專利名稱：根據(jù)不可縮放編碼的視頻信號生成可縮放編碼的視頻信號的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修改數(shù)據(jù)以便從不可縮放的視頻信號中獲得可縮放的視頻信號的方法，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號組成。
本發(fā)明還涉及實現(xiàn)所述方法的產(chǎn)品。本發(fā)明可用于例如視頻廣播或視頻存儲領(lǐng)域。
發(fā)明目的和概要本發(fā)明的目的是提供一種修改數(shù)據(jù)的方法，用于以節(jié)省成本的方式從不可縮放的視頻信號中獲得由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成的可縮放視頻信號。
為此，根據(jù)本發(fā)明的修改數(shù)據(jù)的方法的特征在于它包括一組運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)的衰減步驟，所述衰減步驟以串聯(lián)形式進行組合以獲得所述基本視頻信號；與所述衰減步驟中每一個相關(guān)的重新編碼步驟，用于從各個衰減步驟中產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
在一種變型中，根據(jù)本發(fā)明的修改數(shù)據(jù)的方法的特征在于它包括一組以級聯(lián)形式組合的衰減步驟，級聯(lián)中高級的衰減步驟運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)，以便獲得所述基本視頻信號；與所述衰減步驟中每一個相關(guān)的重新編碼步驟，用于從級聯(lián)中高級的每個衰減步驟中產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
與其中從解碼視頻信號中生成可縮放視頻信號的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，根據(jù)本發(fā)明的方法直接從按照MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼的視頻信號生成所述可縮放視頻信號。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，不再需要現(xiàn)有技術(shù)方法中執(zhí)行的成本高昂的處理步驟，如運動補償和運動估算。
這些處理步驟直接對合成輸入編碼視頻信號的DCT(離散余弦變換)系數(shù)執(zhí)行，其中至少包括衰減這些系數(shù)的幅度，以便生成具有比所述輸入編碼視頻信號低的比特率的基本視頻信號。衰減包括DCT系數(shù)的加權(quán)步驟和量化步驟，即低計算負(fù)荷的處理步驟。衰減步驟可以串聯(lián)或級聯(lián)形式組合，視所選擇的實現(xiàn)的硬件體系結(jié)構(gòu)而定。無論選擇哪種組合步驟，各個衰減步驟的編碼誤差都經(jīng)低復(fù)雜度的重新編碼步驟進行重新編碼，以便生成增強視頻信號。
如果衰減步驟以串聯(lián)形式組合，則從各個衰減步驟的編碼誤差生成增強視頻信號。如果衰減步驟被級聯(lián)，則從級聯(lián)中高級的衰減步驟所生成的編碼誤差的衰減來獲得增強視頻信號。
通過以級聯(lián)或串聯(lián)形式組合其它衰減和重新編碼步驟，可以容易地增加增強視頻信號的數(shù)量?？梢酝ㄟ^生成一大組包括漸變質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)的增強視頻信號來獲得細粒度的輸出可縮放信號。因此，通過將所述基本視頻信號和選定的一組增強視頻信號相聯(lián)系，可以達到給定的總比特率目標(biāo)以及給定的質(zhì)量。
本發(fā)明涉及用于修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號獲得可縮放視頻信號的第一類產(chǎn)品，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成。該第一類產(chǎn)品的特征在于它包括一組運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)的衰減裝置，所述衰減裝置以串聯(lián)形式組合以獲得所述基本視頻信號；與所述衰減裝置中每一個相關(guān)聯(lián)的重新編碼裝置，用于從各個衰減裝置中產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
