CN101283595A - 解码和编码视频信号的方法 - Google Patents

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Abstract

使用层间预测程序的解码/编码视频信号的方法被公开。用于解码包括几个层信息的视频信号的方法包括：a)获得增强层的当前块的第一预测信号以及至少基于基层块的残差信号；b)对该第一预测信号和该残差信号的总和进行平滑处理，且生成该当前块的第二预测信号；以及c)对基于该第二预测信号重构该当前块。由此，此用于解码/编码视频信号的方法根据该当前层和基层的宏块的宏块类型使用各种层间预测方法，且除去层间冗余，致使译码效率得以提高。

Description

解码和编码视频信号的方法
技术领域
本发明涉及解码/编码视频信号的方法，尤其涉及使用层间预测程序来解码/编码视频信号的方法。
背景技术
一般而言，ISO/IEC(国际标准化组织/国际电子技术委员会)下的运动图像专家组(MPEG)及ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)下的视频译码专家组(VCEG)已经共同成立了一个联合视频小组(JVT)，他们已经提出了一个能够实现优于MPEG-4第2部分标准及H.263标准下的视频图象压缩性能的视频图象压缩性能的新标准。代表上述新标准的例子是由ISO/IEC提议的MPEG-4 AVC(MPEG-4第10部分：先进视频译码)以及由ITU-T提议的H.264标准。
必须开发一种用于编码运动图像或运动影像的新方法，这种方法必须将压缩效率最大化，且必须恰当地应对花样繁多的终端和变化的通信环境。由于上述增强型编码方法的所述要求，担当ISO/TEC和ITU-T协作组的JVT正在对基于H.264/AVC的可升级视频译码(SVC)的标准化进行集中研究。
可升级视频译码(SVC)基本包括三种可升级性方法，即，时间可升级性、空间可升级性、及SNR可升级性。
空间可升级性由层间预测程序执行，且SVC可提高译码效率。
上述层间预测计算各层间的高相关性，从而使重叠信息可由层间预测程序从所得图象中除去。因此，必须开发新的各种能够执行层间预测的预测方法。
发明内容
技术问题
本发明的一个目标是提供各种通过层间预测解码和编码视频信号的方法。
技术解决方案
现在将详细参考本发明的较佳实施方式，其示例在附图中示出。
上述层间预测分成纹理预测和运动预测。
纹理预测分成基内预测(intra base prediction)和残差预测。运动预测分成基模式、基模式优化、以及运动预测模式。
将对上述基内预测进行详细描述。如果对应于要编码的目标宏块的低层宏块由内预测模式进行编码，则上述基内预测对此低层宏块进行重构，在要编码的目标宏块的分辨率下对重构出的宏块执行升采样操作，及使用该升采样操作结果作为预测信号。
将对上述残差预测进行详细描述。如果对应于要编码的目标宏块的低层宏块由间预测模式进行编码，从而该低层宏块包括残差信号，则上述残差预测对此残差信号执行层间预测。因此，如果当前宏块的运动信息与此低层宏块的运动信息相同或相近，则该残差预测对经编码的低层残差信号执行升采样操作，且使用升采样操作结果作为当前宏块的预测信号，从而可以除去层间重叠信息。将对上述基模式进行详细描述。如果在具有不同分辨率的至少两层之间存在一个低层，则该基模式在不使用当前层内的运动估测的情况下对从该低层获得的运动信息执行升采样操作，且使用升采样操作所得图象。
下文将参考附图对根据本发明的使用层间预测程序解码/编码视频信号的方法进行描述。
图1是示出根据本发明的解码视频信号的方法的流程图。
参考图1，在步骤S10，该视频信号解码方法获得增强层的当前块的第一预测信号及至少基于基层块的残差信号。换言之，根据本发明的该视频信号解码方法使用层间预测，从而应该注意，该视频信号解码方法使用当前层的第一预测信号作为能够基于基层块解码当前宏块及残差信号的预测元信号。
在本例中，当前块的第一预测信号可由来自当前块和基层块之中的至少一个预测模式信息生成。
例如，当前块的宏块类型是间宏块(inter macroblock)，预测信号由当前宏块的运动矢量生成。如果当前块的宏块类型是内宏块(intra macroblock)，则预测信息由当前宏块的内预测模式生成。
在本例中，内预测模式指示在内预测编码模式期间当预测模式通过参考邻宏块来执行时获得的诸预测方向中的一个。
例如，4×4像素单位的内预测包括根据9种预测方向的9种模式。对应预测方向的生成频度越高，则该对应预测方向的分配号越低。
