編碼方法和解碼方法、編碼器和解碼器以及數(shù)據(jù)信號的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及編碼方法和解碼方法、編碼器和解碼器以及數(shù)據(jù)信號。該編碼方法包括：通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測來減小時間冗余度以便建立預(yù)測誤差信號；決定是要將所述預(yù)測誤差信號變換到頻域中還是要將所述預(yù)測誤差信號保持在空間域中來進(jìn)行編碼，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的編碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的編碼使用相同的上下文模型化。
【專利說明】編碼方法和解碼方法、編碼器和解碼器以及數(shù)據(jù)信號
[0001]本專利申請是國際申請日為2006年12月22日、國家申請?zhí)枮?00680050791.2、
發(fā)明名稱為“混合視頻編碼中預(yù)測誤差的自適應(yīng)編碼”的專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及采用預(yù)測誤差的自適應(yīng)編碼的編碼和解碼方法、編碼器和解碼器以及數(shù)據(jù)信號。
【背景技術(shù)】
[0003]最新的標(biāo)準(zhǔn)化視頻編碼方法基于混合編碼?；旌暇幋a規(guī)定時域中的編碼步驟和空間域中的編碼步驟。首先，通過采用由運(yùn)動矢量確定的在要編碼的圖像塊與已傳輸?shù)膱D像的參考塊之間的基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測使視頻信號的時間冗余度降低。保留的預(yù)測誤差采樣被按塊地排列，并變換到頻域，得到系數(shù)塊。這些系數(shù)被量化并根據(jù)固定的且眾所周知的鋸齒形掃描方案被掃描，該方案以表示DC值的系數(shù)開始。根據(jù)典型的表達(dá)，該系數(shù)被設(shè)置在位于塊的左上角的低頻率系數(shù)內(nèi)。鋸齒形掃描產(chǎn)生一維系數(shù)陣列，這些系數(shù)被隨后的編碼器進(jìn)行熵編碼。所述編碼器被優(yōu)化用于能量降低的系數(shù)陣列。由于塊內(nèi)的系數(shù)順序是預(yù)先確定且是固定的，因此如果預(yù)測誤差采樣是相關(guān)的，那么鋸齒形掃描會產(chǎn)生能量降低的系數(shù)陣列。然后，可針對這種情況，對隨后的編碼步驟進(jìn)行優(yōu)化。為此目的，最新的標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC提出基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)或上下文自適應(yīng)的可變長度編碼(CAVLC)。然而，僅在預(yù)測誤差采樣是相關(guān)的情況下，變換的編碼效率是高的。對于在空間域內(nèi)僅邊緣相關(guān)的采樣，變換效率則較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供比現(xiàn)有技術(shù)更有效的編碼和解碼方法、相應(yīng)的編碼器和解碼器、數(shù)據(jù)信號以及用于編碼和解碼視頻信號的相應(yīng)的系統(tǒng)和語義。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于混合編碼對視頻信號進(jìn)行編碼的方法。所述方法包括以下步驟:通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測使時間冗余度降低，以便確立預(yù)測誤差信號；決定是將預(yù)測誤差信號變換到頻域中、還是使預(yù)測誤差信號保持在空間域中用于解碼。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的相應(yīng)方面，提供一種解碼器，所述解碼器適于應(yīng)用視頻信號的混合編碼。該解碼器包括用于通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測使時間冗余度降低、以便確立預(yù)測誤差信號的裝置；和用于決定是將預(yù)測誤差信號變換到頻域中、還是使預(yù)測誤差信號保持在空間域中的裝置。根據(jù)本發(fā)明的該方面，提供一種理念及相應(yīng)的裝置、信號以及語義，以自適應(yīng)地決定是在頻域還是在空間域中處理預(yù)測誤差信號。如果預(yù)測誤差采樣僅具有很小的相關(guān)性，則與在頻域中的系數(shù)編碼相比，對所述采樣進(jìn)行編碼的后續(xù)步驟可能更有效，且所述步驟會得到降低的數(shù)據(jù)速率。