SE512171C2 - Videoöverföring - Google Patents

Description

512 171 basstationen såsom visas i ñg 2.

Huvudproblemet med detta slag av konfiguration är att effekten som är tillgänglig i de mobila terminalerna är mycket begränsad, vilket utesluter komplicerade signalbearbetnings- operationer. Olyckligtvis måste med denna konfiguration rörelseestimeringen (-uppskatt- ningen) utföras i de mobila terminalerna vid kodandet av realtidsvideosignalema. Normalt är rörelseestirnering mycket tids- och effektkrävande. Då exempelvis ett enkelt korrelationsmått användes, beräknas summan av absolutvärdet av differensema (SAD). För en full sökning över ett +/-7 förskjutningsornråde vid QCIF(l76xl44 pixels) upplösning och 10 frames/s skulle SAD beräkningen behöva utföras mer än 57 miljoner gånger varje sekund. Med ökat sökområde och en finare upplösning för rörelsevektorer ökas beräkningsbehovet avsevärt.

Därför är i mobil videokommunikation rörelseestimeringen ett stort hinder mot åstadkom- mandet av realtids videotransmission.

Mot bakgrund av ovanstående problem har uppfinningen som sitt syfte att möjliggöra mo- bil videokommunikation. Detta problem löses på ett förvånansvärt enkelt sätt med en ny teknik med vilken rörelseestimeringen inte utförs i den mobila terrninalen (kodaren). I stället utförs rörelseestirneringen i basstationen där tillräcklig beräkningskraft kan vara tillgänglig utan problem. Sedan överförs de estimerade rörelsevektorerna till både kodaren och avko- daren i de mobila terrninalema för användning för rörelsekompensering utgående från den föregående bilden. D v s i den sändande terminalen jämförs den estimerade bilden med den verkliga bilden och en signal motsvarande skillnaden mellan bildema avges till basstationen likväl som till avkodaren. Signalen användes i den mottagande terrninalen för korrektion av den estimerande bilden.

Den ovanstående tekniken resulterar iasymmetri med avseende på den erforderliga bithas- tigheten till och från mobilterrninalerna, bithastigheten till terminalerna är större än den från dem. Eftersom basstationen har mer effekt än mobilterminalerna innebär detta också att den har en högre tillgänglig bithastighet. Med andra ord kräver den uppfunna tekniken mindre sändningseffekt från mobilterminalerna än vad som skulle krävas om transmissionen var sym- metrisk.

Ytterligare fördelar och vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av den följande be- skrivningen av ett föredraget utförande på uppñnningen och en ny teknik för att utföra rö- relseprediktion. Utförandet illustreras också i de bifogade ritningarna i vilka 1 visar en hybrid kodningsstruktur som används i H.263-standarden, fig 2 realtids mobil videokommuni- 512171 3 kation i enlighet med känd teknik, ñg 3 en schematisk illustration av videokompression och överförande från mobilterminalen A till terminalen B i enlighet med uppfinningen, fig 4 över- förd data för tvåvågs realtids mobil videokommunikation i enlighet med uppfinningen och fig 5 en illustration av ett rörelseestimeringsschema.

I uppfinningen kommer basstationen att ta del i kodningsprocessandet och hanterar rörel- seestimeringen.

Anta att två föregående och redan avkodade bilder I',_1 och I',_2 är tillgängliga vid bassta- tionen och att den sista av dessa (i tiden) I',_, även är tillgänglig vid både kodaren och avkoda- ren. Uppgiften är nu att överföra den föreliggande bilden 1,. Vi använder fortfarande den kon- ventionella hybridkodningsstrukturen.

För att genomföra en rörelsekompenserad prediktion, måste rörelsevektor för den förelig- gande bilden, M, föreligga. Detta görs ibasstationen där rörelseprediktionen (MP) måste gö- ras.

M,=MP(I',.,, 11.2) <1) Den erhållna rörelseinformationen överförs sedan till både kodaren och avkodaren för kodning- respektive avkodningssyften.

Med rörelsevektorer ges den rörelsekompenserade prediktionen (MCP) för den föreliggan- de bilden av I',=MCP(M,, 1' ,_,) (2) Det rörelsekompenserade prediktionsfelet blir A I,=I,-I', (3) Restinfonnationen kommer att vara ett resultat av applicerandet av DCT på prediktions- felet.

R,= DCTÛÄL) (4) 512171 4 Denna kodnings och överföringsprocess är illustrerad i fig 3.