本發(fā)明涉及用于修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號中獲得可縮放視頻信號的第二類產(chǎn)品，所述可縮放視頻信號由一個基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成。該第二類產(chǎn)品的特征在于它包括一組以級聯(lián)形式組合的衰減裝置，級聯(lián)中高級的衰減裝置運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)，以便獲得所述基本視頻信號；與所述衰減裝置中每一個相關(guān)聯(lián)的重新編碼裝置，用于從級聯(lián)中高級的各個衰減裝置所生成的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
根據(jù)本發(fā)明的第一類和第二類視頻產(chǎn)品包括用于實現(xiàn)上述方法的不同步驟的軟件和硬件裝置。此類產(chǎn)品可對應(yīng)于視頻廣播或視頻流設(shè)備或者消費產(chǎn)品，如機頂盒或數(shù)字視盤(DVD)播放器。
本發(fā)明還涉及一種編碼視頻信號，它包括基本視頻信號和一組至少一個增強視頻信號，所述編碼視頻信號是通過根據(jù)本發(fā)明的修改輸入編碼視頻信號中的數(shù)據(jù)的方法的各步驟和子步驟的實現(xiàn)來獲得的。
這種可縮放信號反映了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟和子步驟的技術(shù)特征。
本發(fā)明還涉及一種上面存儲了編碼視頻信號的存儲媒體，所述編碼視頻信號包括基層和一組增強層，所述編碼視頻信號是通過根據(jù)本發(fā)明的修改輸入編碼視頻信號中數(shù)據(jù)的方法的實現(xiàn)來獲得的。
最好是，所述存儲媒體可以對應(yīng)于硬盤或者可擦數(shù)字視盤(例如R/W盤)。
本發(fā)明還涉及一種計算機程序，它包括用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的步驟和子步驟的代碼指令。
該計算機程序包括一個指令集，當(dāng)將其裝入硬件裝置、如與信號處理器連接的存儲器時，可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的任一步驟和子步驟。
下文將給出本發(fā)明的詳細說明以及其他方面。
下文將詳細地說明本發(fā)明，假定要修改的輸入編碼視頻信號符合MPEG-2國際視頻標(biāo)準(zhǔn)(活動圖像專家組ISO/IEC 13818-2)。假定合成編碼視頻幀的DCT系數(shù)以8*8的決進行分組，該塊表示二維頻譜，稱為DCT塊。


圖1說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第一方案。該方案可從輸入編碼視頻信號104生成由基本視頻信號101和兩個增強視頻信號102和103組成的可縮放視頻信號。
該方案包括對合成信號104的DCT系數(shù)運用的可變長度解碼步驟105，其中包括熵解碼中的步驟(例如通過霍夫曼碼的逆向查找表)，以便獲得由信號106所攜帶的解碼DCT系數(shù)。由信號106攜帶的所述系數(shù)通過衰減步驟107進行衰減，從而獲得由信號108攜帶的已衰減DCT系數(shù)。衰減步驟107通過8*8加權(quán)矩陣乘以DCT塊來執(zhí)行，由此將每個DCT系數(shù)乘以所述矩陣中的加權(quán)因子，各個相乘的結(jié)果被四舍五入為最接近的整數(shù)。以幅度在0和1之間的值填充加權(quán)矩陣，例如對于低頻率值設(shè)置接近1的非一致值，而對于高頻率值設(shè)置接近0的非一致值，或者設(shè)置一致的值，使得8*8 DCT塊中的所有系數(shù)同等地衰減。與衰減步驟107串聯(lián)，另一個衰減步驟109以類似于步驟107的方式衰減信號108所攜帶的DCT系數(shù)的幅度，并且獲得信號110所攜帶的新衰減后的系數(shù)，這些新系數(shù)通過步驟111進行可變長度編碼，從而生成所述基本視頻信號101。類似于VLD處理，VLC處理包括用于對每個系數(shù)110定義霍夫曼碼的查找表。
