificada, es decir el 1. En este caso, el cuadro 1 (cuadro
primero) está sujeto a la codificación intra-cuadro,
y por tanto no se genera el valor de r. El número de la imagen
componente y el número del cuadro se almacenan en la memoria
1002.
Para la imagen componente 2, se utiliza 1 ó 2
como numero r de identificación de la imagen de referencia. Cuando
se introduce el cuadro 1 de la imagen componente 2, la unidad de
comparación 1001 del numero de cuadro, comparad el numero de cuadro
leído en la memoria 1002 con el numero presente del cuadro, y con
respecto al cuadro 1 de la imagen componente 1, el cual es el cuadro
más cercano como imagen de referencia para la predicción. En
consecuencia, la unidad de comparación 1001 del número de cuadro da
salida al número de imagen 1 del componente de la imagen componente
1 como el número de identificación de la imagen de referencia. La
memoria 1002 almacena el número de imagen 2 del componente y el
número de cuadro 1.
Al introducir el cuadro 3 de la imagen componente
2, la unidad de comparación 1001 del numero de cuadro, compara el
numero de cuadro 1 (imagen de componente 1) leído en la memoria 1002
con el numero de cuadro 1 (numero de componente 2). Puesto que el
numero de cuadro de la imagen componente 2 es el mismo que el numero
de cuadro de la imagen componente 1, se da salida a 2 como el numero
r de identificación de la imagen de referencia. Para el cuadro 10,
se comparan el numero de cuadro 10 (imagen componente 1) y el numero
de cuadro 3 (imagen componente 2), y puesto que el numero de cuadro
10 (imagen componente 1) es el más cercano al cuadro 10, se da
salida a 1 como el numero r de identificación de la imagen de
referencia. Posteriormente, se dan salida a los números r de
identificación de la imagen de referencia, tal como se indica en la
Tabla 1 de forma similar.
Imagen componente número: | Cuadro número: | Número de identificación de la imagen de referencia: |
1 | 1 | - |
1 | 10 | 1 |
1 | 20 | 1 |
2 | 1 | 1 |
2 | 3 | 2 |
2 | 10 | 1 |
2 | 13 | 2 |
2 | 15 | 2 |
Se expondrá a continuación la descripción
específica. Por ejemplo, se supone que la imagen componente 1 es
una imagen del fondo, y cuando se tiene que codificar
independientemente, el número r de identificación de la imagen de
referencia se configura a 1. En otras palabras, como imagen de
referencia para predecir la codificación, se utiliza una imagen que
haya ya sido codificada y decodificada de la misma imagen
componente. De forma similar, la imagen componente 2 es una imagen
de una figura componente (imagen componente en la cual solo se corta
la figura) de baja calidad de imagen, y cuando esto se tiene que
codificar independientemente, el numero r de identificación de
imagen de referencia se ajusta a 2. La imagen componente 3 es una
imagen de una figura de alta calidad de imagen, y cuando tiene que
ser codificada mientras que se predice basándose en la imagen
utilizando los píxeles decodificados de la imagen componente 2,
entonces el número r de identificación de la imagen de referencia se
ajusta a 2. Estos números de identificación son codificados en la
unidad de codificación de la imagen componente 151, 152, ...
En el ejemplo anteriormente mencionado, la
imagen componente 2 es denominada como una imagen de la figura de
baja calidad de imagen, y la imagen componente 3 es una imagen de
una figura de alta calidad de imagen. La calidad de la imagen en
este caso significa la resolución espacial, el número del nivel de
cuantificación, velocidad de cuadros y así sucesivamente con
respecto a la imagen componente. Aunque las imágenes componentes 2
y 3 son las mismas en el contexto, las imágenes tienen calidades de
imagen diferentes, tales como distinta velocidad de cuadros o una
distinta resolución espacial. En consecuencia, cuando se
decodifican la imagen componente 1 y la imagen componente 2, se
reproducen un fondo y una imagen de la figura de baja calidad de
imagen. En este caso, la imagen de la figura tiene una baja
resolución con bordes bastos, o bien puede tener una baja velocidad
de cuadros con un movimiento torpe. No obstante, puede ser de una
calidad de imagen suficiente para utilizarse en una etapa del
proceso de edición de imágenes en movimiento. Cuando se tiene que
decodificar la imagen componente 3, la componente de imagen 3 de
alta calidad de imagen se decodifica mientras que se hace referencia
a la imagen decodificada de la imagen componente 2 indicada por la
señal de identificación. En consecuencia, la resolución espacial de
la imagen de la figura, por ejemplo, queda realzada, por lo que la
parte del borde se hace suave en su transición, o bien se incrementa
la velocidad de cuadros y se mejora el movimiento de la figura para
que sea suave.
