[发明专利]编码、解码方法和编码器、解码器及编解码系统

说明书

技术领域

本发明实施例涉及视频传输领域，尤其涉及编码方法、切换帧编码方法、辅助切换帧编码方法，解码方法、切换帧解码方法、辅助切换帧解码方法，编码器、解码器、编解码系统。 

背景技术

目前，在视频传输技术中，采用固定码率进行视频传输已难以适应网络带宽的波动。一种较好的解决方法是预先在服务器端存储多个不同码率的视频流，根据带宽的波动情况，发送相应码率的视频流，在这种方法中涉及到多个不同码率的视频流之间的切换问题。实际上，码流切换的应用需求广泛存在，例如：基于互联网的流媒体组播、视频点播等。码流切换需要实现无缝切换，所谓无缝切换是指在切换过程中不会产生误差传递，不影响用户的主观体验。 

通常情况下，现有技术中利用帧内编码图像(INTRA帧)来实现无缝切换，INTRA帧不依赖于其他图像而能够独立解码，通过在切换点放置INTRA帧进行码流切换，将不会带来误差传递，不影响后续图像的解码。但是，周期性的插入INTRA帧，势必影响编码效率。 

为了满足码流无缝切换的应用需求，同时兼顾编码效率，现有技术中提出了SP/SI帧的概念。SP/SI最早出现于H.263的后续版本中，目前已经被H.264标准采纳，作为一种新的图像类型，SP/SI具有如下特性：利用不同的参考图像可以得到相同的重构图像。正是由于该特性，才能实现码流无缝切换。与SP帧相对应，现有技术还提出了一种辅助切换帧(Secondary SwitchPicture，以下简称：SSP)，SSP帧能够解码出与SP帧相同的解码图像。SI帧是一种特殊的SSP帧，利用帧内预测编码得到，可独立解码，SI帧能够应 用于随机访问、快进快退、差错恢复等多种应用场合。SP/SI的工作方式可总结如下：在不发生切换时，在切换点发送SP帧；而发生切换时，在切换点发送SSP帧，用于替代原来的SP帧。现有技术利用SSP帧能够解码出与SP帧相同的解码图像的特性，实现码流无缝切换。在实现过程中，服务器需要知道何时进行切换，以便发送SSP帧。服务器有两种工作方式，一种是被动切换，即服务器根据用户端反馈的信息进行切换，这种工作方式应用于双向环境；另一种是主动切换，即服务器检测网络状况，进行主动切换，这种工作方式应用于单向广播环境。 

如图1所示，为现有技术中码流切换一个例子的示意图，P表示普通预测帧，S表示切换帧。码流1要切换到码流2，在切换点S_2，n进行切换，则在切换点发送的是S_12，n，S_12，n替换了S_2，n的位置。在该例子中，S_1，n和S_2，n为SP帧，S_12，n为SSP帧。 

如图2所示，为现有技术H.264中SP帧编码的框架示意图，在普通P帧基础上，SP帧的编码增加了两组量化(用QS来表示)模块和反量化(用QS^-1来表示)模块，图中QP和Qp^-1也表示量化模块和反量化模块，QS与QP的量化参数不同。增加两组QS模块和QS^-1模块的目的是使得SSP的编码数据量可通过量化进行控制。在此基础上，SSP帧编码的对象是码流2的重构值与码流1的预测值之间的差值、以及码流1的运动矢量和模式信息，将该三个对象进行无损编码，得到SSP帧的编码。相应的，SP/SSP帧的解码框架与普通P帧的解码框架相比，也增加了一组QS模块和QS^-1模块。上述符合H.264标准的SP/SSP的编码和解码方案，在SP帧的编解码过程中，增加了两组QS模块和QS^-1模块，增加了编解码复杂度；并且，其中一组QS模块和QS^-1模块位于重构环中，由其带来的量化误差将直接影响SP帧的编码图像质量，降低SP帧的编码效率。 

现有技术中还提供了一种改进的SP帧编码方案，该SP编码方案在现有技术一的基础上，移除了预测环中的QS模块和QS^-1模块，但保留重构环中的的QS模块和QS^-1模块。这种改进的编码方案，由于移除了预测环中的QS模块和QS^-1模块，使得预测更准确，残差比特更少；但是，该方案无法抵消量化误差，从而导致SP重构图像和编码图像的失真增大。因此综合看来，该改进的编码方案的比特率-失真(Rate-Distortion，以下简称：R-D)未必是最优的。 

发明内容

本发明实施例提供的编码、解码方法、编码器、解码器及编解码系统，用以实现提高编解码效率。