專利名稱：頻道切換裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電視廣播技術(shù)中用戶端快速進行頻道切換的 裝置及方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字電視廣播正在推廣普及。其延伸業(yè)務(wù)手才幾電禍,也蓄積待 發(fā)，且具有更廣闊的前景。在手機電視應(yīng)用中提出在用戶端快速切 換節(jié)目播放頻道的問題，要求同現(xiàn)有的模擬電視所具備的功能一 樣，在播放過程中立即響應(yīng)用戶的切換頻道請求顯示新頻道圖像。
對于模擬電視廣播，切換到另外一個頻道后可立即顯示圖像。 因為每個取樣時刻的場圖像信號的處理、模擬視頻編碼、模擬視頻解碼都彼此獨立，無任何時間依賴性(當前時刻的圖像產(chǎn)生需要利 用過去時刻已經(jīng)產(chǎn)生的圖像)。但是數(shù)字電視廣播就完全不同了 。 為了提高傳輸效率，對數(shù)字一見頻數(shù)據(jù)進行有損壓縮，形成壓縮碼流。 壓縮算法包括幀內(nèi)預測編碼、運動補償幀間預測編碼和雙向運動補 償幀間預測編碼等方法，分別形成I幀、P幀和B幀碼流。 一見頻序 列的時域結(jié)構(gòu)如圖l所示。其中幀間預測引入時間依賴，即當前時 刻的圖像重建需要利用過去時刻已經(jīng)重建的圖像。幀內(nèi)預測沒有引 入時間依賴。故完全幀內(nèi)編碼的I幀不存在任何時間依賴，包含運 動補償幀間預測編碼的P幀存在對過去幀的依賴，包含雙向運動補 償幀間預測編碼的B幀同時存在對過去幀和將來幀的依賴。在切換 到另外一個頻道后，如果遇到P幀和B幀碼流，解碼后都無法顯示新頻道圖像。即使清除了幀緩存區(qū)中舊頻道過去幀重建圖像數(shù)據(jù)， 也只能看到無主觀意義的幀間預測殘差痕跡。只有遇到無時間依賴 的I幀才能顯示新頻道圖像。但是I幀在序列中出現(xiàn)過多會顯著降 低壓縮性能，引起碼率升高、碼字分布突變、圖像質(zhì)量下降等不良 后果。I幀間隔太長，又會引起切換響應(yīng)時間過長，產(chǎn)生切換過慢 的感覺，降低服務(wù)質(zhì)量。
現(xiàn)有的數(shù)字視頻傳輸應(yīng)用大多具備反饋信道。用戶切換請求可以經(jīng)過反饋信道從4妾收端到達發(fā)送端，從而允許在發(fā)送端完成碼流 切換，有利于獲得切換響應(yīng)速度和編碼效率(壓縮比)俱佳的效果。
對于發(fā)送端實時編碼的應(yīng)用，如會議電視和可視電話， 僅在收 到反饋信道送來的一個I幀刷新請求的時刻，編碼器才編一個I幀 碼流，供遠端切換視頻源。如圖2所示，在通過E1專線傳輸?shù)腍.320 會議電視系統(tǒng)中，會場的終端在收到多點控制單元MCU通過H.230 信令送來的快速更新_清求VCU ( Video Command Fast Update R叫uest)命令后，立即編一個I幀發(fā)送出去，使得遠端立即切換會 場。在會議進程中的其它時刻全編P幀。
對于存儲于服務(wù)器上的流媒體傳輸應(yīng)用，如視頻點播VOD, 應(yīng)用層的雙向協(xié)議RTSP ( Real-time Streaming Protocol)在用戶和 媒體服務(wù)器之間互相傳遞消息，充當媒體服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)遠程控制。 由此實現(xiàn)用戶對媒體服務(wù)器上音視頻節(jié)目內(nèi)容的操作，完成一系列 遠端控制節(jié)目播放功能如暫停、快進、快退和定位。