Способ распространения и транскодирования видеоконтента

Изобретение относится к области телевидения и цифровой обработки видеоинформации, а именно к способам декодирования сжатых видеоданных, и предназначено для проектирования систем декодирования на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования (ДКП-3D) видеоданных. Техническим результатом является обеспечение эффективного распространения и транскодирования видеоданных для формирования видеопоследовательностей, содержащих Intra-кадры из видеопрограмм, закодированных ДКП-3D, за счет выполнения модифицированного обратного косинусного преобразования по времени. Указанный технический результат достигается тем, что используют модифицированное обратное дискретное косинусное преобразование по времени, которое выполняют одной операцией умножения матрицы всех коэффициентов, полученных обратным сканированием по всем плоскостям куба, на однократно сформированную общую матрицу переквантования, элементы которой образованы из элементов матриц деквантования, обратного дискретного косинусного преобразования по времени и квантования MPEG. 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области телевидения и цифровой обработки видеоинформации, а именно к способам декодирования сжатых видеоданных, и предназначено для проектирования систем декодирования на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования (далее ДКП-3D) видеоданных.

Известен и широко применяется способ кодирования и декодирования видеоданных MPEG-4, основанный на двухмерном дискретном косинусном преобразовании для устранения пространственной избыточности кадров и использовании сложных алгоритмов предсказания и компенсации движения для устранения временной избыточности видеопоследовательностей [Ричардсон Я. Мир цифровой обработки. Видеокодирование. Н. 264 и MPEG 4 - стандарты нового поколения. - М.: Техносфера, 2006. - 113 с.].

В известном способе на этапе декодирования восстановление видеоданных осуществляется только для программ, закодированных MPEG-4, и характеризуется высокой сложностью реализации, что затрудняет его аппаратную реализацию при создании видеосистем на кристалле.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сути является способ транскодирования MPEG AVC - MPEG-2 (компания Cisco) для приема сигналов MPEG AVC и их преобразования в формат MPEG-2 (www.cisco.com или www.cisco.ru).

Основным недостатком способа-прототипа является невозможность транскодирования программ, закодированных ДКП-3D.

Технический результат заявляемого способа заключается в обеспечении эффективного распространения и транскодирования видеоданных для формирования видеопоследовательностей, содержащих Intra-кадры из видеопрограмм, закодированных ДКП-3D, за счет выполнения модифицированного обратного косинусного преобразования по времени.

Это достигается тем, что способ распространения и транскодирования видеоконтента с использованием трехмерного дискретного косинусного преобразования отличается тем, что в заявляемом способе после приема элементарного потока, закодированного трехмерным дискретным косинусным преобразованием, последовательно выполняют энтропийное декодирование, модифицированное обратное дискретное косинусное преобразование по времени, прямое сканирование и энтропийное кодирование полученных коэффициентов для формирования элементарного потока стандарта MPEG, причем модифицированное обратное дискретное косинусное преобразование по времени выполняют одной операцией умножения матрицы всех коэффициентов, полученных обратным сканированием по всем плоскостям куба, на однократно сформированную общую матрицу переквантования, элементы которой образованы умножением элементов матрицы деквантования на элементы матрицы обратного дискретного косинусного преобразования по времени и затем делением получившихся произведений на элементы матрицы квантования MPEG.

Представленный чертеж поясняет суть предлагаемого технического решения.

На чертежах изображена структурная схема системы распространения и транскодирования сжатых видеоданных на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования, с помощью которой реализуется данный способ.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом.

Система транскодирования сжатых видеоданных на основе ДКП-3D содержит (фиг.1а) устройство 10 транскодера, включающего последовательно соединенные блок 11 энтропийного декодирования, блок 12 модифицированного обратного ДКП-1D (ОДКП-1D), блок 13 прямого MPEG сканирования, блок 14 энтропийного кодирования и блок 15 формирования элементарных потоков, а блок 12 (фиг.1б) включает последовательно соединенные блок 121 обратного сканирования и деквантования, блок 122 ОДКП-1D по времени и блок 123 квантования MPEG.