En la presente realización, la imagen componente
como un conjunto de la imagen futura tiene una jerarquía de calidad
de la imagen. No obstante, solo una parte de la imagen componente
puede tener la jerarquía de calidad de imagen. Por ejemplo, es
posible proporcionar dicha propiedad jerárquica que mejore la
calidad de la imagen de solo la parte de la cabecera de la imagen de
la figura.
Se describirá a continuación la unidad de
multiplexado 155. La unidad de multiplexado 155 ejecuta un proceso
para corregir una pluralidad de datos codificados formados
separadamente por la unidad de codificación de imagen 151 de la
primera componente, unidad de codificación de la imagen 152 de la
segunda componente, unidad de codificación de imagen 153 de la
tercera componente, ... en unos únicos datos codificados. Los datos
codificados recogidos conjuntamente en la unidad de multiplexado 155
son suministrados al aparato de decodificación 24, y mediante la
unidad de demultiplexado 156 de la figura 15, se dividen en datos
codificados separados (datos codificados de imagen de la primera
componente, datos codificados de imagen de la segunda componente, y
datos codificados de imagen de la tercera componente,...). En la
unidad de decodificación de imagen 158 de la segunda componente, por
ejemplo, el proceso de decodificación se ejecuta utilizando los
datos de la imagen decodificada de la unidad de decodificación 157
de la imagen del primer componente. De forma similar, en la unidad
de decodificación de imagen 159 de la tercera componente, el
proceso de decodificación se ejecuta utilizando los datos de la
imagen decodificada de la unidad de decodificación de imagen 158 de
la segunda componente.
Para una mayor simplicidad, en la figura 15, se
proporciona la descripción en la que los datos de la imagen
decodificada es referenciada a las unidades de decodificación de la
imagen del componente adyacente. Realmente, al igual que en la
unidad de codificación de la imagen componente, puede ser referidos
los datos de las unidades de decodificación de la imagen componente
distante. La pluralidad de las imágenes componentes decodificadas en
este caso son sintetizadas mediante una unidad de sintetización, no
mostrada, de acuerdo con la calidad de imagen de acuerdo con la
petición del usuario, y visualizada como una imagen reproducida. En
consecuencia, mediante el cambio de la imagen componente a combinar,
el usuario puede cambiar la calidad de la imagen de la imagen
reproducida a visualizar.
La figura 16 es un diagrama de bloques que
muestra los componentes de la unidad de codificación de imagen de la
primera componente 151, por ejemplo, entre las unidades de
codificación de imagen 151 a 153 de primera a la tercera
componentes. La unidad de codificación 151 de la imagen componente
ejecuta la codificación utilizando la predicción de la compensación
del movimiento y la transformación ortogonal, que son las más
utilizadas como método de codificación. La característica de la
realización de la presente invención reside en que las imágenes
codificadas de una pluralidad de imágenes componentes distintas se
almacenan en una pluralidad de memorias de cuadros, y en donde la
imagen de referencia para la predicción de la compensación del
movimiento es conmutada de acuerdo con el número de
identificación.
Se describirá con detalla con referencia a la
figura 16 la operación de la unidad de codificación de la imagen
componente 151. La imagen componente de entrada es diferenciada de
una imagen de predicción, la cual es una salida de una unidad de
predicción de compensación del movimiento 251, y siendo introducida
en una unidad de transformación ortogonal 252. Para la
transformación ortogonal, se utiliza la transformación de coseno
discreto (DCT), transformación discreta de Fourier o similar. El
coeficiente de transformación, el cual es la salida de la unidad de
transformación ortogonal 252, es introducido en una unidad de
cuantificación 253, y siendo cuantificado y suministrado a una
unidad de codificación de longitud variable, e introducido en una
unidad de cuantificación inversa 254.
