专利名称：使用基层量化数据对增强层数据进行编码和解码的系统和方法
技术领域：
本发明涉及在标题是A SYSTEM AND METHOD FOR FINE GRANULARSCALABLE VIDEO WITH SELECTIVE QUALITY ENHANCEMENT(卷号No.700752)、和标题是A SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED FINEGRANULAR SCALABLE VIDEO USING BASE LAYER BASE LAYER CODINGINFORMATION(卷号No.700736)中公开的内容。上述申请在1999年7月6日提交，并且共同转让给本发明的受让人。该相关专利申请的公开内容被结合在此，如在其中详细阐述那样供所有目的参考。
总的来说，本发明涉及视频编码系统，更具体地说涉及对数据串流视频数据的一个编码系统和解码系统。
近年来，经过包括互联网络的数据网络而实时地串流多媒体内容已经逐渐地变成一个通常应用。在其它应用当中，大范围的交互性和非交互性的多媒体应用，例如新闻点播、现场网络电视浏览、视频会议，依靠的是端对端串流视频技术。不同于可首先以″非实″时检索而稍后以″实″时观看或播放的″下载″图像文件，数据串流视频应用要求一个图像发射机编码一个视频信号并且经一个数据网络发送到一个图像信号接收机，而该图像信号接收机必须以实时方式解码和显示该视频信号。
可定标视频编码是许多使用在采用具有大范围处理能力的系统中的多媒体应用和业务的一个所希望的特征。可定标性允许具有低计算能力的处理器只解码该可定标视频数据流的一个子集。可定标图像的另一应用是在具有可变传输带宽的环境中。在那些环境中，具有低接入带宽的接收机仅已收并且从而解码该可定标视频数据流的一个子集，其中该子集的量正比于该可用带宽。
主要的视频压缩标准，比如MPEG-2和MPEG-4已经采用了若干图像可定标性方案。在这些标准中已经定义了时间的、空间的和质量的(例如信号噪声比(SNR))的可定标类型。所有的的这些方案都包括一个基层(BL)和一个增强层(EL)。通常，该可定标视频数据流的基层部分表示为了解码该数据流所需要的数据的最小量。该数据流的增强层部分表示附加信息，因此当由接收机解码时增强该视频信号的显示效果。
例如，在例如互联网络的一个可变带宽系统中，基层传输速率能以该可变带宽系统的最小保证传输速率建立。因此，如果用户具有256 kbps的一个最小保证带宽，则基层速率也能以256 kbps建立。如果该实际可用带宽是384 kbps，则带宽的额外128 kbps可以由增强层使用，以便改进以该基层速率发送的基本信号。
针对图像可定标性的每一类型，标识一个确定的可定标性的构造。该可定标性结构定义了在基层图像和增强层图像当中的关系。可定标性的一个等级是精确颗粒可定标性。借此可定标性类型编码的图像能够被逐级解码。换言之，解码器能仅以用于编码该图像的数据的一个子集解码并且显示该图像。随着更多的数据的接收，该解码图像的质量逐渐增强，直到全部信息被接收、解码和显示。
新建议的MPEG-4标准是针对以低比特率编码为基础的应用中的新视频数据流，例如电视电话、移动多媒体/视听通信、多媒体电子邮件、遥感交互性的游戏等等。在该MPEG-4标准之内，精确颗粒可定标性(FGS)已经被认为是用于网络化图像分配的基本技术。FGS主要瞄准的是其中的图像经不同类网络实时数据串流的应用场合。通过对于一个比特率的范围对内容一次编码而提供带宽自适应性，并且允许该视频传输服务器动态地改变传输速率，而无须该视频比特数据流的深入了解或分析。
在普通的FGS技术中的一个重要优势是改进编码效率和帧内编码的增强层的可视质量。有必要调整FGS技术的采用，用于该增强层的压缩，代替非可定标(例如单层)或少颗粒的(例如多的电平SNR可定标性)编码方法。
已经建议了许多视频编码技术用于该增强层的FGS压缩，包括小波变换、比特平面DCT和匹配追踪。1999年三月在韩国汉城的MPEG-4会议上，由Optivision建议的比特平面DCT解决方案被选择作为基准。采用作为FGS基准的比特平面编码方案包括在编码器方面的下列步骤1.通过在基层量化和解量化以后从每一原始DCT系数减去重建的DCT系数而实现的DCT域中的余数计算；2.确定在一个视频目标平面(VOP)中的余数信号的全部绝对值的最大值以及表示此最大值的最大比特数n；3.针对在VOP中的每一数据块，利用二进制格式的n比特表示该余数信号的每一绝对值并且形成n比特平面；4.对余数信号绝对值进行比特平面编码；并且5.对DCT系数进行符号编码，该DCT系数被量化为基层中的零。
这些编码步骤在解码器一侧被相反地执行。重要的是，该DCT系数的比特平面编码的当前实施方案与该基层(编码)信息无关。被采用在该DCT域中用于余数层计算的量化基层DCT系数仅是被再用于增强层压缩的基础层的信息。然而，没有使用能被用于进一步压缩该增强层数据的附加基础层信息。
因此，本专业中需要应用在数据串流图像系统中的改进的编码器和编码技术。具体地说，需要一种使用基础层信息的编码器和解码器，以便增加增强层数据的编码和解码的效率。更具体地说，需要一种编码技术，其使用基础层信息来尽可能多地从该增强层数据消除冗余信息。进一步需要一种解码技术，能够使用基础层信息预测尽可能多的增强层数据。