Система распространения и транскодирования сжатых на основе ДКП-3D видеоданных работает следующим образом.

Элементарный поток ДКП-3D, поступающий на вход блока 10 транскодера последовательно подвергается энтропийному декодированию, модифицированному ОДКП-1D, прямому сканированию, энтропийному кодированию и формированию элементарного потока MPEG в блоках 11, 12, 13, 14 и 15 соответственно.

Далее, для описания сути способа, необходимо раскрыть принцип работы блока 12 модифицированного ОДКП-1D, позволяющего транскодировать видеоданные из программ, закодированных способом ДКП-3D, в переквантованные трансформанты для формирования элементарного потока MPEG. Блок 12 работает следующим образом.

Для распространения и транскодирования видеоконтента с использованием трехмерного дискретного косинусного преобразования необходимо выполнить три наиболее затратные операции:

а) вначале все трансформанты F*_ДКП-3D(x, y, t) по всем плоскостям куба подвергаются обратному сканированию и деквантованию в блоке 121 путем умножения на элементы матрицы квантования q_ДКП-3D(x, y, t):

где F_ДКП-3D(x, y, t) - деквантованные коэффициенты ДКП-3D; х, y - частотно-пространственные координаты, a t - частотно-временная координата трансформанты F*;

б) выполняют обратное ДКП-1D по времени блоком 122:

, где

;

в) полученные новые значения коэффициентов снова подвергают квантованию блоком 123, но теперь по методу MPEG, путем деления на соответствующие и заранее вычисленные коэффициенты матрицы q_MPEG (x, y):

.

В предложенном способе выполняется объединение этих трех операций (т.е. а, б и в) с получением формулы более простого модифицированного обратного ДКП-1D по времени с переквантованием блоком 12 (фиг.1а):

.

Особенностями реализации предлагаемого способа являются:

- снижение трафика в глобальных сетях распределения данных и распространения видеоконтента и, следовательно, скорости потока по входу транскодера в 1,5…2 раза для видео стандартного разрешения и в 2…4 раза для видео высокой четкости по сравнению с существующими способами транскодирования видеоконтента;

- обеспечение перераспределения трафика между двумя видами сетей передачи видеоданных, в которых требуется экономия трафика (глобальные сети Интернет, спутниковое телевещание, IP-телевидение), и сетей, в которых этого ограничения не требуется;

- простота реализации переквантования, заключающаяся в замене трех матриц деквантования ДКП-3D, обратного косинусного преобразования и квантования MPEG в одну матрицу, элементы которой рассчитываются однократно при смене параметра квантования по формуле (1);

- повышение качества видео за счет декодирования ДКП-3D и формирования из них Intra-кадров (с наименьшими потерями) в соответствии со стандартом MPEG.

Большинство применяемых на практике декодеров могут принимать видеосигналы программ, закодированные только форматом MPEG, а предложенный способ позволяет принимать видеосигналы программ, закодированных способом ДКП-3D, что делает его востребованным и универсальным для доставки видеоконтента высокой четкости по спутниковым каналам с технологией видеокомпрессии MPEG.

Способ распространения и транскодирования видеоконтента с использованием трехмерного дискретного косинусного преобразования, отличающийся тем, что в заявляемом способе после приема элементарного потока, закодированного трехмерным дискретным косинусным преобразованием, последовательно выполняют энтропийное декодирование, модифицированное обратное дискретное косинусное преобразование по времени, прямое сканирование и энтропийное кодирование полученных коэффициентов для формирования элементарного потока стандарта MPEG, причем модифицированное обратное дискретное косинусное преобразование по времени выполняют одной операцией умножения матрицы всех коэффициентов, полученных обратным сканированием по всем плоскостям куба, на однократно сформированную общую матрицу переквантования, элементы которой образованы умножением элементов матрицы деквантования на элементы матрицы обратного дискретного косинусного преобразования по времени и затем делением получившихся произведений на элементы матрицы квантования MPEG.