[發明專利]用于視頻的數據壓縮

有效

• 申請號: 201180010061.0
• 申請日: 2011-02-18
• 公開（公告）號: CN102792688B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: L.比沃拉斯基;M.尼爾松;R.瓦芬;S.V.安德森
• 申請（專利權）人: 斯凱普公司
• 主分類號: H04N19/00
• 分類號: H04N19/00;H04N19/94
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英

技術領域

本發明涉及視頻流的編碼和傳輸。

背景技術

在視頻流的傳輸中，正不斷地努力來減少需要被傳輸的數據的量，同時仍然允許移動的圖像在傳輸的接收端處適當地被重新創建。視頻編碼器接收包括要被編碼的“原始”視頻幀序列的輸入視頻流，每個視頻幀表示在相應時刻的圖像。該編碼器然后將每個輸入幀編碼成兩種類型編碼的幀之一：內幀（intra?frame）（也被稱為關鍵幀）或間幀（inter?frame）。編碼的目的是壓縮視頻數據，以便當視頻數據通過傳輸介質傳輸或存儲在存儲介質上時招致（incur）更少的比特。

使用僅來自正被編碼的當前視頻幀的數據、典型地使用幀內預測編碼（coding）來壓縮內幀，由此該幀內的一個圖像部分相對于同一幀內的另一個圖像部分被編碼并被發信號傳遞（signal）。這類似于靜態圖像編碼。另一方面，使用先前幀（參考幀）的知識來壓縮間幀，并且該間幀僅允許參考幀與在時間上緊隨它的當前幀之間的差的傳輸。這允許高效得多的壓縮，特別是當場景具有相對較少的變化時。幀間預測典型地使用運動估計依據（in?terms?of）描述幀之間的圖像部分的移動的運動向量來編碼并發信號傳遞該視頻，并且然后使用運動補償來基于用信號傳遞的向量在接收器處預測該運動。用于視頻通信的各種國際標準，比如MPEG?1、2&4和H.261、H.263&H.264，采用基于在規則的塊的基礎上的源幀的劃分的運動估計和補償。根據分辨率、幀速率、比特率和場景，內幀可以達到間幀的20到100倍大。另一方面，間幀將依賴關系施加到高達最近的內幀的先前的間幀。如果任意一個幀遺漏，則解碼當前間幀可能導致錯誤和偽影。

這些技術例如被用在H.264/AVC標準中（參見T.Wiegand，G.J.Sullivan,G.Bjontegaard,A.Luthra:“Overview?of?the?H.264/AVC?video?coding?standard,”?in?IEEE?Transactions?on?Circuits?and?Systems?for?Video?Technology,Volume:13,Issue:7,page(s)：560-576，July?2003）。

圖7圖示用于例如根據H.264/AVC的基本編碼結構將視頻流編碼成間幀和交錯的內幀的流的已知的視頻編碼器。編碼器接收包括要被編碼的幀序列的輸入視頻流（每個幀被分成組成宏塊并被細分成塊），并且輸出然后可以被傳輸到解碼器的量化的變換系數和運動數據。該編碼器包括用于接收視頻圖像的輸入宏塊的輸入端70、減法級（stage）72、正變換級74、正量化級76、逆量化級78、逆變換級80、幀內預測編碼級82、運動估計&補償級84和熵編碼器86。

減法級72被設置成接收包括一系列輸入宏塊的輸入信號，每個輸入宏塊對應于幀的一部分。減法級72從每一個宏塊減去該宏塊的預測，以便生成殘差（residual）信號（有時也被稱為預測誤差）。在幀內預測的情況下，從幀內預測級82基于相同幀的一個或多個相鄰區域提供塊的預測（在經由逆量化級78和逆變換級80反饋之后）。在幀間預測的情況下，從運動估計&補償級84基于先前幀的所選區域提供塊的預測（再次在經由逆量化級78和逆變換級80反饋之后）。對于運動估計，借助描述先前幀中的所選區域的位置與在當前幀中正被編碼的宏塊之間的偏移的運動向量來識別所選區域。

然后，正變換級74例如借助離散余弦變換（DCT）將塊的殘差從空間域表示變換為變換域表示。也就是說，它將每個殘差塊從在不同的笛卡爾x和y坐標處的一組像素值變換為表示具有不同波數k_x和k_y（具有1/波長的大小）的不同的空間頻率項的一組系數。然后，正量化級76量化變換系數，并且輸出要經由熵編碼器86被編碼成視頻流的殘差信號的量化且變換的系數，從而形成用于傳輸到一個或多個接受者終端的編碼的視頻信號的一部分。