对具有多个图像的图像序列进行编码的方法及设备技术

一种编码或解码数字视频内容的方法和系统。数字视频内容包含一个图像流，每个图像可能是帧内的、预测的、或双预测的图像。每个图像包含能被进一步划分成更小的块的宏块。该方法要求以帧模式或场模式编码和解码所述图像流中的每个图像。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
对具有多个图像的图像序列进行编码的方法及设备本申请是申请人通用仪器公司、申请日为2002年11月21日、专利技术名称为“对具有多个图像的图像序列进行编码的方法及设备”中国专利申请No.02827402.4的分案申请。
本专利技术涉及数字视频内容的编码和解码。更具体来说，本专利技术涉及在如MPEG-4Part10AVC/H.264视频编码标准中所使用的在图像级上对数字视频内容按帧模式和场模式的编码和解码。背景视频压缩在许多当前和正在出现的产品中被使用。它是数字电视机顶盒(STB)、数字卫星系统(DSS)、高清晰度电视(HDTV)解码器、数字多用盘(DVD)播放器、视频会议、因特网视频和多媒体内容、以及其它数字视频应用的核心。如果没有视频压缩，数字视频内容就可能极其庞大，使得难以、甚至不可能有效地存储、传送或观看数字视频内容。数字视频内容包含图像流，所述图像能被在电视接收器、计算机监视器或能显示数字视频内容的其它某种电子装置上显示为一个影像。一个在时间上在某特定图像之前被显示的图像，相对于该特定图像来说，是在“向前的方向”上。同样，一个在时间上在某特定图像之后被显示的图像，相对于该特定图像来说，是在“向后的方向”上。视频压缩是在一个视频编码过程中完成的，在该过程中每个图像或者按帧或者按两个场被编码。每个帧包含多行的空间信息。例如，一个典型的帧含有480个水平行。每个场含有帧中行数的一半的行。例如，如果帧含有480个水平行，则每个场含有240个水平行。在一个典型的配置中，一个场含有帧中的奇数编号的行，另一个场含有帧中的偶数编号的行。在下文中以及在后附的权利要求书中，除非特别地另外指明，否则将把含有奇数编号的行的场称作“顶”(top)场。同样，在下文中以及在后附的权利要求书中，除非特别地另外指明，否则将把含有偶数编号的行的场称作“底”(bottom)场。这两个场可被交织在一起，形成一个交织帧。支持视频编码的大体思想，是从数字视频内容中除去“非必要的”的内容。被减少的数据量于是要求更少的用于广播或传输的带宽。在压缩的视频数据被传送后，必须对其进行解码，或解压。在这个过程中，对所传送的视频数据进行处理，以生成被代入该视频数据的近似数据，用于代替在编码过程中被去除的“非必要的”数据。视频编码将数字视频内容转变成一种压缩的形式，与不压缩的数字视频内容相比，其能用较少空间存储并用较少的带宽传送。这样做是利用了视频内容的图像中的时间上和空间上的冗余。可以将数字视频内容存储在诸如硬驱、DVD的存储介质中，或者某个其它的非易失性存储单元中。有许多压缩数字视频内容的视频编码方法。因此，开发出了视频编码标准来标准化各种视频编码方法，以便压缩的数字视频内容以大多数视频编码器和解码器能识别的格式被提供。例如，运动图像专家组(MPEG)和国际电信联盟(ITU-T)已经开发了正在广泛应用的视频编码标准。这些标准的例子包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、ITU-TH261和ITU-TH263标准。多数现代视频编码标准—诸如由MPEG和ITU-T开发的视频编码标准—部分根据的是一种具有运动补偿(MC)算法的时间预测。具有运动补偿的时间预测被用来在数字视频广播中去除连续的图像之间的时间冗余。具有运动补偿算法的时间预测一般利用一个或两个基准图像来编码一个特定的图像。基准图像是一个已经被编码的图像。通过把要被编码的特定图像与基准图像中的一个相比较，具有运动补偿算法的时间预测能利用在该基准图像与要被编码的特定图像之间存在的时间冗余，并以高于不使用具有运动补偿算法的时间预测编码该图像时的压缩量来编码该图像。基准图像的其中之一可以位于相对要被编码的特定图像来说的向后方向上。另一个基准图像位于相对要被编码的特定图像来说的向前方向上。然而，随着对更高分辨率、更复杂图像内容、更快传送速度的需求的增加，对更好的视频编码方法的需要也增加。为此，目前正在开发一种新的视频编码标准。这个新的视频编码标准叫作MPEG-4Part10AVC/H.264标准。该新的MPEG-4Part10AVC/H.264标准要求许多新的视频压缩方法。例如，新的MPEG-4Part10AVC/H.264标准的特点之一时，它允许有多个基准图像，而不是仅仅两个基准图像。多个基准图像的使用，允许编码器找到与要被编码的图像最接近地匹配的基准图像，从而改善具有运动补偿算法的时间预测的性能。通过在编码过程中使用与要被编码的图像最接近地匹配的基准图像，在该图像的编码中就有可能获得最大的压缩量。基准图像被存储在帧缓存器和/或场缓存器中。如前文所述，编码器能按一个帧或按两个场来编码一个图像。如果在一个要被编码的图像序列中，有些图像被按帧编码，有些图像被按场编码，则可能实现更大程度的压缩。专利技术概要在许多可能实施例的一个中，本专利技术提供一种数字视频内容的编码、解码和位流生成的方法。数字视频内容包含一个图像流，所述图像分别可能是帧内的(intra)、预测的(predicted)、或双预测的(bi-predicted)图像。每个图像包含能被进一步划分成更小的块的宏块。该方法要求或者以帧模式或者以场模式编码和解码所述图像流中的每个图像。附图简述各附图例示本专利技术的各种实施例，并且是说明书的一部分。连同以下说明各附图，展现和解释本专利技术的原理。所例示的实施例都是本专利技术的例子，不限制本专利技术的范围。图1表示由例如MPEG-4Part10AVC/H.264标准之类的示例性视频编码标准所定义的、能被用来实现本专利技术的一个示例性的三种类型图像的序列。图2表示的是按照本专利技术的实施例、优选地将每个图像划分成含有宏块的片(slices)。图3a表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成16X8像素的块尺寸。图3b表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成8X16像素的块尺寸。图3c表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成8X8像素的块尺寸。图3d表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成8X4像素的块尺寸。图3e表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成4X8像素的块尺寸。图3f表示的是按照本专利技术的实施例、可以将一个宏块进一步划分成4X4像素的块尺寸。图4表示的是一个解释本专利技术的实施例的使用具有运动补偿的时间预测的图像构造例子。图5表示的是解释按照本专利技术的实施例、在具有运动补偿的时间预测中使用多个基准图像的优点的一个示例性图像流。图6表示的是按照本专利技术的实施例、根据帧缓存器中的每个基准帧与正在以帧模式被编码的当前帧的距离向帧缓存器中的每个基准帧分配一个唯一的基准帧号。图7a表示按照本专利技术的实施例的一个示例性基准场编号配置，其中，给予场奇偶性与当前场的相同的基准场比它们对应的第二场更小的编号。图7b表示一个示例性的基准场编号配置，其中，当前场是要被按两个场编码的图像的第二场。图8表示在按照本专利技术的实施例的场缓存器中的一个替代的基准场编号配置。图9表示一个直接模式矢量计算的方法，其中，当前宏块和与其共同定位的(co-located)宏块二者都处于帧模式。图10表示一个直接模式矢量计算的方法，其中，当前宏块和与其共同定位的宏块二者都处于场模式。图11表示另一个直接模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对具有多个图像的图像序列进行编码的方法，包括：以帧编码模式编码所述多个图像中的至少一个图像；以场编码模式编码所述多个图像中的至少一个图像；其中所述以帧编码模式编码和以场编码模式编码的步骤各自包括编码或解码，并且当所述多个图像中的至少一个图像以帧编码模式编码时，则所述多个图像中的至少一个图像以场编码模式编码，并且当所述多个图像中的至少一个图像以帧编码模式解码时，则所述多个图像中的至少一个图像以场编码模式解码。