针对上述讨论的已有技术的不足，本发明的一个主要目的是提供一个用于改进增强层压缩方案的编码效率的一个新技术。本发明建议一种技术，用于增强比特平面压缩方案的编码效率，例如增强当前被采用作为该MPEG-4标准中的基准的余数DCT系数的比特平面压缩方案的编码效率。然而，重要的是认识该建议的改善不局限于该DCT变换。本领域技术人员将容易理解，本发明的原理还可以成功地应用到用于压缩基层和增强层的其它变换(例如小波变换)。然而，在该随后的描述中，仅采用DCT系数用于说明的目的。
该建议的算法采用基层量化参数，以便预测该余数DCT系数的范围(即用于每一余数系数的有效比特平面的最大数目)并且避免该DCT系数的确定的零值比特平面的不必要的发送。
虽然该采用的FGS方案通过在该基层采用运动补偿预测基层方案消除了在增强层帧之间的大部分暂态属性，但是在该增强层等级仍然残余未知的冗余度。使用基层编码信息，能够预测该增强层(残余)DCT系数的特性，从而改进编码效率。
因此，在本发明的一个有益实施例中，提供一个视频编码器包括1)基层电路，能够接收视频帧的一个输入数据流并且从其中产生适于发送到一个数据流视频信号接收机的压缩的基层视频数据；2)增强层电路，能够接收视频帧的输入数据流和该压缩的基层视频数据的解码版本，以及从其中产生与该压缩基层视频数据相关并且适于发送到该数据流视频信号接收机的增强层视频数据；和3)与该增强层电路相关的一个控制器，能够接收与该基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中确定至少一个与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中该控制器能够使得该增强层电路不把该至少一个全零比特平面传输到该数据流视频信号接收机。
根据本发明的一个实施例，该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
根据本发明的另一实施例，该控制器确定与至少一个数据块相关的一个量化参数的一个上边界。
根据本发明的又一个实施例，该控制还能够接收与该基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且确定至少一个全零比特平面作为该量化参数和该加权矩阵的函数。
根据本发明的再一实施例，该控制器能够根据至少一个数据块该上边界和至少一个在前发送的与至少一个数据块相关的比特平面的值而确定与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的一个第二全零比特平面，其中该控制器能够使得该增强层电路不把该第二全零比特平面发送到该数据流视频信号接收机。
本发明还以一种解码器实现。根据本发明的一个有益实施例，提供一个视频解码器包括1)基层电路，能够接收压缩的基层视频数据；2)增强层电路，能够接收与该压缩基层视频数据相关的增强层视频数据；和3)与该增强层电路相关的一个控制器，能够接收与该压缩的基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中预测至少一个与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中该控制器能够把该至少一个全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
根据本发明的一个实施例，该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
根据本发明的另一实施例，该控制器确定与至少一个数据块相关的一个量化参数的一个上边界。
根据本发明的又一个实施例，该控制还能够接收与该基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且确定至少一个全零比特平面作为该量化参数和该加权矩阵的函数。
根据本发明的再一实施例，该控制器能够根据至少一个数据块该上边界和至少一个在前接收的与至少一个数据块相关的比特平面的值而确定与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的一个第二全零比特平面，其中该控制器能够把该第二全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
上文已经相当概括地概述了本发明的特征和技术上的优点，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明随后的详细描述。下文将被描述的本发明的附加特征和优点形成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应该理解，使用公开的构思和具体的实施例作为基础，可以容易地修改或设计用于执行本发明相同目标的其它结构。在不背离本发明的精神和概括形式的本发明的范围的条件下，本领域技术人员也将实现这种等价结构。