依次執(zhí)行衰減步驟107和109的組合操作可在對這兩個衰減步驟所導(dǎo)致的各個編碼誤差進行重新編碼時生成增強視頻信號102和103。在減法子步驟113從信號106中減去信號108時，產(chǎn)生與衰減步驟107有關(guān)的編碼誤差112。然后在步驟114中對編碼誤差112進行可變長度編碼，以便生成所述增強視頻信號103。與衰減步驟109有關(guān)的編碼誤差115是在減法子步驟116從信號108中減去信號110產(chǎn)生的。然后在步驟117對編碼誤差115進行可變長度編碼，以便生成所述增強視頻信號102。
可以通過對各個衰減步驟107和109的衰減程度進行操作來設(shè)置增強視頻信號102和103的內(nèi)容。實際上，如果在步驟107執(zhí)行輕微衰減，則增強視頻信號103包含精細細節(jié)的數(shù)據(jù)，而如果在步驟109執(zhí)行重大衰減，則增強視頻信號包含粗略細節(jié)的數(shù)據(jù)。因此，此方案所產(chǎn)生的輸出可縮放信號由具有不同質(zhì)量的視頻層組成粗略質(zhì)量的基本視頻信號101、包含中等質(zhì)量數(shù)據(jù)的增強視頻信號102以及包含精細細節(jié)數(shù)據(jù)的增強視頻層。根據(jù)可用于發(fā)送所述可縮放視頻信號的帶寬，可以將基本視頻信號與不同數(shù)量的增強視頻信號一起發(fā)送。例如，如果沒有帶寬限制，可以將基本視頻信號與信號102和103一起發(fā)送。在此情況中，所述可縮放信號具有與輸入信號104的視頻質(zhì)量相同的質(zhì)量。如果有帶寬限制，則可以將基本視頻信號僅與信號102一起發(fā)送。在此情況中，可以只發(fā)送輸入信號的降低質(zhì)量的版本。
圖2說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第二方案。該方案可從輸入編碼視頻信號204生成由基本視頻信號201和兩個增強視頻信號202和203構(gòu)成的可縮放視頻信號。此方案與圖1所示方案不同之處在于以級聯(lián)方式組合衰減步驟。
該方案包括對合成信號204的DCT系數(shù)運用的可變長度解碼步驟205以及獲得由信號206攜帶的可變長度解碼DCT系數(shù)。級聯(lián)中高級的衰減步驟207以類似于圖1所示的方式衰減信號206的DCT系數(shù)，以便獲得步驟209中進行可變長度編碼的已衰減DCT系數(shù)208，從而生成所述基本視頻信號201。與級聯(lián)中高級的衰減步驟207有關(guān)的編碼誤差210是在減法子步驟211中從信號206中減去信號208而生成的。然后將合成所述編碼誤差210的系數(shù)在衰減步驟212中進行衰減，以生成衰減的系數(shù)213，然后將衰減的系數(shù)213在步驟214中進行可變長度編碼，從而獲得所述基本視頻信號202。與衰減步驟212有關(guān)的編碼誤差215是在減法子步驟216中從信號210減去信號213生成的。然后在步驟217對編碼誤差215執(zhí)行可變長度編碼，以便生成所述增強視頻信號203。應(yīng)當(dāng)指出，與編碼誤差210相反，不對編碼誤差215執(zhí)行衰減步驟，所以如果所有增強視頻信號202和203都與所述基本視頻信號201一起發(fā)送，則可縮放信號與信號204具有相同的質(zhì)量。
類似于參考圖1所作的說明，步驟207和212的衰減程度決定信號201-202以及203的內(nèi)容。例如，步驟207中重大衰減會使基本視頻信號201包括粗略細節(jié)，在步驟212中的中等衰減會使增強視頻信號202包含中等細節(jié)，而增強視頻信號203包含最精細細節(jié)的數(shù)據(jù)。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第三方案。該方案可從輸入編碼視頻信號304生成由基本視頻信號301和兩個增強視頻信號302和303構(gòu)成的可縮放視頻信號。此方案在以串聯(lián)方式組合衰減步驟方面與圖1所示方案相同，不同之處在于執(zhí)行衰減的方式不同。
