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      用于將數(shù)字視頻編碼和解碼的方法以及相關(guān)編碼和解碼設(shè)備的制造方法

      文檔序號(hào):8492045閱讀:536來(lái)源:國(guó)知局
      用于將數(shù)字視頻編碼和解碼的方法以及相關(guān)編碼和解碼設(shè)備的制造方法
      【專(zhuān)利說(shuō)明】用于將數(shù)字視頻編碼和解碼的方法w及相關(guān)編碼和解碼設(shè) 備
      [0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于將數(shù)字視頻編碼和解碼的方法,特別是用于將視頻流編碼成 獨(dú)立分區(qū)的方法W及設(shè)及用于將構(gòu)成視頻流的一個(gè)或多個(gè)分區(qū)獨(dú)立地解碼的相應(yīng)方法。
      [0002] 本發(fā)明還設(shè)及一種用于將視頻流編碼成獨(dú)立分區(qū)的設(shè)備W及設(shè)及用于將所述分 區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立地解碼的設(shè)備。很長(zhǎng)時(shí)間W來(lái)已知表示相同事件或多媒體服務(wù)(多 視圖視頻-免費(fèi)觀(guān)看視頻)的鑲嵌(mosaic)的不同視圖的獨(dú)立視頻流的編碼和分發(fā)。將此 類(lèi)多視圖視頻分發(fā)給用戶(hù)通常要求對(duì)與生成的視圖的數(shù)量匹配的多個(gè)獨(dú)立視頻流進(jìn)行編 碼。
      [0003] 例如在文獻(xiàn)"IS0/1EC13818-1 : 2000 似-Informationtechnology- Genericcodingofmovingpicturesandassociatedaudioinformation:Systems" 中或在文獻(xiàn)"ISO/lEC14496-10Informationtechnology-Codingofaudio-visual objectsPart10:AdvancedVideoCoding"且在此后稱(chēng)為H.264/AVC規(guī)范的相應(yīng)文獻(xiàn) "ITU-T比 264 -Advancedvideocodingforgenericaudiovisualservices"中描述了 該種編碼和解碼方法。當(dāng)前在使用中的編碼方法具有若干缺點(diǎn),諸如;使用等于要分發(fā)的視 頻分量的數(shù)量的多個(gè)視頻編碼器的必要性;正在分發(fā)的視頻流之中和視頻流與相應(yīng)音頻流 之間的相互困難的同步;由于復(fù)制將每個(gè)獨(dú)立流解碼所需的類(lèi)似信令元素的需要而增加的 傳輸視頻流所需頻帶。另一方面,相應(yīng)的解碼方法要求將多個(gè)解碼器用于解碼并顯示正在 傳輸?shù)膬蓚€(gè)或更多視圖,該導(dǎo)致用戶(hù)終端架構(gòu)的較高復(fù)雜性和成本。
      [0004] 還已知的是可W將單個(gè)視頻流用于分發(fā)多個(gè)獨(dú)立視圖,例如所謂的"鑲嵌"服務(wù) 的情況就是該樣,其中,單個(gè)帖由從獨(dú)立視頻提取的并組成為一個(gè)圖像的n個(gè)帖組成,或者 由被組成為單個(gè)帖的3D立體像對(duì)的兩個(gè)分量視頻(所謂的"帖封裝排列(化amePacking Arrangements)"或"帖兼容格式")組成。通常通過(guò)使用可用壓縮技術(shù)中的任何一個(gè)來(lái)壓縮 此類(lèi)復(fù)合視頻,可用壓縮技術(shù)諸如例如MPEG-2、H. 264/AVC、肥VC。此類(lèi)壓縮技術(shù)未提供允 許規(guī)范依從解碼器獨(dú)立地將分量視頻流中的一個(gè)或多個(gè)解碼的工具。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了允許2D 解碼器從已解碼視頻中提取立體像對(duì)的兩個(gè)分量視圖中的僅一個(gè)的方法,但是該些方法依 賴(lài)于一旦整個(gè)容器帖已被解碼就允許解碼器切割并顯示包含兩個(gè)視圖中的僅一個(gè)的帖區(qū) 域的適當(dāng)信令的使用。