El coeficiente de transformación sujeto a la
cuantificación inversa en la unidad de cuantificación inversa 254 es
transformado en datos diferenciales en una unidad de transformación
ortogonal inversa 255. Mediante la obtención de la suma de los datos
diferenciales y los datos de predicción, se obtiene la imagen
decodificada. La imagen decodificada es almacenada en una memoria
del primer cuadro 258, y utilizándose para la predicción
siguiente.
La memoria del segundo cuadro 259 hasta la
memoria 260 del cuadro de orden N almacenan las imágenes
decodificadas de las demás imágenes componentes. En este caso, N es
un número natural no inferior a 2. La unidad de codificación del
numero de identificación de la imagen de referencia 256 codifica el
numero r de identificación generado por la unidad de generación 154
del numero de identificación de la imagen de referencia. Los datos
codificados son incorporados en una parte de sintetización de datos
no mostrada, en los datos codificados conjuntamente con los datos
sujetos a la codificación de longitud variable.
En este caso, al igual que en el método de
codificación, el numero r de identificación de la imagen de
referencia, r puede ser codificado constantemente utilizando la
codificación de longitud fija, la codificación de longitud variable
o similar.
Como en el otro método de codificación del numero
r de identificación de la imagen de referencia, es posible un método
en el cual solo una señal s de 1 bit que indique si la imagen
componente tiene que ser codificada independientemente o no, tenga
que ser codificada cuando el numero r de identificación represente
el numero de la imagen componente que se esté codificando en el
instante en curso, y en caso contrario que se codifiquen la señal
s 1 bit y el número r de identificación.
Por ejemplo, si la imagen componente 1 es una
imagen del fondo y tiene que ser codificada independientemente, la
señal s se codifica a 0, y no se codifica el numero r de
identificación. De forma similar, cuando la imagen componente 2 es
una imagen de una figura de baja calidad de imagen, y tiene que ser
codificada independientemente, la señal s se codifica a 0, y el
número de identificación r no se codifica. A continuación, si la
imagen componente 3 es una imagen de una figura de alta calidad de
imagen, y tiene que ser codificada mientras que se predice basándose
en la imagen decodificada de la imagen componente 2, la señal s se
codifica a 1, y el número r de identificación se codifica a 2.
La figura 17 es un diagrama de bloques que
muestra una estructura de un generador de bandera de cosificación de
imagen componente 271 para generar una indicación de bandera si la
imagen componente antes mencionada tiene que ser codificada
independientemente, para la codificación. Es para reemplazar la
unidad de codificación 256 del número de identificación de la imagen
de referencia mostrada en la figura 6. Con referencia a la figura
17, el generador de bandera de codificación de la imagen componente
271 incluye una unidad de comparación 351 que recibe el numero de
identificación de la imagen de referencia y un numero de
identificación de una imagen componente, el cual está siendo
codificado, un generador de bandera 352 conectado a la unidad de
comparación 351, y una unidad de codificación 353 de codificación de
la banda y codificación del numero de identificación de la imagen de
referencia que recibe como entrada el numero de identificación de la
imagen de referencia y la salida de la unidad de generación de la
bandera 352. La unidad de comparación 351 compara el número de
identificación de la imagen componente que está codificando y el
número de identificación de la imagen de referencia. El generador
de bandera 352 da salida a una bandera de desconexión cuando el
numero de identificación de la imagen componente que está siendo
codificada es el mismo que el numero de identificación de la imagen
de referencia, y da salida a una bandera de conexión cuando los
números de identificación son diferentes, basándose en el resultado
de la comparación mediante la unidad de comparación 351. La unidad
de codificación 353 del número de identificación de la imagen de
referencia y de codificación de la bandera, codifica la salida de la
bandera del generador de banderas 352, y el número de identificación
de la imagen de referencia. En la unidad de codificación 353 del
número de identificación de la imagen de referencia y codificación
de bandera, si la bandera está desactivada, solo si la bandera está
codificada, y si la bandera está activada, se codificarán tanto la
bandera como el número de identificación de la imagen de referencia.
La codificación del número de identificación de la imagen de
referencia se ejecuta de una manera similar que en la unidad de
codificación 256 del número de identificación de la imagen de
referencia, descrita con referencia a la figura 16.