為了獲得比I 幀切換更高的傳輸效率，最新視頻編碼標準H.264專門提供新的碼 流結(jié)構(gòu)和切換方法-切換幀，包括SP幀和SI幀，為伴隨待傳輸內(nèi)容 存儲的附加碼流，不切換時不發(fā)送，只有在響應(yīng)切換請求時發(fā)送切 換時刻的切換幀碼流，橋接兩個碼流并且在接收端生成沒有任何失 諧的重建圖像。這里關(guān)注不同頻道、不同一見頻源的切換，即SI幀切 換，如圖3所示。在待傳輸?shù)拇a流中周期性分布著SP幀及其附加碼流SI幀。其中SP幀在碼流內(nèi)部，隨碼流的傳l餘而傳ilr; SI幀在 碼流外部，不切換時不傳輸。SP幀的重建圖像與SI幀的重建圖像 完全一致，從而保證切換過程不引入解碼失諧。SP幀的編碼方法包含運動補償幀間預測，在率失真性能(壓縮性能)上明顯優(yōu)于普通I幀而略低于普通P幀，同時引入對過去幀的依賴；SI幀的編碼方 法是完全幀內(nèi)預測方法，沒有引入時間依賴，可在切才灸后立即顯示 碼流二的圖像。在圖3中，服務(wù)器先發(fā)送碼流一。在收到用戶切換 節(jié)目的i青求后發(fā)送碼流二的Sl2幀。此時已經(jīng)可以顯示碼流二的圖 像。接著發(fā)送隨后的P幀。于是完成從碼流一至碼流二的切換。
數(shù)字電視廣播沒有反饋信道。眾多用戶接收電視臺提供的多個 頻道。對于具體用戶的頻道切換請求在信號發(fā)送后執(zhí)行。此時圖2 的方法完全不適用，圖3的方法在傳輸效率上比千脆用I幀切換的 方法還差，這是因為多出SP幀碼流，編解碼過程還復雜。唯有使 用I幀切換，如圖4所示。為提高切換響應(yīng)速度，不得不提高I幀 出現(xiàn)頻率，如每隔1秒插一個I幀。I幀在序列中出現(xiàn)過多會顯著 降低壓縮性能。對于分辨率在標清和高清的高碼率數(shù)字電視廣播， 碼率的限制程度不高，切換響應(yīng)速度與編碼效率的矛盾尚不明顯。 對于面向手機的低分辨率低碼率數(shù)字電視廣播，切換響應(yīng)速度與編 碼效率的矛盾顯得非常突出在300Kbps左右的碼率上，每隔2秒 插1個I幀，圖像質(zhì)量還過得去；每隔1秒插一個I幀，圖像質(zhì)量 已經(jīng)無法接受；2秒鐘的切換響應(yīng)時間又讓人感覺頻道轉(zhuǎn)換得太慢。
因此，需要一種既能夠在用戶端快速切換頻道又在相同碼率下 圖像質(zhì)量下降不大的切換解決方案，能夠解決上述相關(guān)技術(shù)中的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種既能夠在用戶端快速切換頻道又在相同 碼率下圖像質(zhì)量下降不大的切換解決方案，能夠解決上述相關(guān)技術(shù) 中的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種頻道切換裝置，裝置包括 編碼模塊，用于對視頻源編碼生成切換幀碼流，每幀碼流包括用于 重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的 冗余碼流；以及解碼模塊，用于在頻道切換前和頻道切換后，分別 對切換幀進行解碼，以重建圖像并進行顯示，并將重建圖像作為將 來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。
在上述的頻道切換裝置中，冗余碼流為完全幀內(nèi)預測編碼的I幀。
在上述的頻道切換裝置中，編碼模塊通過降低分辨率和/或提高 量化間距來降^f氐切換幀冗余碼流的碼率。
在上述的頻道切換裝置中，在頻道切換前，解碼;f莫塊對切換幀 的冗余碼流進行解碼，重建低質(zhì)量圖像，并利用低質(zhì)量圖像、過去 幀以及對切換幀正常質(zhì)量碼流解碼所得的數(shù)據(jù)生成正常質(zhì)量圖像。
