FR2740641A1 - Procede et circuit de determination d'un intervalle de quantification dans un codeur d'image - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de détermination d'intervalle de quantification, dans lequel un signal vidéo est classifié sur la base des caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain, un intervalle de quantification de référence adapté à chaque classe est déterminé, un bit cible est affecté de manière adaptative en considérant la distribution du signal vidéo pour déterminer un intervalle de quantification compatible avec une vitesse de transmission donnée, simultanément avec la détermination de l'intervalle de quantification de référence, et, ensuite un intervalle de quantification final est déterminé. La présente invention concerne également un circuit pour la mise en oeuvre du procédé. Ainsi, lors du codage d'un signal vidéo en utilisant l'intervalle de quantification obtenu de la manière ci-dessus, le taux de compression du signal vidéo et la qualité de l'image reconstruite peuvent être augmentés.
Description
La présente invention concerne un codeur d'image et, de manière plus
particulière, un procédé et
un circuit pour déterminer des intervalles de quantifica-
tion, en prenant pleinement en compte les caractéristi-
ques de sensibilité visuelle de l'être humain.
Un signal vidéo numérique, qui comporte de nom-
breuses informations, doit être codé pour être transmis sur une ligne de transmission de capacité limitée. En tant que procédés de codage efficaces pour minimiser à la
fois la dégradation de la qualité de l'image et les in-
formations, il existe des techniques de codage par trans-
formation, telles que par modulation différentielle par
impulsions codées (MDIC) pour obtenir une image différen-
tielle, en utilisant une estimation du mouvement et une
compensation du mouvement d'un signal vidéo, et transfor-
mation par cosinus discret (TCD). De telles techniques se focalisent sur une minimisation de la redondance dans les
signaux vidéo, en comprimant les informations par quanti-
fication. Par conséquent, la manière de quantifier un si-
gnal vidéo est très importante pour minimiser la dégrada-
tion de la qualité d'une image reconstruite et maximiser
la compression des informations.
Il existe deux impératifs à la fois pour mini-
miser la dégradation de la qualité d'une image recons-
truite et maximiser la compression des informations.
(1) Les caractéristiques de sensibilité vi-
suelle de l'être humain doivent être prises en considéra-
tion dans la détermination des intervalles de quantifica-
tion. C'est-à-dire que les informations que contient un signal vidéo auxquelles l'oil humain ne réagit pas d'un
point de vue sensibilité sont quantifiés avec un inter-
valle de quantification important et sont comprimées d'une manière importante, tandis que les informations que
contient un signal vidéo auxquelles l'oil humain est sen-
sible sont quantifiées avec un petit intervalle de quan-
tification et sont faiblement comprimées.
(2) Un intervalle de quantification doit être déterminé de telle sorte que le nombre de bits résultant du codage soit compatible avec une vitesse de transmis-
sion donnée.
Dans un procédé habituel de codage d'image, une
trame est divisée de manière générale en 16 x 16 macro-
blocs, et un intervalle de quantification est déterminé pour chaque bloc. De manière générale, pour déterminer
l'intervalle de quantification, des spécifications pro-
pres à un tampon calculées pour une vitesse de transmis-
sion donnée, un intervalle de quantification de réfé-
rence, proportionnel aux spécifications calculées pour le tampon, est obtenu, et un intervalle de quantification
final est déterminé en ajustant l'intervalle de quantifi-
cation de référence, en utilisant la valeur de distribu-
tion d'un signal vidéo à l'intérieur du macrobloc. Cepen-
dant, les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain ne sont pas suffisamment reflétées et le nombre de bits résultant du codage n'est pas compatible
avec une vitesse de transformation, dans la technique an-
térieure. Pour surmonter le problème mentionné ci-dessus, un but de la présente invention consiste à fournir un procédé pour déterminer un intervalle de quantification de manière à refléter complètement les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain, qui est destiné
à être utilisé dans un codeur d'image.