在进行本发明详细的描述之前，定义使用在整个专利文件中的某些措词和词组可能是有益的术语″包括″和″包含″以及引出的含义是指无局限性的包含；术语″或″包含″和/或″的意思；词组″与…相关″和″与其相关″以及导出词组可以意味着包含在、连接到或与…连接、耦合到或与…耦合、可与…交流、与…配合、交错进行、并置、最近于是、最终要、已经、具有一个…的性质，等等。以及术语″控制器″、″处理器″或″装置″是指任何装置、系统或部分，其控制至少一个操作这样的装置能硬件、固件或软件实现，或某些它们的至少两个的组合实现。应该注意，不论是本地或远距，与任何特定控制器相关的功能都可以是集中或分布的方式。用于某些单词和词组的定义被贯穿此专利文件提供，本领域普通技术人员将理解，即使不是大多数情况，许多这样的定义应用于这种定义的单词和词组的以前以及未来的使用。
为了更完全地理解本发明以及其优点，下面结合附图进行描述，其中相同的编号表示相同的目标，其中
图1示出根据本发明一个实施例的数据串流视频的端对端传输，从一个数据流视频发送器通过一个数据网络到一个数据流视频信号接收机；图2更详细地示出根据本发明的一个实施例的示例性视频编码器；图3示出根据本发明的一个实施例的一个示范视频解码器；图4是一个流程图，说明根据本发明的一个实施例的示例性视频编码器的操作；以及图4是一个流程图，示出根据本发明的一个实施例的示例性视频解码器的操作。
下面讨论的图1至5以及用于描述此专利文件中的本发明的原理的各种实施例仅是作为说明方式，而不以任何方式解释为对于本发明范围的限制。本领域技术人员将理解，本发明的原理能以任何适当的视频编码器以及视频解码器的设计而实现。
图1示出根据本发明一个实施例的数据串流视频的端对端传输，从一个数据流视频发送器110通过一个数据网络120到一个数据流视频信号接收机130。根据本申请，数据流视频发送器110可以是多种视频帧信号源的任何之一，包括数据网络服务器、电视台发射机、电缆网络、台式个人计算机(PC)等等。
数据串流视频发射机110包括视频帧信源112、视频编码器114，存储器115和编码器缓存器116。视频帧信源112可以是能够产生一个未压缩视频帧序列的任何装置，包括一个电视天线以及接收机单元、一个录象重放装置、一个摄像机、一个能够存储″原生″视频文件集的磁盘存储器等等。该未压缩的视频帧以一个给定图像速率(或″数据串流速率″)输入视频编码器114，并且根据任何已知的压缩算法或装置，一个MPEG-4编码器，而被压缩。
视频编码器114则将该压缩的视频帧发送到用于缓存的编码器缓存器116，以准备用于通过数据网络120传输。数据网络120可以是任何适当的网络，并且可以包含两种公用数据网的一些部分，例如互联网络，以及专用数据网，例如企业拥有的局域网(LAN)或广域网(WAN)。
数据串流视频信号接收机130包括解码器缓存器132、视频解码器134、存储器135和视频显示器136。根据本申请，数据流视频信号接收机可以是多种视频帧信号接收器的任何之一，包括电视接收机、台式个人计算机(PC)、盒式录象机(VCR)等等。解码器缓存器132接收并存储来自数据网络120的数据流的压缩视频帧。解码器缓存器132则按照要求把压缩的视频帧发送到视频解码器134。视频解码器134以和视频编码器114压缩该图像帧的相同的速率(理想速率)解压缩该视频帧。视频解码器134把该解压缩帧发送到视频显示器136，用于在视频显示器134的屏幕上重放。
在本发明的一个有益实施例中，视频编码器114可以由一个传统的数据处理器，例如一个标准MPEG编码器执行的一个软件程序实现。在这样一个实施方案中，图像编码器114可以包括多个存储在存储器115中的多个计算机可执行指令。存储器115可以包括任意类型的计算机存储器介质，包括固定磁盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁带、视盘等等。此外，在本发明的一个有益的实施例中，视频解码器134也可以由一个传统的数据处理器，例如一个标准MPEG解码器执行的一个软件程序实现。在这样一个实施方案中，视频解码器134可以包括多个存储在存储器135中的多个计算机可执行指令。存储器135也可以包括任意类型的计算机存储器介质，包括固定磁盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁带、电视唱片等等。
图2示出根据本发明的一个实施例的示例性视频编码器114。视频编码器114包括基层编码单元210和增强层编码单元250。视频编码器114接收一个传送到基层编码单元210的原始视频信号，用于产生一个基层比特数据流。基层编码单元210包括一个主处理支路，由运动估计器212、变换电路214、量化电路216、熵编码器218以及缓存器220组成，产生基层比特数据流。基层编码单元210还包括由反向量化电路224、逆变换电路226以及帧存储电路228组成的一个反馈支路。
运动估计器212把输入的原始的视频信号与从帧存储器228输出的视频信号比较，以便估计在一个基准帧和按照由像素特性中的改变表示的当前视频帧之间的运动量。运动或变化量也称之为余数(residue)。该MPEG标准规定，运动信息能以一帧的每16×16子数据块(或宏数据块)的1至4个空间运动矢量表示。
