Brevet FR2728130A1 — publié le 19960614

DISPOSITIF DE CODAGE NUERIQUE DE PROORJIMME VIDEZ La présente invention concerne les dispositifs de codage d'un flux vidéo d' entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'informations différente de trame à trame, du type comprenant un codeur vidéo à débit programmable. Le terme tramez doit être interprété dans un sens large. I1 peut dFsigner 1ensemble des données vidéo nécessaires pour reconstituer une image complète en balayage progressif, l'ensemble des données nécessaires pour reconstituer une trame paire ou impaire en balayage entrelacé, voire même les données de assistance permettant de reconstituer une image à partir d'une image précédente. L'invention trouve une application particulièrement importante constituée par les appareils destinés à reporter un programme vidéo sur un support de stockage ayant une capacité limitée. Par exemple, un disque opto-électronique, dit CD-ROM, ne permet de stocker un film complet de durée normale, environ 120 mn, qu'avec un débit de codage de 3 Mbits/s. Classiquement, on utilise un codeur dont le débit de sortie est le débit moyen correspondant à la capacité du support. Cette solution est peu satisfaisante, car la richesse de limage varie considérablement, soit par l'abondance des détails, soit par le degré de corrélation entre images successives d'une même séquence, qui détermine les possibilitées de prédiction de trame à trame. Si l'on considère par exemple le cas particulièrement représentatif d'un dispositif de codage mettant en oeuvre la norme vidéo MPEG2, qui a fait l'objet de la recommandation UIT-TH262 (ISO/CEI 13818-2) publiée en juin 1994 par l'union Internationale des Télécommunications, les algorithmes de compression permettent de générer un flux de débit variant de 2 à 15 Mbits/s en profil principal-niveau principal. A des instants différents, une restitution satisfaisante exigera des débits différents dans cette plage. La présente invention vise notamment à fournir un dispositif du type ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement utilisés aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'utiliser au mieux la capacité d'un support de stockage. L'invention utilise dans ce but l'existence de codeurs permettant de coder chaque trame à un débit différent de la précédente. Elle utilise également le fait que l'on sait analyser les informations provenant du codage pour déterminer la qualité iconographique de l'image codée. L'invention propose en conséquence un dispositif qui comporte - une mémoire de capacité au moins égale à une trame en amont du codeur programmable, - un second codeur, de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens de comparaison de la qualité de chaque image de sortie du second codeur avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à maintenir la qualité à une valeur déterminée. Dans le cas particulièrement important du codage en vue du stockage d'une séquence de longueur déterminée sur un support de capacité déterminée, lesdits moyens de commande sont prévus de façon que le débit moyen de codage ait une valeur compatible avec la capacité du support. Plusieurs choix sont possibles. Par exemple, une mémoire est prévue dans les moyens de comparaison pour stocker initialement la capacité disponible et le nombre de trames à enregistrer. Les moyens de commande peuvent en déduire un débit moyen à respecter et moduler le débit du codeur en conservant la valeur moyenne requise sur des périodes successives, par exemple de quelques minutes. La mémoire peut en même temps être décrémentée progressivement pour que la durée résiduelle de stockage soit disponible en permanence. Ainsi les moyens de commande peuvent ajuster le débit moyen autour duquel se fait la modulation ultérieure. Une solution plus simple consiste à fixer a priori le débit moyen. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple. La description se réfère à la figure qui l'accompagne et qui est un synoptique simplifié, montrant un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention. Le dispositif dont la constitution de principe est montrée en figure 1 comporte une voie de programne 10 qui reçoit, en plus du flux vidéo, un flux binaire représentant le son et un flux d'informations de service, à ajouter au flux vidéo. Dans la pratique, les circuits de mise en paquet, de multiplexage des données vidéo, de son et de service, et de constitution de file d'attente sont effectués dans des circuits 14 qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici. La voie vidéo de programme comprend un codeur programmable 16 à débit variable, ayant une entrée de commande du taux de compression 18. Le flux vidéo à coder est appliqué au codeur à débit variable 16 par l'intermédiaire d'une mémoire d'image 20 ayant une capacité au moins égale à une trame. Des moyens de synchronisation non représentés permettent l'écriture en mémoire 20 au fur et à mesure de l'arrivée du flux vidéo correspondant à une trame complète, et la lecture en mémoire avec un retard tel que le codeur à débit variable 16 reçoive le flux vidéo avec un retard d'une trame. Un codeur auxiliaire 22 reçoit le flux vidéo en même temps que la mémoire 20. Le codeur auxiliaire 22 est