Un autre but de la présente invention est de fournir un circuit adapté pour mettre en oeuvre le procédé de détermination d'intervalle de quantification mentionné ci-dessus. Pour atteindre le but mentionné cidessus, on
fournit un procédé de détermination d'intervalle de quan-
tification comportant les étapes consistant à: (a) clas-
sifier un signal vidéo sur la base des caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain; (b) déterminer un intervalle de quantification de référence adapté à chaque classe classifiée à l'étape (a); (c) extrapoler le nombre de bits engendrés lorsque chaque macrobloc dans
une trame est quantifié avec l'intervalle de quantifica-
tion de référence; (d) ajuster l'intervalle de quantifi-
cation de référence en utilisant le nombre extrapolé de bits engendrés; (e) affecter de manière adaptative un bit cible, en prenant en considération la distribution du
signal vidéo pour déterminer un intervalle de quantifica-
tion adapté pour une vitesse de transformation donnée; et (f) déterminer un intervalle de quantification final à partir de l'intervalle de quantification de référence ajusté, d'une spécification propre à un tampon et du bit cible.
Pour atteindre l'autre but, on fournit un cir-
cuit de détermination d'intervalle de quantification com-
portant: une partie de calcul de matrice de quantifica-
teur pour obtenir une matrice de quantification afin de faire varier l'intervalle de quantification d'après les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain dans des blocs de transformation cosinus discret 8 x 8 (TCD), conformément à la position d'un coefficient TCD; une partie de classification pour classifier un macrobloc en fonction des caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain vis-à-vis d'un signal vidéo contenu dans le macrobloc; une partie de mémorisation d'intervalle de quantification de référence pour mémoriser un intervalle
de quantification de référence adapté aux caractéristi-
ques de sensibilité visuelle de l'être humain de chaque macrobloc classifié dans la partie de classification de macroblocs; une partie de classification de blocs pour classifier un bloc d'après une valeur de distribution d'un signal vidéo contenu dans le bloc; une partie de mémorisation de table de bits pour mémoriser le nombre de bits engendrés lorsque les blocs de chaque classe de blocs, classifiés dans la partie de classification de bloc, sont quantifiés avec des intervalles de quantifica- tion différents; une partie de calcul d'histogramme pour calculer la fréquence de blocs engendrés dans une trame,
pour chaque combinaison de classes de macroblocs classi-
fiés dans la partie de classification de macrobloc et de
classes de blocs classifiés dans la partie de classifica-
tion de bloc; une partie d'extrapolation de nombre de bits de trame engendrés pour extrapoler le nombre de bits de trame engendrés en utilisant un histogramme calculé dans la partie de calcul d'histogramme, lorsque chaque macrobloc d'une trame est quantifié avec l'intervalle de quantification de référence; une partie d'ajustement d'intervalle de quantification de référence pour ajuster un intervalle de quantification de référence mémorisé
dans la partie de mémorisation d'intervalle de quantifi-
cation de référence en utilisant le nombre de bits de trame extrapolés dans la partie d'extrapolation de nombre de bits de trame engendrés; une partie d'affectation de bit cible destinée à affecter un bit cible, en prenant en considération une erreur entre un bit cible d'une trame compatible avec une vitesse de transmission et le nombre
extrapolé de bits de trame engendrés, pour chaque combi-
naison des classes de macroblocs et des classes de blocs; et une partie de commande de cadence de bits pour déterminer un intervalle de quantification final à partir de l'intervalle de quantification de référence ajusté et d'une spécification propre à un tampon calculée à partir
du nombre de bits engendrés en codant un macrobloc précé-
dent.
Les buts et les avantages de la présente inven-
tion, mentionnés ci-dessus, apparaîtront plus clairement à la lecture détaillée d'un mode préféré de réalisation de celle-ci, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un codeur d'image général auquel est appliqué un circuit de détermination d'intervalle de quantification selon la présente invention, et
- la figure 2 est un schéma fonctionnel du cir-
cuit de détermination d'intervalle de quantification de
la présente invention dans un codeur d'image.
La figure 1 représente un codeur d'image animée standard international, c'est-à-dire un codeur MPEG-2 en tant que codeur d'image général auquel est appliqué un circuit de détermination d'intervalle de quantification
selon la présente invention.
Le codeur d'image de la figure 1 comporte une première mémoire de trame/image 1, un soustracteur 2, un
circuit de détermination de mode 3, un circuit de trans-
formation cosinus discret (TCD) 4, un circuit de quanti-
fication (Q) 5, un circuit de quantification inverse (Q 1) 6, un circuit TCD inverse (TCD1) 7, un additionneur
8, une seconde mémoire de trame/image 9, un premier cir-
cuit d'estimation de mouvement 10, un second circuit d'estimation de mouvement 11, un circuit d'extrapolation
adaptatif 12, un circuit de codage en longueur varia-
ble/multiplexage (CLV/MUX) 13, un tampon 14, et un cir-
cuit de détermination d'intervalle de quantification 15.