Como otro método de codificación del numero r de
identificación de la imagen de referencia, cuando el numero de
identificación r no cambia desde el cuadro anterior, una señal t de
1 bit se codifica a 0, y en caso contrario, la señal t de 1 bit se
codifica a 1, y se codifica el numero r de identificación. En este
caso, la señal t indica si el numero r de identificación ha sido
cambiado con respecto al cuadro anterior. Cuando el primer cuadro de
cada imagen componente tiene que ser codificado, el número de la
imagen componente tiene que ser configurado para que sea el número
de identificación de referencia del cuadro anterior. De esta forma,
si el numero r de identificación no cambia en una secuencia de
imágenes componentes, lo que deberá ser codificado será siempre la
señal t de 1 bit, y por tanto será posible una codificación
eficiente.
La figura 18 es un diagrama de bloques que
muestra una estructura del generador de banderas de transformación
del numero de identificación de la imagen de referencia 272, para
generar y codificar una bandera que indique si existe el cambio
antes mencionado en el numero de identificación de la imagen de
referencia. Esto es para reemplazar también la unidad de
codificación 256 del número de identificación de la imagen de
referencia mostrada en la figura 16. Con referencia a la figura 18,
el generador de banderas 272 que indica la presencia/ausencia del
cambio del numero de identificación de la imagen de referencia
incluye una unidad de comparación 451 y una memoria 454 a la cual se
introduce el numero de identificación de la imagen de referencia,
una unidad de generación de banderas 452 conectada a la unidad de
comparación 451, y una unidad de codificación 453 del numero de
identificación de la imagen de referencia y de codificación de la
bandera, a la cual se introducen la salida de la unidad de
generación de banderas 452 y el numero de identificación de la
imagen de referencia.
La memoria 454 almacena el número de
identificación de la imagen de referencia. La unidad de comparación
451 compara el número de identificación de la imagen de referencia
del cuadro presente con el número de identificación de la imagen de
referencia del cuadro anterior. La unidad de generación 452 da
salida a una bandera de desconexión si los números de identificación
del cuadro presente y el cuadro anterior son los mismos, y dando
salida a una banda de conexión cuando sean diferentes los números de
identificación, basándose en el resultado de la unidad de
comparación 451. La unidad de codificación 453 del número de
identificación de la imagen de referencia y la codificación de la
bandera, codifica la bandera que se obtuvo por la unidad de
generación de la bandera 452 y el número de identificación d la
imagen de referencia.
En la unidad de codificación 453 del número de
identificación de la imagen de referencia y de codificación de la
bandera, si la bandera es de desconexión, solo se codificará la
bandera, y si la bandera es de conexión, se codificarán tanto la
bandera como el número de identificación de la imagen de referencia.
En cuanto a la codificación del número de identificación de la
imagen de referencia, se ejecuta de una forma similar a la ejecutada
en la unidad de codificación del número de identificación de la
imagen de referencia 256 descrita anteriormente con referencia a la
figura 16.
En la figura 16, el controlador 257 controla un
conmutador 263 para seleccionar una memoria de cuadros basándose en
el numero r de identificación de la imagen de referencia. La unidad
de predicción de la compensación de movimiento 251 forma una imagen
de predicción a partir de la imagen de referencia. Por ejemplo,
mediante la coincidencia de bloques, se detecta el vector de
movimiento para cada bloque, y mediante el vector de movimiento
detectado, se ejecuta la compensación del movimiento.
Cuando la imagen componente tiene que someterse a
codificación intra-cuadro, la diferencia entre la
imagen de entrada y la imagen de predicción no se obtiene por un
substractor 261, y la suma de la salida de la unidad de
transformación ortogonal inversa 255 y la imagen de predicción no se
obtiene en el sumador 262. Aunque no se muestra explícitamente en la
figura 16, los datos que representan la forma, posición, etc., del
componente se codifican por separado.
La forma o posición del componente se codifican
mediante la representación de los píxeles del contorno de la forma
por medio de un código de cadena, por ejemplo. La figura 24 muestra
un ejemplo. En este caso, la parte sombreada representa un área del
componente, y la flecha representa un código de retardo indicando un
píxel del contorno de la forma. La posición del componente está
representada por las coordenadas posicionales de un píxel (en este
caso, el píxel en la coordenada (4, 1))) que es el punto de arranque
del código de cadena. El código de cadena está codificado mediante
la asignación de valores de 0 a 7 a las flechas en las 8 direcciones
que se muestran en la figura 24.