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了進(jìn)行該決定的自適應(yīng)的決定步驟和自適應(yīng)的控制裝置。相應(yīng)地，考慮預(yù)測誤差信號來決定是采用頻域變換還是使預(yù)測誤差信號保持在空間域中。隨后的編碼機(jī)制可以與在頻域中的相同，或者可以專門適合于空間域中采樣的需求。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，對視頻信號進(jìn)行編碼的方法，特別是決定步驟基于代價函數(shù)。通常，決定是使用頻域中的系數(shù)還是空間域中的采樣可基于各種類型的決定機(jī)構(gòu)。可以針對視頻信號特定部分內(nèi)的所有采樣立即做出決定，或者例如針對特定數(shù)目的塊、宏塊或片做出決定。該決定可以基于代價函數(shù)，例如拉格朗日函數(shù)。對頻域中的編碼和空間域中的編碼均計算代價。針對具有較低代價的編碼做出決定。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，代價函數(shù)包括在空間域中編碼和用于在頻域中編碼的率失真代價。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，率失真代價可以通過由拉格朗日參數(shù)對所需速率和所得的失真進(jìn)行加權(quán)來計算。另外，失真測量可以是均方量化誤差或平均絕對量化誤差。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，空間域中的采樣可使用與頻域中的系數(shù)基本相同的方法被編碼。這些方法可包括CABAC或CAVLC編碼方法。相應(yīng)地，如果自適應(yīng)控制裝置決定在頻域和空間域之間進(jìn)行切換，僅需要很小地或不需要改變編碼機(jī)制。然而，還可針對兩種域內(nèi)的系數(shù)采用不同的編碼方案。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于混合編碼對視頻信號進(jìn)行編碼的方法。根據(jù)本發(fā)明的該方面，通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測使時間冗余度降低，且在空間域中提供預(yù)測誤差塊內(nèi)的預(yù)測誤差信號的采樣。對預(yù)測誤差塊內(nèi)的采樣進(jìn)行掃描，以提供特定順序的采樣陣列。根據(jù)本發(fā)明的該方面，規(guī)定掃描方案從預(yù)測誤差圖像或預(yù)測圖像得出。根據(jù)本發(fā)明該方面的掃描方案考慮到這樣的現(xiàn)象，即現(xiàn)有技術(shù)中用于頻域的鋸齒形掃描對于空間域而言可能不是最有效的掃描順序。因此，提供一種自適應(yīng)掃描方案，該方案考慮了空間域內(nèi)采樣的分布和采樣的量值。該掃描方案可優(yōu)選地基于預(yù)測誤差圖像或預(yù)測圖像。本發(fā)明的該方面考慮了具有最高量值的采樣和最可能為零的采樣的最可能的位置。由于針對頻域的編碼增益主要基于低頻成分具有較大量值以及大多數(shù)高頻系數(shù)為零的現(xiàn)象，因此可以應(yīng)用非常有效的、可變的編碼長度編碼方案，像CABAC或CAVLC。然而，在空間域中，具有最大量值的采樣可以位于塊內(nèi)的任何位置上。但是，由于預(yù)測誤差通常在移動目標(biāo)的邊緣處最高，因此預(yù)測圖像或預(yù)測誤差圖像可以被用來確立最有效的掃描順序。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，預(yù)測圖像的梯度可以被用來識別具有大的量值的采樣。掃描順序是按預(yù)測圖像內(nèi)梯度量值的順序。然后，將相同的掃描順序應(yīng)用于預(yù)測誤差圖像，即空間域中預(yù)測誤差圖像內(nèi)的采樣。
[0012]另外，根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，掃描方案可以基于與參考塊的預(yù)測誤差圖像結(jié)合的運(yùn)動矢量。該掃描按照預(yù)測誤差量值降低的順序。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，掃描方案從預(yù)測圖像的梯度和與運(yùn)動矢量結(jié)合的參考塊的預(yù)測誤差圖像的線性組合得出。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于針對頻域中系數(shù)或空間域中采樣分別確定的概率，使用編碼機(jī)制(例如CABAC等)的特定編碼。相應(yīng)地，現(xiàn)有技術(shù)眾所周知的編碼機(jī)制可以被至少略微地適配，以提供用于空間域的最有效的編碼機(jī)制。