[发明专利]可伸缩视频编码和解码中的转换操作

说明书

本发明是国际申请号为PCT/US2009/053896、进入国家阶段的中国专利申请号为200980133795.0、申请日为2009年8月14日、发明名称为“可伸缩视频编码和解码中的转换操作”的发明专利申请的分案申请。

背景

工程师使用压缩（也称为编码或译码）来降低数字视频的比特率。压缩通过将视频转换成较低比特率的形式来降低存储和传送视频的成本。解压（也被称为解码）从压缩的形式中重构一种版本的原始视频。“编解码器”是编码器/解码器系统。

当视频编码器将视频转换为较低的比特率形式时，视频编码器会降低压缩的视频的质量以降低比特率。通过有选择地去除视频中的细节，编码器使视频压缩起来更简单，更容易，但是，经压缩的视频不太忠实于原始视频。除了此基本质量/比特率折衷以外，视频的比特率还取决于视频的内容（例如，复杂性）和视频的格式。

视频信息是根据对于不同的设备和应用的不同的格式来组织的。视频格式的属性可包括色彩空间、色度采样速率、样本深度、空间分辨率和时间分辨率。通常，质量和比特率直接对于空间分辨率（例如，图片图片中的细节）和时间分辨率（例如，每秒图片数）而不同，更高的空间分辨率或更高的时间分辨率会导致更高的质量，但也导致更高的比特率。

在视频编码和解码应用中，常见的色彩空间包括YUV和YCbCr。Y表示视频的亮度分量，而U和V，或Cb和Cr表示视频的色彩（色度）分量。除了YUV和YCbCr以外，许多其他色彩空间在一个亮度通道和多个色度通道内组织视频。

色度采样速率是指视频的色度通道相对于亮度通道的采样。例如，在YUV色彩空间中，一个色度采样速率是4:4:4，表示对于每一Y样本，存在对应的U和V样本。然而，人眼对亮度的变化比颜色的变体更敏感，已经开发了编码器以利用这一事实。另一色度采样速率是4:2:2，表示单一U样本和单一V样本与两个水平Y样本相对应。较低的分辨率下的色度采样速率，如4:2:2或4:2:0，导致较少的样本，通常比诸如4:4:4之类的更高的分辨率色度采样速率需要更少的位来编码。由于4:2:0色度采样的普及性，某些视频编码器接受4:2:0格式的视频，但不接受带有更高的色度分辨率的源格式。

视频图片的每一个图片元素（“像素”）都包括一个或多个样本，而每一个样本用一个或多个位来以数字表示。工作室和内容制作者常常使用带有每个样本10位或每个样本12位的视频来更精确地表示样本值，带有亮度或颜色的更多的渐变。通过使用更高的样本深度，可以取得样本值的更大的精确度，或可以捕捉更宽的色域。例如，12位样本值比10位样本值或8位样本值具有更多可能的值。作为此更高的质量的折衷，更高的样本深度趋向于增大编码和解码应用的位率。根据约定，许多编码器接受带有8位样本的视频。

可伸缩视频编码和解码便于将视频传送到带有不同的功能的设备。典型的可伸缩视频编码器将视频拆分为一个基层和一个或多个增强层。基层单独提供用于以较低的分辨率重构的视频，并且可以添加增强层，以提供将提高视频质量的额外信息。某些可伸缩编码器和解码器依赖于视频的时域可伸缩性。其他常见的可伸缩编码/解码方案涉及对于空间分辨率或者视频的整体编码质量的可伸缩性。

支持时间可伸缩性、空间可伸缩性和/或整体编码质量可伸缩性的可伸缩视频编解码器为基层和增强层提供了许多选项。尽管在许多情况下这些类型的可伸缩性提供可以接受的性能，但是，它们没有下面所描述的技术和工具的好处和优点。

概述

概括地，详细描述呈现了用于可伸缩视频编码工具或可伸缩视频解码工具中的模块之间的转换操作的技术和工具。例如，当基层视频具有低样本深度和/或低色彩保真度时，转换操作帮助提高用较高的样本深度和/或较高的色彩保真度来编码层间残留视频的效率。

根据此处所描述的技术和工具的第一方面，诸如可伸缩视频编码工具或可伸缩视频解码工具之类的工具在重构基层视频之后接收基层视频。重构的基层视频具有带有第一样本深度（例如，每个样本8位）的样本值。该工具使用自适应低通过滤器来对重构的基层视频进行过滤，并将样本值上采样到第二样本深度（例如，每个样本10位）。该工具还可以对过滤和上采样的结果执行逆色调映射。可以根据由编码工具信令到解码工具的过滤器强度参数，来调整自适应低通过滤器，该自适应低通过滤器可以适用于移除重构的基层视频中的编码伪像或抖动值。