[发明专利]混合视频编码中预测误差的自适应编码

说明书

技术领域

本发明涉及采用预测误差的自适应编码的编码和解码方法、编码器和解码器以及数据信号。

背景技术

最新的标准化视频编码方法基于混合编码。混合编码规定时域中的编码步骤和空间域中的编码步骤。首先，通过采用由运动矢量确定的在要编码的图像块与已传输的图像的参考块之间的基于块的运动补偿预测使视频信号的时间冗余度降低。保留的预测误差采样被按块地排列，并变换到频域，得到系数块。这些系数被量化并根据固定的且众所周知的锯齿形扫描方案被扫描，该方案以表示DC值的系数开始。根据典型的表达，该系数被设置在位于块的左上角的低频率系数内。锯齿形扫描产生一维系数阵列，这些系数被随后的编码器进行熵编码。所述编码器被优化用于能量降低的系数阵列。由于块内的系数顺序是预先确定且是固定的，因此如果预测误差采样是相关的，那么锯齿形扫描会产生能量降低的系数阵列。然后，可针对这种情况，对随后的编码步骤进行优化。为此目的，最新的标准H.264/AVC提出基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)或上下文自适应的可变长度编码(CAVLC)。然而，仅在预测误差采样是相关的情况下，变换的编码效率是高的。对于在空间域内仅边缘相关的采样，变换效率则较低。

发明内容

本发明的目的在于提供比现有技术更有效的编码和解码方法、相应的编码器和解码器、数据信号以及用于编码和解码视频信号的相应的系统和语义。

根据本发明的一个方面，提供一种基于混合编码对视频信号进行编码的方法。所述方法包括以下步骤：通过基于块的运动补偿预测使时间冗余度降低，以便确立预测误差信号；决定是将预测误差信号变换到频域中、还是使预测误差信号保持在空间域中用于解码。

根据本发明的相应方面，提供一种解码器，所述解码器适于应用视频信号的混合编码。该解码器包括用于通过基于块的运动补偿预测使时间冗余度降低、以便确立预测误差信号的装置；和用于决定是将预测误差信号变换到频域中、还是使预测误差信号保持在空间域中的装置。根据本发明的该方面，提供一种理念及相应的装置、信号以及语义，以自适应地决定是在频域还是在空间域中处理预测误差信号。如果预测误差采样仅具有很小的相关性，则与在频域中的系数编码相比，对所述采样进行编码的后续步骤可能更有效，且所述步骤会得到降低的数据速率。因此，本发明实现了进行该决定的自适应的决定步骤和自适应的控制装置。相应地，考虑预测误差信号来决定是采用频域变换还是使预测误差信号保持在空间域中。随后的编码机制可以与在频域中的相同，或者可以专门适合于空间域中采样的需求。

根据本发明的另一方面，对视频信号进行编码的方法，特别是决定步骤基于代价函数。通常，决定是使用频域中的系数还是空间域中的采样可基于各种类型的决定机构。可以针对视频信号特定部分内的所有采样立即做出决定，或者例如针对特定数目的块、宏块或片做出决定。该决定可以基于代价函数，例如拉格朗日函数。对频域中的编码和空间域中的编码均计算代价。针对具有较低代价的编码做出决定。

根据本发明的另一方面，代价函数包括在空间域中编码和用于在频域中编码的率失真代价。根据本发明的另一方面，率失真代价可以通过由拉格朗日参数对所需速率和所得的失真进行加权来计算。另外，失真测量可以是均方量化误差或平均绝对量化误差。

根据本发明的另一方面，空间域中的采样可使用与频域中的系数基本相同的方法被编码。这些方法可包括CABAC或CAVLC编码方法。相应地，如果自适应控制装置决定在频域和空间域之间进行切换，仅需要很小地或不需要改变编码机制。然而，还可针对两种域内的系数采用不同的编码方案。