混合向后兼容的信号编码和解码的方法和系统技术方案

计算机处理器硬件：将数据流解析为编码数据的第一部分和编码数据的第二部分；实现第一解码器以将编码数据的第一部分解码为信号的第一再现；实现第二解码器以将编码数据的第二部分解码为重构数据，该重构数据指定如何修改信号的第一再现；以及对信号的第一再现应用该重构数据，以产生信号的第二再现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
在本领域中，对于处理多维信号或者沿时间演化的信号的压缩和解压，许多技术是已知的。这是音频信号、视频信号以及就像在科学和医学领域中使用的体积信号的其它多维信号的情况。为了实现高压缩比，那些技术采用信号内的空间和时间相关。常规方法识别参照并且尝试确定信号的当前位置与给定参照之间的差异。这在空间域和时间域中都进行，在空间域中，参照是已经接收并解码的空间平面的一部分(例如，块或“宏块”)，在时间域中，信号时间当中的单个时刻(例如，一序列帧当中的视频帧)被作为用于某个持续时间的参照。这是例如MPEG系列压缩算法的情况，其中之前解码的宏块被作为空间域中的参照并且I帧和P帧被用作时间域中后续P帧的参照。已知的技术以许多途径采用空间相关和时间相关，为了识别、简化、编码和发送差异而采用几种不同的技术。在常规方法中，为了充分利用块中残差的空间相关，执行域变换(例如，变换到频率域)，接着执行变换后的信息的有损删除和量化，这通常引入某种程度的块假象。相反，在时间域中，常规方法发送当前样本与运动补偿的参照样本之间的量化差异。为了最大化样本之间的相似性，编码器尝试估计沿时间发生的相对于(vs.)参照信号的修改。在常规编码方法中(例如，MPEG系列技术、VP8、VP9等)，这被称为运动估计和补Ο在已知的领域中，除了一些尝试，编码方法通常忽略质量可扩展性需求。可扩展的编码方法将编码压缩信号的单个版本并且使得能够交付到不同的质量水平、带宽可用性和解码器复杂性。可扩展性在已知方法中已经被考虑，就像MPEG-SVC和JPEG2000，由于计算复杂性并且，一般而言，其与不可扩展技术的相似性，到目前为止具有相对差的采用。由于基于MPEG的技术(例如，MPEG2、MPEG4、H.264、Η.265)是国际标准，因此开发出了几种专用硬件芯片，以便用专用硬件块执行信号解码。因此，由于缺少解码设备生态系统，不同的编码技术难以得到采用。在视频传输的其它情况下，诸如像经由(诸如HDMI或DisplayPort的)传输方法到显示设备的电缆传输，视频内容到解码/显示设备的传输受传输电缆的容量限制。由于传输电缆的限制，这使得不可能发送高于给定质量水平(或者分辨率或者帧速率)的视频内容。由于要发送的数据量随着时间的推移变得越来越大(由于商用显示设备所支持的分辨率和帧速率的不断增加)，因此由连接电缆带来的约束正变成是相关的问题，常常迫使解码/显示设备为了弥补传输电缆的能力不足而执行各种类型的插值(例如，从60Hz到240Hz的帧速率插值)，以便应付它们将能够显示的质量水平。在视频传输的其它情况下，诸如像视频会议，大部分安装的解码器设备只能够解码传统(legacy) SD和/或HD视频内容，而较新且较强大的远程呈现系统可以高质量地解码处于更高的分辨率的视频内容。目前的方法使得不可能利用单个编码数据流(即，没有编码/转码成多个不同的视频流)来服务传统(legacy)解码器设备和较新的解码器设备两者。在视频分发的其它情况下，诸如像蓝光盘，设备的大生态系统只能够解码传统HD视频编码格式，而新的解码设备能够解码和显示UltraHD视频。目前的方法使得不可能分发可作为HD视频被广泛安装的传统设备读取并且作为UltraHD视频被新解码设备读取的单个与传统兼容的蓝光盘。
技术实现思路