在上述的頻道切換裝置中，發(fā)生頻道切換后，解碼模塊對下一 個切換幀的冗余碼流進行解碼，重建可向用戶顯示新頻道節(jié)目低質(zhì) 量圖像，并丟棄切換幀的正常質(zhì)量碼流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種頻道切換方法，包括以下 步驟步驟a,在視頻碼流中插入切換幀碼流，并將其傳輸至用戶 端，其中，切換幀碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流，且切換幀碼流與視頻碼
流中的I幀一起提供可切換點；以及步驟b，在發(fā)生頻道切換前后， 分別對當前頻道和新頻道的碼流進4亍解碼，以重建圖像并顯示給用 戶，并將圖像作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。
在上述的頻道切換方法，視頻碼流還包括P幀和B幀，以及其
中，以大間隔編I幀，以小間隔編切換幀。
在上述的頻道切換方法中，步驟b包括以下步驟在發(fā)生頻道 切換前，只于當前頻道的正常質(zhì)量碼流進4亍解碼。
在上述的頻道切換方法中，步驟b包括以下步驟在發(fā)生頻道 切換后，在新頻道碼流中搜索I幀碼流和切換幀碼流。
在上述的頻道切換方法中，進一步包4舌以下步驟如果遇到I 幀，對新頻道的正常質(zhì)量碼流進行解碼；以及如果遇到切換幀，對 新頻道的冗余碼流進行解碼，重建新頻道的低質(zhì)量圖像并顯示給用 戶，后續(xù)P幀以低質(zhì)量圖像作為參考幀，當遇到I幀碼流時，對新 頻道的正常質(zhì)量碼流進行解碼。
在上述的頻道切換方法中，切換幀的冗余碼流能夠立即顯示新 頻道圖像。
在上述的頻道切換方法中，還包括以下步驟利用正常質(zhì)量的 過去幀和切換幀的低質(zhì)量重建圖像預測切換幀的正常質(zhì)量圖像，其 中，利用以下編碼模式中的一種對原始圖像中的每個16xl6宏塊生 成預測圖^f象的宏塊碼流幀間預測、層間預測、均等的幀間與層間 力口4又預測及自適應(yīng)的幀間與層間加斗又預測。
通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實現(xiàn)了如下技術(shù)效果在用戶端快 速響應(yīng)用戶的節(jié)目播放頻道切換請求，立即顯示新頻道圖像，同時 同碼率的圖^f象質(zhì)量沒有明顯下降。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的i兌明書中闡述，并且，部 分地從i兌明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā) 明的目的和其j也優(yōu)點可通過在所寫的i兌明書、纟又利要求書、以及附 圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申 請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中^L頻碼流的時域結(jié)構(gòu)示意圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中會議電視系統(tǒng)會場切換示意圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中流媒體的發(fā)送端節(jié)目切換示意圖4示出現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字電視廣播的用戶端頻道切換方法示意
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的頻道切換裝置方框圖6示出根據(jù)本發(fā)明的頻道切換方法流程圖7示出才艮據(jù)本發(fā)明的切換幀的示意圖；以及
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的用戶端快速頻道切換方法的示意圖。
具體實施例方式
