CN1771736A - 视频编码、解码方法和相应设备 - Google Patents

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G·马匡特
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Abstract

本发明涉及一种编码方法，该编码方法被应用到一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码方法被应用来生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码。根据所述方法，所述语法包括被提供来独立地描述对各个通道的时间预测类型的附加语法信息，所述附加语法信息是在图像级被置于所述已编码的所生成比特流中，其或者由所有现有通道共享，或者对于每个所述通道来说是特定的。

Description

视频编码、解码方法和相应设备
发明领域
本发明涉及视频压缩、例如MPEG系列(MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4)的视频编码标准以及涉及ITU-H.26X系列(H.261、H.263及其扩展、H.264)的视频推荐。更具体来说，本发明涉及一种编码方法，该编码方法被应用到一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码方法被应用来生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码，其中所述内容是依照分开的通道进行描述的。
本发明还涉及一种相应的编码设备、包括由这种编码设备生成的已编码比特流的可发送的视频信号以及一种用于对包括这种已编码比特流的视频信号进行解码的方法和设备。
发明背景
在第一种视频编码标准和推荐中(直到MPEG-4和H.264)，假设视频是矩形的，并且是按照一个亮度通道和两个色度通道进行描述的。在MPEG-4中，已经引入了一个承载形状信息的附加通道。有两种模式可用来压缩这些通道：INTRA模式，其中通过利用单个图像的给定通道中的像素的空间冗余度来编码每个通道；以及INTER模式，该模式利用分开的图像之间的时间冗余度。INTER模式依赖于运动补偿技术，该技术通过编码从一个图像到另一个图像的像素运动来从一个(或多个)先前解码的图像描述另一个图像。通常将要被编码的图像分割成独立的块，其中向每个块分配一个运动矢量。然后通过按照所述运动矢量组从基准图像对各像素块进行位移来构造对图像的预测(亮度和色度通道共享相同的运动描述)。最后，在INTER模式中对待编码图像及其经运动补偿的预测之间的差异(称为残留信号)进行编码，以便进一步细化解码的图像。然而，用相同的运动信息来描述所有像素通道的做法是一种局限，这样做会损害视频编码***的压缩效率。
发明概要
因此，本发明的一个目的是提出一种视频编码方法，其中通过适配时间预测的形成方式来避免所述缺陷。
为此，本发明涉及一种如在说明书的开头部分中所定义的方法，其特征在于，所述语法包括被提供来在图像级独立地描述对各个通道的时间预测类型的附加语法信息，所述预测是在包括下列情况的列表中选择的：
-所述时间预测是通过直接在一个或多个基准画面上应用由所述编码器发送的运动场(motion field)而形成的；
-所述时间预测是一个基准图像的拷贝；
-所述时间预测是通过对所述运动场的时间内插而形成的；
-所述时间预测是通过对当前运动场的时间内插而形成的，并且通过由所述编码器发送的运动场进一步细化。
本发明还涉及一种相应的编码设备、包括由这种编码设备生成的已编码比特流的可发送的视频信号以及一种用于对包括这种已编码比特流的视频信号进行解码的方法和设备。
发明的详细描述
本发明提出在由各视频标准和推荐使用的语法中引入一种新的语法单元以便提高灵活性，并且使得有可能对各个通道的时间预测进行更有效、更独立的编码。该附加的语法单元例如被称为“通道时间预测”，它采取下列的符号值：
Motion_compensation(运动补偿)
Temporal_copy(时间拷贝)
Temporal_interpolation(时间内插)
Motion_compensated_temporal_interpolation(经运动补偿的时间内插)，这些值的意义是：
a)motion_compensation：所述时间预测是通过直接在一个或多个基准画面上应用由所述编码器发送的运动场而形成的(此默认模式隐含地是大多数当前编码***的INTER编码模式)；
b)temporal_copy：所述时间预测是一个基准图像的拷贝；
c)temporal_interpolation：所述时间预测是通过对所述运动场的时间内插而形成的；
d)motion_compensated_temporal_interpolation：所述时间预测是通过对当前运动场的时间内插而形成的，并且通过由所述编码器发送的运动场进一步细化。
“时间内插”一词必须广义理解，也就是说，其意味着由诸如Vnew＝a.V1+b.V2+K之类的表达式所定义的那种类型的任何操作，其中V1和V2表示先前解码的运动场，a和b表示分别被分配给所述过去和未来运动场的系数，K表示一个偏移量，而Vnew是如此获得的新的运动场。因此可以看出，时间拷贝的特殊情况实际上包括在时间内插的更为一般的情况中，其中b＝0且K＝0(或者a＝0且K＝0)。
因此预期所提出的附加语法单元在图像级(或者在MPEG-4术语中是VOP级)被置于必须被存储(或者必须被发送到解码侧)的已编码比特流中，其中或者将一个语法单元置于INTER画面中(于是其意义由存在于该VOP中的所有通道共享)，或者为每一个所存在的通道提供一个语法单元。
本发明可以用在所提到的情况中，其中没有必要对于所有通道都编码一个运动矢量组。举例来说，在其中连续帧之间几乎没有运动的序列中，不对重复表示每个宏块没有运动的一个完整的运动矢量组进行编码，相反地，可能是有利的是用信号通知不存在运动。在其它情况下，不对运动矢量场进行编码，相反地，可能有利的是用信号通知：应该通过从几个基准图像对图像进行内插来构造对运动矢量的预测(在这种情况下，解码器必须估计在几个基准图像之间的运动场并且对其进行内插，以便创建对当前图像的预测)，或者仍然可以从对基准图像的时间内插解释运动矢量场，而不是直接从一个或几个基准图像来解释运动矢量场。此外，还有这样的情况，其中可以基于通道来切换构造时间预测的方式。举例来说，在具有形状通道的序列的情况下，形状信息可能不会改变太多，同时亮度和色度通道则承载变化的信息(例如描绘一个正在旋转的星球的视频就是这种情况：其形状总是一个圆盘，但是其纹理则取决于该星球的旋转)。在这种情况下，可以通过时间拷贝来恢复形状通道，亮度和色度通道则可以通过经运动补偿的时间内插来恢复。