該方案包括對合成信號304的DCT系數(shù)運用的可變長度解碼步驟305以及獲得由信號306攜帶的可變長度解碼后的DCT系數(shù)。信號306攜帶的所述系數(shù)首先在步驟328中經(jīng)過逆量化，從而獲得信號329攜帶的逆量化的DCT系數(shù)，所述信號329然后在衰減步驟307中經(jīng)過衰減，獲得信號308所攜帶的衰減后DCT系數(shù)。與衰減步驟307串聯(lián)，另一個衰減步驟309衰減信號308所攜帶的DCT系數(shù)的振幅，并獲得信號310所攜帶的新衰減的系數(shù)，這些新系數(shù)在步驟311經(jīng)過可變長度編碼，生成所述基本視頻信號301。類似于VLD處理，VLC處理包括用于對每個系數(shù)310定義霍夫曼碼的查找表。
衰減步驟307(和309分別)包括加權(quán)步驟312(和314)，然后依次為量化步驟313(和315)。加權(quán)步驟312和314通過8*8加權(quán)矩陣乘以DCT塊來執(zhí)行，因此每個DCT系數(shù)乘以所述矩陣中的加權(quán)因子，各個相乘的結(jié)果被四舍五入到最接近的整數(shù)。以幅度在0和1之間的值填充加權(quán)矩陣，例如，為低頻率值設(shè)置接近1的非一致的值，而為高頻率值設(shè)置接近0的非一致的值，或者設(shè)置一致的值，使得8*8DCT塊中的所有系數(shù)等量衰減。量化步驟313(315分別)包括將加權(quán)DCT系數(shù)除以新的量化因子，以便得到量化的DCT系數(shù)308(310)，所述量化因子對于合成宏塊(MB)的所有8*8塊的所有系數(shù)是相同的。
與衰減步驟307有關(guān)的編碼誤差316是在減法子步驟319中從信號318減去信號317而生成的，所述信號318是由信號306的逆量化步驟325得到的，而所述信號317是由信號308的逆量化步驟326得到的。然后通過步驟320對編碼誤差316進行可變長度編碼，以生成所述增強視頻信號303。與衰減步驟309有關(guān)的編碼誤差321是在減法子步驟323中從信號317減去信號322生成的，所述信號322由信號310的逆量化步驟327得到。然后通過步驟324對編碼誤差321進行可變長度編碼，以生成所述增強視頻信號302。
合成信號306的量化系數(shù)在步驟325經(jīng)過逆量化，具體是將它們的值乘以用于量化最初未量化的系數(shù)(圖中未顯示)的因子，合成信號317的量化系數(shù)在步驟326中經(jīng)過逆量化，具體是將它們的值乘以量化步驟307中所用的因子，而合成信號322的量化系數(shù)的值乘以量化步驟315中所用的因子而得到逆量化。
增強視頻信號302和303的內(nèi)容可以類似圖1、通過對各個衰減步驟307和309的衰減程度進行操作、或者通過對加權(quán)步驟312和314和/或通過對量化步驟313和315進行操作來設(shè)置。
在該方案中，可以注意到，對于信號318，可以直接在步驟328的輸出處獲取，以便降低計算負(fù)荷。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第四方案。該方案可從輸入編碼視頻信號404生成由基本視頻信號401和兩個增強視頻信號402和403構(gòu)成的可縮放視頻信號。此方案與圖3的方案的不同之處在于以級聯(lián)方式組合衰減步驟。
該方案包括對合成信號404的DCT系數(shù)運用的可變長度解碼步驟405和獲得由信號406攜帶的可變長度解碼DCT系數(shù)。信號306攜帶的所述系數(shù)首先在步驟428經(jīng)過逆量化，獲得信號429攜帶的已逆量化的DCT系數(shù)。級聯(lián)中高級的衰減步驟407以類似于圖3的方式衰減信號429的DCT系數(shù)，獲得已衰減DCT系數(shù)408，系數(shù)408在步驟409中進行可變長度編碼，從而生成所述基本視頻信號401。與級聯(lián)中高級的衰減步驟407有關(guān)的編碼誤差410是在減法子步驟413中從信號412減去信號411而生成的，所述信號411由信號408的逆量化步驟414得到，而所述信號412由信號406的逆量化步驟415得到。然后將合成所述編碼誤差410的系數(shù)在衰減步驟416進行衰減，以生成衰減的系數(shù)417，然后將衰減的系數(shù)在步驟418進行可變長度編碼，從而獲得所述基本視頻信號402。與衰減步驟416有關(guān)的編碼誤差419是在減法子步驟421中從信號410減去信號420生成的，所述信號420由信號417的逆量化步驟422得到。然后將編碼誤差419在步驟423執(zhí)行可變長度編碼，以生成所述增強視頻信號403。應(yīng)該指出，與編碼誤差410相反，不對編碼誤差419執(zhí)行衰減步驟，所以如果所有增強視頻信號402和403都與所述基本視頻信號401一起發(fā)送，則可縮放信號與信號404具有相同的質(zhì)量。
