ITU-T H 261 SPANISH-1993 Video Codec for Audiovisual Services at p x 64 kbits《p×64 kbit s视听业务的视频编解码器 非电话信号的线路传输 15号研究组 28pp》.pdf

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1、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESUIT-T H.261SECTOR DE NORMALIZACIN (03/93)DE LAS TELECOMUNICACIONESDE LA UITTRANSMISIN EN LNEA DE SEALESNO TELEFNICASCDEC VDEO PARA SERVICIOSAUDIOVISUALES A p 64 kbit/sRecomendacin UIT-T H.261(Anteriormente Recomendacin del CCITT)PREFACIOEl Sector de Normalizac

2、in de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T) es un rgano permanente de la UninInternacional de Telecomunicaciones. El UIT-T tiene a su cargo el estudio de las cuestiones tcnicas, de explotacin yde tarificacin y la formulacin de Recomendaciones al respecto con objeto de normalizar las telecomunicac

3、iones sobreuna base mundial.La Conferencia Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (CMNT), que se rene cada cuatro aos,establece los temas que habrn de abordar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que preparan luego Recomendacionessobre esos temas.La Recomendacin UIT-T H.261, revisada por

4、la Comisin de Estudio XV (1988-1993) del UIT-T, fue aprobada por laCMNT (Helsinki, 1-12 de marzo de 1993)._NOTAS1 Como consecuencia del proceso de reforma de la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT), el CCITTdej de existir el 28 de febrero de 1993. En su lugar se cre el 1 de marzo de 1993 e

5、l Sector de Normalizacin de lasTelecomunicaciones de la UIT (UIT-T). Igualmente en este proceso de reforma, la IFRB y el CCIR han sido sustituidospor el Sector de Radiocomunicaciones.Para no retrasar la publicacin de la presente Recomendacin, no se han modificado en el texto las referencias queconti

6、enen los acrnimos CCITT, CCIR o IFRB o el nombre de sus rganos correspondientes, como la AsambleaPlenaria, la Secretara, etc. Las ediciones futuras en la presente Recomendacin contendrn la terminologa adecuada enrelacin con la nueva estructura de la UIT.2 Por razones de concisin, el trmino Administr

7、acin se utiliza en la presente Recomendacin para designara una administracin de telecomunicaciones y a una empresa de explotacin reconocida. UIT 1994Reservados todos los derechos. No podr reproducirse o utilizarse la presente Recomendacin ni parte de la misma decualquier forma ni por cualquier proce

8、dimiento, electrnico o mecnico, comprendidas la fotocopia y la grabacin enmicropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT.NDICERecomendacin H.261 (03/93)Pgina1 Objeto. 12 Breve especificacin 12.1 Entrada y salida vdeo. 22.2 Entrada y salida digital . 22.3 Frecuencia de muestreo 22.4 Algoritmo de cod

9、ificacin de fuente 22.5 Velocidad binaria 22.6 Simetra de transmisin 32.7 Tratamiento de los errores 32.8 Funcionamiento multipunto 33 Codificador de fuente. 33.1 Formato de fuente . 33.2 Algoritmo de codificacin de fuente vdeo. 33.3 Control de codificacin. 63.4 Actualizacin forzada . 64 Codificador

10、 de multiplexacin vdeo . 74.1 Estructura de datos 74.2 Disposicin de multiplexacin vdeo 74.3 Consideraciones sobre el funcionamiento multipunto 185 Codificador de transmisin 195.1 Velocidad binaria 195.2 Almacenamiento en tampn de los datos vdeo 195.3 Retardo de la codificacin vdeo 205.4 Correccin i

11、ntrnseca de errores para la seal vdeo codificada . 20Anexo A Especificacin de la exactitud de la transformada inversa 21Anexo B Decodificador hipottico de referencia . 22Anexo C Mtodo de medida del retardo del cdec. 23Anexo D Transmisin de imgenes fijas 24Recomendacin H.261 (03/93) i Recomendacin H.