La figura 19 es un diagrama de bloques que
muestra un ejemplo de las unidades de decodificación de la imagen
componente 157, 158. La unidad de predicción de compensación del
movimiento 551, unidad de cuantificación inversa 552, unidad de
transformación ortogonal inversa 553, controlador 555, una memoria
del primer cuadro 556, memoria del segundo cuadro 557 hasta la
memoria de cuadro de orden N, sumador 559, y conmutador 560, operan
de forma similar a las mostradas en la figura 16.
Los datos codificados están separados en datos
codificados con longitud variable del coeficiente de transformación
ortogonal, datos codificados del número de identificación de la
imagen de referencia y así sucesivamente, en una unidad de
separación de datos, no mostrada. Los datos de los coeficientes de
transformación ortogonal decodificados en la unidad de
decodificación de longitud variable están sujetos a la
cuantificación inversa en la unidad de cuantificación inversa 552.
El coeficiente de transformación que haya sido sometido a la
cuantificación inversa estará sometido a la transformación ortogonal
inversa en la unidad de transformación ortogonal inversa 553.
Los datos que hayan sido sometidos a la
transformación ortogonal inversa se suman a la salida de la imagen
de predicción de la unidad de predicción de compensación del
movimiento 551 en una unidad sumadora 559, y formándose la imagen
decodificada. La imagen decodificada se almacena en la memoria del
primer cuadro 556 para ser utilizada para la siguiente predicción, y
dando salida a la misma para ser sintetizada con otras imágenes
componentes decodificadas y visualizadas en una pantalla, por
ejemplo.
La unidad de decodificación 554 del número de
identificación de la imagen de referencia decodifica el numero r de
identificación de la imagen de referencia e introduce el numero r de
identificación en el controlador 555. El controlador 555 controla el
conmutador 560 para seleccionar una memoria de cuadro basándose en
el numero r de identificación. Las imágenes decodificadas de las
demás imágenes componentes se almacenan en la memoria del segundo
cuadro 557 hasta la memoria de cuadro de orden N 558.
Se describirá a continuación la función de la
unidad de decodificación 554 del número de identificación de la
imagen de referencia. En el aparato de decodificación, si el número
r de identificación se codifica siempre, el numero r de
identificación se decodifica mediante la decodificación de longitud
variable, por ejemplo. Si el numero r de identificación se codifica
en el aparato de codificación conjuntamente con la señal s de 1 bit
indicando si la imagen componente tiene que ser codificada
independientemente o no, entonces en primer lugar se decodifica la
señal s. Si la señal s es 0, se supone que la imagen componente
está codificada independientemente, sin que importen las demás
imágenes componentes. Si la señal s es 1, el número r de
identificación se configura para que sea el número de la imagen
componente, la cual está siendo decodificada en curso. En caso
contrario, se decodificará el numero r de identificación que está
decodificado a continuación de la señal s.
La figura 20 es un diagrama de bloques que
muestra una unidad de procesamiento de decodificación 571 para
ejecutar el proceso de decodificación cuando la bandera así como
también el numero de identificación están codificados en el aparato
de codificación anteriormente descrito, y para reemplazar la unidad
de decodificación 554 del numero de identificación de la imagen de
referencia mostrada en la figura 19. Con referencia a la figura 20,
la unidad de procesamiento de decodificación 571 incluye una unidad
de decodificación de la bandera 651 que recibe como entrada los
datos codificados de la bandera y el numero de identificación de la
imagen de referencia, una unidad de decodificación 652 del numero de
identificación de la imagen de referencia, conectada a la unidad de
decodificación de la bandera 651 a través de un conmutador 653, y un
conmutador 654 para suministrar a un controlador una señal que
indique el numero de identificación de la imagen componente, la cual
está siendo codificada, o bien la señal de la unidad de
decodificación 652 del numero de identificación de la imagen de
referencia.
