[发明专利]用自适应增强层预测对位深度可分级视频数据进行编码和/或解码的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频编码领域。其为新型可分级性 (scalability)：位深度可分级性提供了编码(coding)解决方案。

背景技术

视频编码标准H.264/AVC根据率失真优化(RDO)提供不同视 频编码模式及它们之间的动态选择。该标准为可分级视频编码 (SVC)的扩展提供不同层并支持增强层(EL)的直接编码或层间 预测的空间可分级性。在直接编码EL中，称为I_N×N的模式， 不使用层间冗余：EL被纯帧内编码。

层间预测被用于两种编码模式中，即I_BL和残差预测，如果 基本层(BL)被帧内编码则为I_BL，如果BL被帧间编码从而生 成BL残差和EL残差则为残差预测。借助残差预测，EL残差是由 BL残差预测得来的。

对于帧内编码的EL宏块(MB)，SVC支持两种类型的编码模 式，即原始的H.264/AVC I_N×N编码(空间预测， base_mode_flag＝0)和I_BL，用于可分级性的特殊SVC编码模式， 其中EL MB是由配置的(collocated)BL MB预测得来的。

对于帧间编码，第一步是生成BL和EL差分图像(differential image)，称为残差。为对BL残差和EL残差之间的差进行编码而 执行残差层间预测。

近年来，在诸如科学成像、数字影院、可放映高质量视频的计 算机游戏以及专业工作室和家庭影院的相关应用的许多领域，越来 越需要较高的位色彩深度，而非传统的8位色彩深度。因此，现有 技术的视频编码标准——H.264/AVC——已经包括保真度范围扩展 (Fidelity Range Extensions，FRExt)，其支持可达14位的样本和可 达4:4:4的色度采样。

对于具有两个不同解码器的情景，或对位深度具有不同要求的 客户，例如对同一原始视频(raw video)要求8位和12位位深度， 现有的H.264/AVC解决方案将对12位的原始视频进行编码以产生 第一比特流，然后将12位的原始视频转换为8位的原始视频并对8 位的副本(counterpart)进行编码以产生第二比特流。如果我们想 将视频传送到要求不同位深度的不同客户，我们必须将其传送两 次，例如将2个比特流一起放入一张磁盘。压缩率和运算复杂度两 者的效率都很低。

欧洲专利申请EP06291041公开了一种可分级解决方案，该方 案一次对整个12位原始视频进行编码从而生成一个比特流，该比 特流包含H.264/AVC兼容的BL和可分级EL。由于冗余减小，与 附加的第二比特流相比上述第一比特流上的全部可分级比特流的 开销小。如果H.264/AVC解码器在接收端可用，则仅对BL子比特 流(sub-bitstream)解码，且经解码的8位视频可在传统的8位显 示装置上观看；如果位深度可分级解码器在接收端可用，则BL子 比特流和EL子比特流都可以被解码，从而获得12位视频，且其可 在支持8位以上的色彩深度的高质量显示装置上观看。

发明内容

考虑到特殊编码模式的效率取决于图像内容，上述冗余减小的 几率不是非常灵活。不同编码模式可为不同序列优化。如果可减少 更多冗余，且最终比特流更小，则编码模式效率更高。本发明为位 深度可分级性情况下的该问题提供解决方案。

权利要求1公开了一种对可分级视频数据进行编码方法，该方 法允许改进的冗余减小和动态自适应选择最有效编码模式。权利要 求5公开了相应的解码方法。

权利要求8中公开了用于编码的相应设备，权利要求9中公开 了用于解码的相应设备。

用于CBDS的EL的三种新SVC兼容编码模式被公开：一种用 于帧内编码，两种用于帧间编码。已经发现直接对层间残差进行编 码对位深度可分级编码更有效。新帧内编码模式使用增采样的重构 的BL和原始EL间的残差(EL_org-BL_rec，up)编码，其中使用模式选 择。大体上，层间残差被作为N位视频取代原始N位EL视频。两 种可能的模式是：

1.由BL预测的残差被变换、量化、和熵编码，以及

2.该残差被附加地帧内编码(I_N×N)。