La figure 2 représente le circuit de détermina-
tion d'intervalle de quantification 15.
Le circuit de détermination d'intervalle de
quantification de la figure 2 comporte un circuit de cal-
cul de matrice de quantificateur 20, un circuit de clas-
sification de macroblocs 21, un circuit de mémorisation
d'intervalle de quantification de référence 22, un cir-
cuit de classification de blocs 23, un circuit de mémori-
sation de table de bits 24, un circuit de calcul d'histo-
gramme 25, un circuit de prédiction de nombre de bits de trame engendrés 26, un circuit d'ajustement d'intervalle
de quantification de référence 27, un circuit d'affecta-
tion de bit cible 28, et une unité de commande de cadence
des bits 29.
Le fonctionnement de la présente invention va
être décrit en référence aux figures 1 et 2.
Sur la figure 1, la mémoire de trame/image 1 reçoit un signal vidéo source dans lequel les trames sont réordonnées par une transformation des coordonnées de couleur, un sous-échantillonnage, une division en blocs,
et mémorise le signal vidéo sous la forme de trames uni-
taires dans le cas d'un codage entre images ou d'images
unitaires dans le cas d'un codage intra-image.
Le soustracteur 2 soustrait un signal vidéo compensé en mouvement, précédent, délivré par le circuit d'extrapolation adaptatif, du signal vidéo courant de trames unitaires ou d'images unitaires, délivré en sortie par la première mémoire de trame/image 1, et engendre un
signal vidéo différentiel.
Le circuit de détermination de mode 3 détermine un mode TCD, et le circuit TCD 4 effectue une opération
TCD sur le signal vidéo différentiel envoyé par le sous-
tracteur 2 dans le mode correspondant, et délivre en sor-
tie un coefficient de transformation du signal vidéo dif-
férentiel. Le circuit de quantification 5 quantifie le
coefficient de transformation du signal vidéo différen-
tiel, délivré par le circuit TCD 4, avec un intervalle de quantification déterminé dans le circuit de détermination
d'intervalle de quantification 15.
Le circuit de quantification inverse 6 recons-
truit le signal quantifié délivré par le circuit de quan-
tification 5 en son signal correspondant, avant la quan-
tification. Le circuit TCD inverse 7 reconstruit le si-
gnal obtenu par quantification inverse, délivré par le
circuit de quantification inverse 6, en son signal cor-
respondant avant la transformation cosinus discret.
L'additionneur 8 additionne le signal vidéo re-
construit, délivré par le circuit TCD inverse 7, à un si-
gnal vidéo compensé en mouvement, délivré par le circuit d'extrapolation adaptatif 12. La seconde mémoire de
trame/image 9 mémorise le signal vidéo reconstruit, déli-
vré par l'additionneur 8, sous la forme de trames unitai-
res ou d'images unitaires, conformément à un mode de co-
dage. Les premier et second circuits d'estimation de mouvement 10 et 11 engendrent un vecteur mouvement pour construire une image courante en référence à une image précédente délivrée par la première mémoire de trame/image 1. Pour engendrer des vecteurs mouvement dans
la plupart des codeurs, une plage prédéterminée est re-
cherchée entièrement à partir de blocs unitaires fixes,
en utilisant une erreur absolue minimale (EAM) comme ré-
férence. Le vecteur mouvement, engendré dans le second circuit d'estimation de mouvement 11, est envoyé vers le
circuit d'extrapolation adaptatif 12 et le CLV/MUX 13.
Le circuit d'extrapolation adaptatif 12 com-
pense une position de mouvement de l'image précédente, mémorisée dans la seconde mémoire de trame/image 9, en
utilisant le vecteur mouvement et les données de mode dé-
livrées par le second circuit d'estimation de mouvement 11, et envoie les données compensées en mouvement vers le
soustracteur 2 et l'additionneur 8.
Le CLV/MUX 13 code par codage en longueur va-
riable le signal quantifié dans le circuit de quantifica-
tion 5, et multiplexe le signal délivré par le circuit de
codage en longueur variable et le vecteur mouvement déli-
vré par le circuit d'extrapolation adaptatif 12.