下面4夸參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的頻道切換裝置方框圖。參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的頻道切換裝置500包括
編碼模塊502,用于對視頻源編碼生成切換幀碼流，每幀碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流；以及
解碼才莫塊504，用于在頻道切換前和頻道切換后，分別對切換幀進行解碼，以重建圖像并進行顯示，并將重建圖像作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。
在上述的頻道切換裝置中，冗余碼流為完全幀內(nèi)預測編碼的I幀。
在上述的頻道切換裝置中，通過降低分辨率和/或提高量化間距來降低切換幀冗余碼流的碼率。
在上述的頻道切換裝置中，在頻道切換前，解碼模塊對切換幀的冗余碼流進行解碼，重建低質(zhì)量圖像，并利用低質(zhì)量圖像、過去幀以及對切換幀正常質(zhì)量碼流解碼所得的數(shù)據(jù)生成正常質(zhì)量圖像。
在上述的頻道切換裝置中，發(fā)生頻道切換后，解碼器對下一個切換幀的冗余碼流進行解碼，重建可向用戶顯示新頻道節(jié)目低質(zhì)量圖像，并丟棄切換幀的正常質(zhì)量碼流。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的頻道切換方法的示意圖。參照圖6,根 據(jù)本發(fā)明的頻道切換方法包括以下步驟
步驟S602，在^L頻碼流中插入切換幀碼流，并將其傳輸至用戶 端，其中，切換幀碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用 于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流，且切換幀碼流與視頻碼 流中的I幀一起提供可切換點；以及
步驟S604，在發(fā)生頻道切換前后，分別對當前頻道和新頻道的 碼流進行解碼，以重建圖像并顯示給用戶，并將圖像作為將來幀的 參考幀存入幀纟爰存區(qū)。
在上述的頻道切換方法中，視頻碼流還包括P幀和B幀，以及 其中，以大間隔編I幀，以小間隔編切4奐幀。
在上述的頻道切換方法中，步驟S604包括以下步驟在發(fā)生 頻道切換前，對當前頻道的正常質(zhì)量碼流進行解碼。
在上述的頻道切換方法中，步驟S604包括以下步驟在發(fā)生 頻道切換后，在新頻道碼流中搜索I幀碼流和切換幀碼流。
在上述的頻道切換方法中，進一步包括以下步驟如果遇到I 幀，對新頻道的正常質(zhì)量碼流進行解碼；以及如果遇到切換幀，對 新頻道的冗余碼流進行解碼，重建新頻道的低質(zhì)量圖像并顯示給用 戶，后續(xù)P幀以^f氐質(zhì)量圖像作為參考幀，當遇到I幀碼流時，對新 頻道的正常質(zhì)量石馬流進行解碼。
在上述的頻道切換方法中，切換幀的冗余碼流能夠立即顯示新 頻道圖像。
在上述的頻道切換方法中，還包括以下步驟利用正常質(zhì)量的 過去幀和切換幀的低質(zhì)量重建圖像預測切換幀的正常質(zhì)量圖像，其 中，利用以下編碼模式中的一種對原始圖像中的每個16xl6宏塊生 成預測圖像的宏塊碼流幀間預測、層間預測、均等的幀間與層間 加權(quán)預測及自適應(yīng)的幀間與層間加權(quán)預測。
下面結(jié)合圖7和圖8來說明本發(fā)明的一個實施例。在該實施例 中，通過以下幾個步驟實IE頻道切換。
一、編碼
在正常傳輸?shù)拇a流外增加專門用于切換的冗余碼流，如圖7所 示。這些碼流為完全幀內(nèi)預測編碼的I幀，以便在切換后立即顯示 圖像。冗余I幀與同時刻正常質(zhì)量碼流融合在一起，成為切換幀， 在視頻序列中提供可切換點。序列中的I幀也提供可切換點。