相應(yīng)地，被自適應(yīng)地控制以便可在空間域或頻域中編碼的切換機(jī)構(gòu)可以被進(jìn)一步適配用于切換相應(yīng)域中的采樣或系數(shù)的后續(xù)編碼步驟。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種對視頻信號進(jìn)行編碼的方法，該方法包括在空間域中由量化器量化預(yù)測誤差采樣的步驟，其具有主觀加權(quán)的誤差最優(yōu)化或均方量化誤差最優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的該方面，用于在空間域中量化采樣的該量化器可以被適配以考慮畫面的主觀最優(yōu)視覺印象。量化器的代表值和判定閾可以基于預(yù)測誤差信號的相應(yīng)的主觀或統(tǒng)計特性被適配。
[0016]另外，本發(fā)明還涉及根據(jù)上述方面的解碼方法和解碼裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種解碼器，該解碼器包括自適應(yīng)控制裝置，用于自適應(yīng)地決定編碼視頻信號的輸入流是代表空間域中還是頻域中的編碼視頻信號的預(yù)測誤差信號。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明該方面的解碼器適于針對輸入的數(shù)據(jù)流來決定，即預(yù)測誤差信號是在頻域中還是在空間域中被編碼。另外，該解碼器為該兩個域中的每一個一空間域或頻域提供相應(yīng)的解碼裝置。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該解碼器包括用于基于預(yù)測信號或預(yù)測誤差信號來提供掃描順序的掃描控制裝置。根據(jù)本發(fā)明該方面的掃描控制單元適于獲取有關(guān)掃描順序的所需信息，其中，到達(dá)的塊的采樣已在對視頻信號進(jìn)行編碼期間被掃描。另外，該解碼器可以包括所有的裝置，以反量化和反變換頻域中的系數(shù)或反量化空間域中的采樣。該解碼器還可以包括一種提供運(yùn)動補(bǔ)償和解碼的機(jī)構(gòu)?；旧希摻獯a器可以被配置成提供所有的裝置，以便實施相應(yīng)于上述編碼步驟的方法步驟。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種代表編碼視頻信號的數(shù)據(jù)信號，其中該數(shù)據(jù)信號中的預(yù)測誤差信號的編碼信息被部分地在空間域中編碼以及部分地在頻域中編碼。本發(fā)明的該方面涉及編碼的視頻信號，該編碼的視頻信號是上述編碼機(jī)制的結(jié)果。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該數(shù)據(jù)信號可以包括側(cè)信息，該側(cè)信息指示在其中對片、宏塊或塊進(jìn)行編碼的域，特別地，包括片、宏塊或塊是在空間域中編碼還是在頻域中編碼的信息。由于本發(fā)明的自適應(yīng)控制提供了預(yù)測誤差信號或者在空間域內(nèi)編碼或者在頻域內(nèi)編碼，因此需要在編碼視頻信號中包括相應(yīng)的信息。所以，本發(fā)明還提供了一種特定的信息，該信息指示在其中已對特定部分，如片、宏塊或塊進(jìn)行編碼的域。
[0020]另外，本發(fā)明的該方面還考慮了整個宏塊或整個塊可僅在該兩個域中的一個中被編碼的可能性。因此，如果例如在空間域中對整個宏塊進(jìn)行編碼，那么這可以用單個標(biāo)記等諸如此類的手段來表示。另外，甚至整個片也可以僅在頻域或空間域中編碼，并且可在數(shù)據(jù)流中包括用于該整個片的相應(yīng)的指示符。這可得到降低的數(shù)據(jù)率，以及對于側(cè)信息而言更有效的編碼機(jī)制。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用混合編碼來對視頻信號進(jìn)行編碼的方法，該方法包括:通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測來減小時間冗余度以便建立預(yù)測誤差信號；決定是要將所述預(yù)測誤差信號變換到頻域中還是要將所述預(yù)測誤差信號保持在空間域中來進(jìn)行編碼，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的編碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的編碼使用相同的上下文模型化。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種表示編碼視頻信號的數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號包括部分地在空間域中被編碼并且部分地在頻域中被編碼的預(yù)測誤差信號的編碼信息，其中，使用上述編碼方法來執(zhí)行所述編碼。