变换电路214接收来自运动估计器212的产生的运动余数估计输出，并且使用已知的解相关技术，例如使用离散余弦变换(DCT)将其从空间域变换到频域。在DCT的情况下，运动信息通常以16×16宏数据块为基础。相对于来自帧存储器228的在前相邻数据块中的运动信息，与当前原始图像中的16×16宏数据块的每一组相关的运动信息被差分编码。因此，变换电路214提供一个表示为coeff(i)的运动补偿余数输出系数，用于一个特定图像目标平面(VOP)的每一取样数据块或区域，其中针对一个8×8 DCT，0≤i＜64。在解码过程中，coeff(i)可以用作当前原始视频帧的一个具体部分是否具有非全零比特平面(全零平面)或一个或多个全零平面的一个预测值。该变换电路214的输出连接到量化电路216以及连接到增强层编码单元250。
量化电路216接收来自变换电路214的频域输出(DCT系数输出coeff(i))并且进一步压缩该运动补偿预测信息。量化电路216以量化参数步长幅度(QP)量化每一coeff(i)，以便产生一个量化值系数(qcoeff(i))作为其输出。为了说明qcoeff(i)、coeff(i)和QP之间的关系，考虑用于该非帧内情况的在该基层的变换系数的量化(即B-和P-宏数据块)。对于帧内数据块来说，能够确定一个类似的关系。
通过下面的方程式提供在qcoeff(i)、coeff(i)、和QP之间的非帧内数据块关系qcocff[i]＝#{ABS((ABS(coeff[i])-QP/2)/(2QP))｝#其中QP用于采用H263量化类型的情况，ABS表示绝对值而#(a)#等于小于″a″的最接近整数值(即n≤a＜(n+1))，其中a是实数而n是整数。
量化电路216提供用于基层反馈路径、熵编码器218、和增强层编码单元的输入。根据应用和图像质量，量化电路216也可以使用一个加权因子，以便调整变换输出的量化。
基层编码单元的反馈路径以反向量化电路224开始。反相量化电路224解量化量化电路216的输出，以便生产一个信号(dqcoeff(i))，表示对量化电路216的变换输入。对于DCT帧内数据块和在先的QP，dqcoeff(i)、qcoeff(i)、coeff(i)和QP之间的关系如下所示dqcoeff(i)＝qcoeff(i)解量化之后
＝(2QP)(qcoeff(i))＝(2QP)#(ABS((ABS(coeff[i])-QP/2)/(2QP)))#＞(2QP)ABS(coeff(i)-(2Qp-1)-QP/2)/(2QP)＞ABS(coeff(i)-2.5QP+1)逆变换电路226转换该反向量化电路224的输出以便产生一个信号，其按照由变换和量化处理的修改而产生提供该原始视频信号的一个帧显示。帧存储电路228从逆变换电路226接收该解码的代表帧，并且把该帧存储为输出到运动估计器电路212和增强层编码单元250的一个基准信号。如先前讨论的那样，运动估计器电路212使用产生的存储帧信号作为比较信号，用于确定在存储帧和当前原始视频信号之间的差。
随后，熵编码器电路218从量化电路216和运动估计器212的输出端接收该量化系数，并且使用可变长度码技术进一步压缩该数据，该可变长度码技术以一个相对短的编码表示具有高出现概率的区域，而以一个相对较长的编码表示具有低出现概率的区域。熵编码器218的输出形成基层比特数据流，用于传送到如图1所示的编码器缓存器116。
增强层编码单元250包括一个主处理支路，由余数计算器252和精确颗粒可定标性(FGS)编码器256组成。余数计算电路252把该原始视频信号与存储在帧存储器228中的视频信号帧比较，以便根据两个输入信号之间的差值产生一个余数信号。余数计算器还从变换电路214的输出接收系数数据(coeff(i))以及从反向量化电路224的输出接收系数数据(dqcoeff(i))，以便产生一个表示图像信息的一个余数输出信号(例如DCT系数)该图像信息是在变换、量化和解量化处理产生的基层帧中丢失的信息。余数计算器电路252的输出还可以被称为余数数据或余数误差数据。下面方程式示出针对DCT和QP H263的计算余数、量化参数、图像系数、量化系数和解量化系数的关系。
res(i)＝coeff(i)和dqcoeff(i)之间的余数res(i)＝coeff(i)-dqcoeff(i)＝coeff(i)-(2QP)#{ABS((ABS(coeff(i))-QP/2)/(2QP)))#
＜coeff(i)-(2QP)(coeff(i)-(2QP-1)-QP/2)/(2QP)＜2QP-1+QP/2＜2.5QP-1FGS帧编码器电路256从余数计算器252接收余数信号，并且从量化电路216接收量化参数(QP)信息。FGS帧编码器256组合、编码和压缩该接收信号(DCT系数)，以便产生用于该增强层比特数据流的压缩输出。FGS帧编码器256接收与基层视频数据相关的QP数据并且从其中确定与该增强层视频数据的一个或多个数据块相关的多个全零比特平面之一。FGS帧编码器256抑制该全零比特平面到数据流图像信号接收机的发送，以便节约可用带宽。该全零比特平面是能够使用与基层视频数据流相关的QP数据在视频解码器134中计算的冗余信息，如下面更详细描述的那样。编码器缓存器116从视频编码器114接收增强层比特数据流，并且通过数据网络120把该数据传输到数据流视频信号接收机130，以便由示例的视频解码器134解码。