具體步驟如下
(1)切換幀內(nèi)低質(zhì)量冗余I幀的編碼
首先執(zhí)行下取樣。用現(xiàn)有的下耳又樣濾波方法(如H.264 SVC所 采用的源自MPEG-4VM18.0的13抽頭濾波器)把原始圖<象縮小及 平滑濾波，獲得行寬與高度都能被16整除的低分辨率圖像。
接下來進4于I幀編碼，用同一一見頻序列I幀的編碼方法處理該 低分辨率圖像。設(shè)置量化間距大于切換幀正常質(zhì)量圖像的量化間 3巨，生成符合J見有— 見頻編碼標準(包4舌國際標準 MPEG-l/MPEG-2/MPEG-4和H.261/H.263/H.264以及H.264的國內(nèi) 版本AVS )格式的I幀碼流。
最后對重建圖像內(nèi)插放大。用現(xiàn)有的內(nèi)插濾波器(如H.264 SVC 所采用的H.264的4抽頭內(nèi)插濾波器和雙線性內(nèi)插濾波器)把低分 辨率重建圖像放大至正常尺寸。
(2 )切*換幀內(nèi)正常質(zhì)量碼流的生成編碼模塊在正常尺寸圖像平面內(nèi)每個16x16宏塊上從本實施例 提供的四種預測模式中選出性能最佳的 一 種模式，標識為宏塊類 型，以該最佳預測^莫式完成預測并且生成宏塊碼流。
本實施例提供四種16x16宏塊編碼模式，包括幀間預測，以 經(jīng)過運動補償?shù)恼Ｙ|(zhì)量過去幀圖 <象塊為預測圖l象塊；層間預測， 以同時刻對應(yīng)低質(zhì)量冗余I幀圖像塊為預測圖像塊；均等的加權(quán)預 測，預測圖像塊為(經(jīng)過運動補償?shù)恼Ｙ|(zhì)量過去幀圖像塊+同時 刻對應(yīng)低質(zhì)量冗余I幀圖像塊+1 ) /2,即兩個參考圖像塊的加權(quán)系 H相同，為1/2;自適應(yīng)的加斗又預測，才艮據(jù)經(jīng)過運動補償?shù)恼Ｙ|(zhì) 量過去幀圖像塊和同時刻對應(yīng)低質(zhì)量冗余I幀圖像塊的量化參數(shù)確 定各自的加權(quán)系數(shù)，使得細量化的圖像塊對預測的影響大一些，粗 量化的圖像塊對預測的影響d 、 一些。
在上述四種16x16宏塊編碼模式中，只有模式2層間預測的碼 流不包含運動矢量，其它三種模式都包含運動矢量。利用宏塊類型 定義、區(qū)分上面四種宏塊編碼模式。
生成宏塊碼流的步驟和方法，包括分塊正交變換、量化、之字 掃描與游程編碼、編碼器本地重建圖像生成、熵編碼，與同一視頻 序列P幀的宏塊編碼方法相同。當然性能最好的方法是H.264編碼 方法。
(3 )切換幀碼流的封裝與打包把低質(zhì)量冗余I幀碼流和正常質(zhì)量碼流封裝為一個切換幀碼 流，低質(zhì)量冗余I幀碼流在前，正常質(zhì)量碼流在后。切換幀必須區(qū) 別于I、 P、 B幀或H.264的SI/SP幀。具體內(nèi)容取決于4見頻編石馬標 準。下面結(jié)合兩個實例來說明。
第一個實例是在H.264碼流中定義、封裝切換幀碼流。
首先，為切換幀內(nèi)的低質(zhì)量冗余I幀碼流和正常質(zhì)量碼流定義 兩個新的slice類型，即區(qū)分切換幀和I、 P、 B、 SP、 SI幀，也區(qū)分 同 一個切換幀內(nèi)的4氐質(zhì)量冗余I幀碼流和正常質(zhì)量碼流。
然后，在一個切換幀內(nèi)，低質(zhì)量冗余I幀碼流分置于多個低質(zhì) 量冗余I slice內(nèi)，每個低質(zhì)量冗余I slice包含整H個宏塊的低質(zhì)量 冗余I幀碼流；正常質(zhì)量碼流分置于正常質(zhì)量slice內(nèi)，每個正常質(zhì) 量slice內(nèi)包含整數(shù)個宏塊的正常質(zhì)量碼流；同一個切換幀的低質(zhì)量 冗余I slice和正常質(zhì)量slice擁有相同的POC (slice頭信息指示的 圖像顯示次序)。