12、261Recomendacin H.261 (03/93)CDEC VDEO PARA SERVICIOS AUDIOVISUALES A p 64 kbit/s(Ginebra, 1990, revisada en Helsinki, 1993)El CCITT,considerando(a) que existe una demanda significativa de servicios videofnico, de videoconferencia, y otros serviciosaudiovisuales;(b) que mediante la transmisin digita

13、l a las velocidades de los canales H0, B o sus mltiplos, hasta la velocidadprimaria, o a las de los canales H11/H12, pueden proporcionarse los circuitos necesarios para satisfacer esta demanda;(c) que algunos pases podran disponer de RDSI que proporcionen un servicio de transmisin conmutada a lavelo

14、cidad de los canales B, H0o H11/H12;(d) que la existencia de diferentes jerarquas digitales y diferentes normas de televisin en diferentes partes delmundo complica los problemas relativos a la especificacin de las normas de transmisin y codificacin para conexionesinternacionales;(e) que es probable

15、que aparezcan varios servicios audiovisuales que utilicen los accesos RDSI bsico y develocidad primaria y que debe ser posible la intercomunicacin de sus terminales;(f) que el cdec vdeo constituye un elemento esencial de la infraestructura de los servicios audiovisuales,permitiendo dicha intercomuni

16、cacin en el marco de la Recomendacin H.200;(g) que la Recomendacin H.120 sobre la videoconferencia con transmisin en grupo digital primario fue laprimera de una serie de Recomendaciones en vas de elaboracin,observandoque los adelantos en la investigacin y el desarrollo de tcnicas de codificacin vdeo

17、 y de reduccin de la velocidadbinaria llevan a la utilizacin de velocidades binarias inferiores, hasta 64 kbit/s, de forma que sta puede considerarsecomo la segunda de la serie de Recomendaciones en vas de elaboracin,y advirtiendoque el objetivo bsico del CCITT es el de recomendar soluciones nicas p

18、ara las conexiones internacionales,recomiendaque, adems de codecs conformes a la Recomendacin H.120, en los servicios audiovisuales internacionales, se utilicencodecs que posean las caractersticas de codificacin de transmisin y de procesamiento de seales descritas acontinuacin.NOTAS1 Los codecs de e

19、ste tipo tambin son adecuados para algunos servicios de televisin en los que no se necesita lacalidad de la difusin de seales de televisin.2 Quedan en estudio los equipos para transcodificar desde y hacia los codecs conformes a la Recomendacin H.120.1 ObjetoEsta Recomendacin describe los mtodos de c

20、odificacin y decodificacin vdeo del componente de imagen enmovimiento de los servicios audiovisuales a las velocidades de p 64 kbit/s, donde p est comprendido entre 1 y 30.2 Breve especificacinEn la Figura 1 aparece un diagrama de bloques resumido del cdec.Recomendacin H.261 (03/93) 1T1502430-90/d01

21、Control externoControl de codificacinCodificadorde fuenteDecodificadorde fuenteMemoria tampnde transmisinMemoria tampnde recepcinCodificadorde transmisinTren binariocodificadoSealvdeoa) Codificador vdeob) Decodificador vdeoDecodificadorde recepcinCodificador demultiplexacinvdeoDecodificador demultip

22、lexacinvdeoFIGURA 1/H.261Diagrama de bloques resumido del cdec vdeoFIGURE 1/H.261.D01 = 9 CM2.1 Entrada y salida vdeoPara poder abarcar con una sola Recomendacin la utilizacin en regiones que emplean normas de televisin de625 y 525 lneas, y entre dichas regiones, el codificador fuente acta sobre img

23、enes basadas en un formato intermediocomn (CIF, common intermediate format). Las normas de las seales de televisin de entrada y salida, que pueden, porejemplo, ser compuestas o de componentes analgicas o digitales, no son objeto de Recomendaciones, como tampoco loson los mtodos de realizar cualquier

24、 conversin necesaria de y hacia el formato de codificacin de fuente.2.2 Entrada y salida digitalEl codificador vdeo proporciona un tren binario digital autocontenido que puede combinarse con otras sealesmultifacilidades (tal como se define en la Recomendacin H.221, por ejemplo). El decodificador vde