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用混合解碼來對視頻信號進(jìn)行解碼的方法，該方法包括:接收編碼視頻信號，所述編碼視頻信號包括在頻域中和/或在空間域中被編碼了的視頻數(shù)據(jù)；取決于所接收到的視頻數(shù)據(jù)是在頻域中還是在空間域中被編碼，在頻域或空間域中對經(jīng)編碼的視頻數(shù)據(jù)有效地進(jìn)行解碼，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的解碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的解碼使用相同的上下文模型化。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用混合編碼來對視頻信號進(jìn)行編碼的編碼器，該編碼器包括:用于通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測來減小時間冗余度以便建立預(yù)測誤差信號的裝置；用于決定是要將所述預(yù)測誤差信號變換到頻域中還是要將所述預(yù)測誤差信號保持在空間域中的自適應(yīng)控制裝置；以及適于對被變換到頻域中或者被保持在空間域中的所述預(yù)測誤差信號進(jìn)行編碼的熵編碼裝置。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對通過使用混合編碼來被編碼的視頻信號進(jìn)行解碼的解碼器，該解碼器包括:用于自適應(yīng)地確定所接收到的編碼視頻信號表示所述編碼視頻信號在空間域中的還是在頻域中的預(yù)測誤差信號的自適應(yīng)控制裝置，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的解碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的解碼使用相同的上下文模型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]通過結(jié)合附圖闡述的優(yōu)選實施例對本發(fā)明的這些方面進(jìn)行說明。
[0027]圖1示出實現(xiàn)本發(fā)明的編碼器的簡化框圖；
[0028]圖2示出實現(xiàn)本發(fā)明的解碼器的簡化框圖；
[0029]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)的掃描方案；
[0030]圖4示出本發(fā)明的掃描方案；
[0031]圖5示出用于本發(fā)明的優(yōu)化量化器的參數(shù)。
[0032]圖6簡化示出在圖6 (a)的頻域和6 (b)的空間域中進(jìn)行主觀加權(quán)量化的情形下的畫面元素的測量平均絕對再現(xiàn)誤差。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的編碼器的簡化框圖。相應(yīng)地，輸入信號101接受運(yùn)動估計，根據(jù)該運(yùn)動估計進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測，以便提供預(yù)測信號104，所述預(yù)測信號104被從輸入信號101中減去。所得到的預(yù)測誤差信號105被變換到頻域106，并被最優(yōu)量化器107量化為頻率相關(guān)系數(shù)。量化器107的輸出信號120被傳送到熵編碼器113，熵編碼器113提供要傳輸、存儲等的輸出信號116。借助于反量化塊110和反變換塊111，量化的預(yù)測誤差信號120被進(jìn)一步用于運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測塊103的下一個預(yù)測步驟。反量化的反DCT變換預(yù)測誤差信號被添加到預(yù)測信號，并被傳送給幀存儲器122，該幀存儲器122存儲用于運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測塊103和運(yùn)動估計塊102的先前圖像。一般地，本發(fā)明建議采用(除現(xiàn)有技術(shù)之外)自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)115，以在頻域和空間域之間切換，用于變換預(yù)測誤差信號105。該自適應(yīng)控制裝置115產(chǎn)生信號和參數(shù)，以便控制頻域和空間域之間的自適應(yīng)變化。相應(yīng)地，自適應(yīng)控制信息信號121被提供(assert)到在位置A和B之間切換的兩個開關(guān)。