图3更详细地示出根据本发明的一个实施例的示例的视频解码器134。示例的视频解码器134包含基层解码单元310和增强层解码单元350。基层解码单元310包括一个由熵解码电路312、反向量化电路314和反向变换(例如反向DCT)电路316组成的主解码处理路径和由补偿电路318以及帧存储电路320组成的一个反馈路径。熵解码单元312接收该基层比特数据流并且反相实施在视频编码器114中的该基层比特数据流的熵编码处理，以便产生类似于在基层编码单元210中的量化电路216的输出的一个量化数据信号。在熵解码电路312的输出端的量化信号包含例如运动信息、量化步长(即QP数据)以及宏数据块类型的信息。熵解码单元312有选择地将此数据传送到运动补偿电路318、反向量化电路314、和增强层解码单元350。
反向量化电路314接收熵解码电路312的该解码的量化(解-量化)输出，并且执行一个反向量化，以便产生等于该变换电路214的变换系数输出(coeff(i))的一个局部解压缩信号。反向变换电路316从反向量化电路314接收该输出信号并且执行一个反向变换，例如一个反向离散余弦反变换(IDCT)。该反向变换产生一个表示该解压缩的运动信号的输出信号，用于对示例性视频编码器114的原始视频输入信号。反向变换电路316的输出以及运动补偿电路318的输出在帧存储器电路320中组合以便产生一个解码的基层视频帧。帧存储器电路320存储用于传送到增强层解码单元350和供运动补偿电路318使用的基层图像帧。运动补偿电路318把来自熵解码电路312的当前解码的运动输出与来自帧存储电路320的该解码基层视频帧重新组合，以便产生由该增强层解码单元350使用的一个基层图像帧输出。
增强层解码单元350包含FGS帧解码单元352、反向变换电路(IDCT)354和余数计算电路356。FGS帧解码电路352从解码器缓存器132接收该增强层比特数据流输入并且从熵解码电路312接收该QP数据，并且产生一个表示用于该增强层的该变换(DCT)系数的输出。FGS帧解码电路352使用来自熵解码电路312的QP数据，识别和重新插入由视频编码器114从该增强层比特数据流中删除的全零比特平面。反向变换电路354随后对于FGS帧解码电路352的输出执行一个反向变换，比如执行一个IDCT，以便产生一个表示该增强层图像帧的输出信号。余数计算电路356把反向变换354和帧存储320的输出组合，以便产生该原始视频信号的一个解码版本，作为对视频显示器136的一个输入。
图4是一个流程图，说明根据本发明的一个实施例的示例性视频编码器114的操作。如图2所示，视频编码器114确定用于在该基层视频帧中的帧、数据块和/或宏数据块的量化参数(QP)，并且从量化电路216输出这些量化参数(步骤405)。根据是否使用MPEG量化类型，视频编码器114可以应用一个加权矩阵，以便在频率自适应方式的基础上量化该基层的各种DCT系数(步骤410)。
视频编码器114使用该QP数据和加权矩阵(如果存在)，确定关于在选择的该增强层数据的数据块中的余数系数值的上边界(步骤415)。为了说明该上边界的确定，考虑与用于该非帧内情况的基层的(DCT)变换系数相关的余数(res(i))(即B和P-宏数据块)以及QPH263res(i)＜2.5QP-1U边界(i)＝2.5QP-1
能够确定类似的边界用于不同量化规则(即qcoeff确定)或另一变换(例如小波变换)。用于res(i)的下限总是零。
如果使用自适应量化加上频率相关加权，在先前方程式中的QP可以用[(QP)W(i)]/16代替，其中W(i)是频率相关加权，其改变每一变换系数。当使用频率相关的加权时，用于res[i]的上界变成[[2.5(QP)W(i)]/16]-1。
继续该流程图，FGS帧编码器256解析来自量化电路216和余数计算器252的输出以便确定在该增强层数据中全零平面的存在。FGS帧编码器256随后抑制涉及该全零平面的数据发送以使仅不能被预测为全零平面数据的比特平面被发送作为增强层比特数据流的一部分(步骤420)。
随后，FGS帧编码器256可以把该余数变换系数的上边界与预先发送的比特平面比较，以便确定在仍然将要被发送的比特平面中的全零平面的存在(步骤425)。FGS帧编码器256使用此信息抑制对在该增强层比特数据流中的附加全零比特平面的发送(步骤430)。例如，假定用于一个DCT系数数据块的上边界是26。则该余数将要被发送的比特平面不能超过二进制值″11010″(即十进制26)。如果已经发送了前两个比特平面并且二者都等于″1″，则随后的比特平面必须是一个全零比特平面，否则该上边界将被超过(即二进制″111xx″是大于26)。因此，图像编码器114和视频解码器134可以用一个最小的比特平面数n和一个上界UB表示系数″coeff(_)″的一个确定的比特平面p。因此，当且仅当下式成立，能够借助视频编码器114和视频解码器134预测比特平面Pcoeff(n-p)+2P＞UB和n≥p≥0，其中n＝有效比特平面的数目，coeff(n-p)＝通过使用开始的n-p个比特平面(已经发送的)形成的整数。