基于基层块的残差信号指示根据包含于基层中的宏块的宏块类型生成的残差信号。
同时，以下将参考图2-7对作为根据本发明的视频信号解码方法的典型示例的生成第二预测信号的方法进行描述。
在S12，视频信号解码方法对在步骤S10生成的第一预测信号及残差信号的总和执行平滑处理，且生成当前块的第二预测信号。
视频信号解码方法通过在步骤S14将第二预测信号与残差信号相加对当前块进行重构。换言之，视频信号解码方法接收来自编码单元的当前层的残差信号，且将担当预测元的第二预测信号与残差信号相加，从而重构当前宏块。
并且，视频信号解码方法对第二预测信号执行平滑滤波处理，且将经平滑滤波处理的第二预测信号与当前层的残差信号相加，以便能够解码当前宏块。
在本例中，术语“平滑滤波”指示平滑由内预测模式生成的预测信号的方向性的具体程序。
图2示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图2中示出在包含于当前层和基层中的宏块的宏块类型指示内宏块的前提下根据本发明第一个较佳实施方式的生成第二预测信号的方法。
参考图2，第一预测信号201(Pc)由当前层的宏块的内预测模式生成。换言之，图2中的视频信号解码方法在内预测模式下在预定方向上执行内预测编码程序，以获得预测信号。
例如，如果当前层宏块的内预测模式指示″2″，则4x4像素单位的内预测编码程序计算8个像素(即，左块的四个像素和上块的四个像素)的平均值，且生成第一预测信号。基层的残差信号203(Rb)由基层的宏块的内预测模式生成。
换言之，图2中的视频信号解码方法计算由基层宏块的内预测模式生成的预测信号与基层宏块之间的差分，且生成基层的残差信号203(Rb)。
最后，第二预测信号207由升采样信号205(u)及第一预测信号201(Pc)的总和生成。升采样信号205(u)是在当前层分辨率下对基层的残差信号203进行升采样操作生成的。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法，当前宏块213(Oc)将第二预测信号207的平滑滤波信号209与当前层的残差信号211(Rc)相加，产生对当前宏块213(Oc)重构处理的实现，如等式″Oc＝Rc+f(Pc+u(Rb))″所表示。
图3示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图3示出在包含于当前层及基层中的宏块的宏块类型指示内宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图3，第一预测信号301(Pc)通过基层的宏块的内预测模式生成，不同于图2中的第一预测信号201。基层的残差信号303(Rb)及第二预测信号307通过与图2中的视频信号解码方法同样的方法生成。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法通过将第二预测信号307的平滑滤波信号309(f)与当前层的残差信号311(Rc)相加来对当前宏块313(Oc)进行重构，如等式″Oc＝Rc+f(Pc+u(Rb))″所表示。
在本例中，为了执行图3中的视频信号解码方法，根据本发明的视频信号解码方法可使用新的句法，或者也可能使用残差预测标志信息(residual_prediction_flag)或基模式标志信息(base_mode_flag)等。
图4示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图4示出在包含于当前层及基层中的宏块的宏块类型指示内宏块及间宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图4，基层的残差信号403(Rb)通过间预测模式生成。换言之，图4中的视频信号解码方法计算由基层宏块的运动矢量生成的预测信号与基层宏块之间的差分，由此生成基层的残差信号403(Rb)。
第一预测信号401(Pc)及第二预测信号407由与图2中的视频信号解码方法相同的方法生成。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法通过将第二预测信号407的平滑滤波信号409(f)与当前层的残差信号411(Rc)相加来对当前宏块413(Oc)进行重构，如等式″Oc＝Rc+f(Pc+u(Rb))″所表示。
