[发明专利]细粒可调节视频残差信号的编码解码系统和方法

说明书

本发明与以下美国专利申请所公开的有关；

1. 1999年7月6日提出的美国专利申请No.09/347832“具有局部质量增强的细粒可调节视频系统和方法”(“SYSTEMAND METHOD FORFINE GRANULAR SCALABLE VIDE0 WITH SELECTIVE QUALITYENHANCEMENT”)；

2. 1999年7月6日提出的美国专利申请No.09/347381“利用基层编码信息改善细粒可调节视频的系统和方法”(“SYSTEM AND METHODFOR IMPROVED FINE GRANULAR SCALABLE VIDEO USING BASE LAYERCODING INFORMATION”)；以及

3. 1999年10月1日提出的美国专利申请No.09/411464“利用基层量化数据对增强层数据编码和解码的系统和方法”(“SYSTEM ANDMETHOD FOR ENCODING AND DECODING ENHANCEMENT LAYER DATA USINGBASE LAYER QUANTIZATION DATA”)。

以上申请均转让给本发明的受让方。这些相关专利申请中所揭示的在这里列为参考予以引用。

本发明与视频编码系统有关，具体地说，所针对的是成流视频数据(streaming video data)的编码系统和解码系统。

在包括互联网的数据网上实时形成多媒体内容的数据流近年来已经成为越来越普遍的应用。各种各样的交互型和非交互的多媒体应用，诸如点播新闻、网络电视、电视会议之类，都依赖于视频成流技术。不同于“下载”视频文件可以首先“非实时”下载而以后“实时”观看或重放，成流视频应用要求视频发送机在数据网上向视频接收机发送视频信号，而视频接收机必须对视频信号实时解码和显示。

可调节视频编码(Scalable video coding)是一种对于许多多媒体应用和采用具有各种各样的处理能力的解码器的系统中的业务所希望的特色功能。可调节性(Scalability)允许计算能力低的处理器只对可调节视频流的一个子集解码。可调节视频还可用于传输带宽可变的环境。在那些环境中，接入带宽小的接收机可以只接收可调节视频流的一个子集予以解码，而这个子集的数据量与可用带宽成正比。

一些诸如MPEG-2和MPEG-4之类的主导视频压缩标准已经采纳了一些视频可调节方法。在这些标准中已经定义了时间、空间和质量(例如，信噪比(SNR))可调节类型。所有的这些方法都包括一个基层(BL)和一个增强层(EL)。可调节视频流的基层部分通常表示对这个视频流解码所需的最小数据量。这个视频流的增强层部分表示附加信息，在由接收机解码后增强视频信号的表现能力。

例如，在一个诸如互联网之类的可变带宽系统中，基层传输率可以是这个可变带宽系统的最小保证传输率。因此，如果一个用户的最小保证带宽为256kbps，基层传输率就也可以为256kbps。如果实际可用带宽为384kbps，这额外的128kbps带宽可以由增强层用来改善以基层传输率发送的基本信号。

对于每种视频可调节性，确定了一定的可调节性结构。可调节性结构规定了基层的图片和增强层的图片之间的关系。可调节性中的一种是细粒可调节性(fine-granular scalability)。用这种可调节性编码的图像可以渐进地解码。也就是说，解码器可以只对图像编码数据中的一个子集解码和显示。随着接收到更多的数据，解码得到的图像的质量也逐渐提高，直到全部信息都被接收、解码和显示。

所提出的MPEG-4标准针对的是基于非常低的比特率编码的视频流应用，诸如电视电话、移动多媒体/音像通信、多媒体电子邮件、遥感、交互型游戏之类。在MPEG-4标准内，细粒可调节性(FGS)已经认为是联网视频播发的基本技术。FGS主要针对在多种网络上实时形成视频流的应用。它提供了带宽适应能力，一旦为一个范围的比特率对内容编码后，就允许视频传输服务器动态地改变传输率而不需要对视频比特流有深入的认识或进行深入的分析。

在传统的FGS技术内重点是改善帧内编码的增强层编码效率和视觉质量。这是证明采用FGS技术代替非可调节的(例如，单层的)或小粒(例如，多级SNR可调节性)编码方法压缩增强层的合理性所必需的。