[发明专利]视频信号的编解码器及方法和视频编解码器设备

说明书

本发明涉及一种用于对包括视频帧的视频信号进行编码和解码的设备和方法，所述视频帧每个由图像块组成。

在视频编码中，利用视频序列中的图像之间的相似性以便减小尺寸并从而减小已压缩位流的数据速率。针对视频编码，生成来自先前编码帧的时间预测算子（temporal predictor）。从当前帧减去此时间预测算子以提供使用例如离散余弦变换（DCT）进一步编码的预测误差。生成的变换系数被量化单元量化，并且熵编码器执行已量化系数的熵编码。

图1示出了使用时间预测的常规视频编码设备VENC的方框图。在编码器的输入端处接收到的帧被供应给运动估计单元ME，其向运动补偿单元MC供应运动矢量MV，运动补偿单元MC计算被供应给减法器的时间预测算子TP。运动估计单元ME和运动补偿单元MC在输入侧被连接到帧缓冲器FB。此帧缓冲器FB可以包括用于存储参考帧的存储器。还可以将由运动估计单元ME计算的运动矢量MV供应给复用器MUX并经由通信信道传送到解码器。此外，如图1中所示的常规编码器包括逆量化单元Q^-1，其使量化的索引步骤倒转并向逆变换单元T^-1供应信号，这形成逆变换。

在类似于H.264/AVC的当前视频编码标准中，针对图像的矩形区域、所谓的图像块产生由运动估计单元ME计算的运动矢量MV。这些图像块可以具有不同的尺寸，例如4×4、8×8、16×16、8×4和8×16个像素。为了计算准确的时间预测算子TP，具有全像素、即要编码的像素的准确度的位移是不够的，因为不能准确地捕捉真实运动。因此，例如具有半像素元素或半像素的准确度的子像素运动补偿改善以建模平移运动并因此生成更准确的时间预测算子TP。因此，子像素运动补偿减小了由变换单元T变换的预测误差和因此的已编码位流的尺寸和数据速率。由于子像素位置处的像素值在原始视频数据流中并不存在，所以其在常规编码设备中是借助于内插生成的。为了计算子像素位置处的像素值，通过使用滤波操作来执行内插。可以使用不同的滤波长度，诸如2分接头（tap）双线性滤波器或6分接头滤波器，如在H.264/AVC标准中定义的。这些滤波器近似由sinc (x) = sin (x) /x定义的正弦函数的最佳内插过程。然后可以在由视频编码器采用的运动估计和运动补偿过程中使用所提供的虚拟高分辨率图像作为时间预测。

然而，使用内插的常规编码和解码过程具有这样的缺点，即，这样不能重新生成在具有在尼奎斯特频率以上的频率的原始图像中不存在的高空间频率。

因此，本发明的目的是提供一种编码和解码方法，其改善了预测的准确度和因此的经历编码和解码过程的信号的性能和信号质量。

由包括权利要求1的特征的编码器实现此目的。

本发明提供了一种用于对包括视频帧的视频信号进行编码的编码器，该视频帧每个由图像块组成，其中，该编码器包括：处理单元，其通过执行超分辨率算法以执行局部运动补偿而基于先前编码的图像块来计算至少一个高分辨率参考图像块；以及运动补偿单元，其基于所计算的高分辨率参考图像块来计算时间预测算子，其被从所述视频信号的当前图像块中减去。

根据一个实施例，可以将处理单元配置成在空间域中计算至少一个高分辨率参考图像块。

根据另一实施例，可以将处理单元配置成在执行超分辨率算法时使用基于块和/或基于网孔的运动补偿方案。

在根据本发明的编码器的另一实施例中，该编码器包括运动估计单元，其根据所述视频信号的当前图像块和所述计算的高分辨率参考图像块来执行运动估计以提供用于所述视频信号的当前图像块的运动矢量，其中，所述运动矢量被供应给所述编码器的所述运动补偿单元。

在根据本发明的编码器的可能实施方式中，运动补偿单元和运动估计单元可以包括用于子像素运动补偿的滤波器。

在根据本发明的编码器的可能实施例中，提供了一种数据存储器，其包括用于存储被供应给处理单元的预定数目的先前编码图像块的多个缓冲器。

在根据本发明的编码器的又另一可能实施例中，所述编码器包括变换单元，其将所述视频信号的运动补偿的当前图像块变换成频域信号，其被所述编码器的量化单元量化以提供被施加给所述编码器的熵编码器的量化信号。

所述编码器在另一可能实施例中包括复用单元，其是为了将由所述编码器的所述熵编码器提供的熵编码量化信号与由所述编码器的处理单元所采用的超分辨率算法的参数信息数据和/或由所述编码器的所述运动估计单元提供的运动矢量复用而提供的。

复用单元的输出信号包括熵编码量化信号且可以经由无线或有线传输介质传送到解码器。