      [0005] 當(dāng)前不可能W使得解碼器(在用戶(hù)選擇時(shí)或者由于有限的計(jì)算或存儲(chǔ)資源)能夠 將整個(gè)帖的僅所選子集解碼該樣的方式對(duì)視頻進(jìn)行編碼。例如,不可能W使得對(duì)構(gòu)成立體 像對(duì)的兩個(gè)圖像不感興趣的2D解碼器可W僅將與兩個(gè)視圖中的一個(gè)(例如左邊的一個(gè))相 對(duì)應(yīng)的區(qū)域解碼并顯示的方式對(duì)包含上述帖封裝排列中的一個(gè)的視頻進(jìn)行編碼。
      [0006] 該意味著浪費(fèi)計(jì)算和能量資源。應(yīng)注意的是在移動(dòng)終端領(lǐng)域中尤其感覺(jué)到此問(wèn) 題,其中計(jì)算資源的任何過(guò)度利用可W急劇地縮短電池壽命。
      [0007] 此外,可W在諸如機(jī)頂盒或智能網(wǎng)關(guān)之類(lèi)的可W向其連接一個(gè)或多個(gè)顯示器的、 不一定具有均勻的特性的設(shè)備中使用解碼器。讓我們考慮例如智能網(wǎng)關(guān)從分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(例如 IP網(wǎng)絡(luò)或廣播網(wǎng)絡(luò))接收已編碼視頻流或從存儲(chǔ)設(shè)備讀取該流的情況??蒞通過(guò)電纜和/ 或無(wú)線(xiàn)連接向所述智能網(wǎng)關(guān)連接多個(gè)顯示器,其可具有不同的特性(例如皿顯示器或平板 電腦)。在該種情況下,解碼器應(yīng)能夠使已解碼視頻適應(yīng)于要服務(wù)的一個(gè)或多個(gè)顯示器的特 性;如果只有具有比已解碼視頻低的分辨率的一個(gè)顯示器被連接到解碼器,則后者應(yīng)能夠 僅將對(duì)于設(shè)及到的終端而言最相關(guān)的視頻的部分解碼。
      [0008] 此外,當(dāng)前技術(shù)僅允許自動(dòng)地識(shí)別分量視頻流中的一個(gè)巧日在W上立體像對(duì)示例 中),使得不可能明確地向解碼器指示附加的一個(gè)或多個(gè)分量視頻流的存在。因此W較少的 資源在解碼器上施加"默認(rèn)"選擇,并且不能指示替代內(nèi)容的存在。
      [0009] 此外,除允許在解碼過(guò)程期間縮放計(jì)算資源的利用之外,對(duì)單個(gè)視頻流編碼的可 能性還允許對(duì)單個(gè)視頻流進(jìn)行編碼W便根據(jù)不同的服務(wù)模型而服務(wù)于W在存儲(chǔ)和計(jì)算資 源方面不同的可用性為特征的終端。例如,可設(shè)想將4皿視頻(1920X1080像素)的組成 編碼為單個(gè)4k(3840X2160像素)視頻流;在此類(lèi)視頻中,具有有限計(jì)算資源的解碼器可 能將包含皿分量中的僅一個(gè)的子集解碼;替代地,更強(qiáng)大的解碼器可能將整個(gè)的4K視頻解 碼,并且例如顯示內(nèi)容的整個(gè)鑲嵌。
      [0010] 本發(fā)明的一個(gè)目的是定義一種編碼方法,其允許將一個(gè)或多個(gè)不同的分量視頻流 編碼成單個(gè)容器視頻流,使得可W獨(dú)立于其他的而將分量視頻流中的至少一個(gè)解碼。
      [0011] 本發(fā)明的另一目的是指定一種解碼方法,其允許通過(guò)單個(gè)解碼器的使用將一個(gè)或 多個(gè)分量視頻流從單個(gè)容器視頻流獨(dú)立地解碼。
      [0012] 本發(fā)明的又一目的是提供一種編碼器,其對(duì)由多個(gè)分量視頻流構(gòu)成的容器視頻流 進(jìn)行編碼,從而允許將一個(gè)或多個(gè)分量視頻流被獨(dú)立地解碼。
      [0013] 本發(fā)明的另一目的是提供一種解碼器,其將被編碼為單個(gè)容器視頻流的多個(gè)分量 視頻流中的至少一個(gè)獨(dú)立地解碼。