4妄下來，對于一個切換幀，編碼器先發(fā)送4氏質(zhì)量冗余I slice, 再發(fā)送正常質(zhì)量slice。
第二個實例是在AVS碼流中定義、封裝切換幀碼流。
AVS的碼流結(jié)構(gòu)類似于MPEG-4，為視頻序列-〉圖像》slice》 宏塊->塊。slice以上的碼流結(jié)構(gòu)還擁有各自不同的起始碼。AVS的 幀層信息放在可單獨形成數(shù)據(jù)包發(fā)送的圖像頭中。AVS已經(jīng)定義了 I圖像頭和PB圖像頭。切換幀的封裝方法如下
首先，為切換幀定義新的S圖像頭，區(qū)分切換幀和I、 P、 B幀。
然后，在slice頭信息中增加質(zhì)量層的定義，區(qū)分同一個切換幀 內(nèi)的低質(zhì)量冗余I幀碼流和正常質(zhì)量碼流。
接下來，在一個切換幀內(nèi)，低質(zhì)量冗余I幀碼流分置于多個低 質(zhì)量冗余I slice內(nèi)，每個低質(zhì)量冗余I slice包含整數(shù)個宏塊的低質(zhì)量冗余I幀石馬流；正常質(zhì)量石馬流分置于正常質(zhì)量slice內(nèi)，每個正常 質(zhì)量slice內(nèi)包含整數(shù)個宏塊的正常質(zhì)量碼流。
(4)作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)
把編碼器本地重建的切換幀正常質(zhì)量圖像(注意不是切換幀低 質(zhì)量冗余I幀圖像)作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。后續(xù)P幀 以該正常質(zhì)量本地重建圖象為參考幀繼續(xù)編碼。
二、 傳輸
切換幀通過傳輸信道到達用戶端。接收端先收到切換幀內(nèi)的低 質(zhì)量冗余I幀碼流，4妻著收到切換幀內(nèi)的正常質(zhì)量碼流。
三、 解碼
(1 )沒有頻道切換時的解碼
解碼模塊在遇到切換幀時首先處理開頭的低質(zhì)量冗余i幀碼 流，用同一3見頻序列I幀解碼方法解碼并且重建^f氐分辨率圖l象。用 現(xiàn)有的內(nèi)插濾波器把該低分辨率圖像放大至正常尺寸，得到低質(zhì)量 圖像。此過程與編碼器重建本地低質(zhì)量圖像的過程完全一致。
接妾著處理正常質(zhì)量碼流。解碼才莫塊解碼16x16宏塊碼流，4艮據(jù) 宏塊類型用四種預測模式中確定的一種模式從過去幀和切換幀的 上述低質(zhì)量圖像中生成預測圖像，再與切換幀正常質(zhì)量碼流解碼所 得的殘差數(shù)據(jù)相加，得到正常質(zhì)量圖像。四種預測模式包括幀間 預測、層間預測、均等的幀間與層間加權(quán)預測及自適應(yīng)的幀間與層 間加4又預測。對切:換幀正常質(zhì)量碼流解碼生成殘差lt梧的步駛《和方 法，包括熵譯碼、反之字掃描與游程譯碼、反量化、反正交變換， 與同一一見頻序列P幀的宏塊解石馬方法相同。最后把正常質(zhì)量圖像顯示主合用戶，并且作為爿奪來幀的參考幀存 入幀緩存區(qū)。后續(xù)P幀以該正常質(zhì)量圖像為參考幀繼續(xù)編碼。低質(zhì) 量冗余I幀圖像不顯示給用戶，也不作為將來幀的參考幀。
(2)發(fā)生頻道切換后的解碼
解碼模塊在遇到切換幀時首先處理開頭的低質(zhì)量冗余I幀碼 流，用同一^L頻序列I幀解碼方法解碼并且重建低分辨率圖像。用 現(xiàn)有的內(nèi)插濾波器把該低分辨率圖像放大至正常尺寸，得到低質(zhì)量 圖像。此過程與編碼器重建本地低質(zhì)量圖像的過程完全 一 致。
然后該低質(zhì)量圖像可向用戶顯示新頻道節(jié)目，并且作為將來幀 的參考幀存入幀緩存區(qū)，切換幀正常質(zhì)量碼流則被丟棄。
四、用戶端切換