Claims (7)

1、一种编码方法，该编码方法被应用到一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码方法被应用来生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码，其中所述内容是依照分开的通道进行描述的，所述方法的特征在于，所述语法包括被提供来在图像级、在所述已编码的所生成比特流中独立地描述对各个通道的时间预测类型的附加语法信息，所述预测是在包括下列情况的列表中选择的：
-所述时间预测是通过直接在一个或多个基准画面上应用由所述编码器发送的运动场而形成的；
-所述时间预测是一个基准图像的拷贝；
-所述时间预测是通过对所述运动场的时间内插而形成的；
-所述时间预测是通过对当前运动场的时间内插而形成的，并且通过由所述编码器发送的运动场进一步细化。
2、根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述附加语法信息包括一个语法单元，该语法单元的意义对于每个所存在的通道是特定的。
3、根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述附加语法信息包括一个语法单元，该语法单元的意义由所有现有通道共享。
4、一种编码设备，该编码设备用于处理一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码设备用于生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码，其中所述内容是依照分开的通道进行描述的，所述编码设备被提供来执行依照权利要求1至3中的任何一条所述的编码方法。
5、一种包括由编码设备生成的已编码比特流的可发送的视频信号，该编码设备用于处理一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码设备用于生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码，其中所述内容是依照分开的通道进行描述的，所述可发送的视频信号还包括被提供来在图像级、在所述已编码的所生成比特流中独立地描述对各个通道的时间预测类型的附加语法信息，所述预测是在包括下列情况的列表中选择的：
-所述时间预测是通过直接在一个或多个基准画面上应用由所述编码器发送的运动场而形成的；
-所述时间预测是一个基准图像的拷贝；
-所述时间预测是通过对所述运动场的时间内插而形成的；
-所述时间预测是通过对当前运动场的时间内插而形成的，并且通过由所述编码器发送的运动场进一步细化。
6、一种用于对包括由编码设备生成的已编码比特流的可发送的视频信号进行解码的方法，该编码设备用于处理一个对应于被细分成连续视频对象平面(VOP)的连续场景的视频输入序列，并且为了编码所述场景的所有视频对象，该编码设备用于生成一个由已编码视频数据构成的已编码比特流，其中借助于一种比特流语法来描述每个数据项，从而允许对所述比特流的内容的所有单元进行识别和解码，其中所述内容是依照分开的通道进行描述的，所述可发送的视频信号还包括被提供来在图像级、在所述已编码的所生成比特流中独立地描述对各个通道的时间预测类型的附加语法信息，所述预测是在包括下列情况的列表中选择的：
-所述时间预测是通过直接在一个或多个基准画面上应用由所述编码器发送的运动场而形成的；
-所述时间预测是一个基准图像的拷贝；
-所述时间预测是通过对所述运动场的时间内插而形成的；
-所述时间预测是通过对当前运动场的时间内插而形成的，并且通过由所述编码器发送的运动场进一步细化。
7、一种用于执行依照权利要求6所述的解码方法的解码设备。
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