[发明专利]在混合视频CODEC比特流之间进行码转换的方法和装置

说明书

本申请是2003年7月15日递交的发明名称为“在混合视频CODEC比特流之间进行码转换的方法和装置”、申请号为03816861.8(PCT/US2003/022175)的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求下列美国临时申请的优先权并通过参考将其内容包含于此：2002年7月17日递交的No.60/396891、2002年10月10日递交的No.60/417831和2002年12月4日递交的No.60/431054。

技术领域

本发明一般地涉及电信技术。更具体地说，本发明提供了一种方法和系统，用于在混合视频CODEC(编解码器)比特流之间进行码转换(transcoding)。仅仅示例性地说，本发明已被应用到电信网络环境，但可以认识到本发明具有宽得多的应用范围。

背景技术

随着时间的前进，电信技术也在改进。现在有若干标准来用于编码通过通信链路的音频和视频信号。这些标准使得终端可与支持相同标准集的其他终端互操作。对于不支持通用标准的终端，只有在设备之间插入附加设备即码转换器(transcoder)时才能进行互操作。码转换器将编码信号从一个标准翻译为另一个标准。

·I帧被编码为静止图像，并可独立于其他帧地进行解码。

·P帧被编码为与前面的一个或多个I或P帧的差，以利用多帧中的相似性。

一些混合视频codec标准例如MPEG-4视频codec还支持“未编码”帧，其包含帧头部后的未编码数据。下面更详细地提供了某些示例性标准的细节。

某些标准例如H.261、H.263、H.264和MPEG-4视频codec将源视频帧分界为16×16图像元素(象素)的宏块。H.261、H.263和MPEG-4视频codec还将每个宏块进一步细分为6个8×8的象素块。这些块中的四个对应于宏块的16×16象素亮度值，其余两个块对应于宏块的亚采样色度分量。H.264视频codec将每个宏块细分为24个4×4的象素块，16个用于亮度，8个用于亚采样的色度。

混合视频codec通常都使用类似的技术将源宏块转换成编码宏块。每个块的编码首先采用空间变换，然后对变换系数进行量化。我们将此称为变换编码。H.261、H.263和MPEG-4视频codec在这一阶段使用离散余弦变换(DCT)。H.264视频codec使用整数变换。

使用持续长度(run length)和可变长度(variable length)编码来进一步编码非零量化变换系数。这个第二阶段被称为VLC(可变长度编码)编码。逆过程将分别称为VLC解码和变换解码。可以3种方式米编码宏块：

·“内编码”(intra coded)宏块的象素值是直接从被编码的源帧拷贝而来的。

·“互编码”(inter coded)宏块的象素值是从当前源帧中的象素值和参考帧中的象素值之间的差形成的。参考帧的值是通过将前面编码的帧的编码数据进行解码而导出的。计算所述差时使用的参考帧的区域受控于下述一个或多个运动向量，该向量指定了当前帧中的宏块与其在参考帧中的最佳匹配之间的位移。所述(多个)运动向量与互帧(inter frames)的量化系数一起传输。如果象素值的差足够小，则只需要传输所述运动向量。

一般地，所有的混合视频codec在它们所允许的运动向量的形式上经常有所差别，例如每个宏块的运动向量的数量、向量的分辨率、向量的范围以及是否允许向量指向参考帧的外部。估计运动向量的过程称为“运动估计”。它是混合视频编码器中计算最为密集的部分之一。

·“未编码”宏块是与前面的帧相比没有显著变化的宏块，并且对于这些宏块不传输运动数据或系数数据。

给定帧中包含的宏块的类型取决于帧类型。对于关系到这个算法的帧类型，允许有下述宏块类型：

·I帧可以只包含内编码宏块。

·P帧可包含内编码、互编码和“未编码”宏块。

在传输宏块的编码数据前，还使用无损可变长度编码(VLC编码)来压缩所述数据。

混合视频codec相互不同的另一个方面在于它们支持的视频帧大小。MPEG-4和H.264支持任意的帧大小，限制是宽度和高度是16的倍数，而H.261和基线H.263只支持有限的帧大小集合。根据混合视频codec的类型，还可能有其他限制。