prévu pour coder chaque trame avec un débit fixe, qui sera en général proche du débit moyen maximum admissible, par exemple 3 Mbits/s pour le stockage d'un film sur un disque opto-électronique ou CD-ROM. Le codeur auxiliaire 22 n'a qu'un rôle d'estimateur : il fournit, sur une sortie 24, une information d'estimation de qualité de codage ; puisqu'il est alimenté avec une avance d'une trame sur le codeur programmable, il est à même de fournir une information concernant la trame en cours de mémorisation à condition que sa durée de calcul soit inférieure à la durée d'une trame. Dès que le codeur auxiliaire 22 a terminé son travail, un processeur 26 analyse le résultat et commande le codeur programmable 16 pour fixer le débit à une valeur liée aux besoins de l'image ; dans l'exemple ci-dessus, le processeur compare l'estimation de qualité iconographique fournie par le codeur auxiliaire à 3 Mbits/s à une valeur de référence ou valeur nominale. Si la valeur nominale est excédée, le processeur commande une réduction du débit. Dans le cas contraire, il programme le codeur vidéo programmable par une consigne de débit supérieure à 3 Mbits/s, dans la mesure où cet accroissement est compatible avec le débit moyen à observer pour ne pas faire déborder le support, tout en optimisant son emploi. Le codeur auxiliaire 22 est d'un type permettant d'analyser les informations résultant du codage et de fournir un indice de qualité iconographique. On connaît déjà des codeurs capables de fournir une telle information de sortie. En particulier, un codeur de ce type est disponible auprès de la société C-Cube Microsystems, Milpitas, California. Divers critères d'évaluation de la qualité iconographique existent et sont utilisables. On peut notamment citer les suivants. Une première possibilité consiste à analyser le pas de quantification moyen mis en oeuvre dans l'algorithme de passage du domaine temporel au domaine fréquentiel (algorithme de transformation en cosinus discrète en général). Un pas de quantification donné correspond à un débit. Lorsque l'image est complexe, le codeur vidéo augmente le pas de quantification au cours de la trame pour ne pas augmenter de façon excessive le nombre d'octets représentant limage. L'analyse du pas de quantification moyen final permet de savoir si le codeur aurait eu besoin d'un débit plus important pour représenter l'image de façon satisfaisante et donc quelle qualité il a obtenu avec le débit programmé. Une seconde possibilité consiste à effectuer une statistique sur les différentes natures de représentation utilisées pour le codage. Une image très active temporellement requiert un profil de bloc de pixel différent de celui d'une image peu active. Dans le cas particulier du codage MPEG2, qui utilise des images à codage intra-trame (images I) codées sans référence à d'autres images, des images à codage prédictif (images P) et des images codées par prédiction bidirectionnelle (images B), une statistique sur le nombre respectif de macroblocs utilisés permet d'évaluer le niveau d'activité d'une image et en déduire un indice de qualité pour un taux de compression donné. Enfin, une autre possibilité consiste à mesurer le rapport signal à bruit entre l'image avant codage et limage après codage. Le processeur 26 et le codeur vidéo programmable 16 peuvent notamment être prévus pour provoquer le codage à un débit nominal et à un ou deux débits au-dessus et un ou deux débits au-dessous du taux nominal, cette solution simple étant suffisante dans la plupart des cas. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Le codeur auxiliaire 22 qui sert d'estimateur peut notamment avoir un débit de codage ne correspondant pas au débit moyen disponible. REVENDICATIONS 1. Dispositif de codage d'un flux vidéo d'entrée représentant des trames successives par représentation de chaque trame par une quantité d'information différente de trame à trame, comprenant un codeur vidéo à débit programmable (16), caractérisé en ce qu'il comprend, de plus - une mémoire (20) de capacité au moins égale à une trame, placée en amont du codeur programmable sur le flux vidéo, - un second codeur (22), de débit fixe, recevant le flux vidéo d'entrée, et - des moyens (26) de comparaison de la qualité de chaque image de sortie avec une référence et de commande du codeur programmable dans un sens tendant à maintenir la qualité à une valeur déterminée. 2. Dispositif suivant la revendication 1 de codage en vue du stockage d'une séquence de longueur déterminée sur un support de capacité déterminée, caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison et de commande sont programmés de façon à limiter le débit de codage à une valeur moyenne compatible avec la capacité du support. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le codeur auxiliaire est prévu pour coder le flux vidéo qu'il reçoit au débit moyen utilisant toute la capacité du support. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit codeur auxiliaire (22) est prévu pour fournir un indice de qualité auxdits moyens de comparaison. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comprennent un processeur (26) fournissant un signal de sélection entre plusieurs débits de codage audit codeur programmable (16).