图5是示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图5示出在包含于当前层及基层中的宏块的宏块类型指示内宏块及间宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图5，第一预测信号501(Pc)及基层的残差信号503(Rb)由图5中的视频信号解码方法生成。最终，第二预测信号509通过在当前层分辨率下对第一预测信号501(Pc)的降采样信号505及基层的残差信号503(Rb)的总和507进行升采样操作生成。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法通过将第二预测信号509的平滑滤波信号513(f)与当前层的残差信号511(Rc)相加来对当前宏块515(Oc)进行重构，如等式″Oc＝Rc+f(u(d(Pc)+Rb))″所表示。
图6是示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图6示出在包含于当前层及基层中的宏块的宏块类型指示间宏块和内宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图6，第一预测信号601(Pc)由当前层宏块的运动矢量生成。换言之，该第一预测信号601(Pc)由间预测生成。
基层的残差信号603(Rb)通过基层宏块的内预测模式生成。最终，第二预测信号607由升采样信号605(u)与第一预测信号601(Pc)的总和生成。在本例中，升采样信号605通过在当前层分辨率下对基层残差信号603(Rb)进行升采样操作来生成。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法通过将第二预测信号607的平滑滤波信号609(f)与当前层的残差信号611(Rc)相加来对当前宏块613(Oc)进行重构，如等式″Oc＝Rc+f(Pc+u(Rb))″所表示。
图7是示出根据本发明的图1所示视频信号解码方法的概念图。
图7示出在包含于当前层及基层中的宏块的宏块类型指示间宏块及内宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图7，第一预测信号701(Pc)及基层的残差信号703(Rb)由图6中的视频信号解码方法生成。最终，第二预测信号709由与图7中的视频信号解码方法相同的方法生成。
在本例中，根据本发明的视频信号解码方法通过将第二预测信号709的平滑滤波信号713(f)与当前层的残差信号711(Rc)相加来对当前宏块715(Oc)进行重构，如等式″Oc＝Rc+f(u(d(Pc)+Rb))″所表示。
图8是示出根据本发明的编码视频信号方法的流程图。
参考图8，在步骤S80，根据本发明的视频信号编码方法使用第一预测信号及基层的残差信号生成当前层的第二预测信号。换言之，根据本发明的视频信号编码方法使用层间预测方法，从而可以认识到当前层的第一预测信号及基层的残差信号被用作编码当前宏块时的预测元信号。
在本例中，当前层的第一预测信号指示按当前层宏块的宏块类型生成的预测信号。如果宏块类型指示间宏块，则根据本发明的视频信号编码方法使用当前宏块的运动矢量生成预测信号。否则，如果宏块类型指示内宏块，则根据本发明的视频信号编码方法通过当前宏块的内预测模式生成预测信号。
且，基层的残差信号指示按包含于基层中的宏块的宏块类型生成的残差信号。
下文将结合图9～10对根据视频信号编码方法的较佳实施方式生成第二预测信号的方法进行描述。
参考图9-10，根据本发明的视频信号编码方法在步骤S82对在步骤S80生成的第二预测信号与当前宏块之间的残差信号进行编码。换言之，视频信号编码方法对作为预测信号的第二预测信号与当前宏块之间的残差信号进行编码，且将所得信号传输至解码单元。
根据本发明的视频信号编码方法执行第二预测信号的平滑滤波操作，且可以对经平滑滤波处理的第二预测信号与当前宏块之间的残差信号进行编码处理。在本例中，术语“平滑滤波”指示用于平滑通过内预测模式生成的预测信号的方向性的具体程序。
图9是示出根据本发明的图8所示视频信号编码方法的概念图。
图9示出在包含于当前层及基层的宏块的宏块类型指示内宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图9，第一预测信号901(Pc)通过当前层宏块907的内预测模式生成。换言之，图9中的视频信号编码方法通过在内预测模式下在预定方向上执行内预测编码程序来获得预测信号。
