[发明专利]用于对数字视频数据进行编码的方法和数字视频编码器系统

说明书

技术领域

本发明涉及通过利用帧内模式（INTRA-mode）和帧间模式（INTER-mode）对原始输入视频帧序列进行编码来对与该原始输入视频帧序列对应的数字视频数据进行编码的方法和数字视频编码器系统。

背景技术

在现代的数字视频编码系统中，利用两种主要的模式来压缩视频信号：帧内模式和帧间模式。在帧内模式中，亮度信道和色度信道是经由变换编码通过利用单个图像的给定信道中像素的空间冗余度来编码的。利用单独的帧之间的时间冗余度的帧间模式依赖于运动补偿技术，运动补偿技术通过从一个帧到另一个帧编码像素的运动，从一个或多个前面解码的帧中预测帧。在帧间模式中，亮度信道和色度信道共享同一运动描述。

通常地，待编码的帧被划分为单独压缩和编码的独立的块（宏块或像素块）。在帧间模式中，每个块被分配一个或若干运动矢量，帧的预测是按照运动矢量的组通过位移来自过去的和/或未来的帧的像素块来构成的。最后，待编码的帧和其运动补偿的预测之间的差值（称作残留信号）通过变换编码以与帧内模式类似的方式进行编码。

在MPEG术语中，帧内模式对应于I帧，而帧间模式对应于P帧和B帧。帧间模式的编码效率比帧内模式的编码效率高得多，因为其利用了时间预测：信号的大部分包含在通过运动补偿形成的预测中，并且残留信号具有比原始信号少的能量。由于帧内编码帧（INTRA frame）的编码仅依赖于其自己的空间冗余度，所以其能够独立于任何其它的图像进行解码（对帧间编码帧（INTER frame），不是这种情况），因此其被周期性地插入比特流中。帧内编码帧可以是景物改变帧或者是刷新帧，景物改变帧处于与景物改变对应的没有时间冗余度可利用的新的一组帧的开始，刷新帧处于特定时间冗余度可利用的其它位置。

由于基础编码方法是不同的，所以帧内编码帧和帧间编码帧呈现不同的编码假象。在整个同类的视频序列中，后续的帧间编码帧的质量和假象趋于稳定。然而，如果帧内刷新帧被编码，则由于帧间编码导致的所有在前的假象被擦除，并且由于帧内编码导致的新的假象被突然引入。因此视频质量在帧内刷新帧上是中断的，导致在这里称作的闪耀效应（flashing effect）（在文献中也使用闪烁效应（flickering effect）和泵送效应（pumping effect））。闪耀效应尤其在低运动序列中和在适中的比特速率或低的比特速率上是可见的，此时编码假象变得相当显著。

存在多种用于降低这种闪耀效应的方法和设备。在下列参考文献中公开了一些示例：US 2007/0230574、US 2007/0081591和US 2008/0025397。

利用较早方法的缺点是增加的关于额外的压缩循环所需要的计算量。本发明针对的是在不增加额外压缩循环的条件下降低闪耀效应的可选方法和设备。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目标是解决或至少减少上面讨论的缺陷中的一个或若干个。通常地，上面的目标是通过所附的独立权利要求来实现的。

具体地，根据本发明的第一方面，提出一种对与原始输入视频帧序列对应的数字视频数据进行编码的方法。所述方法包括将第一原始输入视频帧编码为帧间编码帧；将所述帧间编码帧解码并重构为参考帧；创建包括来自第二原始输入视频帧和所述参考帧的信息的帧内输入帧；以及将所述帧内输入帧编码为帧内编码帧。

这种方法的优势在于，其在不增加额外的压缩循环的情况下有利于降低所述闪耀效应。这种有利结果的一个原因是利用来自前面经编码的帧间编码帧的信息以及来自原始输入帧的信息来创建待编码为帧内编码帧的输入帧，因此在前面经编码的帧间编码帧中存在的任何编码假象将至少部分出现在新编码的帧内编码帧中，因此将降低所述闪耀效应。此外，本方法不改变或更改ISO/MPEG系列（MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4）的视频编码标准以及ITU-H.26X系列（H.261、H.263及扩展、H.264）的视频推荐。

所述方法可进一步包括将所述第二原始输入帧划分为子区域；以及针对所述第二原始输入帧的每个子区域，确定所述第二原始输入视频帧的所述子区域的运动水平。

用于创建与所述第二原始输入帧的子区域对应的所述帧内输入帧的子区域的来自所述第二原始输入帧的信息和来自所述参考帧的信息的比率可基于在所述第二原始输入帧的相应子区域中识别的所述运动水平。通过这样做，用于所述帧内输入帧的具有高运动水平的区域的信息可取自于所述原始输入帧，而用于所述帧内输入帧的具有低运动水平的区域的信息可取自于所述参考帧。