【技术特征摘要】
US 2001-11-21 60/333004;US 2001-11-27 60/333921;US1.一种对具有多个图像的图像序列进行编码的方法，包括：以帧编码模式对所述多个图像中的至少一个图像进行编码；以场编码模式对所述多个图像中的至少一个图像进行编码，其中以所述帧编码模式进行编码及以所述场编码模式进行编码的步骤各包括或者编码或者解码，其中所述帧编码模式中的当前图像具有多个基准帧，其中根据其与正在以帧模式被编码的当前图像之间的距离，所述多个基准帧的每一个被分配唯一的基准帧编号，并且其中所述场编码模式中的当前图像的当前场具有多个基准场，其中场模式编码用已经被按场编码的图像作为基准场，根据场缓存器中的每个基准场与正在被作为两个场编码的当前图像的距离向场缓存器中的每个基准场分配一个唯一的基准场编号。2.如权利要求1的方法，其中根据其与正在以帧模式被编码的当前图像之间的距离，将所述唯一的基准帧编号分配给帧缓存器中的每个基准帧。3.如权利要求1的方法，其中一个被按一个帧编码的B图像有多个前向和后向的基准图像，其中对所述前向和后向基准图像分配唯一的编号。4.如权利要求1的方法，其中所述当前场具有多个前向和后向基准场，场缓冲器中的每个所述基准场被分配了唯一的基准编号。5.如权利要求1的方法，其中根据其与正在被作为两个场编码的当前图像的距离，向场缓存器中的每个基准场分配一个唯一的基准场编号，其中，给予场奇偶性与当前场的相同的基准场比它们对应的第二场更小的编号。6.如权利要求5的方法，其中对于给定的所述当前场，给予场奇偶性与所述当前场相同的基准场比它对应的同样基准图像的其他基准场更小的唯一基准场编号。7.如权利要求6的方法，其中如果所述当前图像的第一场要被编码，则第一基准图像的第一场被分配基准场编号0，而所述第一基准图像的第二场被分配基准场编号1。8.如权利要求6的方法，其中如果所述当前图像的第二场要被编码，则第一基准图像的第二场被分配基准场编号0，而已经被编码为基准场的所述当前图像的第一场被分配基准场编号1。9.如权利要求1的方法，其中基于所述基准场和所述当前场之间的时间距离，将所述唯一的基准场编号分配给场缓冲器中的所述基准场，其中所述当前场是所述当前图像的第一场或第二场。10.如权利要求9的方法，其中时间上最接近所述当...

【专利技术属性】
技术研发人员：L王，K帕努索庞，R甘希，Y于，A卢斯拉，
申请(专利权)人：通用仪器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]