Cuando la bandera decodificada se encuentra en
conexión, el conmutador 653 se conecta y el conmutador 654 se
conmuta a la parte de la unidad de decodificación del numero de
identificación de la imagen de referencia 652 parad ejecutar el
proceso de decodificación del numero de identificación, y se
configura un nuevo numero de identificación de la imagen de
referencia en el numero de identificación decodificado por la unidad
de decodificación 652 del numero de identificación de la imagen de
referencia. Si la bandera decodificada está en desconexión, el
conmutador 653 se desconecta, y el conmutador 654 se conmuta a la
parte opuesta a la unidad de decodificación 652 del numero de
identificación de la imagen de referencia, y se configura un nuevo
numero de identificación de la imagen de referencia en el numero de
identificación de la imagen componente que se está codificando.
Si el numero r de identificación ha sido ya
codificado conjuntamente con la señal t de 1 bit indicando un cambio
desde el cuadro anterior en el aparato de codificación, se
decodificará primeramente la señal t. Si la señal t es 0, ello
indicará que el numero r de identificación no ha cambiado desde el
cuadro anterior, y por tanto la señal de identificación del cuadro
anterior se utilizará tal como es en sí misma. Si la señal t es 1,
el número de identificación codificado r se decodificará
continuamente. En este caso, se supone que el valor inicial del
número de identificación de la imagen de referencia es el número de
la imagen componente que está siendo decodificada.
La figura 21 es un diagrama de bloques que
muestra otra unidad de procesamiento de decodificación 570 para
ejecutar el proceso de decodificación cuando la bandera así como
también el numero de identificación están codificados por el aparato
de codificación descrito anteriormente, y siendo para reemplazar la
unidad de decodificación 554 del numero de identificación de la
imagen de referencia que se muestra en la figura 19. Con referencia
a la figura 21, la unidad de procesamiento de decodificación 570
incluye una unidad de decodificación de bandera 751 que recibe como
entradas los datos codificados de la bandera y el numero de
identificación de la imagen de referencia, una unidad de
decodificación 752 del numero de identificación de la imagen de
referencia, conectada a la unidad de decodificación de la bandera
751 a través de un conmutador 753, una memoria 755 conectada a la
unidad de decodificación 752 del numero de identificación de la
imagen de referencia 752, y un conmutador 754 para suministrar a un
controlador una señal desde la unidad de decodificación 752 del
numero de identificación de la imagen de referencia o desde la
memoria 755.
Cuando la bandera está en conexión, el conmutador
753 se conecta, y el conmutador 754 es conmutado hacia el lado de la
unidad de decodificación 752 del numero de identificación de la
imagen de referencia, para ejecutar el proceso de decodificación del
numero de identificación, y configurándose un nuevo numero de
identificación de la imagen de referencia en el numero de
identificación decodificado por la unidad de decodificación 752 del
número de identificación de la imagen de referencia. Si la bandera
decodificada está en desconexión, el conmutador 753 se desconecta, y
el conmutador 754 se conmuta hacia el lado de la memoria 755, y se
lee un nuevo número de identificación de la imagen de referencia en
la memoria 755, y se configura con el número de identificación de la
imagen de referencia del cuadro anterior.
En la realización de la presente invención
anteriormente descrita, se han descrito tres métodos diferentes como
métodos de codificación del número de identificación de la imagen de
referencia. Pueden ser posibles otros métodos. Por ejemplo, una
señal s que indique si la imagen componente de movimiento está
codificada independientemente o no, que puede codificarse y
decodificarse. En dicho caso, si la imagen de movimiento componente
no está codificada independientemente, se utilizará siempre como
imagen de referencia la imagen componente que tenga el número menor
en una unidad que el numero de la imagen componente que esté siendo
codificada o decodificada.
En cuanto a la codificación del número de
identificación de la imagen de referencia, la codificación de la
misma imagen componente puede ser ejecutada cuadro a cuadro, o bien
la codificación puede ser ejecutada solo en el primer cuadro. Se
prefiere el primer sistema cuando el número del componente se
utilice como la imagen de referencia a cambiar de cuadro en
cuadro.
Tal como se ha descrito anteriormente, de acuerdo
con el aparato de codificación y decodificación de la imagen en
movimiento, de acuerdo con la presente invención, incluso cuando
cambie la forma del área en el tiempo, no existirá distorsión en la
imagen obtenida por la superposición de las capas inferiores y
superiores, y obteniéndose una excelente imagen. En consecuencia,
será adecuada para la codificación y decodificación de imágenes en
movimiento.