25、o efecta elproceso inverso.2.3 Frecuencia de muestreoLas imgenes se muestrean a un mltiplo entero de la frecuencia de lnea vdeo. Este reloj de muestreo y el reloj de reddigital son asncronos.2.4 Algoritmo de codificacin de fuenteSe adopta una combinacin de prediccin interimgenes para utilizar redund

26、ancia temporal y codificacin de latransformada de la seal restante para reducir la redundancia espacial. El decodificador tiene la capacidad decompensacin de movimiento, permitiendo la incorporacin facultativa de esta tcnica en el codificador.2.5 Velocidad binariaEsta Recomendacin est orientada fund

27、amentalmente hacia la utilizacin de velocidades binarias vdeo entre unos40 kbit/s y 2 Mbit/s.2 Recomendacin H.261 (03/93)2.6 Simetra de transmisinEl cdec puede utilizarse para la comunicacin visual bidireccional o unidireccional.2.7 Tratamiento de los erroresEl tren de bits transmitido contiene un c

28、digo BCH (Bose, Chaudhuri Hocquengham) (511/493) de correccin de erroressin canal de retorno. Su utilizacin en el decodificador es facultativa.2.8 Funcionamiento multipuntoSe incluyen las caractersticas necesarias para el funcionamiento multipunto conmutado.3 Codificador de fuente3.1 Formato de fuen

29、teEl codificador de fuente trabaja con imgenes no entrelazadas que aparecen 30 000/1001 (aproximadamente 29,97)veces por segundo. La tolerancia de la frecuencia de imagen es de 50 ppm.Las imgenes se codifican para obtener la componente de luminancia y las dos componentes diferencia de color(Y, CRy C

30、B). Estas componentes y los cdigos que representan sus valores muestreados son los que define la Recomen-dacin 601 del CCIR.Negro = 16Blanco = 235Diferencia de color nula = 128Diferencia de color mxima = 16 y 240.Estos valores son nominales y el algoritmo de codificacin funciona con valores de entra

31、da comprendidos entre 1 y 254.Se especifican dos formatos de exploracin de imagen.En el primer formato (CIF), la estructura de muestreo de la luminancia es de 352 elementos de imagen por lnea,288 lneas por imagen, en una disposicin ortogonal. El muestreo de cada una de las dos componentes de diferen

32、cia decolor es de 176 elementos de imagen por lnea, 144 lneas por imagen, ortogonal. Las muestras de diferencia de color sesitan de manera que sus lmites de bloque coincidan con los lmites de bloque de luminancia, como se muestra en laFigura 2. La zona de imagen cubierta por estos nmeros de elemento

33、s de imagen y lneas tiene una relacin de aspectode 4:3 y corresponde a la porcin activa de la entrada vdeo de norma local.NOTA El nmero de elementos de imagen por lnea es compatible con el muestreo de las porciones activas de las sealesde luminancia y diferencia de color de fuentes de 525 625 lneas

34、a 6,75 y 3,375 MHz respectivamente. Estas frecuencias tienen unarelacin simple con las de la Recomendacin 601 del CCIR.El segundo formato, de un cuarto de CIF (QCIF, quarter-CIF), tiene la mitad de elementos de imagen y de lneas que elformato anterior. Todos los codecs deben poder funcionar con QCIF

35、. Algunos codecs pueden tambin funcionar conCIF.Deben preverse los medios necesarios para limitar el mximo periodo de transmisin de imagen de los codificadores,dejando de transmitir al menos 0, 1, 2 3 imgenes entre las imgenes transmitidas. La seleccin de este nmero mnimoy de CIF o QCIF se har por m

36、edios externos (por ejemplo, mediante la Recomendacin H.221).3.2 Algoritmo de codificacin de fuente vdeoEl codificador de fuente se muestra en forma generalizada en la Figura 3. Los principales elementos son la prediccin, latransformacin de bloques y la cuantificacin.El error de prediccin (modo INTE

