[发明专利]视频编码/解码设备、方法和程序

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术，特别地，涉及使用自适应预测编码的视频编码技术，其通过自适应地切换图片内编码和图片间预测编码来执行压缩。

背景技术

视频具有大量信息，因此，在视频作为数字数据被记录和传输时有必要以高效率执行对视频的压缩编码。为了实现高效率压缩，各种基本技术被用于视频压缩编码。

存在作为用于视频压缩编码的基本技术之一的预测编码技术。预测编码技术是一种用于在视频中的相应像素被顺序编码时通过使用一个或多个时间上和/或空间上邻近的像素来生成当前将被编码的像素的预测值的并且对在原始信号与预测的信号之间的差分信号进行编码而非直接对原始信号进行编码的技术。一般而言，因为视频中的像素中的每个像素与时间上和/或空间上邻近的像素具有高相关性，因此可以通过使用预测编码技术执行高效率压缩。

预测编码技术之一被称为图片内预测编码，其通过参考在同一图片中包括的一组像素来执行预测，并且另一技术被称为图片间预测编码，其通过参考在不同图片(被称作参考图片)中包括的一组像素来执行预测。一般而言，因为视频内存在一定运动，因此图片间预测编码技术通常与运动补偿技术一起被使用以用于通过使用空间位移信息来增加预测效率。注意，“图片”表示屏幕的处理单位，其在交错格式的视频图像以场为单位被编码的情况下对应于场，而它在非交错格式(逐行格式)的视频图像被编码并且交错格式的视频图像被以帧为单位编码的情况下对应于帧。

一般而言，在视频中、特别地在时间上比在空间上存在更高的相关性。因此，预测编码技术中的图片间预测编码技术特别地可以实现高效率压缩。另一方面，存在当基于在前景和背景之间的定位关系中的移动或者通过编辑的屏幕改变而在整个或者部分屏幕中显著减少时间相关性时的情况。因此，在非专利文献1中描述的包括ISO/IEC 14496-10高级视频编码(AVC)的一般视频编码格式实现了用于通过自适应地切换图片间预测编码和图片内预测编码或者通过自适应地切换图片间预测编码、图片内预测编码和没有预测的图片内编码之一来对作为通过细分图片而获得的单位的部分图像进行编码的自适应预测编码方法。单位的尺寸根据视频编码格式而变化，但是包括垂直方向上的16个像素和水平方向上的16个像素的矩形区域(被称作宏块)通常被使用。在下文中，图片内编码可被称作内编码。

在使用自适应预测编码方法的情况下，由于图片之间的相关性的差异，造成预测效率的差异。结果，造成压缩效率的差异。结果，发生代码量在每一个图片中变化的情形。此外，该变化不论用来传输通过压缩编码获得的数据群组(被称作比特流)的传输路径的传输频带如何都发生。因此，一般视频编码设备和一般视频解码设备包括用于存储比特流以便吸收代码量的变化以及确保预定传输频带中的传输的缓冲存储器。缓冲存储器在AVC标准中被称为编码的图片缓冲区(CPB)。缓冲存储器的容量根据编码设备和解码设备被应用于的系统的特性而极大不同，但是，例如，与0.5秒乘以传输比特率相对应的容量通常被提供。

在包括电视广播的频道切换或者存储型内容的特殊重放的各种情况下，在对视频进行重新编码和传输时要求在比特流的中间开始解码，即，随机存取。当在通过图片间预测编码生成的比特流的中间开始解码时，视频由于基于非解码的参考图片的图片间预测过程而无法被正常解码。因此，实现自适应预测编码的一般视频编码设备执行用于适当插入内编码的编码控制(被称作刷新)以便即使在比特流的中间开始解码时也在预定时间段内获得正常的解码的视频。

刷新方法之一是用于插入其中整个图片由图片内编码进行编码的图片(被称作内编码图片)的即时刷新。图14图示了即时刷新的操作的示例。在附图中，由虚线边界所指示的区域是作为刷新控制的单位的图片群组，并且该群组被称为刷新图片群组(RGOP)。在图14中图示的操作示例中，视频编码设备每隔四个图片插入一个内编码的图片并且进行控制以使得在该内编码的图片之后的三个图片不将在紧接在前的内编码的图片之前编码的图片用作参考图片，也就是说，在刷新图片群组内执行图片间预测。以这种方式，即使当在比特流中间开始解码时，解码设备也可以通过从每个刷新图片群组中的头一个内图片开始解码过程来获得正确的解码的图像。在上面的非专利文献1中描述的AVC中，限制后续图片以使得后续图片不参考在其之前编码的图片的内编码图片被称为即时解码刷新(IDR)图片并且特殊图片标识符被指派给比特流中的IDR图片。符合AVC标准的视频编码设备可以通过将刷新图片群组中的头一个图片编码为IDR图片来向视频解码设备正确地通知为了刷新而开始解码的正确定时。