[发明专利]视频编码装置和方法以及视频解码装置和方法

说明书

技术领域

本文所论述的实施方式涉及在不对经编码的视频数据进行解码的情况下能够对所述视频数据进行编辑的视频解码编码装置和视频编码方法，并且还涉及用于对由这种视频编码装置编码的视频数据进行解码的视频解码装置和视频解码方法。

背景技术

通常，用于表示视频数据的数据的量是非常大的。因此，处理这种视频数据的装置在将视频数据传输至另一装置之前或者在将视频数据存储在存储装置中之前通过编码来压缩视频数据。由国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)提出的诸如MPEG-2(活动图像专家组2)、MPEG-4 以及H.264 MPEG-4高级视频编码(MPEG-4 AVC/H.264)的编码标准是如今被广泛使用的典型编码标准。

这种编码标准采用帧间编码方法(inter-coding method)(通过使用不仅是来自画面自身的信息而且是来自该画面之前和之后的画面的信息来对该画面进行编码)和帧内编码方法(intra-coding method)(仅使用要被编码的画面中所包含的信息来对画面进行编码)。帧间编码方法使用三种画面，被称为经帧内编码的画面(I画面)、通常根据过去的画面来预测的前向预测出的画面(P画面)以及通常根据过去和未来的画面来预测的双向预测出的画面(B画面)。

通常，通过帧间编码来编码的画面或块的代码量小于通过帧内编码来编码的画面或块的代码量。这样，根据所选择的编码模式，在同样的视频序列内代码量因画面不同而不同。类似地，根据所选择的编码模式，在同样的画面内代码量因块不同而不同。因此，为了即使在代码量按时间变化的情况下也能在恒定的传输速率下使包含经编码的视频的数据流能被传输，在传输端提供用于缓冲数据流的传输缓冲器并且在接收端提供用于缓冲数据流的接收缓冲器。

MPEG-2和MPEG-4 AVC/H.264均分别定义了在被称为视频缓冲验证器(VBV)或编码图像缓冲区(CPB)的理想化视频解码装置中的接收缓冲器的性能。为了方便，理想化视频解码装置在下文中将简称为理想化解码器。规定理想化解码器执行不花时间地解码的即时解码。例如，日本特开专利申请第2003-179938号公开了一种关于VBV的视频编码器控制方法。

为了理想化解码器中的接收缓冲器不会上溢出或下溢出，当理想化解码器对给定画面进行解码时，视频编码器控制代码的量以保证在接收缓冲器中能获得用以解码给定画面所需的所有数据。

当视频编码器以恒定的传输速率传输经编码的视频数据流时，如果一直到画面要被视频解码器解码并显示时解码该画面所需的数据的传输还没有完成，则接收缓冲器会下溢出。换言之，接收缓冲器下溢出指这样的情况，其中，在视频解码器的接收缓冲器中不能获得解码该画面所需的数据。如果这种情况发生，则视频解码器不能执行解码并且出现跳帧。

鉴于此，视频解码器将该数据流从其接收时间起延迟了预定的时间之后再显示该画面，使得可在不造成接收缓冲器下溢出的情况下进行解码。如之前所描述的，规定了理想化解码器完成不花时间的解码。结果，如果输入至视频编码器的第i个画面的输入时间是t(i)并且第i个画面在理想化解码器的解码时间是tr(i)，则画面为显示做好准备的最早时间与tr(i)一样，由于对于任何画面而言画面显示周期{t(i+1)-t(i)}等于{tr(i+1)-tr(i)}，所以解码时间被给出为tr(i)＝t(i)+dly，即，该时间从输入时间t(i)开始被延迟了固定的时间dly。这意味着，视频编码器在时间tr(i)之前必须完成解码所需所有数据至接收缓冲器的传输。

参考图1，将给出接收缓冲器如何操作的描述。在图1中，横坐标表示时间，纵坐标表示接收缓冲器的缓冲器占用率。实折线100描绘了作为时间的函数的缓冲器占用率。

接收缓冲器的缓冲器占用率以同步于规定的传输速率的速率进行恢复，并且在画面的解码时间从缓冲器取回用于解码每个画面的数据。第i 个画面的数据在时间at(i)开始被输入至接收缓冲器，而第i个画面的最后的数据在时间ft(i)被输入。理想化解码器在时间tr(i)完成第i个画面的解码，因此第i个画面在tr(i)为显示做好准备。然而，如果数据流包含B画面，第i个画面的实际显示时间可能由于出现画面重新排序(改变编码顺序)而变得迟于tr(i)。

下面将详细描述描述了MPEG-4 AVC/H.264中的每个画面的解码时间和显示时间的方法。