图5是一个流程图，示出根据本发明的一个实施例的示例性视频解码器134的操作。最初，熵解码电路312从解码器缓存器132接收该基层比特数据流并且提取针对在该基层中的帧、数据块和宏数据块的QP信息(步骤505)。另外，熵解码电路312检验该基层比特数据流并且提取可能已经应用的加权因子(步骤510)。如果有的话，该加权因子以及QP信息被传送到FGS帧解码单元352。
如果存在，FGS帧解码电路352使用该QP信息和该加权矩阵，计算关于针对具体图像数据块的分别的系数值的上边界(步骤515)。FGS帧解码电路352使用该系数值的上边界，预测该全零平面的存在和位置并且随后把该全零比特平面插入到该增强层数据中(该全零比特平面是由视频编码器114删除的)(步骤520)。随后，FGS帧解码电路352把系数值的上边界与先前接收和解码的比特平面比较，以便预测在其余输入的增强层比特数据流中的附加全零比特平面(步骤525)。FGS帧编码电路352随后把该丢失的比特平面重新插入在增强层数据中，用于由反向变换电路354和余数计算电路356的随后处理(步骤530)。
虽然已经详细描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不背离广义形式的本发明的精神范围的条件下，能够进行各种改变、代替和变更。
权利要求
1.一个视频编码器(114)，包括基层电路(210)，能够接收视频帧的一个输入数据流并且从其中产生适于发送到一个数据流视频信号接收机(130)的压缩的基层视频数据；和增强层电路(250)，能够接收视频帧的所说的输入数据流和所说的压缩的基层视频数据的一个局部解码版本，以及从其中产生与所说的压缩基层视频数据相关并且适于发送到所说的数据流视频信号接收机(130)的增强层视频数据；和与该增强层电路(250)相关的一个控制器(256)，能够接收与所说的基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中确定至少一个与所说的增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中所说的控制器(256)能够使得所说的增强层电路(250)不把所说的至少一个全零比特平面传输到所说的数据流视频信号接收机(130)。
2.权利要求1中的视频编码器(114)，其中所说的量化参数与所说的基层视频数据的一个帧相关。
3.权利要求2中的视频编码器(114)，其中所说的控制器(256)确定与所说的至少一个数据决相关的量化参数的上边界。
4.权利要求1中的视频编码器(114)，其中所说的控制器(256)进一步能够接收与所说的基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且把所说的至少一个全零比特平面确定为所说的量化参数和所说的加权矩阵的一个函数。
5.权利要求1中的视频编码器(114)，其中所说的控制器(256)能够根据所说的至少一个数据块的上界和至少一个先前发送的与所说的至少一个数据块关联的比特平面的一个值而确定与所说的增强层视频数据的至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面，其中所说的控制器(256)能够使得所说的增强层电路(250)不把所说的第二全零比特平面发送到所说的数据流视频信号接收机(130)。
6.一个视频解码器(134)，包括基层电路(310)，能够接收压缩的基层视频数据；和增强层电路(350)，能够接收与该压缩基层视频数据相关的增强层视频数据；和与该增强层电路(350)相关的一个控制器(352)，能够接收与所说的压缩基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中预测至少一个与所说的增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的至少一个全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中。
7.权利要求6中的视频解码器(134)，其中所说的量化参数与所说的基层视频数据的一个帧相关。
8.权利要求7中的视频解码器(134)，其中所说的控制器(352)确定与所说的至少一个数据块相关的量化参数的上边界。
9.权利要求6中的视频解码器(134)，其中所说的控制器(352)进一步能够接收与所说的基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且把所说的至少一个全零比特平面确定为所说的量化参数和所说的加权矩阵的一个函数。
10.权利要求6中的视频解码器(134)，其中所说的控制器(352)能够根据所说的至少一个数据块的上界和至少一个先前接收的与所说的至少一个数据块关联的比特平面的一个值而确定与所说的增强层视频数据的至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的第二全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中。
