[发明专利]用于多层帧兼容视频传输的解码方法

说明书

本发明申请为申请日为2011年7月20日并于2013年1月21日进入中国国家阶段的发明名称为“用于多层帧兼容视频传输的系统及方法”的第201180035724.4号发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年7月21日提交的美国临时专利申请No.61/366,512的优先权，其全部内容通过引用合并到本申请中。

技术领域

本公开内容涉及图像处理和视频压缩。更具体地，本发明的实施方式涉及用于多层帧兼容视频传输的编码和解码系统及方法。

背景技术

近来，产业对于立体(3D)视频传输已经有了相当大的兴趣和吸引力。高票房的电影已经使3D立体视频成为主流，同时大型体育赛事也正在用3D来制作和播放。具体地，动画电影正在越来越多地以立体格式生成和呈现。

然而，虽然3D功能的电影屏幕已经有了足够大的安装基础，但对消费者的3D应用来说并不是这样。这个领域的努力仍然处于初期阶段，但一些业界各方在消费者3D功能的显示器[参考文献1]的开发和市场营销方面正在投入相当大的努力。

立体显示技术和立体内容创作是必须得到妥善解决以确保足够高质量的体验的问题。3D内容的传输同样很关键。内容传输包括几个部分，包括压缩。立体传输是具有挑战性的，因为立体传输系统处理的信息是2D传输系统的两倍。此外，计算和存储吞吐量要求也显著地增加了。

通常，存在两种主要的分配渠道，立体内容可以通过这两个主要的分配渠道传输给消费者：如蓝光光盘等固定介质以及其中内容首先传输给机顶盒然后再传输给PC的流解决方案。

大多数目前配置的蓝光播放器和机顶盒仅支持编解码器，例如基于ITU-T/ISO/IECH.264/14496-10[参考文献2]现有技术视频编码标准(也已知为MPEG-4第10部分AVC)和SMPTE VC-1标准[参考文献3]的附录A的规范的这些编解码器。

这些编解码器解决方案中的每个使得服务提供商能够以1920×1080像素的分辨率传输单个HD(高清)图像序列。然而，传输立体内容包括传送左序列和右序列两个序列的信息。直接的方法是对两个单独的比特流进行编码，每个比特流用于一个视点，这种方法也已知为同时联播。

首先，同时联播或类似的方法的压缩效率低。它们还使用高的带宽以维持可接受的质量等级。这是因为，左视点序列和右视点序列独立编码，即使它们是相关的。

其次，在两个适当地同步的解码器中对两个单独的比特流并行地进行解复用和解码。为了实现这样的解码器，可以使用两个现有的非专门设计的解码器。此外，并行解码适合图形处理单元架构。

支持多个层的编解码器可以为立体视频提供高的压缩效率，同时维持向后兼容性。

多层的或可伸缩的比特流由用预先定义的依赖关系表征的多个层组成。这些层中的一个或更多个层为在任何其他层之前解码并且是独立地可解码的所谓的基本层。

其他层通常已知为增强层，因为它们的功能是改善通过对一个或更多个基本层进行解析和解码而获得的内容。这些增强层也是依赖层，因为它们依赖于基本层。增强层使用某种层间预测，增强层中的一个或更多个通常也可以依赖于对其他较高优先级的增强层的解码。因此，解码也可以在中间层之一处终止。

多层的或可伸缩的比特流在质量/信号噪声比(SNR)、空间分辨率和/或时间分辨率和/或甚至额外的视点的可用性方面使能可伸缩性。例如，使用基于H.264/MPEG-4第10部分、VC-1或VP8的附录A规范的编解码器，可以产生时间上可伸缩的比特流。

第一基本层如果被解码则可以以每秒15帧(fps)提供图像序列的版本，而第二增强层如果被解码则可以结合已经解码的基本层以30fps提供相同的图像序列。

SNR和空间可伸缩性也是可能的。例如，当采用H.264/MPEG-4第10部分AVC视频编码标准(附录G)的可伸缩视频编码(SVC)扩展时，基本层(根据附录A编码的)生成粗劣质量版本的图像序列。一个或更多个增强层可以在视觉质量方面提供额外的增加。类似地，基本层可以提供低分辨率版本的图像序列。可以通过对额外的增强层、空间和/或时间地进行解码来提高分辨率。可伸缩的或多层的比特流对于提供多视点可伸缩性也是有用的。

最近，H.264/AVC的多视点编码(MVC)扩展(附录H)的立体高规范已经完成并且已被采用作为用于以立体内容为特征的下一代蓝光光盘(蓝光3D)的视频编解码器。这种编码方法尝试在一定程度上解决对立体视频流的高比特率的要求。