En förenklad version är visad i fig 4. Vid jämförelse mellan fig 4 och fig 2 finner man att från de mobila terininalema till den tillhörande basstationen överförs endast restinforina- tionen. Emellertid behöver extra information om rörelsevektorema överföras från basstationen till mobilterrninalema. Detta resulterar i en asymmetri för bithastigheten. D v s en mycket högre bithastighet sänds i riktning från basstationen till mobilterminalerna än i den andra rikt- ningen (från rnobilterminalerna till basstationen). Detta slag av asymmetrisk bithastighet är mer lämplig för praktiska mobilkanaler. I enlighet med Shannons informationsteori bestäms kanalkapaciteten C av C =Blog (1 + S/N) (5) där B är bandbredden och S/ N är signal brusförhållandet. Ökningen i signaleffekten kommer att öka kanalkapaciteten. Basstationen har mer effekt än de mobila tenninalema och därigenom är en högre bithastighet uppnåelig i riktningen från basstationen till mobilterrninaleriia.

Sammanfattningsvis har denna uppfmning två signifikanta fördelar: (1) med denna uppfinning, förflyttas tidskrävande beräkning och rörelseestimering till basstationen. Detta reducerar kraftigt effektförbrukningen för de mobila ter- minalema och sänker kostnaden för att implementera videokompressionsalgorit- men. (2) denna uppfmning medger asymmetri i bithastigheten vilket är mycket lämpligt för mobilkanaler i praktiken.

Rörelseprediktion kan, genom användningen av uppfinningen, utföras i enlighet med en ny teknik. Nyckeln här är utnyttjandet av en ny sökstrategi som låter oss använda existerande metoder t ex blockmatchningsalgoritmen för att åstadkomma rörelseprediktion.

Med denna ytterligare utveckling, kan den föreliggande bilden I, predikteras eller förut- sägas genom användning av rörelseinformation som estimerats från de två föregående rekon- struerade bilderna I',_1 och 112.

Mera specifikt måste för prediktion av den föreliggande bilden 1,, denna bild först seg- menteras till rektangulära block varefter en förskjutningsvektor u', v' per block estimeras genom 5 12 1 7 1 W E 14min» - mm, - u. n; - W <6> (n,,n2)ER där R är ett rektangulärt block centrerat på (nl, nz).

Eftersom I, ej är tillgängligt i basstationen kan rörelse eller förskjutningsvektom (u”, v') ej återvinnas vid tiden t från villkoret (6). För att uppnå rörelseprediktion antas rörelsen mellan bilderna vara likformig. Under detta antagande har vi I,(n,, ny = I*,_,(n, - u*,n2 - v*) = I*,_2 (n, - 2u' ,n2 - 2v') (7) Nu kan villkoret (6) skrivas som æšn E |I*,_2(n, - 2u,n2 - 2v) - I*,_,(n, - u,n2 - v) |2 (8) (n,,n,)6R Rörelsevektorn (u°', v*) kan sedan estimeras från det nya villkoret.

Rörelsevektorerna (u', v') är rörelseirifomlationen M, specificerad i ekvation (1). Nu kan den rörelsekompenserade prediktionen av den föreliggande bilden ges enligt I',(n,,nQ = I*,_,(n, - u*,n2 - v*). (9) Detta specificerar MCP-boxen som beskrives i ekvation 2.

Claims (7)

512171 6 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för överförandet av rörliga bilder där en predikterad bild erhålles genom rörelsekompenseringsteknik och sedan jäinförs med den verkliga bilden, en avvikelsesignal genereras motsvarande skillnaden mellan den föreliggande och den predikterade bilden och rörelseinforrnationen sänds för kompensering till den mottagande stationen, kännetecknad av att rörelseestirneringen utförs utanför den bildsändande enheten och av att den predikterade rörelseinfonnationen som genereras av rörelseestimeringen inte endast sänds till den motta- gande enheten utan även till den sändande enheten i vilken den predikterade bilden jämförs med den verkliga bilden och resulterande avvikelsesignalen sänds till den rörelsekompense- rade predikteringsenheten och den mottagande stationen eller terrninalen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att rörelseprediktionen utförs utanför sänd- ningsenheten, t ex en basstation i mobiltelefonfallet eller en central station i trådtelefonfallet och att kommunikationen mellan rörelseestimatorn och den sändande enheten respektive den mottagande enheten är via ordinarie tråd eller mobiltelefonnät eller andra media.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av duplexkommunikation med rörelse- estimeringen för bägge ändar arrangerad centralt åtskilt från de bildsändande och mottagande terminalerna.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av ett regelbundet och extra eller ursprungligt uppdaterande av hela bilden eller delar därav.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att infonnationsflödet från den bildsändande enheten är mindre än eller lika med det från den centrala basstationen till den bildsàndande enheten.

6. Kommunikationsnät för överförandet av rörliga bilder i enlighet med krav l, känne- tecknat av att utrustning för rörelseestirnering är anordnad i en eller flera basstationer.

7. Kommunikationsnät i enlighet med krav 6, kännetecknat av att terminal eller telefoner är försedda med utrustning möjliggörande jämförandet av predikterade bilder och verkliga och avgivandet av signaler motsvarande avvikelsen till basstationen och den mottagande termina- len.