与常规技术相对照，本文的方法和实施例代表一种创新方法，其实现高效的位(bit)流和可扩展性、并同时维持与为已知解码方法设计的解码和/或显示硬件的向后兼容性。本文所说明的方法和实施例还包括产生向后兼容的流的途径，这种流被生成使得被传统解码器解码到至多第一质量水平并且被专门使能的解码器解码到至多一个或多个不同的(更高的)质量水平。除了实现具有向后兼容性的可扩展性的目的，为了更高的质量水平而使用不同的编码/解码技术还可以对整个位流实现更高的效率。本文的实施例关于常规的系统和方法有所偏离，从而提供解码信号的新颖方法，其充分利用传统解码方法用于解码至多给定的质量水平，并充分利用新颖解码方法来基于处于给定质量水平的解码信号来重构处于最终(更高)质量水平的信号重现。根据其最广泛的方面，本专利技术是利用至多给定分辨率和/或帧速率(第一质量水平)的现有解码硬件、并接着借由计算简单但有效的方法重构一个或多个附加质量水平的方法。不能被更新从而执行高于第一水平的质量水平的解码的传统解码设备将只解码处于第一质量水平的信号并且忽略附加的增强数据，即，将仍然能够解码信号的再现。为了简化，本文说明的非限制性实施例将信号称为样本的序列(即，二维图像、视频帧、视频场等)。在描述中，术语“图像”、“画面”或“平面”(意为“超平面”的最广泛含义，即，具有任何数量的维度和给定采样网格的元素的阵列)将常常被用来标识沿样本序列的信号的样本的数字再现，其中每个平面都具有用于其每个维度(例如，X和Y)的给定分辨率，并且包括一组平面元素(或“元素”、或“pel”，或显示元素，对于二维图像常常被称为“像素”，对于体积图像常常被称为“体素”，等等)，该组平面元素由一个或多个“值”或“设置”(例如，作为非限制性例子，合适的颜色空间中的颜色设置、指示密度水平的设置、指示温度水平的设置、指示音频音调的设置、指示振幅的设置，等等)表征。每个平面元素由合适的一组坐标识别，从而指示所述元素在图像的采样网格中的整数位置。信号维度可以只包括空间维度(例如，在图像的情况下)或者还包括时间维度(例如，在信号随时间演进的情况下)。作为非限制性例子，信号可以是图像、音频信号、多声道音频信号、视频信号、多视点视频信号(例如，3D视频)、体积信号(例如，医学成像、科学成像、全息成像，等等)、体积视频信号、或者甚至具有多于四个维度的信号。为了简化，本文所说明的非限制性实施例常常提到作为设置的2D平面(例如，在合适颜色空间中的2D图像)显示的信号，诸如像视频信号。术语“帧”或“场”将与术语“图像”可互换地使用，从而指示视频信号的时间中的样本:为由帧组成的视频信号(逐行视频信号)所说明的任何概念和方法都可以容易地也适用于由场组成的视频信号(隔行视频信号)，反之亦然。尽管本文所说明的实施例的重点在视频信号，但是本领域技术人员可以容易地理解，相同的概念和方法也适用于任何其它类型的多维信号(例如，体积信号、视频信号、3D视频信号、全光信号，等等)。在本文所描述的非限制性实施例中，信号处理器被配置为接收数据流并将其分成两个或更多个子流。第一子流借由第一解码方法被解码，从而产生处于第一质量水平的信号再现。第二子流借由第二解码方法被解码，从而产生残差。基于处于第一质量水平的信号，信号处理器产生处于第二(更高)质量水平的信号的预测再现。信号处理器组合处于第二质量水平的信号的预测(或“初步”)再现与残差，从而产生处于第二质量水平的信号再现。在本文所描述的其它非限制性实施例中，位于另一计算机设备中的信号处理器接收数据流并且不被配置为解码第二子流。信号处理器忽略第二子流并且仅仅解码第一子流，从而产生处于第一质量水平的信号再现。以这种方式，在数据流中包括数据的第二订户流有效地与未配置为解码第二子流的解码器向后兼容，因为传统解码器就是忽略第二订户流并且产生处于第一质量水平的信号再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：经由计算机处理器硬件：将数据流解析为编码数据的第一部分和编码数据的第二部分；实现第一解码器以将编码数据的第一部分解码为信号的第一再现；实现第二解码器以将编码数据的第二部分解码为重构数据，该重构数据指定如何修改信号的第一再现；及对信号的第一再现应用该重构数据，以产生信号的第二再现。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡·罗萨托，圭多·梅亚尔迪，
申请(专利权)人：卢卡·罗萨托，圭多·梅亚尔迪，
类型：发明
国别省市：意大利;IT