37、R) o la imagen de entrada (modo INTRA) se subdividen en bloques de 8 elementosde imagen por 8 lneas que se segmentan como transmitidos o no transmitidos. Adems, cuatro bloques de luminancia ylos dos bloques de diferencia de color correspondientes espacialmente se combinan para formar un macrobloque,

38、 comose muestra en la Figura 10.Recomendacin H.261 (03/93) 3T1508180-92/d02Muestra de luminanciaMuestra de crominanciaBorde de bloqueFIGURA 2/H.261Posicin de las muestras de luminancia y crominanciaFIGURE 2/H.261.D02 = 10 CMLos criterios de eleccin del modo y la transmisin de un bloque no son objeto

39、 de recomendacin y pueden variardinmicamente como parte de la estrategia de control de la codificacin. Los bloques transmitidos se transforman y loscoeficientes resultantes se cuantifican y se codifican con longitud variable.3.2.1 PrediccinLa prediccin es interimgenes y puede aumentarse por compensa

40、cin del movimiento (vase 3.2.2) y mediante un filtroespacial (vase 3.2.3).3.2.2 Compensacin del movimientoLa compensacin del movimiento (MC, motion compensation) es facultativa en el codificador. El decodificador aceptarun vector por cada macrobloque. Las componentes horizontal y vertical de estos v

41、ectores de movimiento tienen valoresenteros que no pasan de 15. El vector se utiliza para los cuatro bloques de luminancia del macrobloque. El vector demovimiento para ambos bloques de diferencia de color se obtiene dividiendo por dos los valores de las componentes delvector de macrobloque y haciend

42、o un truncamiento a cero de las partes de magnitud para producir componentes enteros.Un valor positivo de las componentes horizontal o vertical del vector de movimiento significa que la prediccin se harealizado a partir de elementos de imagen de la imagen anterior situados espacialmente a la derecha

43、 o debajo de loselementos de imagen objeto de prediccin.Los vectores de movimiento estn limitados de manera que todos los elementos de imagen por ellos referenciados estndentro de la zona de imagen codificada.4 Recomendacin H.261 (03/93)T1502441-90/d03CCTQQTFPptqzqvfEntradavdeoAlcodificadorde multi-

44、plexacinvdeoTQPFCCptqzqvf11TransformadaCuantificadorMemoria de imagen con retardo variable y compensacin del movimientoFiltro de bucleControl de codificacinBandera de INTRA/INTERBandera de transmitido o no transmitidoIndicacin de cuantificadorndice de cuantificacin para los coeficientes de la transf

45、ormadaVector de movimientoActivacin/desactivacin de filtro de bucleFIGURA 3/H.261Codificador fuenteFIGURE 3/H.261.D03 = 16 CM3.2.3 Filtro de bucleEl proceso de prediccin puede modificarse mediante un filtro espacial bidimensional (FIL) que acta sobre loselementos de imagen de un bloque predicho de o

46、cho por ocho.El filtro es separable en funciones unidimensionales horizontal y vertical. Ambas son no recursivas con coeficientes de1/4, 1/2, 1/4 excepto en los bordes del bloque, donde uno de los puntos de toma caera fuera del bloque. En tales casos semodifica el filtro unidimensional para que teng

47、a coeficientes 0, 1, 0. La precisin aritmtica se conserva totalmenteredondeando a valores enteros de ocho bits en la salida del filtro bidimensional. Los valores cuya parte fraccionaria es unmedio se redondean al valor superior.El filtro se activa/desactiva para los seis bloques de un macrobloque se

48、gn el tipo de macrobloque (vase MTYPEen 4.2.3).Recomendacin H.261 (03/93) 53.2.4 Dispositivo de transformada (o transformador)Los bloques transmitidos se codifican mediante una transformada discreta bidimensional de coseno separable dedimensiones 8 8. La salida procedente de la transformada inversa vara entre 256 y +255 para poder ser representadamediante nueve bits. La funcin de transferencia de la transformada inversa viene dada por:fxy CuCvFuv