如果變換是在頻域中進(jìn)行，那么該兩個開關(guān)處于位置A。如果使用的是空間域，那么該兩個開關(guān)處于位置B。另外，該側(cè)信息信號121，即哪個域已被用于畫面的編碼程序，也被傳送到熵編碼器113。從而，該設(shè)備的適當(dāng)信息就被包括在數(shù)據(jù)流中。平行于頻率變換，預(yù)測誤差信號105經(jīng)由另一路徑被傳送到量化器109。該量化塊109在空間域中為預(yù)測誤差信號105提供最優(yōu)的量化。在空間域中的量化的預(yù)測誤差信號124可以被傳送到第二反量化塊122，以及被進(jìn)一步傳送到后面的連接，到達(dá)運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測塊103。另外，還有接收運(yùn)動矢量123和反量化預(yù)測誤差信號118或經(jīng)由連接119接收預(yù)測信號104的掃描控制塊114。塊117用于編碼運(yùn)動信
肩、O
[0034]自適應(yīng)控制塊115決定塊是在頻域中還是在空間域中進(jìn)行編碼，并且其產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)信息來指明該域。該自適應(yīng)控制裝置做出的該決定是基于在空間域中和在頻域中編碼的率失真代價。率失真代價較低的域被選擇用于編碼。例如，率失真代價C通過由拉格朗日參數(shù)L對所需速率R和得到的失真D進(jìn)行加權(quán)來計算:C = L*R+D。作為失真測量,可以采用均方量化誤差，但也可以應(yīng)用其他測量，例如平均絕對值量化誤差。作為拉格朗日參數(shù)L,可以采用通常H.264/AVC解碼器控制所使用的拉格朗日參數(shù)L = 0.85*2 ((QP-12) /3)。用來確定率失真代價的其他替代方法也是可能的。
[0035]自適應(yīng)控制115可以替代地控制編碼方法。這可以例如基于預(yù)測信號或基于預(yù)測誤差的相關(guān)性來完成，或者基于該域，將預(yù)測誤差編碼到已傳輸幀的運(yùn)動補(bǔ)償位置處。
[0036]圖2示出根據(jù)本發(fā)明方面的解碼器的體系結(jié)構(gòu)的簡化框圖。相應(yīng)地，編碼的視頻數(shù)據(jù)被輸入到兩個熵解碼塊201和202。熵解碼塊202解碼運(yùn)動補(bǔ)償信息，如運(yùn)動矢量等。熵解碼塊201應(yīng)用在編碼器中使用的反編碼機(jī)制，例如根據(jù)CABAC或CAVLC進(jìn)行解碼。如果編碼器針對空間域中的系數(shù)或采樣采用不同的編碼機(jī)制，那么在相應(yīng)的熵解碼塊中使用相應(yīng)的解碼機(jī)構(gòu)。相應(yīng)地，熵解碼塊201產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男盘?，以在位置A與B之間進(jìn)行切換，以便使用用于空間域的適當(dāng)?shù)姆戳炕窂剑捶戳炕僮鲏K206，或者根據(jù)切換位置A的適當(dāng)?shù)膲K，即反量化塊203和反變換塊204。如果預(yù)測誤差出現(xiàn)在頻域中，那么反量化塊203和反變換塊204應(yīng)用相應(yīng)的反操作。由于根據(jù)本發(fā)明方面的掃描機(jī)構(gòu)，空間域中的采樣被以具體的順序排列，因此掃描控制單元205為熵解碼塊201提供正確的采樣順序。如果編碼已在空間域中進(jìn)行，則反變換塊204和反量化塊203被塊206中的反量化操作繞開。在頻域和空間域之間(即在開關(guān)的位置A和B之間)切換的切換機(jī)構(gòu)由側(cè)信息控制，所述側(cè)信息在比特流中發(fā)送并由熵解碼塊201進(jìn)行解碼。另外，空間域中的反量化信號、或者頻域中的反量化和反變換信號與運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測畫面相加，以提供解碼的視頻信號210?；谙惹敖獯a的視頻信號數(shù)據(jù)(先前畫面)和運(yùn)動矢量在塊209中進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償。掃描控制單元205使用預(yù)測圖像208，或與運(yùn)動矢量212結(jié)合的預(yù)測誤差信號207來確定正確的系數(shù)掃描序列。掃描機(jī)構(gòu)還可基于兩種畫面，即預(yù)測誤差畫面和預(yù)測畫面。如參看圖1對解碼機(jī)構(gòu)所做的說明那樣，在編碼期間的掃描序列可以基于預(yù)測誤差信息207和運(yùn)動補(bǔ)償矢量的組合。從而，運(yùn)動補(bǔ)償矢量可以經(jīng)由路徑212被傳送到掃描控制單元205。另外，與圖1相一致，具有存儲必要的和先前解碼的畫面的幀存儲器211。