如圖8所示，用戶收到的視頻序列碼流包括I、 P、 B幀，還有 本發(fā)明的切換幀。其中I幀和切換幀4是供可切換點。
首先，解碼器正常解碼流一的碼流，并且顯示圖像。
接下來，在收到用戶的頻道切換請求后，解碼器在碼流二中搜索I幀與切:換幀。如果遇到I幀，立即進入石馬流二的正常解碼并且 顯示正常質(zhì)量的圖像；如果遇到切換幀，解其中的低質(zhì)量冗余I幀 碼流，生成低質(zhì)量圖像，顯示給用戶，存入幀緩存區(qū)作為將來幀的 參考幀。丟棄切換幀內(nèi)的正常質(zhì)量碼流，處理后續(xù)幀。
再接下來，后續(xù)P幀用低質(zhì)量圖像作為參考幀。這樣就產(chǎn)生失 諧和解碼誤差，出現(xiàn)圖像質(zhì)量退化。這樣的失諧、解碼誤差和圖像 質(zhì)量退化一直隨時間傳遞，直到遇到碼流二的I幀碼流。此時存在失諧的圖像得到刷新，不斷傳遞的解碼誤差得到清除，解碼器進入 碼流二的正常解碼并且顯示正常質(zhì)量的圖象。
在此補充說明，因為編碼算法的量化器設(shè)在變換域，所以含有 量化誤差的重建圖像波形在真實圖像波形的包絡(luò)內(nèi)震蕩。同時實踐
證明圖像經(jīng)過水平方向與垂直方向倍數(shù)2的先縮小再放大的過程后 波形的損失不大。對于切換后直到正確解碼的I幀刷新前那些P幀， 用低分辨率及粗量化的低質(zhì)量I幀為參考幀加上正常質(zhì)量的殘差而 獲得的重建圖像在波形上不會偏離原始圖像很遠，也就不會產(chǎn)生非 自然成像障害。同時解碼誤差僅在切換時刻發(fā)生，過后隨時間僅傳 遞，不會再發(fā)生、積累。解碼誤差所引起的圖像質(zhì)量退化在可接受 范圍內(nèi)，不會引起太大的主觀反感。實際情況和驗證測試已經(jīng)證明 了這一點。隨著圖#>中物體的運動，正常質(zhì)量的殘差起到對圖^象逐 步精確化的作用，呈現(xiàn)漸浮式顯示、逐漸清晰的效果。在一見頻序列 中定期插入I幀(如每隔4秒)的情況下，這種質(zhì)量退化僅在切換 后持續(xù)小于4秒時間。允許這樣的短暫的、發(fā)生位置確定的同時在 可接受范圍內(nèi)的解碼誤差及圖像質(zhì)量退化，便可以達到切換響應(yīng)速 度和傳輸效率俱佳的效果。
通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實現(xiàn)了如下技術(shù)效果在用戶端快 速響應(yīng)用戶的節(jié)目播放頻道切換請求，立即顯示新頻道圖像，同時 同碼率的圖像質(zhì)量沒有明顯下降。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種頻道切換裝置，其特征在于，所述裝置包括編碼模塊，用于對視頻源編碼生成切換幀碼流，每幀所述碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流；以及解碼模塊，用于在頻道切換前和頻道切換后，分別對所述切換幀進行解碼，以重建圖像并進行顯示，并將所述重建圖像作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻道切換裝置，其特征在于，所述冗余 》馬流為完全幀內(nèi)預測編;馬的I幀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻道切換裝置，其特征在于，所述編碼 模塊通過降低分辨率和/或提高量化間距來降低所述切換幀冗 余碼流的碼率。
4. 根椐權(quán)利要求1所述的頻道切換裝置，其特征在于，在頻道切 換前，所述解碼模塊對所述切換幀的冗余碼流進行解碼，重建 低質(zhì)量圖像，并利用所述低質(zhì)量圖像、過去幀以及對所述切換 幀正常質(zhì)量碼流解碼所得的數(shù)據(jù)生成正常質(zhì)量圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻道切換裝置，其特征在于，發(fā)生頻道 切換后，所述解碼模塊對下一個切換幀的所述冗余碼流進行解 碼，重建可向用戶顯示新頻道節(jié)目低質(zhì)量圖像，并丟棄所述切 換幀的正常質(zhì)量碼流。
