[發(fā)明專(zhuān)利]視頻編碼/解碼設(shè)備、方法和程序

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380033533.3
• 申請(qǐng)日: 2013-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104412589B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 青木啟史;蝶野慶一;塚田正人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日本電氣株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/107
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/107;H04N19/112;H04N19/70
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 王茂華,辛鳴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)，特別地，涉及使用自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼的視頻編碼技術(shù)，其通過(guò)自適應(yīng)地切換圖片內(nèi)編碼和圖片間預(yù)測(cè)編碼來(lái)執(zhí)行壓縮。

背景技術(shù)

視頻具有大量信息，因此，在視頻作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被記錄和傳輸時(shí)有必要以高效率執(zhí)行對(duì)視頻的壓縮編碼。為了實(shí)現(xiàn)高效率壓縮，各種基本技術(shù)被用于視頻壓縮編碼。

存在作為用于視頻壓縮編碼的基本技術(shù)之一的預(yù)測(cè)編碼技術(shù)。預(yù)測(cè)編碼技術(shù)是一種用于在視頻中的相應(yīng)像素被順序編碼時(shí)通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上和/或空間上鄰近的像素來(lái)生成當(dāng)前將被編碼的像素的預(yù)測(cè)值的并且對(duì)在原始信號(hào)與預(yù)測(cè)的信號(hào)之間的差分信號(hào)進(jìn)行編碼而非直接對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行編碼的技術(shù)。一般而言，因?yàn)橐曨l中的像素中的每個(gè)像素與時(shí)間上和/或空間上鄰近的像素具有高相關(guān)性，因此可以通過(guò)使用預(yù)測(cè)編碼技術(shù)執(zhí)行高效率壓縮。

預(yù)測(cè)編碼技術(shù)之一被稱(chēng)為圖片內(nèi)預(yù)測(cè)編碼，其通過(guò)參考在同一圖片中包括的一組像素來(lái)執(zhí)行預(yù)測(cè)，并且另一技術(shù)被稱(chēng)為圖片間預(yù)測(cè)編碼，其通過(guò)參考在不同圖片(被稱(chēng)作參考圖片)中包括的一組像素來(lái)執(zhí)行預(yù)測(cè)。一般而言，因?yàn)橐曨l內(nèi)存在一定運(yùn)動(dòng)，因此圖片間預(yù)測(cè)編碼技術(shù)通常與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)一起被使用以用于通過(guò)使用空間位移信息來(lái)增加預(yù)測(cè)效率。注意，“圖片”表示屏幕的處理單位，其在交錯(cuò)格式的視頻圖像以場(chǎng)為單位被編碼的情況下對(duì)應(yīng)于場(chǎng)，而它在非交錯(cuò)格式(逐行格式)的視頻圖像被編碼并且交錯(cuò)格式的視頻圖像被以幀為單位編碼的情況下對(duì)應(yīng)于幀。

一般而言，在視頻中、特別地在時(shí)間上比在空間上存在更高的相關(guān)性。因此，預(yù)測(cè)編碼技術(shù)中的圖片間預(yù)測(cè)編碼技術(shù)特別地可以實(shí)現(xiàn)高效率壓縮。另一方面，存在當(dāng)基于在前景和背景之間的定位關(guān)系中的移動(dòng)或者通過(guò)編輯的屏幕改變而在整個(gè)或者部分屏幕中顯著減少時(shí)間相關(guān)性時(shí)的情況。因此，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中描述的包括ISO/IEC 14496-10高級(jí)視頻編碼(AVC)的一般視頻編碼格式實(shí)現(xiàn)了用于通過(guò)自適應(yīng)地切換圖片間預(yù)測(cè)編碼和圖片內(nèi)預(yù)測(cè)編碼或者通過(guò)自適應(yīng)地切換圖片間預(yù)測(cè)編碼、圖片內(nèi)預(yù)測(cè)編碼和沒(méi)有預(yù)測(cè)的圖片內(nèi)編碼之一來(lái)對(duì)作為通過(guò)細(xì)分圖片而獲得的單位的部分圖像進(jìn)行編碼的自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼方法。單位的尺寸根據(jù)視頻編碼格式而變化，但是包括垂直方向上的16個(gè)像素和水平方向上的16個(gè)像素的矩形區(qū)域(被稱(chēng)作宏塊)通常被使用。在下文中，圖片內(nèi)編碼可被稱(chēng)作內(nèi)編碼。

