[发明专利]视频压缩系统

说明书

本申请是申请日为2003年4月7日，申请号为200710167085.2，发明名称为“视频压缩系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及计算机数据处理，更具体来说，涉及计算机视频压缩。

背景技术

现有的视频压缩系统可压缩视频数据流，因此它耗用较少带宽通过通信信道进行发送。这些系统利用预计在它们打算压缩的视频中出现的冗余度。例如，JPEG和MPEG利用摄像图像的相邻像素的色彩中常见的相似性。另外，MPEG利用以下事实：运动图像中往往有许多像素在视频的许多帧中保持相同色彩，或者仅随着摄像机移动而在屏幕上移动其位置。

根据视频质量下降(或“视频损失”)多少是观看视频的人(或“用户”)可接受的，还可进一步压缩视频，但不同类型的视频损失的可接受性在很大程度上取决于用户的活动(或“应用”)。四种视频损失为：(1)分辨率损失(看起来模糊)，(2)色深度损失(具有更少色调)，(3)帧速率损失(运动图像的失速或振动)，以及(4)时间损失或“视频延迟”(从视频捕捉到其可供观看的时间延迟)。

为了实现更高的压缩率，不同的压缩系统利用它们要满足的用户最能接受的视频损失的类型。例如，采用MPEG，为通信信道产生过多数据的快速动作画面利用分辨率损失来发送，因为影片观众接受分辨率损失超过他们接受帧速率损失或色深度损失。

视频延迟在某些应用中不是一个问题，但在另外一些应用中却是严重问题。不同的压缩系统在它们压缩视频时加入不同的延迟量。加入更多延迟的系统得到更高的压缩率，因为所有在延迟期间被捕捉、保存及检验的视频帧提供决定如何对它们进行压缩的更好的可能性。一个实例可能是：“摄像机正在移动还是只有画面中的一个对象正在移动”。

视频延迟对于例如观看影片的“单向”用户活动不是一个问题；因此，用于这些应用的压缩系统(例如MPEG)在压缩视频并开始将它通过通信信道发送之前加入长延迟(多秒或更长)。实际上，当通信信道是具有不确定带宽可用性的网络(如因特网)时，从该网络接收的视频在被显示之前往往被缓冲并且另外延迟多秒(以便消除网络拥塞导致的失速)。虽然时间延迟对于例如观看影片的单向用户活动不是一个问题，但对于实时“交互”用户、例如通过鼠标控制作为压缩视频图像的一部分的光标的用户却是一个严重问题。

实时交互用户的这样一种实例涉及通过通信信道的计算机KVM控制台(键盘、视频显示器和鼠标)的远程控制。在这些“远程控制台”应用中，键盘和鼠标数据通过通信信道从远程控制台发送，并“交换”到许多“目标”服务器计算机其中之一，就好象键盘和鼠标直接连接到那个目标服务器上一样。相应的视频从目标服务器发送到远程控制台，就好象目标服务器直接连接到远程控制台的视频显示器一样。在授予Beasley等人的共同所有美国专利第5721842以及授予Perholtz等人的第5732212号中描述了KVM系统的实例，它们中每一个通过引用结合到本文中。

一些KVM系统的通信信道提供足够的带宽来传送未压缩视频，因为它们使用专用本地电缆和专用电路交换。与基于专用本地电缆的KVM系统相比，适合在网络上经由例如因特网协议进行工作的KVM系统(为简洁起见，本文中称作“KVM/IP”系统)提供有限的不确定带宽可用性。从远程控制台向所选目标服务器及时地发送键盘和鼠标信息是KVM/IP系统所关心的一个方面。更关心的方面是把较大量的视频数据及时地送回远程控制台。由于当今典型的计算机以每秒2千兆比特以上的速率连续输出视频，并且远程因特网连接(例如DSL)通常以每秒1兆比特进行工作，因此要求平均完全超过2000比1的视频压缩比。利用拨号调制解调器以每秒50千比特进行工作的远程因特网连接要求更高的平均压缩比。

当远程控制台用户移动其鼠标或者在其键盘上打字以便向服务器输入新信息时，那些动作必须被传递到服务器，并且由服务器按照它们采取行动，以便创建新的视频图像，这些新的视频图像被送回到远程控制台用户的屏幕。向远程控制台用户回送视频的延迟是令人烦恼的，因为它们在键盘或鼠标信息由用户输入与用户在其屏幕上感受到的视频响应之间建立暂时的延迟。伴随键盘活动的延迟比伴随鼠标移动的延迟较少令人烦恼，因此术语“鼠标-光标响应”用来描述这个问题。