Le tampon 14 mémorise temporairement les don-
nées délivrées en sortie par le CLV/MUX 13, du fait que la longueur des données varie, et transmet les données
mémorisées vers une borne de réception à une vitesse pré-
déterminée. Le circuit de détermination d'intervalle de
quantification 15 détermine un intervalle de quantifica-
tion conformément à une spécification du tampon 14.
C'est-à-dire que lorsque la spécification, pour le tampon
14, est grande, le volume des données émises par le cir-
cuit de quantification 5 est réduit en augmentant l'in-
tervalle de quantification, tandis que lorsque les spéci-
fications du tampon sont petites, le volume des données émises par le circuit de quantification 5 est augmenté en réduisant l'intervalle de quantification. Le circuit de détermination d'intervalle de quantification 15 va être
décrit de manière détaillée, en référence à la figure 2.
Sur la figure 2, le circuit de calcul de ma-
trice de quantificateur 20 obtient une matrice de quanti-
fication en utilisant des effets de masquage du contraste dépendant de la luminance moyenne et des positions des coefficients TCD déterminées lorsque le signal vidéo d'un
bloc 8 x 8 est soumis à une transformation cosinus dis-
cret. La matrice de quantification est amenée à effectuer une quantification adaptée aux caractéristiques optiques en faisant varier les intervalles de quantification en
fonction des blocs 8 x 8 et des positions de leurs coef-
ficients TCD associés. Il existe quatre types de matrices de quantification selon que l'on a affaire à des signaux de luminance/chrominance et à un traitement intra/inter
macrobloc. De plus, une nouvelle matrice de quantifica-
tion est calculée et est mémorisée si seulement il existe une variation dans une image, et est transmise en tant
qu'informations additionnelles au début d'une trame, con-
duisant par conséquent à une faible augmentation du nom-
bre de bits engendrés. Cette matrice de quantification
est obtenue par le procédé suivant.
(1) En déterminant les effets de contraste des caractéristiques optiques, le contraste (CT), dépendant d'une bande de fréquences spatiales d'un bloc d'image, de la luminance et de la différence de luminosité dans des
composantes de couleur, est défini de la manière sui-
vante: CTuvs = H(u, v, s, 1, 0, t, d)... (1) o u et v sont des fréquences de référence TCD, s est un système de coordonnées de couleur YUV, 1 est la somme de la luminance moyenne if d'une image et de la luminance moyenne lb d'un bloc d'image et est exprimée en cd/m2, 8 est la directionalité entre composantes de fréquence TCD, t est une valeur de contraste réel d'un moniteur fonction de 0, et d est un facteur indiquant la différence entre
une fréquence de référence TCD et une fréquence présen-
tant l'effet de contraste maximum sur le moniteur. Ces sept paramètres varient en fonction des caractéristiques
du moniteur.
(2) Dans la détermination des effets de mas-
quage des caractéristiques optiques, lorsqu'un masqueur TCD ayant une valeur de composante de bande de fréquences
de 1 est recouvert par des signaux tests ayant des compo-
santes de bande de fréquences de valeurs qui varient, les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain à la valeur de la composante de bande de fréquences du
masqueur varient en fonction de la valeur de la compo-
sante de bande de fréquences. Ceci est appelé masquage de contraste, et le masquage de contraste (CM) est donné par CMUvs = CTu,,vs x ME{T, M, m, (T, M, Ct), Mc, W}... (2)
o ME est une fonction définissant le masquage de con-
traste d'une composante de valeur M du masqueur par rap-
port à une composante de valeur T du signal test, et une fonction m(T, M) est une approximation du masquage de contraste du masqueur pour indexer la distribution en
utilisant une fonction Ct définissant la valeur de con-
traste maximale de I T - MI et une bande de fréquences,
ayant la valeur de 1 dans le cas o M = T. Mc est le rap-
port de la valeur de i T - 1 sur celle de CT, et est
utilisé comme valeur de référence pour déterminer la pro-
duction d'un masquage et d'un masquage de contraste. W
est un facteur déterminant la différence de masquage en-
tre bandes de fréquences lorsqu'un masquage est engendré, c'est-à- dire un facteur définissant l'inclinaison d'une courbe de caractéristiques optiques de masquage, qui s'étend de 0 (aucun masquage) jusqu'à une valeur maximale