類似于參考圖1所給出的說明，衰減步驟407(和416分別)包括加權(quán)步驟424(和426)，然后接著是量化步驟425(和427)，步驟407和416的衰減程度決定信號401-402和403的內(nèi)容質(zhì)量。
在該方案中，可以注意到，對于信號412，可以直接在步驟428的輸出處獲取，以便降低計算負(fù)荷。
圖5A和5B(通過組合構(gòu)成圖5)說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第五方案。該方案可從輸入編碼視頻信號502生成由基本視頻信號501和兩個增強視頻信號502和503構(gòu)成的可縮放視頻信號。
圖5的方案與圖3的方案的不同之處在于，以代碼轉(zhuǎn)換設(shè)置506替代衰減步驟307。
處理步驟505是用于從輸入編碼視頻信號504獲得解碼數(shù)據(jù)信號508的誤差解碼步驟。此誤差解碼步驟505執(zhí)行輸入視頻信號504的部分解碼，因為只是對所述輸入信號中所含的減少數(shù)量的數(shù)據(jù)類型進行解碼。此步驟包括對信號504中至少DCT系數(shù)和運動矢量進行可變長度解碼509。此步驟509包括例如通過霍夫曼碼的逆向查找表進行的熵解碼，從而可獲得解碼的DCT系數(shù)510和運動矢量511。與所述步驟509串聯(lián)，對所述解碼的系數(shù)510執(zhí)行逆量化512，以獲得所述解碼數(shù)據(jù)信號508。逆量化512包括將所述DCT解碼系數(shù)510乘以所述輸入信號504中的量化因子。在大多數(shù)情況下，此逆量化512是在宏塊級執(zhí)行的，因為所述量化因子可能因宏塊不同而改變。解碼信號508在頻域中。
處理步驟506可以分解為處理步驟513-514-515。處理步驟513是衰減步驟，獲得與從所述輸入視頻信號504的代碼轉(zhuǎn)換得到的信號對應(yīng)的輸出視頻信號516，所述信號516符合MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)。對中間數(shù)據(jù)信號517執(zhí)行所述重新編碼513，其中所述中間數(shù)據(jù)信號517是由加法子步驟518將所述解碼數(shù)據(jù)信號508加上運動補償信號519獲得的。所述衰減步驟513依次包括加權(quán)步驟520，然后接著為量化步驟521，二者均如上面各圖所示對信號517的DCT系數(shù)進行操作。量化步驟521包括將衰減的DCT系數(shù)除以新量化因子，獲得量化的DCT系數(shù)516。這種新的量化因子表征了所述輸入編碼視頻信號504的代碼轉(zhuǎn)換所執(zhí)行的修改，因為例如采用比步驟512中所用的因子大的量化因子對信號510的系數(shù)進行逆量化可能導(dǎo)致所述輸入編碼視頻信號504的比特率減小。處理步驟514是一個重構(gòu)步驟，用于獲得頻域上的信號516的編碼誤差522。此重構(gòu)步驟514可生成衰減步驟513引入的編碼誤差。在下文將詳細說明的運動補償步驟期間，將當(dāng)前代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀的這種編碼誤差納入考慮，以將下一個視頻幀代碼轉(zhuǎn)換，從而避免信號516中幀之間的質(zhì)量偏差。所述編碼誤差522是通過對信號516的系數(shù)執(zhí)行逆量化523、得到信號524來重構(gòu)的。然后在信號517和524之間執(zhí)行減法子步驟525，得到DCT域、即頻域的所述編碼誤差522。因此，編碼誤差522對應(yīng)于所述輸入編碼視頻信號504與所述信號516之間的差。頻域的所述編碼誤差522通過反向離散余弦變換526，生成像素域中的對應(yīng)編碼誤差527。處理步驟515是運動補償步驟，用于根據(jù)存儲在存儲器528中并且與前一代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀相關(guān)的編碼誤差獲得運動補償信號519。