11.一种使用在视频编码器(114)中的对增强层视频数据进行压缩的方法，该视频编码器(114)包括1)基层电路(210)，能够接收视频帧的一个输入数据流并且从其中产生适于发送到一个数据流视频信号接收机(130)的压缩的基层视频数据；和2)增强层电路(250)，能够接收视频帧的所说的输入数据流和该压缩的基层视频数据的一个局部解码版本，并且从其中产生与所说的压缩基层视频数据相关并且适于发送到该数据流视频信号接收机(130)的增强层视频数据；该方法包括步骤标识与该基层视频数据相关的一个量化参数；从该量化参数确定与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的至少一个全零比特平面；和使得该增强层电路(250)不把该至少一个全零比特平面发送到该数据流视频信号接收机(130)。
12.权利要求11中的方法，其中该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
13.权利要求12中的方法，还包括步骤确定与该至少一个数据块关联的一个量化参数的上边界。
14.权利要求11中的方法，进一步包括步骤标识与该基层视频数据相关的一个加权矩阵并且把至少一个全零比特平面确定为该量化参数和该加权矩阵的一个函数。
15.权利要求11中的方法，进一步包括步骤根据该至少一个数据块和与该至少一个数据块相关的至少一个预先发送的比特平面的值确定与该增强层视频数据的该至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面；和使得该增强层电路(250)不把该第二全零比特平面发送到该数据流视频信号接收机(130)。
16.一种用在视频解码器(134)中操作控制器(352)解码该增强层视频数据的方法，该视频解码器(134)包括1)基层电路(310)能够接收压缩的基层视频数据，和2)增强层电路(350)，能够接收与该压缩基层视频数据相关的增强层视频数据；该方法包括步骤接收与该压缩基层视频数据相关的一个量化参数；从其中预测与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的至少一个全零比特平面；和把该至少一个全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
17.权利要求16中的方法，其中该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
18.权利要求17中的方法，还包括步骤确定与该至少一个数据块关联的一个量化参数的上边界。
19.权利要求16中的方法，其中进一步包括步骤接收与该基层视频数据相关的一个加权矩阵并且把至少一个全零比特平面确定为该量化参数和该加权矩阵的一个函数。
20.权利要求16中的方法，其中进一步包括步骤根据该至少一个数据块和与该至少一个数据块相关的至少一个预先接收的比特平面的值确定与该增强层视频数据的该至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面；和把该第二全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
21.一种电视接收机(130)，包括一个解码缓存器(132)，能够接收并且存储压缩的基层视频数据和压缩的增强层视频数据；一个耦合到所说的解码缓存器(132)的视频解码器(134)，包括基层电路(310)，能够接收所说的压缩的基层视频数据；增强层电路(350)，能够接收与所说的压缩基层视频数据相关的所说的增强层视频数据；和与该增强层电路(350)相关的一个控制器(352)，能够接收与所说的压缩基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中确定至少一个与所说的增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的至少一个全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中。
22.权利要求21中的电视接收机，其中所说的量化参数与所说的基层视频数据的一个帧相关。
23.权利要求22中的电视接收机，其中所说的控制器(352)确定与所说的至少一个数据块相关的一个量化参数的上边界。
24.权利要求21中的电视接收机，其中所说的控制器(352)进一步能够接收与所说的基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且把所说的至少一个全零比特平面确定为所说的量化参数和所说的加权矩阵的一个函数。
25.权利要求21中的电视接收机，其中所说的控制器(352)能够根据所说的至少一个数据块的上界和至少一个先前接收的与所说的至少一个数据块关联的比特平面的一个值而确定与所说的增强层视频数据的至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的第二全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中。