au niveau de laquelle peut être appliquée la règle de We-
ber. (3) Dans la détermination d'une matrice de quantification, la caractéristique optique selon laquelle
l'oeil humain ne peut percevoir une erreur de quantifica-
tion eu, d'une image reconstruite, définie par l'équation suivante, une matrice de quantification QM est définie, en utilisant une différence tout juste remarquable (JND) définie dans l'équation suivante (4): D'uv = Arrondi (Duv/QMuv + 0,49999) env = Duv - D'uv x QMuv... (3) JNDUv = euv/cMuv... (4) Dans le cas o JND est inférieur ou égal à 1
dans les équations (3) et (4), qui est une valeur de ré-
férence objective pour laquelle l'oeil humain ne peut per-
cevoir une erreur de quantification dans une image re-
construite, une matrice de quantification satisfaisant à une erreur de quantification maximale est déterminée de la manière suivante: Max [euv] = QMuv/2 QMuv < 2CMuv... (5) Le circuit de classification de macroblocs 21
classifie un macrobloc dans l'une de seize classes de ma-
il
croblocs m, en se basant sur les caractéristiques opti-
ques d'un signal vidéo du macrobloc. Ici, la classe de
macroblocs m est déterminée en fonction de caractéristi-
ques du signal de chrominance et de luminance. Les macro-
blocs sont classifiés en seize classes en combinant les
deux résultats de classification. De telles classifica-
tions d'après les caractéristiques des signaux de chromi-
nance et de luminance vont être décrites de manière dé-
taillée ci-dessous.
On va décrire, tout d'abord, la classification
d'après les caractéristiques du signal de chrominance.
Du fait que le système des coordonnées de cou-
leur utilisé pour le codage MPEG n'est pas un espace de
couleur uniforme et, par conséquent, du fait que la fron-
tière entre la couleur d'un point et sa couleur adjacente
n'est pas linéaire, un intervalle de quantification dé-
terminé par une composante de luminosité Y habituelle et
une activité doivent être impliqués dans la prise en con-
sidération des couleurs, pour réduire une différence de
couleur entre une image originale et une image recons-
truite. Par conséquent, les coordonnées YCbCr habituelles sont transformées dans un espace de couleur uniforme CIE Lxaxb ou CIE Lxuxv, une différence de couleur entre l'image originale et l'image comprimée/reconstruite est obtenue, et, ensuite, l'intervalle de quantification est obtenu. Ainsi, les caractéristiques optiques sont mieux reflétées. Cependant, il est impossible de transformer en temps réel YCbCr en CIE Lxaxb pendant le codage MPEG pour des raisons de complexité, et un temps considérable est
nécessité pour le calcul de la différence de couleur.
Par conséquent, dans la présente invention, les sensibilités aux couleurs sont énumérées dans une table
de consultation, en utilisant des équations de différen-
ces de couleur prenant en compte les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain. Par ailleurs, les signaux Y, Cb et Cr du système de coordonnées YCbCr sont
divisés en sections de 8 x 8 x 8 (Y, Cb et Cr étant cha-
cun divisés en huit sections), des différences de couleur maximales dans les 6 directions de -Y, +Y, -Cb, +Cb, -Cr et +Cr sont calculées en prenant comme base le milieu de chaque section, et, ensuite les distances par rapport aux différences de couleur maximales sur les axes Y, Cb et Cr
sont mémorisées dans la table de consultation. Par consé-
quent, la taille de la table de consultation est de 512 octets, laquelle est calculée à l'avance par expérience et peut être par conséquent traitée en temps réel. Du
fait que les sensibilités aux couleurs peuvent être con-
nues à partir de la table de consultation (TC) obtenue, les caractéristiques optiques d'un signal de couleur d'un
macrobloc peuvent être classifiées de la manière sui-
vante: Classe Couleurs = f[m dans (Cmoye)], pour sbkl = 1, 2, 3, 4 Cioyen = 64 Z (TC(PJ)... (6) 64X=I y=l
o TC(Px,y) est une valeur de différence de couleur mémo-
risée dans la table de consultation TC, et la Classe Cou-
leurs est le résultat de la classification du signal de
couleur d'un macrobloc.
On va décrire ensuite, la classification en
fonction des caractéristiques du signal de luminance.