存儲器528包括至少兩個子存儲器第一個專用于存儲與正在代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀有關(guān)的編碼誤差，而另一個專用于存儲與前一個代碼轉(zhuǎn)換的視頻幀相關(guān)的編碼誤差。首先，在對信號530可存取的所述第二子存儲器的內(nèi)容執(zhí)行的預(yù)測步驟中完成運動補償529。該預(yù)測步驟包括根據(jù)所述前一個存儲的編碼誤差計算預(yù)測信號531該預(yù)測信號也稱為運動補償信號，對應(yīng)于存儲在所述存儲裝置528中的信號部分，該信號部分由與正代碼轉(zhuǎn)換的輸入視頻信號508的部分相關(guān)的運動矢量511指出。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，所述預(yù)測步驟通常在宏塊(MB)級執(zhí)行，這意味著對于信號508所攜帶的每個輸入MB，確定預(yù)測MB，進而在DCT域中通過加法子步驟加到所述輸入MB上，以便衰減幀之間的質(zhì)量偏差。因為運動補償信號531屬于像素域，所以通過DCT步驟532以生成DCT域的所述初始運動補償信號519。
與所述衰減步驟513串聯(lián)，對合成信號516的系數(shù)執(zhí)行另一個衰減步驟507。此衰減步驟507包括加權(quán)步驟533，然后接著是獲得信號535的量化步驟534。接著所述量化534，對合成信號535的系數(shù)執(zhí)行可變長度編碼536，以獲得合成信號501的熵編碼DCT系數(shù)。
處理步驟505-506和507的組合可以生成比信號504降低的比特率的基本視頻信號501，即粗略質(zhì)量的信號，并且還生成不同質(zhì)量的中間信號510-516-535，以便在處理步驟537生成增強視頻信號502和503。為此，處理步驟537包括了多數(shù)圖3所示的處理步驟。具體來說，圖5不同于圖3之處在于信號306-308-310(510-516-535分別)以與圖5不同的方式生成。因此，在通過對由衰減信號516生成的編碼誤差所對應(yīng)的信號539重新編碼而生成增強視頻信號的同時，通過對代碼轉(zhuǎn)換信號504生成的編碼誤差所對應(yīng)的信號538重新編碼而生成增強視頻信號502。
在此方案的一個變型中，可以設(shè)想抑制步驟325和326，并直接提取信號508和524，以便以經(jīng)濟的方式生成信號538和539。
應(yīng)該指出，步驟534中所采用的量化因子必須至少大于步驟521中所采用的量化因子。
圖6A和圖6B(通過組合構(gòu)成圖6)說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第六方案。此方案可以從輸入編碼視頻信號604生成由基本視頻信號601和兩個增強視頻信號602和603構(gòu)成的可縮放視頻信號。此方案與圖5的方案不同之處在于，處理步驟507不再對應(yīng)于衰減步驟，而是對應(yīng)于類似于處理步驟506的代碼轉(zhuǎn)換步驟。此代碼轉(zhuǎn)換步驟507從輸入信號516生成輸出信號535，所述信號535比信號516的比特率降低了。與圖5相比，代碼轉(zhuǎn)換步驟507防止了基本視頻信號501的質(zhì)量偏差，因為所述代碼轉(zhuǎn)換507的編碼誤差是經(jīng)過運動補償?shù)摹?br> 通過考慮到本發(fā)明的方法所生成的可縮放視頻信號是由基本視頻信號和兩個增強視頻信號構(gòu)成的，已經(jīng)說明了許多方案。當(dāng)然，本發(fā)明的方法并不局限于此簡化數(shù)目的增強視頻信號，而可以在串聯(lián)或級聯(lián)方式中插入附加衰減和重新編碼步驟來獲得更大集合的增強視頻信號。
再者，可從不可縮放的視頻信號生成可縮放視頻信號的本發(fā)明方法僅對合成所述不可縮放視頻信號的DCT系數(shù)的值以及量化因子的值進行操作。具體來說，這意味著輸入的不可縮放視頻信號的運動矢量和圖片類型不會被修改。
本發(fā)明可適用于根據(jù)基于塊的技術(shù)編碼的任何不可縮放視頻信號，無論是通過MPEG-2編碼器或代碼轉(zhuǎn)換器生成的，還是其他基于MPEG的視頻數(shù)據(jù)處理裝置生成的。
根據(jù)本發(fā)明的修改數(shù)據(jù)的方法可以在不同環(huán)境中的產(chǎn)品中實現(xiàn)。
