[发明专利]用于对色彩空间、色彩采样率和/或比特深度自适应切换的编码策略

说明书

对视频序列的单元进行自适应编码的创新可改善编码效率。例如，这些创新中的一些涉及包括色彩空间在视频序列的各单元之间的自适应切换的编码。其他创新涉及包括色彩采样率在视频序列内的各单元之间的自适应切换的编码。又一些创新涉及包括比特深度在视频序列内的各单元之间的自适应切换的编码。

背景

工程师使用压缩(也叫做源编码(source coding或source encoding))来降低数字视频的比特率。压缩通过将视频信息转换成较低比特率的形式来降低存储和传送该信息的成本。解压(也被称为解码)从压缩的形式中重构一种版本的原始信息。“编解码器”是编码器/解码器系统。

在过去的二十年中，已采用了各种视频编解码器标准，包括ITU-T H.261、H.262(MPEG-2或ISO/IEC 13818-2)、H.263和H.264(MPEG-4 AVC或ISO/IEC 14496-10)标准、MPEG-1(ISO/IEC 11172 1 172-2)和MPEG-4可视(ISO/IEC 14496-2)标准以及SMPTE 421M(VC-1)标准。最近，H.265/HEVC标准(ITU-T H.265或ISO/IEC 23008-2)已被批准。目前，(例如，用于可缩放视频编码/解码、用于在样本比特深度或色度采样率方面具有较高保真度的视频的编码/解码、用于屏幕捕捉内容、或用于多视图编码/解码的)H.265/HEVC标准的扩展处于开发中。视频编解码器标准通常定义针对经编码的视频比特流的句法的选项，从而详述当在编码和解码时使用特定特征时该比特流中的参数。在许多情况下，视频编解码器标准还提供关于解码器应当执行以在解码时取得一致的结果的解码操作的细节。除了编解码器标准外，各种专用编解码器格式定义针对经编码的视频比特流的句法的其他选项以及相应的解码操作。

视频源(诸如相机、动画输出、屏幕捕捉模块等)通常在特定色彩空间中提供视频，其中该视频的色彩分量是根据特定色彩采样率来子采样的，并且样本值具有特定比特深度。一般而言，色彩空间(有时称为色彩模型)是用于将色彩表示为每物理位置n个值的模型，其中n≥1，其中每个n值提供该位置的色彩分量值。例如，在YUV色彩空间中，亮度(或Y)分量值表示某位置处的近似亮度，且多个色度(或U和V)分量值表示该位置处的色差。或者，在RGB色彩空间中，红色(R)分量值表示某位置处的红色强度，绿色(G)分量值表示该位置处的绿色强度，并且蓝色(B)分量值表示该位置处的蓝色强度。在历史上，不同的色彩空间具有用于不同应用(诸如，显示、打印、广播和编码/解码)的优点。各样本值可使用色彩空间变换操作在各色彩空间之间转换。

色彩采样率(有时被称为色度采样率)指代各色彩分量之间的相对空间分辨率。例如，对于为4:4:4的色彩采样率，针对次要分量(例如，YUV的U和V分量)的信息与针对主要分量(例如，YUV的Y分量)的信息具有相同的空间分辨率。对于为4:2:2或4:2:0的色彩采样率，针对次要分量的信息相对于针对主要分量的信息被下采样。YUV 4:2:0格式通常用于编码/解码。作为设计原理，将YUV 4:2:0格式用于编码/解码的判定以下面的理解为前提：即对于大多数使用情况，查看者不会注意到用YUV 4:2:0格式编码/解码的视频和用YUV 4:4:4格式编码/解码的视频之间的许多视觉差异。因此，YUV 4:2:0格式(其每帧具有更少的样本)的压缩优点是引人注意的。

比特深度指代每样本值比特数。常用的比特深度为每样本8比特、每样本10比特和每样本12比特。一般来说，每样本具有更多的比特允许视频的更精确的色彩粒度，但将更多的存储用于该视频。每样本具有更少的比特通常以降低的质量为代价降低比特率。

许多商业上可用的视频编码器和解码器仅支持YUV 4:2:0格式。其他商业上可用的编码器和解码器(例如，针对H.264/AVC标准或H.265/HEVC标准的编码器和解码器)允许编码器为给定序列指定色彩空间、色彩采样率和比特深度。指定的色彩空间、色彩采样率和比特深度被用于整个视频序列。这些方法没有为可能在单个视频序列内处理非常不同种类的视频内容的通用编解码器系统提供足够的灵活性。

概述