6. —種頻道切換方法，其特征在于，包括以下步驟步驟a，在視頻碼流中插入切換幀碼流，并將其傳輸至用 戶端，其中，所述切換幀碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的 碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流，且 所述切換幀碼流與所述視頻碼流中的I幀一起提供可切換點； 以及步驟b,在發(fā)生頻道切換前后，分別對當前頻道和新頻道的碼流進行解碼，以重建圖像并顯示給用戶，并將所述圖像 作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻道切換方法，視頻碼流還包括P幀 和B幀，以及其中，以大間隔編I幀，以小間隔編切換幀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻道切換方法，其特征在于，所述步驟 b包括以下步驟在發(fā)生頻道切換前，對當前頻道的所述正常 質(zhì)量碼流進行解碼。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻道切換方法，其特征在于，所述步驟 b包括以下步驟在發(fā)生頻道切換后，在所述新頻道碼流中搜 索所述I幀碼和切換幀碼流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的頻道切換方法，其特征在于，進一步包 括以下步驟如果遇到所述I幀，對所述新頻道的正常質(zhì)量碼流進行解 碼；以及如果遇到所述切換幀，對所述新頻道的冗余碼流進行解 碼，重建所述新頻道的低質(zhì)量圖像并顯示給用戶，后續(xù)P幀 以所述低質(zhì)量圖像作為參考幀，當遇到所述I幀碼流時，對所 述新頻道的正常質(zhì)量碼流進行解碼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻道切換方法，其特征在于，所述切換 幀的冗余碼流能夠立即顯示新頻道圖像。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻道切換方法，其特征在于，還包括以 下步驟利用正常質(zhì)量的過去幀和所述切換幀的所述低質(zhì)量重 建圖^^預測所述切換幀的正常質(zhì)量圖^f象，其中，利用以下編碼 模式中的一種對原始圖像中的每個16x16宏塊生成預測圖像 的宏塊碼流幀間預測、層間預測、均等的幀間與層間加權(quán)預 測及自適應(yīng)的幀間與層間加斥又預測。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種頻道切換方法，該方法包括以下步驟步驟a，在視頻碼流中插入切換幀碼流，對其進行編碼后傳輸至用戶端，其中，切換幀碼流包括用于重建正常質(zhì)量圖像的碼流，以及用于重建低質(zhì)量的相同內(nèi)容圖像的冗余碼流，且切換幀碼流與視頻碼流中的I幀一起提供可切換點；以及步驟b，在發(fā)生頻道切換前后，分別對當前頻道和新頻道的碼流進行解碼，以重建圖像并顯示給用戶，并將圖像作為將來幀的參考幀存入幀緩存區(qū)。本發(fā)明還提供了一種頻道切換裝置。
文檔編號H04N7/26GK101202907SQ20061016726
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者于培松, 宋立鋒, 寧 王, 睿 陳 申請人:中興通訊股份有限公司