Pour refléter complètement les caractéristiques
de sensibilité visuelle de l'être humain, la présente in-
vention utilise une mesure de masquage de teinte, c'est-
* à-dire qu'une combinaison d'un calcul de fréquence spa-
tiale, et de la règle de Weber est utilisée. La règle de Weber indique que le rapport de la luminance d'un signal non-détecté par l'oil humain sur la luminance d'un signal ambiant est constant, et est donné par L k(constant)... (7) AL Lorsque la luminance du signal ambiant est L dans l'équation (7), la luminance perceptible d'un signal
est supérieure ou égale à AL, et l'oeil humain ne peut re-
marquer le signal en deçà de AL. Dans la mesure de masquage de teinte utilisée dans la présente invention, la fréquence spatiale d'un
macrobloc est calculée de la manière suivante, en utili-
sant une valeur de seuil déduite d'après la règle de We-
ber.
masquage teinte = Hn + V. 16 1 Hin 1 (p - Px"Y > seuil), Vn 16 16 (IPX PX-YI > seuil) y=l x=l (16 seuil f 1 Pyj.. (8) k =l Ainsi, si la différence de luminance de signaux de luminance entre pixels adjacents est supérieure à une
valeur de seuil, l'oeil humain ne peut détecter une varia-
tion de la luminance d'un signal de luminance. Par consé-
quent, la variation de luminance est reflétée dans le
calcul d'une fréquence spatiale. Si la différence de lu-
minance entre pixels adjacents est inférieure à la valeur de seuil, la variation n'est pas reflétée dans le calcul
de la fréquence spatiale.
En conséquence, dans le cas o il existe quatre résultats de classification d'après les caractéristiques
d'un signal de chrominance et quatre résultats de classi-
fication d'après les caractéristiques d'un signal de lu-
minance, il existe seize classes de macroblocs au total, et l'une des seize classes de macroblocs est sélectionnée
en fonction de chaque résultat de classification.
Le circuit de mémorisation d'intervalle de quantification de référence 22 mémorise un intervalle de
quantification de référence Qr adapté à la caractéristi-
que optique de chaque classe de macroblocs. L'intervalle de quantification de référence a une valeur différente selon la classe de macroblocs et le procédé de traitement des macroblocs d'une trame. Par exemple, s'il existe
seize classes de macroblocs et trois procédés de traite-
ment de macroblocs de trames I, B et P, tel que dans le
procédé MPEG, 40 intervalles de quantification de réfé-
rence (= 16 x 3) doivent être déterminés.
Avant de décrire le circuit de classification de blocs 23, il est nécessaire d'ajuster l'intervalle de quantification en considérant une vitesse de transition
donnée, du fait que l'intervalle de quantification de ré-
férence ne reflète du fait que les caractéristiques opti-
ques d'un signal vidéo. A cet effet, le nombre de bits engendrés lors de la quantification du signal vidéo avec un intervalle de quantification de référence doit être extrapolé. Par conséquent, le circuit de classification de blocs 23 est utilisé pour extrapoler le nombre de bits engendrés pendant la quantification du signal vidéo d'un bloc avec l'intervalle de quantification de référence. De manière générale, le nombre de bits engendrés peut être
grossièrement estimé à partir des intervalles de quanti-
fication, de la valeur de distribution d'un signal à l'intérieur d'un bloc, et des relations avec le nombre de bits. Cependant, une estimation précise est impossible du
fait de l'existence d'une non-linéarité et d'irrégulari-
tés. Par conséquent, le nombre de bits engendrés est es-
timé avec précision en divisant la valeur de distribution d'un bloc en seize sections et en calculant l'intervalle
de quantification et le nombre de bits de chaque section.
Ici, pour diviser la valeur de distribution du bloc en
seize sections, une valeur de seuil de la valeur de dis-
tribution de chaque section est requise. Cette valeur de seuil est obtenue par expérience, à l'avance. Le circuit
de classification de blocs 23 compare la valeur de dis-
tribution de chaque bloc et la valeur de seuil, et sélec-
tionne l'une des classes de blocs. Le circuit de mémorisation de table de bits 24 mémorise une table de bits dans laquelle la relation
existant entre un intervalle de quantification de réfé-
rence et le nombre de bits pour chaque section d'une classe de blocs est obtenue dans une expérience et est indiquée. Ici, s'il existe seize classes de macroblocs et seize classes de blocs, et trois trames de I, B et P. la
taille de la table de bits est de 16 x 16 x 3 mots.