[0037]圖3示出為舉例說明現(xiàn)有技術(shù)的鋸齒形掃描順序的簡化框圖。相應(yīng)地，作為變換到頻域(例如DCT)的結(jié)果的系數(shù)被排列成如圖3所示的預(yù)定順序，為4X4的塊。以特定的順序讀取這些系數(shù)，使得代表低頻率部分的系數(shù)位于一維陣列的第一個左側(cè)位置上。在陣列中越在右下方，則系數(shù)相應(yīng)的頻率越高。由于要編碼的塊通常包含大量的低頻系數(shù)，因此高頻系數(shù)或者至少絕大部分高頻系數(shù)是零。這種情形可以被有效地用來通過例如使用與零的個數(shù)相關(guān)的簡單信息來替換大的零序列以減少要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
[0038]圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的掃描機(jī)構(gòu)的簡化示例性實施例。圖4(a)示出一個塊的預(yù)測圖像內(nèi)的梯度的量值。該塊的每個位置的值代表當(dāng)前塊的預(yù)測圖像的梯度。梯度本身是一個矢量，該矢量由代表水平和垂直方向上的梯度的兩個分量組成。每個分量可以由兩個相鄰采樣的差來確定，或者可以通過考慮六個相鄰采樣的眾所周知的蘇貝爾算子來確定。梯度的量值即為矢量的量值。如果兩個值具有相同的量值，則可以應(yīng)用固定的或預(yù)定的掃描順序。掃描是按著塊內(nèi)梯度值的量值的順序，如虛線所示。一旦在梯度預(yù)測圖像內(nèi)的掃描順序被建立，則該相同的掃描順序被應(yīng)用于量化的預(yù)測誤差采樣，該量化的預(yù)測誤差采樣在圖4(b)中示出。如果根據(jù)基于預(yù)測圖像內(nèi)的梯度的量值所設(shè)立的掃描順序，將圖4(b)所示塊的空間域中的量化采樣排列成如圖4(b)左側(cè)所示的一維陣列，則具有高值的采樣通常會被首先排列在該陣列中，即排列在左側(cè)位置上。右側(cè)位置被填充零，如圖4 (b)所示。
[0039]代替由梯度控制的掃描，可以應(yīng)用其他掃描，例如預(yù)定掃描或用與運(yùn)動矢量結(jié)合的已傳輸幀的量化預(yù)測誤差控制的掃描，或者它們的組合(掃描控制涉及塊114或205，如參看圖1和2所述)。在用與運(yùn)動矢量結(jié)合的預(yù)測誤差信號控制掃描的情形下，所述掃描順序遵循當(dāng)前塊的運(yùn)動矢量所指的塊的量化預(yù)測誤差采樣的量值降低的順序。
[0040]如果運(yùn)動矢量指向部分采樣位置，那么可使用內(nèi)插法來確定所需的量化預(yù)測誤差采樣。
[0041]這可以是與用于產(chǎn)生預(yù)測采樣的參考圖像的內(nèi)插相同的內(nèi)插法。
[0042]在所述掃描由預(yù)測圖像和與運(yùn)動矢量結(jié)合的預(yù)測誤差圖像的組合進(jìn)行控制的情形下，計算梯度量值和當(dāng)前塊的運(yùn)動矢量所指的塊的量化預(yù)測誤差采樣的量值的線性組合。掃描根據(jù)這些線性組合的值進(jìn)行。另外，該掃描確定方法可以針對序列的字段(例如針對每幀或針對每片或針對一組塊)由信號表示。根據(jù)這種典型的標(biāo)準(zhǔn)處理方法，在確定預(yù)測圖像的同時已考慮運(yùn)動補(bǔ)償矢量。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，掃描順序還可以基于與運(yùn)動矢量相結(jié)合的預(yù)測誤差畫面。另外，還可想到如上所述的梯度原則和預(yù)測誤差畫面的組合。
[0044]圖5示出一個簡化視圖，該視圖用于解釋說明根據(jù)本發(fā)明方面的最優(yōu)量化器的定義。相應(yīng)地，三個參數(shù)a、b、c是用于修改量化器的參數(shù)。根據(jù)H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用針對具有兩種不同失真測量的系數(shù)的速率失真最優(yōu)量化器。第一種測量是均方量化誤差，第二種測量是主觀加權(quán)量化誤差。根據(jù)H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，研制用于預(yù)測誤差采樣的兩種量化器。由于預(yù)測誤差的分布接近于拉普拉斯分布，因此在均方量化誤差最優(yōu)化的情形下，使用標(biāo)量盲區(qū)均勻閾值量化器。圖5舉例說明量化和反量化的參數(shù)a、b、C。