基层的残差信号903(Rb)通过基层宏块的内预测模式生成。换言之，图9中的视频信号编码方法计算通过基层宏块的内预测模式生成的预测信号与基层宏块之间的差分，由此生成基层的残差信号903(Rb)。最终，第二预测信号905由残差信号903(Rb)的升采样信号(u)与第一预测信号901(Pc)的总和生成。在本例中，升采样信号(u)通过在该当前层的分辨率下对该残差信号903进行升采样操作生成。
在本例中，根据本发明的视频信号编码方法通过计算第二预测信号905的平滑滤波信号(f)与当前宏块之间的差分生成残差信号909(Rc)，然后对其进行编码，如等式″Rc＝Oc-f(Pc+u(Rb))″所表示。
预测信号905是使编码单元能生成残差信号909所需要的。根据本发明的视频信号编码方法通过将当前层宏块的内预测模式信号901与基层残差信号903的升采样信号相加来生成预测信号905，从而可生成更准确的预测信号，使编码效率提高。在本例中，升采样信号通过在当前层的分辨率下对基层的残差信号903进行升采样操作生成。
图10是示出根据本发明的图8所示视频信号编码方法的概念图。
图10示出在包含于当前层和基层的宏块的宏块类型指示内宏块的前提下根据本发明生成第二预测信号的方法。
参考图10，第一预测信号101(Pc)及基层的残差信号103(Rb)通过基层宏块的内预测模式生成。换言之，图10中的视频信号编码方法计算通过基层宏块的内预测模式生成的预测信号与基层宏块之间的差分，以生成基层的残差信号103(Rb)。根据本发明，第一预测信号101通过基层宏块的内预测模式生成，从而使基层宏块与当前层宏块之间的相关性高。因此，根据本发明的视频信号编码方法可以生成更准确的预测元信号，使译码效率得以提高。
最终，第二预测信号105通过将升采样信号(u)与第一预测信号101(Pc)相加来生成。升采样信号(u)通过在当前层分辨率下对基层的残差信号103(Rb)进行升采样操作生成。
在本例中，根据本发明的视频信号编码方法通过计算第二预测信号105的平滑滤波信号(f)与当前宏块之间的差分生成残差信号109(Rc)，然后对其进行编码，如等式″Rc＝Oc-f(Pc+u(Rb))″所表示。
图10中的视频信号解码方法的标志信息可以被编码。在本例中，新的句法可用作标志信息。除此以外，残差预测标志信息(residual_prediction_flag)或基模式标志信息(base_mode_flag)可用作标志信息。
使用对应于图4-7中的视频信号解码方法的视频信号编码方法(未示出)生成第一预测信号、基层的残差信号、以及第二预测信号的方法与图4-7中的方法相同。
下文将对层间预测方法中的基内预测的权重预测方法(未示出)进行详细描述。
基于基内预测的视频信号编码方法如下。
将对应于基层宏块的当前层的升采样信号(B)乘以权重(w)，且将相乘结果加上偏移值(o)，从而生成当前层的预测信号。在本例中，权重可以是色度信号(chroma)或亮度信号(luma)的权重值，且偏移值可能是色度信号(luma)或亮度信号(luma)的偏移值。
最终，基于基内预测的视频信号编码方法对当前层预测与当前层宏块(S)之间的残差信号(R)进行编码，如等式″R＝S-(B*w+o)″所表示。且，基于基内预测的视频信号编码方法可以对指示上述预测方法的标志信息进行编码，且还可以对权重和偏移值信息进行编码。
在本例中，新句法，即加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)可被定义为指示预测方法的标志信息。
例如，如果加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)指示″1″，则这指示将亮度信号和色度信号的权重和偏移值应用于基内预测。如果加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)指示″0″，则这指示不将亮度信号和色度信号的权重和偏移值应用于基内预测。
同样，亮度信号和色度信号的权重信息可以是权重值本身，且亮度信号和色度信号的偏移值信息可以是偏移值本身。除此以外，权重信息和偏移值信息也可以指示能够获得权重和偏移值的特定信息。
基于基内预测的视频信号解码方法如下。
上述基于基内预测的视频信号解码方法使用根据加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)的权重和偏移值信息来计算权重(w)和偏移值(o)。
