[发明专利]对具有多个图像的图像序列进行编码的方法及设备

说明书

本申请是申请人通用仪器公司、申请日为2002年11月21日、发 明名称为“对具有多个图像的图像序列进行编码的方法及设备”中国 专利申请No.02827402.4的分案申请。

技术领域

本发明涉及数字视频内容的编码和解码。更具体来说，本发明涉 及在如MPEG-4Part10AVC/H.264视频编码标准中所使用的在图像级 上对数字视频内容按帧模式和场模式的编码和解码。

背景

视频压缩在许多当前和正在出现的产品中被使用。它是数字电视 机顶盒(STB)、数字卫星系统(DSS)、高清晰度电视(HDTV)解码器、数 字多用盘(DVD)播放器、视频会议、因特网视频和多媒体内容、以及其 它数字视频应用的核心。如果没有视频压缩，数字视频内容就可能极 其庞大，使得难以、甚至不可能有效地存储、传送或观看数字视频内 容。

数字视频内容包含图像流，所述图像能被在电视接收器、计算机 监视器或能显示数字视频内容的其它某种电子装置上显示为一个影 像。一个在时间上在某特定图像之前被显示的图像，相对于该特定图 像来说，是在“向前的方向”上。同样，一个在时间上在某特定图像 之后被显示的图像，相对于该特定图像来说，是在“向后的方向”上。

视频压缩是在一个视频编码过程中完成的，在该过程中每个图像 或者按帧或者按两个场被编码。每个帧包含多行的空间信息。例如， 一个典型的帧含有480个水平行。每个场含有帧中行数的一半的行。 例如，如果帧含有480个水平行，则每个场含有240个水平行。在一 个典型的配置中，一个场含有帧中的奇数编号的行，另一个场含有帧 中的偶数编号的行。在下文中以及在后附的权利要求书中，除非特别 地另外指明，否则将把含有奇数编号的行的场称作“顶”(top)场。同 样，在下文中以及在后附的权利要求书中，除非特别地另外指明，否 则将把含有偶数编号的行的场称作“底”(bottom)场。这两个场可被 交织在一起，形成一个交织帧。

支持视频编码的大体思想，是从数字视频内容中除去“非必要的” 的内容。被减少的数据量于是要求更少的用于广播或传输的带宽。在 压缩的视频数据被传送后，必须对其进行解码，或解压。在这个过程 中，对所传送的视频数据进行处理，以生成被代入该视频数据的近似 数据，用于代替在编码过程中被去除的“非必要的”数据。

视频编码将数字视频内容转变成一种压缩的形式，与不压缩的数 字视频内容相比，其能用较少空间存储并用较少的带宽传送。这样做 是利用了视频内容的图像中的时间上和空间上的冗余。可以将数字视 频内容存储在诸如硬驱、DVD的存储介质中，或者某个其它的非易失性 存储单元中。

有许多压缩数字视频内容的视频编码方法。因此，开发出了视频 编码标准来标准化各种视频编码方法，以便压缩的数字视频内容以大 多数视频编码器和解码器能识别的格式被提供。例如，运动图像专家 组(MPEG)和国际电信联盟(ITU-T)已经开发了正在广泛应用的视频编 码标准。这些标准的例子包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、ITU-TH261 和ITU-TH263标准。

多数现代视频编码标准—诸如由MPEG和ITU-T开发的视频编码标 准—部分根据的是一种具有运动补偿(MC)算法的时间预测。具有运动 补偿的时间预测被用来在数字视频广播中去除连续的图像之间的时间 冗余。

具有运动补偿算法的时间预测一般利用一个或两个基准图像来编 码一个特定的图像。基准图像是一个已经被编码的图像。通过把要被 编码的特定图像与基准图像中的一个相比较，具有运动补偿算法的时 间预测能利用在该基准图像与要被编码的特定图像之间存在的时间冗 余，并以高于不使用具有运动补偿算法的时间预测编码该图像时的压 缩量来编码该图像。基准图像的其中之一可以位于相对要被编码的特 定图像来说的向后方向上。另一个基准图像位于相对要被编码的特定 图像来说的向前方向上。

然而，随着对更高分辨率、更复杂图像内容、更快传送速度的需 求的增加，对更好的视频编码方法的需要也增加。为此，目前正在开 发一种新的视频编码标准。这个新的视频编码标准叫作MPEG-4Part10 AVC/H.264标准。