[0045]表I示出參數(shù)a、b、c，這些參數(shù)被有利地用于在H.264/AVC編碼方案中共同使用的QP(量化參數(shù))。參數(shù)a、b、c分別是用于均方量化誤差最優(yōu)化的最優(yōu)參數(shù)。當(dāng)然，這只是其中一個例子，對于不同的應(yīng)用，可使用不同的或其他的參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用混合編碼來對視頻信號進(jìn)行編碼的方法，包括: 通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測來減小時間冗余度以便建立預(yù)測誤差信號； 決定是要將所述預(yù)測誤差信號變換到頻域中還是要將所述預(yù)測誤差信號保持在空間域中來進(jìn)行編碼， 其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的編碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的編碼使用相同的上下文模型化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過與頻域中的系數(shù)相同的方法來對空間域中的樣本進(jìn)行編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，根據(jù)CABAC或CAVLC進(jìn)行對所述系數(shù)的編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其中，如下塊尺寸對應(yīng)于在選擇頻域中的編碼的情況下的所述變換的尺寸:對于該塊尺寸，所述方法在頻域中的編碼與空間域中的編碼之間切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其中，如下塊尺寸對應(yīng)于在選擇頻域中的編碼的情況下的所述變換的尺寸并且是4X4:對于該塊尺寸，所述方法在頻域中的編碼與空間域中的編碼之間切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其中，按塊來提供預(yù)測誤差樣本，并且根據(jù)掃描順序來掃描每個塊的元素，并且所述掃描順序取決于所述樣本已被變換到頻域中還是已被保持在空間域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，其中，標(biāo)記被提供來指示當(dāng)前片的所有塊是否在頻域中被編碼、或者另外的標(biāo)記是否被提供用于所述片的所述塊，所述另外的標(biāo)記中的每一個指示相關(guān)聯(lián)的塊是在空間域中還是在頻域中被編碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過單個比特來對指示當(dāng)前片的所有塊是否在頻域中被編碼的標(biāo)記進(jìn)行編碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，其中，按塊來提供視頻的預(yù)測誤差樣本，根據(jù)掃描順序來掃描每個塊的元素，并且將信令信息插入到比特流中來指示用于所述塊的掃描順序。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的方法，包括: 執(zhí)行對被變換到頻域中或者被保持在空間域中的所述預(yù)測誤差信號的量化， 其中，所述量化包括將樣本量化成表示相應(yīng)樣本的值，其中，不等于零的所有表示值具有相等的距離，所述距離能夠通過量化參數(shù)來調(diào)整并且能夠被調(diào)整為大于一的值。
11.一種表示編碼視頻信號的數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號包括部分地在空間域中被編碼并且部分地在頻域中被編碼的預(yù)測誤差信號的編碼信息，其中，使用根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的方法來執(zhí)行所述編碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)信號，包括涉及片、宏塊或塊在其中被編碼的域的信息，特別是關(guān)于片、宏塊或塊是在空間域中還是在頻域中被編碼的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)信號，包括分別涉及用于片和/或宏塊和/或塊的編石馬的 slice_fd_sd_coding_f lag 和 / 或 mb_fd_sd_coding_f lag 和 / 或 fd_or_sd_f lag 信息中的至少一個。