例如，如果加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)指示″1″，则这指示将亮度信号和色度信号的权重和偏移值应用于基内预测。如果加权基内预测标志(weighted_intra_base_prediction_flag)指示″0″，则这指示不将亮度信号和色度信号的权重和偏移值应用于基内预测。
基于基内预测的上述视频信号解码方法使用计算获得的权重(w)和偏移值(o)生成当前层的预测信号。
最终，上述基于基内预测的视频信号解码方法将当前层的预测信号与残差信号(R)相加，且对当前层的宏块(S)进行解码处理，如等式″S＝R+(B*w+o)″所表示。
因此，如果基层图象是对当前层图象执行降采样操作或者当前层图像是由另一台相机捕获的，则上述使用基内预测解码/编码视频信号的方法降低了当前层图象与基层图象之间在辉度上的差异。
对于本领域技术人员而言，显然可对本发明做各种修正和变化而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等效方案范围内的本发明的修正和变化。
有益效果
根据本发明的使用层间预测程序解码/编码视频信号的方法按当前层和基层的宏块的宏块类型使用各种层间预测方法，且除去层间冗余，使译码效率得以提高。
附图简要说明
为提供对本发明的进一步理解的附图示出了本发明的实施方式，而且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出本发明的解码视频信号方法的流程图；
图2～7是示出本发明的图1所示的视频信号解码方法的概念图；
图8是示出本发明的编码视频信号方法的流程图；以及
图9-10是示出本发明的图8所示的视频信号编码方法的概念图。
具体实施方式
因此，本发明涉及一种基本上避免了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题的使用层间预测方法解码/编码视频信号的方法。
旨在解决问题的本发明的一个目标在于一种使用层间预测程序对视频信号进行解码/编码的方法。
本发明的目标可以通过提供一种用于生成一种对包括若干层信息的视频信号进行解码方法的方法来实现，该方法包括：a)获得增强层的当前块的第一预测信号及至少基于基层块的残差信号；b)对该第一预测信号与残差信号的总和进行平滑处理，并生成当前块的第二预测信号；以及c)基于该第二预测信号重构当前块。
本发明的另一方面是提供一种对包括若干层信息的视频信号进行编码的方法，该方法包括：a)使用当前层的第一预测信号及基层的残差信号生成当前层的第二预测信号，以及b)对第二预测信号与当前宏块之间的残差信号进行编码。

Claims (9)

1.一种对包括若干层信息的视频信号进行解码的方法，其包括：
a)获得增强层的当前块的第一预测信号及至少基于基层块的残差信号；
b)对所述第一预测信号和所述残差信号的总和进行平滑处理，并生成所述当前块的第二预测信号；以及
c)基于所述第二预测信号重构所述当前块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重构当前块的步骤c)包括：
将所述当前块的第二预测信号与所述残差信号相加；以及
重构所述当前块。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成第一预测信号的步骤a)包括：
从基于来自所述当前块和基层的一个块的至少一个预测模式信息生成所述第一预测信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当前块的预测模式信息指示内预测模式。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基层块的预测模式信息指示间预测模式。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基层块的预测模式信息指示间预测模式。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述残差信号是基于所述增强层的。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述残差信号包括基于所述基层块的升采样的视频信号。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述升采样根据所述增强层的分辨率来提高所述基层的分辨率。
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