在使用自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼方法的情況下，由于圖片之間的相關(guān)性的差異，造成預(yù)測(cè)效率的差異。結(jié)果，造成壓縮效率的差異。結(jié)果，發(fā)生代碼量在每一個(gè)圖片中變化的情形。此外，該變化不論用來(lái)傳輸通過(guò)壓縮編碼獲得的數(shù)據(jù)群組(被稱(chēng)作比特流)的傳輸路徑的傳輸頻帶如何都發(fā)生。因此，一般視頻編碼設(shè)備和一般視頻解碼設(shè)備包括用于存儲(chǔ)比特流以便吸收代碼量的變化以及確保預(yù)定傳輸頻帶中的傳輸?shù)木彌_存儲(chǔ)器。緩沖存儲(chǔ)器在AVC標(biāo)準(zhǔn)中被稱(chēng)為編碼的圖片緩沖區(qū)(CPB)。緩沖存儲(chǔ)器的容量根據(jù)編碼設(shè)備和解碼設(shè)備被應(yīng)用于的系統(tǒng)的特性而極大不同，但是，例如，與0.5秒乘以傳輸比特率相對(duì)應(yīng)的容量通常被提供。

在包括電視廣播的頻道切換或者存儲(chǔ)型內(nèi)容的特殊重放的各種情況下，在對(duì)視頻進(jìn)行重新編碼和傳輸時(shí)要求在比特流的中間開(kāi)始解碼，即，隨機(jī)存取。當(dāng)在通過(guò)圖片間預(yù)測(cè)編碼生成的比特流的中間開(kāi)始解碼時(shí)，視頻由于基于非解碼的參考圖片的圖片間預(yù)測(cè)過(guò)程而無(wú)法被正常解碼。因此，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼的一般視頻編碼設(shè)備執(zhí)行用于適當(dāng)插入內(nèi)編碼的編碼控制(被稱(chēng)作刷新)以便即使在比特流的中間開(kāi)始解碼時(shí)也在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)獲得正常的解碼的視頻。

刷新方法之一是用于插入其中整個(gè)圖片由圖片內(nèi)編碼進(jìn)行編碼的圖片(被稱(chēng)作內(nèi)編碼圖片)的即時(shí)刷新。圖14圖示了即時(shí)刷新的操作的示例。在附圖中，由虛線(xiàn)邊界所指示的區(qū)域是作為刷新控制的單位的圖片群組，并且該群組被稱(chēng)為刷新圖片群組(RGOP)。在圖14中圖示的操作示例中，視頻編碼設(shè)備每隔四個(gè)圖片插入一個(gè)內(nèi)編碼的圖片并且進(jìn)行控制以使得在該內(nèi)編碼的圖片之后的三個(gè)圖片不將在緊接在前的內(nèi)編碼的圖片之前編碼的圖片用作參考圖片，也就是說(shuō)，在刷新圖片群組內(nèi)執(zhí)行圖片間預(yù)測(cè)。以這種方式，即使當(dāng)在比特流中間開(kāi)始解碼時(shí)，解碼設(shè)備也可以通過(guò)從每個(gè)刷新圖片群組中的頭一個(gè)內(nèi)圖片開(kāi)始解碼過(guò)程來(lái)獲得正確的解碼的圖像。在上面的非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中描述的AVC中，限制后續(xù)圖片以使得后續(xù)圖片不參考在其之前編碼的圖片的內(nèi)編碼圖片被稱(chēng)為即時(shí)解碼刷新(IDR)圖片并且特殊圖片標(biāo)識(shí)符被指派給比特流中的IDR圖片。符合AVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻編碼設(shè)備可以通過(guò)將刷新圖片群組中的頭一個(gè)圖片編碼為IDR圖片來(lái)向視頻解碼設(shè)備正確地通知為了刷新而開(kāi)始解碼的正確定時(shí)。