14.一種使用混合解碼來對視頻信號進(jìn)行解碼的方法，包括: 接收編碼視頻信號，所述編碼視頻信號包括在頻域中和/或在空間域中被編碼了的視頻數(shù)據(jù)； 取決于所接收到的視頻數(shù)據(jù)是在頻域中還是在空間域中被編碼，在頻域或空間域中對經(jīng)編碼的視頻數(shù)據(jù)有效地進(jìn)行解碼，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的解碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的解碼使用相同的上下文模型化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過與頻域中的系數(shù)相同的方法來對空間域中的樣本進(jìn)行解碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，根據(jù)CABAC或CAVLC進(jìn)行對所述系數(shù)的解碼。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項所述的方法，其中，如下塊尺寸對應(yīng)于在選擇頻域中的解碼的情況下的所述變換的尺寸:對于該塊尺寸，所述方法在頻域中的解碼與空間域中的解碼之間切換。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項所述的方法，其中，如下塊尺寸對應(yīng)于在選擇頻域中的解碼的情況下的所述變換的尺寸并且是4X4:對于該塊尺寸，所述方法在頻域中的解碼與空間域中的解碼之間切換。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中的任一項所述的方法，其中，所述視頻的被傳送的預(yù)測誤差樣本或系數(shù)按掃描順序來被接收，并且根據(jù)如下順序來被重排列成多個塊:所述順序取決于所述樣本已被變換到頻域中還是已被保持在空間域中。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中的任一項所述的方法，其中， 從所述編碼視頻信號讀取指示當(dāng)前片的所有塊是否在頻域中被編碼的標(biāo)記； 取決于所述標(biāo)記的值，對于所述片的所述塊讀取另外的標(biāo)記，所述另外的標(biāo)記中的每一個指示相關(guān)聯(lián)的塊是在空間域中還是在頻域中被編碼；以及 取決于所述標(biāo)記和所述另外的標(biāo)記的值，對當(dāng)前片或它的塊執(zhí)行從頻域到空間域的逆變換。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，指示當(dāng)前片的所有塊是否在頻域中被編碼的標(biāo)記被包含在單個比特中。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中的任一項所述的方法，包括: 執(zhí)行對經(jīng)解碼的所述視頻數(shù)據(jù)的逆標(biāo)量量化， 其中，所述逆量化包括將表示樣本的值逆量化回相應(yīng)的樣本，其中，不等于零的所有表示值具有相等的距離，所述距離能夠通過量化參數(shù)來調(diào)整并且能夠被調(diào)整為大于一的值。
23.一種使用混合編碼來對視頻信號進(jìn)行編碼的編碼器，包括: 用于通過基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測來減小時間冗余度以便建立預(yù)測誤差信號的裝置； 用于決定是要將所述預(yù)測誤差信號變換到頻域中還是要將所述預(yù)測誤差信號保持在空間域中的自適應(yīng)控制裝置；以及 適于對被變換到頻域中或者被保持在空間域中的所述預(yù)測誤差信號進(jìn)行編碼的熵編碼裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的編碼器，適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2至10的特征部分中的任何特征部分所述的方法。
25.—種對通過使用混合編碼來被編碼的視頻信號進(jìn)行解碼的解碼器，包括:用于自適應(yīng)地確定所接收到的編碼視頻信號表示所述編碼視頻信號在空間域中的還是在頻域中的預(yù)測誤差信號的自適應(yīng)控制裝置(201)，其中，對于頻域中的經(jīng)量化的系數(shù)的解碼和對于空間域中的經(jīng)量化的樣本的解碼使用相同的上下文模型化。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的解碼器，適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求15至22的特征部分中的任何特征部分所述的方法。
【文檔編號】H04N19/89GK103957409SQ201410168728
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2006年1月9日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·納羅施克, 漢斯-格奧爾格·穆斯曼 申請人:馬蒂亞斯·納羅施克, 漢斯-格奧爾格·穆斯曼