[发明专利]分层信号解码和信号重构的方法、系统和存储介质

说明书

一种解码器将第一组数据解码并利用第一组已解码数据以根据第一质量水平来重构信号。该解码器还将第二组数据解码并识别由第二组已解码数据指定的向上采样操作。该解码器将在第二组已解码数据中识别的向上采样操作应用于以第一质量水平重构的信号，以便以第二、较高质量水平重构信号。为了增强重构的信号，该解码器从第二组已解码数据检索残余数据。该残余数据指示如何在如上文所讨论的向上采样操作的应用之后修改以第二质量水平重构的信号。该解码器然后如残余数据所指定的那样修改以第二质量水平重构的信号。

本申请为分案申请，其母案的发明名称为“分层信号解码和信号重构”，申请日为2012年7月20日，申请号为201280036130.X。

背景技术

CPU（中央处理单元）效率在信号的编码和解码期间都很重要。最近一代的处理器正在变得越来越并行，其中在每个单个芯片上达到几百个简单核心。

不幸的是，本质上，传统MPEG（运动图像专家组）系列编解码器在结构上是非并行的。这源自于下述事实：其是基于块的，并且必须顺序地对每个图像块进行编码和解码，这是因为为了实现高效的压缩，必须使得所有块以某种方式相互依赖。经由所谓的“切片”（基本上，被相互独立地处理的图像片段，如同其是一个接一个地放置的单独视频一样）到MPEG编码中的引入，H.264标准允许几个线程（通常是2或3个线程）的并行处理。诸如去块（de-blocking）之类的重要算法元素（即，使块之间的过渡“平滑”以创建更均匀图像的滤波器）通常是充满条件指令的全局运算，这不适合于包括并行CPU的应用。

现今的CPU和GPU（图形处理单元）通常是非常强大的；单个GPU能够包括数百个计算核心以执行信息的并行处理。当使用当前技术时，能够将图像的较大部分存储在处理器高速缓存中以用于处理。将图像分裂成大量的小块的需要不再适用于现代CPU和GPU，其为创建MPEG时的驱动因素，因为来自那个时代的处理器每次可能仅处理非常小的视频数据块，并且然后仅顺序地进行处理。因此，当实现类似于MPEG的类型的编码/解码时，大部分的可用处理能力可能变得不可使用，其中分块伪迹被不必要地引入到信号中。并且，与当开发MPEG时盛行的内容相比，现代应用通常要求高得多的定义视频编码和高得多的总体重放质量。在高清晰度（HD）、高质量视频中，在具有低细节（潜在地甚至失焦）的区域与具有非常细微的细节的区域之间存在大得多的差异。这使得诸如在MPEG中使用的那些变换之类的频域变换的使用甚至更加不适合于图像处理和重放，因为相关频率的范围正在变得宽得多。

另外，较高分辨率图像包括较高量的摄像机噪声和/或胶片颗粒，即对于观察而言可能相当不相关且要求许多位以进行编码的非常详细的高频像素过渡。

最后，传统编解码器不适合于高效地执行3D或体积成像，其在诸如医学成像、科学成像等领域中正在变得越来越重要。

大多数目标设备现今支持不同的重放分辨率和质量。所谓的SVC（可扩缩视频编码）（可扩缩性的当前MPEG标准）尚未被行业有利地接收，并显示出极少到不存在的采用率，因为其被认为过于复杂且有点带宽低效。

此外，已编码视频是大量的；即，内容提供商通常没有时间利用每个特定视频流对编码器参数和实验进行定制。当前，内容提供商不喜欢必须手动地对许多编码参数进行调节（tweak）（每当执行编码并检验结果的质量时）以便成功地对视频进行编码。

作为编码/解码的MPEG标准的替换，所谓的图像金字塔已被用于编码/解码目的。例如，使用拉普拉斯金字塔，常规系统已使用高斯滤波器且然后构建通过利用刚性编程的解码器从较低分辨率水平向上采样回到原始水平而获得的图像之间的差异的金字塔，来创建较低分辨率图像。

常规拉普拉斯金字塔编码的使用已被放弃。这种变换的一个缺点是创作者始终尝试避免向下采样图像中的失真/伪迹，因此其始终使用高斯滤波，因为其是不添加其自身的任何信息的唯一类型的滤波器。然而，高斯滤波存在的不能克服的问题是：其引入了模糊效应，使得当上扩回到较大分辨率时，需要过度量的图像校正信息以再现原始图像。

发明内容