Claims (4)
1. Un aparato de codificación de imágenes en
movimiento para la predicción-codificación de datos
de imágenes en movimiento en la forma de una pluralidad de imágenes
en movimiento componentes, en el que cada una de las imágenes
componentes en movimiento comprenden una pluralidad de cuadros,
comprendiendo el aparato:
medios de codificación de la información de
identificación de la imagen de referencia (256, 271) para codificar
la información de identificación de la imagen de referencia, para
identificar una imagen en movimiento de referencia para la
mencionada predicción-codificación;
medios de selección de la imagen de referencia
(257, 263) para seleccionar la imagen en movimiento de referencia a
partir de la mencionada pluralidad de imágenes en movimiento
componentes, de acuerdo con la mencionada información de
identificación de las imágenes en movimiento; y
medios de codificación de las imágenes en
movimiento componentes (151, 152, 153) para la
predicción-codificación de las mencionadas imágenes
en movimiento componentes utilizando la mencionada imagen en
movimiento de referencia seleccionada.
2. Un aparato de codificación de imágenes en
movimiento según la reivindicación 1, que comprende:
medios de codificación de la bandera (353) para
codificar una bandera indicativa de si la imagen en movimiento
componente está codificada independientemente mediante la
utilización de cuadros, como cuadros de referencia para la
predicción-codificación, los cuales hayan sido ya
codificados y decodificados en la misma imagen en movimiento
componente;
en el que los mencionados medios de codificación
de la información de la identificación de la imagen de referencia
(271) codifican la información de identificación de la imagen de
referencia para identificar la imagen en movimiento de referencia
para la mencionada predicción-codificación, solo
cuando la imagen en movimiento componente no tenga que ser
codificada independientemente;
y en el que los mencionados medios de selección
de la imagen de referencia (257, 263) son para seleccionar la imagen
en movimiento de referencia, a partir de la mencionada pluralidad de
imágenes en movimiento componentes, de acuerdo con la mencionada
bandera o la mencionada información de identificación de la imagen
de referencia.
3. Un aparato de codificación de imágenes en
movimiento para la predicción-codificación de datos
de imágenes en movimiento en la forma de una pluralidad de imágenes
en movimiento componentes, en el que cada una de las imágenes
componentes en movimiento comprenden una pluralidad de cuadros,
comprendiendo el aparato:
medios de decodificación de la información de
identificación de la imagen de referencia (554, 571) para
decodificar la información de identificación de la imagen de
referencia que identifica una imagen en movimiento de referencia
para la mencionada predicción-codificación;
medios de selección de la imagen de referencia
(555, 560) para seleccionar la imagen en movimiento de referencia a
partir de la mencionada pluralidad de imágenes en movimiento
componentes, de acuerdo con la mencionada información de
identificación de las imagen de referencia; y
medios de decodificación de las imágenes en
movimiento componentes (157, 158, 159) para la
predicción-codificación de cada una de las
mencionadas imágenes en movimiento componentes, utilizando la
mencionada imagen en movimiento de referencia seleccionada.
4. Un aparato de decodificación de imágenes en
movimiento según la reivindicación 3, que comprende:
medios de decodificación de la bandera (651) para
decodificar una bandera indicativa de si la imagen en movimiento
componente está decodificada independientemente mediante la
utilización de cuadros, como cuadros de referencia para la
predicción-codificación, los cuales hayan sido ya
decodificados en la misma imagen en movimiento componente;
en el que los mencionados medios de
decodificación (571) de la información de identificación de la
imagen de referencia, decodifican la información de identificación
de la imagen de referencia que identifica la imagen en movimiento de
referencia para la mencionada
predicción-codificación, solo cuando la imagen en
movimiento componente no tenga que ser decodificada
independientemente;
y en el que los mencionados medios de selección
de la imagen de referencia (555, 560) son para seleccionar la imagen
en movimiento de referencia a partir de la mencionada pluralidad de
las imágenes en movimiento componentes, de acuerdo con la mencionada
bandera o con la mencionada información de identificación de la
imagen de referencia.
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