      [0014] 根據(jù)將參考附圖來(lái)解釋本發(fā)明的某些實(shí)施例的W下描述,本發(fā)明的該些及其他方 面將變得更加清楚,在所述附圖中: -圖1示出了根據(jù)H. 264/AVC規(guī)范將被編碼劃分成宏塊組("切片")的圖像; -圖2示出了根據(jù)肥VC規(guī)范將被編碼劃分成"瓦片"的圖像; -圖3示出了四個(gè)獨(dú)立2D視頻流到單個(gè)視頻流的合成的示例; -圖4示出了 2D視頻對(duì)形式的兩個(gè)獨(dú)立立體視頻流到單個(gè)視頻流的合成; -圖5示出了用于將組成被編碼為單個(gè)視頻流的立體像對(duì)的兩個(gè)圖像中的一個(gè)選擇 性地解碼的過(guò)程; -圖6示出了立體視頻流和關(guān)聯(lián)深度圖到單個(gè)容器視頻流的合成; -圖7示出了 2D視頻流和立體視頻流到單個(gè)容器視頻流的合成; -圖8是用于組成由n個(gè)單獨(dú)視頻流的合成生成的視頻流并對(duì)其進(jìn)行編碼的過(guò)程的框 圖; -圖9示出了用于對(duì)由圖8中所述的編碼設(shè)備生成的視頻流進(jìn)行解碼的方法的示例; -圖10示出了用于對(duì)由根據(jù)圖8的編碼設(shè)備生成的視頻流進(jìn)行解碼的進(jìn)一步方法; -圖11和11bis示出了立體視頻流的兩個(gè)視圖到單個(gè)容器視頻流的合成; -圖12是描述將被輸入到已編碼視頻流中的信令的結(jié)構(gòu)的表; -圖13是包含圖12的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的可能值的表; -圖14a-14d示出了具有對(duì)肥VC標(biāo)準(zhǔn)的PPS的語(yǔ)法的修改的表,其是輸入圖12的信 令所需要的; -圖15a-15f示出了具有對(duì)肥VC標(biāo)準(zhǔn)的SPS的語(yǔ)法的修改的表,其是輸入圖12的信 令所需要的。
      [0015] 現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)W及當(dāng)前在定義中的那些提供了出于優(yōu)化編碼和解碼過(guò)程的 目的將組成數(shù)字視頻流的圖像分區(qū)的可能性。如圖1中所示,H.264/AVC規(guī)范允許創(chuàng)建宏 塊的組,其中,要編碼的圖像被細(xì)分成不同類(lèi)型的組,稱(chēng)為切片,其然后被相互獨(dú)立地編碼。 例如,如關(guān)于稱(chēng)為"類(lèi)型2"的細(xì)分在圖1中所示,可W將宏塊分組成具有任意形狀的切片, 從而允許根據(jù)任何"感興趣區(qū)"的位置而選擇性地改變已編碼視頻的質(zhì)量。
      [001引替代地,圖2示出了稱(chēng)為"瓦片"的新型的圖像細(xì)分,其已被引入到新的ITU/IS0/IEC肥VC(高效率視頻編碼)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范中?;谝呀?jīng)存在在H. 264/AVC規(guī)范中的切片結(jié) 構(gòu),已經(jīng)引入此類(lèi)型的細(xì)分W便允許視頻流編碼和解碼過(guò)程的并行化;現(xiàn)在甚至在諸如電 話(huà)和PC平板電腦之類(lèi)的移動(dòng)終端上可用的并行圖形處理器(所謂的GPU,圖形處理單元)的 增加的傳播和較低的成本已促進(jìn)了并行化支持工具的引入,其允許甚至在通常具有有限的 計(jì)算資源的終端上將圖像格式帶到非常高的分辨率。
      [0017] 肥VC規(guī)范已經(jīng)W允許將組成視頻流的圖像分段成區(qū)域并使得其解碼相互獨(dú)立的 該樣的方式定義瓦片。然而,即使當(dāng)并行化時(shí),仍將僅對(duì)整個(gè)圖像執(zhí)行解碼過(guò)程,并且不能 相互獨(dú)立地使用各段。
      [001引如W上段落中前面所述的,能夠W不同的終端可W自動(dòng)地或在從用戶(hù)接收到指令 時(shí)決定應(yīng)將視頻的哪些部分解碼并發(fā)送到顯示器W用于可視化的方式將視頻流分區(qū)將是 有用的。
      [0019] 圖3、4、6和7圖示出其中該種分區(qū)可能證明有用的不同利用情形。
      [0020] 圖3示出了容器視頻流,其例如可采取4K(3840X2160像素)格式,并且可包含四 個(gè)獨(dú)立皿(1920X1080像素)視頻
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