Lorsqu'on a seize classes de macroblocs (m = 0 à 15) et seize classesblocs (b = 0 à 15), on a 256
classes de blocs au total. Le circuit de calcul d'histo-
gramme 25 calcule une fréquence de production accumulée dans une trame de blocs pour chaque cas, c'est-à-dire un histogramme. Ici, si l'histogramme calculé est défini par H[m] [b], H[1] [2] indique combien de blocs de m = 1 et b = 2 sont engendrés dans une trame. L'histogramme d'une trame en cours de traitement est calculé complètement après l'entrée de la trame courante dans le codeur d'image. Ainsi, le résultat d'histogramme de la trame
courante est utilisé pour coder la trame suivante.
Le circuit d'extrapolation de nombre de bits de
trame engendrés 26 extrapole le nombre total de bits en-
gendrés dans une trame lorsque chaque macrobloc de la trame est quantifié avec un intervalle de quantification de référence adapté au résultat de la classification de
chaque macrobloc. Ici, le nombre de bits de trame engen-
drés est calculé à partir d'une table de bits (appelée ci-après B[m][b]) et à partir d'un histogramme. Si une valeur extrapolée de bits de trame engendrés est Fe, Fe peut être donné par 15
Fe = I E [B[m][b] x H[m][b]]...
m=O n=O
Le circuit d'ajustement d'intervalle de quanti-
fication de référence 27 ajuste l'intervalle de quantifi-
cation de référence Qr, comme représenté sur la figure 10, en prenant en considération une erreur entre un bit
cible de trame Ft compatible avec une vitesse de trans-
mission, et la valeur extrapolée Fe des bits de trame en-
gendrés. Un intervalle de quantification de référence
ajusté est Qr'.
E = Ft - Fe E x W1[m] x 31 Qr'[m] = Qr[m] -, W[m] x 31si E < 0 s S Qr'[m] = Qr[m]- E x WD[m] x 31 si E > 0... (10) S
o Qr[m] indique un intervalle de quantification de réfé-
rence pour une classe de macroblocs m, S est la taille du
tampon 14 de la figure 1, et W1 et WD sont des coeffi-
cients de pondération de m.
Le circuit d'affectation de bit cible 28 af-
fecte des bits de bloc cible pour une classification à 256 blocs, en prenant en considération une erreur entre Ft et Fe, et une table de bits. De tels bits cibles de bloc sont des valeurs reflétant les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain, la distribution d'un signal vidéo dans une trame, et une vitesse de transmission. Ici, si un bit cible à affecter à une classe de macroblocs m et à une classe de blocs b est Bt[m][b], Bt[mlb] = B[m][b]( Ft)... (11) D'autre part, lorsque le bit cible d'un j-ième bloc dans un i-ième macrobloc est Bt(i, j), la classe de macroblocs est m, et la classe de blocs est b, Bt(i, j) = Bt[m] [b]... (12) o un bit de macrobloc cible du i-ième macrobloc peut
être exprimé comme étant la somme des bits cibles conte-
nus des blocs contenus dans le macrobloc.
N MBt(i)- Bt(i,j), N;somme des blocs dans macrobloc...(13) 3=1 L'unité de commande de cadence de bits 29 cal- cule des spécifications pour le tampon 14 de la figure 1 à partir du nombre de bits engendrés pendant le codage du
macrobloc précédent, et calcule un intervalle de quanti-
fication final en utilisant les spécifications du tampon et l'intervalle de quantification de référence Qr. En supposant que l'intervalle de quantification final du
n-ième macrobloc dans une trame soit Qf(n) et que la spé-
cification du tampon après codage du (n - 1)-ième macro-
bloc soit B(n - 1), l'intervalle de quantification final est donné par n-i B(n - 1)= X [BR(i) - MBt(i)] (14) K[B1 + B(n - 1)] Qj = Qr'+ S o BR(i) est le nombre de bits résultant du codage du i-ième macrobloc, BI est une spécification du tampon avant traitement de la trame courante, S est la taille du
tampon 14 de la figure 1, et K est une constante.
