[發明專利]改進的視頻壓縮幀插值

有效

• 申請號: 201110166810.0
• 申請日: 2003-06-27
• 公開（公告）號: CN102256134A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: G·A·迪莫斯
• 申請（專利權）人: 杜比實驗室認證公司
• 主分類號: H04N7/32
• 分類號: H04N7/32;H04N7/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請是2003年6月27日提交的名稱為“視頻圖像壓縮方法”的中國專利申請03814629.0的分案申請。?

相關申請的交叉參考?

本申請是2001年7月11日提交的美國申請序列號09/904203的部分延續申請，并要求2002年6月28日提交的美國C.I.P.申請序列號10/187395的優先權。?

技術領域

本發明涉及視頻壓縮，更特別地是涉及在MPEG類的編碼和解碼系統中改進的視頻壓縮幀插值。?

背景技術

MPEG視頻壓縮?

MPEG-2和MPEG-4是國際視頻壓縮標準，它們定義的各自的視頻語法，提供了高效的方法來以更緊湊的編碼數據表示圖像序列。編碼比特的語言就是所謂的“語法”。例如，幾個標記可以表示整個樣本塊(例如對于MPEG-2是64個樣本)。兩種MPEG標準都描述了解碼(重構)過程，即把編碼的比特從緊湊的表示變換成圖像序列的原始格式的一個近似。例如，在編碼比特流中的一個標志可以表示在利用離散余弦變換(DCT)算法對隨后的比特解碼之前，是否使用預測算法先處理這些比特。包括解碼過程的算法由這些MPEG標準所定義的語義來規定。這個語法可以被用于開發普通的視頻特征，例如空間冗余、時間冗余、勻速運動、空間屏蔽等等。MPEG解碼器必須能夠解析和解碼輸入的數據流，但是只要數據流符合相應的MPEG語法，就可以使用各種各樣的可能的數據結構和壓縮技術(雖然在技術上這背離了標準，因為語義不一致)。在某種替換語法內攜帶所需的語義也是?可能的。?

這些MPEG標準使用各種壓縮方法，包括幀內方法和幀間方法。在大多數視頻場景中，背景保持相對穩定而動作在前景中發生。背景可能移動，但是通常許多場景是冗余的。這些MPEG標準通過創建稱為“內”幀或“I幀”的參考幀開始壓縮。在不參考其他幀的情況下來壓縮I幀，因此I幀包含了視頻信息的一個完整的幀。I幀提供用于隨機訪問的數據比特流的入口點，但只能被適度地壓縮。典型地，表示I幀的數據在比特流中每隔12到15幀放置(雖然在某些情況下在I幀之間使用更寬的間隔也是有用的)。據此，由于落入參考I幀之間的幀中只有一小部分不同于包圍的(bracketing)I幀，所以只有圖像差別被捕獲、壓縮和存儲。兩種類型的幀被用于這種差別——預測幀(P幀)和雙向預測的(或插值的)幀(B幀)。?

P幀一般根據過去的幀(I幀或者前面P幀)來編碼，而且通常被用作后續P幀的參考。P幀受到相當大的壓縮量。B幀提供最高的壓縮量，但是為了被編碼既需要過去的參考幀也需要未來的參考幀。P幀和I幀是“可參考幀”，因為它們可以被P幀或B幀參考。?

宏塊(macroblock)是圖像像素區域。對于MPEG-2，宏塊是4個8x8DCT塊的16x16像素組，對于P幀加上一個運動向量，對于B幀加上一個或兩個運動向量。可以使用幀內或幀間(預測的)編碼對P幀內的宏塊單獨編碼。可以使用幀內編碼、前向預測編碼、后向預測編碼或同時使用前向和后向(即雙向插值)預測編碼對B幀內的宏塊單獨編碼。在MPEG-4視頻編碼中所用的結構與此稍有不同，但是是類似的。?

在編碼之后，MPEG數據比特流包括I幀、P幀和B幀的序列。序列可以由I幀、P幀和B幀的幾乎任何模式組成(關于它們的位置有幾個次要的語義限制)。但是，在業界實踐中常見的是具有固定的幀模式(例如，IBBPBBPBBPBBPBB)。?

運動向量預測?

在MPEG-2和MPEG-4中(以及類似的標準，例如H.263)，B型(雙向預測的)幀的使用被證明是有益于壓縮效率的。這種幀的每個?宏塊的運動向量可以由以下三種方法中的任何一種來預測：?

模式1：根據前面的I幀或P幀進行的前向預測(即非雙向預測的幀)。?

模式2：根據后續的I幀或P幀進行的后向預測。?

模式3：根據后續和前面的I幀或P幀進行的雙向預測。?

模式1和用于P幀的前向預測方法相同。模式2除了向后根據后續幀來工作外，是相同的概念。模式3是插值模式，其結合了來自前面的和后續的幀的信息。?