[发明专利]用位深度可分级性的增强层残差预测对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的技术领域。其为新型可分级性 (scalability)——位深度可分级性提供编码(coding)解决方案。

背景技术

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，而非传统的八位色彩深度。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(chroma sampling)。当前的SVC 基准软件JSVM不支持高位深度。

然而，现有的高级编码解决方案均不支持位深度可分级性。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位的原始视频并对其进行编码以产生第二比特流。如果将视频传送到要 求不同位深度的不同客户，则必须传送两次，或者将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 容的基本层(BL)和可分级的增强层(EL)。与另外的第二比特流相比，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

H.264/AVC可分级性扩展SVC还提供其他类型的可分级性，如空间可分 级性。在空间可分级性中，BL和EL中像素的数目是不同的。因此，出现了 如何将位深度可分级性与其他可分级性相结合尤其是与空间可分级性结合的 问题。本发明提供该问题的解决方案。

权利要求1公开了一种编码方法，该方法允许位深度可分级性与其他可 分级性相结合。权利要求5公开了相应的解码方法。

利用编码方法的设备在权利要求9中公开，利用解码方法的设备在权利 要求10中公开。

根据本发明，在层间预测中使用基于逆色调映射技术(inverse tone  mapping)的查询表(LUT)以提高编码效率。当BL片的类型是I片(I-slice) 时使用基于逆色调映射技术的LUT。基于在编码器所重构的BL I片和所配置 的原始EL片来创建LUT，整个方案可以在SVC的结构中实施，并且支持对其 他类型的可分级性、时间、空间以及SNR可分级性的兼容性。

在一个实施例中，在两个逻辑步骤中对BL信息增采样，一个逻辑步骤是 纹理增采样，另一个逻辑步骤是深度增采样。纹理增采样是增加像素数目的 过程，深度增采样是增加每个像素可以具有的值的数目的过程。该值对应于 像素的色彩强度。增采样的BL单元被用来预测所配置(collocated)的EL 单元，编码器由EL视频数据产生残差，并且该残差可以进一步被编码(通常 被熵编码)和传送。将被增采样的BL信息可以是任何粒度，例如单像素单元、 像素块、宏块(MBs)或者整个图像。此外，可以在单个步骤中执行两个逻辑 增采样步骤。在编码器侧增采样基本层信息，在解码器侧也以同样的方式增 采样基本层信息，其中，增采样涉及空间和位深度的特征。

而且，可以为帧内编码的图像和帧间编码的图像执行所组合的空间和位 深度增采样。

具体地，用于对具有基本层和增强层的视频数据进行编码的方法，其中， 基本层的像素具有比增强层的像素低的位深度和空间分辨率(resolution)， 该方法包括以下步骤：

以片为层级对基本层数据进行编码，其中，第一基本层片被帧内编码， 第二基本层片被帧间编码，

重构经编码的基本层片，

对所重构的基本层片进行增采样，其中，获得相应增强层片的第一预测 形式(version)，其具有比基本层片高的空间、时间或SNR分辨率，