Comme décrit ci-dessus, le procédé et le cir-
cuit de détermination d'intervalle de quantification de la présente invention classifient un signal vidéo sur la base des caractéristiques de sensibilité visuelle de
l'être humain, déterminent un intervalle de quantifica-
tion de référence adapté à chaque classe, affectent de
manière adaptative un bit cible, en prenant en considéra-
tion la distribution du signal vidéo, pour déterminer un intervalle de quantification compatible avec une vitesse
de transmission donnée, simultanément avec la détermina-
tion de l'intervalle de quantification de référence, et
déterminent ensuite un intervalle de quantification fi-
nal. Par conséquent, lors du codage d'un signal vidéo en utilisant un intervalle de quantification obtenu de la manière décrite ci-dessus, le taux de compression d'un signal vidéo et la qualité d'une image reconstruite peu-
vent être augmentés.
Claims (2)
1. Procédé de détermination d'intervalle de quantification comportant les étapes consistant à (a) classifier un signal vidéo sur la base des caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être hu- main, (b) déterminer un intervalle de quantification de référence adapté à chaque classe classifiée à ladite étape (a), (c) extrapoler le nombre de bits engendrés lorsque chaque macrobloc dans une trame est quantifié avec ledit intervalle de quantification de référence, (d) ajuster ledit intervalle de quantification de référence en utilisant ledit nombre extrapolé de bits engendrés,
(e) affecter de manière adaptative un bit ci-
ble, en prenant en considération la distribution dudit
signal vidéo pour déterminer un intervalle de quantifica-
tion adapté à une vitesse de transformation donnée, et (f) déterminer un intervalle de quantification
final à partir dudit intervalle de quantification de ré-
férence ajusté, d'une spécification propre à un tampon,
et dudit bit cible.
2. Circuit de détermination d'intervalle de quantification comportant
une partie de calcul de matrice de quantifica-
teur (20) pour obtenir une matrice de quantification afin de faire varier l'intervalle de quantification d'après les caractéristiques de sensibilité visuelle de l'être humain dans des blocs de transformation cosinus discret 8 x 8 (TCD), conformément à la position d'un coefficient TCD,
une partie de classification (21) pour classi-
fier un macrobloc, en fonction des caractéristiques de
sensibilité visuelle de l'être humain vis-à-vis d'un si-
gnal vidéo contenu dans ledit macrobloc, une partie de mémorisation d'intervalle de
quantification de référence (22) pour mémoriser un inter-
valle de quantification de référence adapté aux caracté- ristiques de sensibilité visuelle de l'être humain
vis-à-vis de chaque macrobloc classifié dans ladite par-
tie de classification de macroblocs (21), une partie de classification de blocs (23) pour classifier un bloc d'après une valeur de distribution d'un signal vidéo contenu dans ledit bloc, une partie de mémorisation de table de bits (24) pour mémoriser le nombre de bits engendrés lorsque
les blocs de chaque classe de blocs classifiés dans la-
dite partie de classification de blocs (23) sont quanti-
fiés avec des intervalles de quantification différents, une partie de calcul d'histogramme (25) pour calculer la fréquence des blocs engendrés dans une trame,
pour chaque combinaison de classes de macroblocs classi-
fiés dans ladite partie de classification de macroblocs (21) et de classes de blocs classifiés dans ladite partie de classification de blocs (23), une partie d'extrapolation de nombre de bits de trame engendrés (26) pour extrapoler le nombre de bits de trame engendrés en utilisant un histogramme calculé dans
ladite partie de calcul d'histogramme (25), lorsque cha-
que macrobloc d'une trame est quantifié avec ledit inter-
valle de quantification de référence,
une partie d'ajustement d'intervalle de quanti-
fication de référence (27) pour ajuster un intervalle de quantification de référence mémorisé dans ladite partie
de mémorisation d'intervalle de quantification de réfé-
rence (22) en utilisant le nombre extrapolé de bits de trame dans ladite partie d'extrapolation de nombre de bits de trame engendrés (26),
une partie d'affectation de bit cible (28) des-
tinée à affecter un bit cible, en prenant en considéra-
tion une erreur entre un bit cible d'une trame compatible
avec une vitesse de transmission et ledit nombre extrapo-
lé de bits de trame engendrés, pour chaque combinaison desdites classes de macroblocs et desdites classes de blocs, et une partie de commande de cadence de bits (29) pour déterminer un intervalle de quantification final à partir dudit intervalle de quantification de référence ajusté et d'une spécification propre à un tampon (14) calculée à partir du nombre de bits engendrés en codant
un macrobloc précédent.
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