此類產(chǎn)品可對應(yīng)于視頻廣播或視頻流設(shè)備。在此環(huán)境中，可以在通過將可變數(shù)量的增強視頻信號與基本視頻信號相關(guān)聯(lián)而經(jīng)過具有不同帶寬容量的通信信道處理之后，發(fā)送根據(jù)MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼的輸入視頻信號。
此類產(chǎn)品還可對應(yīng)于消費產(chǎn)品，如機頂盒或數(shù)字視盤(DVD)。在此環(huán)境中，在處理按MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼的輸入視頻信號之后，基本視頻信號和它相關(guān)的增強視頻信號以本地方式存儲在存儲裝置中。在存儲空間不足的情況下，可以從所述存儲裝置中將一個或多個增強視頻信號刪除，而不會抑制視頻序列的總量。這種產(chǎn)品特別專用于彈性存儲應(yīng)用。
修改輸入編碼視頻信號中的數(shù)據(jù)的這種方法可以在產(chǎn)品中以多種方式實現(xiàn)。利用硬件部件，可以通過布線電子電路(用于VLC和VLD查找表的RAM存儲器或在運動補償步驟期間用于存儲視頻幀的RAM存儲器)來實現(xiàn)這種可縮放方法，或者通過存儲在計算機可讀媒體中的指令集來實現(xiàn)，所述指令集替換所述電路的至少一部分，可在計算機或數(shù)字處理器的控制下執(zhí)行，從而完成與在所述被替換的電路中實現(xiàn)的功能相同的功能。
因此，本發(fā)明還涉及包括含計算機可執(zhí)行指令、用以執(zhí)行上述方法的各步驟或一些步驟的軟件模決的計算機可讀媒體。
權(quán)利要求
1.一種修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號獲得可縮放視頻信號的方法，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成，其特征在于所述方法包括一組對合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)運用的衰減步驟，所述衰減步驟以串聯(lián)形式進行組合以獲得所述基本視頻信號；與所述衰減步驟中每一個相關(guān)的重新編碼步驟，用于從各個衰減步驟中產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
2.一種修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號獲得可縮放視頻信號的方法，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成，其特征在于所述方法包括一組以級聯(lián)形式組合的衰減步驟，級聯(lián)中高級的衰減步驟運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)，以便獲得所述基本視頻信號；與所述衰減步驟中每一個相關(guān)的重新編碼步驟，用于從級聯(lián)中高級的每個衰減步驟中產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
3.如權(quán)利要求1或2所述的修改數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述衰減步驟包括在塊級執(zhí)行的對所述系數(shù)的一致或非一致頻率加權(quán)。
4.如權(quán)利要求3所述的修改數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，每個重新編碼步驟包括用以獲得所述編碼誤差的相關(guān)衰減步驟的輸入和輸出信號之間的減法子步驟以及用于從所述編碼誤差獲得所述增強視頻信號的可變長度編碼子步驟。
5.如權(quán)利要求1或2所述的修改數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述衰減步驟包括在塊級執(zhí)行的所述系數(shù)的一致或非一致頻率加權(quán)以及隨后依次執(zhí)行的一致量化。
6.如權(quán)利要求5所述的修改數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，每個重新編碼步驟包括用以獲得所述編碼誤差的相關(guān)衰減步驟的逆量化的輸入和輸出信號之間的減法子步驟以及用于從所述編碼誤差獲得所述增強視頻信號的可變長度編碼子步驟。
7.如權(quán)利要求4或6所述的修改數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，至少一個衰減步驟包括代碼轉(zhuǎn)換步驟。
8.一種用于修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號獲得可縮放視頻信號的產(chǎn)品，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成，特征在于所述產(chǎn)品包括一組對合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)運用的衰減裝置，所述衰減裝置以串聯(lián)形式組合以獲得所述基本視頻信號；與所述衰減裝置中每一個相關(guān)聯(lián)的重新編碼裝置，用于從各個衰減裝置所產(chǎn)生的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
9.一種用于修改數(shù)據(jù)、以便從不可縮放視頻信號中獲得可縮放視頻信號的產(chǎn)品，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成，特征在于所述產(chǎn)品包括一組以級聯(lián)形式組合的衰減裝置，級聯(lián)中高級的衰減裝置運用于合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)，以便獲得所述基本視頻信號；與所述衰減裝置中每一個相關(guān)聯(lián)的重新編碼裝置，用于從級聯(lián)中高級的各個衰減裝置所生成的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。
10.一種接收按照MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼的不可縮放視頻信號、以便生成可縮放視頻信號的機頂盒，所述可縮放視頻信號由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成，所述機頂盒產(chǎn)品包括用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至7所述的方法的步驟和子步驟的裝置。
11.一種編碼視頻信號，它包括基本視頻信號和一組的至少一個增強視頻信號，所述編碼視頻信號是通過如權(quán)利要求1至7所述的修改輸入編碼視頻信號中的數(shù)據(jù)的方法的實現(xiàn)來獲得的。
12.一種上面存儲有編碼視頻信號的存儲媒體，所述編碼視頻信號包括基本層和一組增強層，所述編碼視頻信號是通過如權(quán)利要求1至7所述的修改輸入編碼視頻信號中的數(shù)據(jù)的方法的實現(xiàn)來獲得的。
13.一種計算機程序，它包括用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7所述的方法之一的步驟和子步驟的代碼指令。
全文摘要
一種修改數(shù)據(jù)、以便節(jié)省成本地從不可縮放視頻信號獲得由基本視頻信號和一組增強視頻信號構(gòu)成的可縮放視頻信號的方法。所述方法包括一組對合成所述不可縮放視頻信號的系數(shù)運用的衰減步驟，所述衰減步驟以級聯(lián)或串聯(lián)形式組合，用于獲得所述基本視頻信號；與各個所述衰減步驟相關(guān)聯(lián)的重新編碼步驟，用于從各衰減步驟中生成的編碼誤差中獲得所述增強視頻信號之一。所述可縮放視頻信號直接由所述編碼視頻信號生成，因而不再需要現(xiàn)有技術(shù)方法所執(zhí)行的成本高的處理步驟，如運動補償和運動估算。通過以級聯(lián)或串聯(lián)形式組合其它衰減和重新編碼步驟，可以容易地增加增強視頻信號的數(shù)量。
文檔編號H04N7/30GK1476728SQ02803027
公開日2004年2月18日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者R·B·M·克萊恩貢尼維克, R B M 克萊恩貢尼維克, A 布魯爾斯, W·H·A·布魯爾斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司