26.用在视频处理系统(130)中的存储在计算机可读取存储介质(135)上的用于解码增强层视频数据的计算机可执行处理步骤，该视频处理系统(130)能够接收压缩的基层视频数据和与该压缩的基层视频数据相关的增强层视频数据，该计算机可执行处理步骤包括接收与该压缩的基层视频数据相关的一个量化参数；从其中预测与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的至少一个全零比特平面；和把该至少一个全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
27.权利要求26中的存储在计算机可读取存储介质(135)上的计算机可执行处理步骤，其中该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
28.权利要求27中的存储在计算机可读取存储介质(135)上的计算机可执行处理步骤，进一步包括步骤确定与至少一个数据块关联的一个量化参数的上边界。
29.权利要求26中的存储在计算机可读取存储介质(135)上的计算机可执行处理步骤，进一步包括步骤接收与该基层视频数据相关的一个加权矩阵并且把至少一个全零比特平面确定为该量化参数和该加权矩阵的一个函数。
30.权利要求26中的存储在计算机可读取存储介质(135)上的计算机可执行处理步骤，进一步包括步骤根据该至少一个数据块和与该至少一个数据块相关的至少一个预先接收的比特平面的值确定与该增强层视频数据的该至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面；并且把该第二全零比特平面插入到该增强层视频数据中。
31.一种视频系统(130)，包括一个电视接收机，包括一个解码缓存器(132)，能够接收并且存储压缩的基层视频数据和压缩的增强层视频数据；和一个耦合到所说的解码缓存器(132)的视频解码器(134)，包括基层电路(310)，能够接收所说的压缩的基层视频数据；增强层电路(350)，能够接收与所说的压缩基层视频数据相关的所说的增强层视频数据；和与该增强层电路(350)相关的一个控制器(352)，能够接收与所说压缩基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中预测至少一个与所说的增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的至少一个全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中；和一个耦合到所说电视接收机的视频显示器(136)，用于显示从所说的基层视频数据和所说的包括所说插入全零比特平面的增强层视频数据获得的视频图像。
32.权利要求31中的图像系统(130)，其中所说的量化参数与所说的基层视频数据的一个帧相关。
33.权利要求32中的图像系统(130)，其中所说的控制器(352)确定与所说的至少一个数据块相关的量化参数的上边界。
34.权利要求31中的图像系统(130)，其中所说的控制器(352)进一步能够接收与所说的基层视频数据相关的一个加权矩阵，并且把所说的至少一个全零比特平面确定为所说的量化参数和所说的加权矩阵的一个函数。
35.权利要求31中的图像系统(130)，其中所说的控制器(352)能够根据所说的至少一个数据块的上界和至少一个先前接收的与所说的至少一个数据块关联的比特平面的一个值而确定与所说的增强层视频数据的至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面，其中所说的控制器(352)能够把所说的第二全零比特平面插入到所说的增强层视频数据中。
36.一个可发送的增强层视频信号，由下列步骤产生在一个图像编码器(114)的基层电路(210)中接收一个视频帧的输入数据流并且从其中产生适于发送到一个数据流视频信号接收机(130)的压缩的基层视频数据；在视频编码器(114)的增强层电路(250)中接收视频帧的输入数据流以及该压缩基层视频数据的一个解码版本，并且从其中产生与该压缩的基层视频数据相关并且适于发送到该数据流视频信号接收机(130)的增强层视频数据；进行该增强层视频数据的压缩，通过标识与该基层视频数据相关的一个量化参数；从该量化参数确定与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的至少一个全零比特平面；并且当该增强层视频数据被发送到该数据流视频信号接收机(130)时抑制该至少一个全零比特平面的发送。
37.权利要求36中的可发送的增强层视频信号，其中该量化参数与该基层视频数据的一个帧相关。
38.权利要求37中的可发送的增强层视频信号，进一步包括步骤确定与至少一个数据块关联的一个量化参数的上边界。
39.权利要求36中的可发送的增强层视频信号，进一步包括步骤标识与该基层视频数据相关的一个加权矩阵并且把至少一个全零比特平面确定为该量化参数和该加权矩阵的一个函数。
40.权利要求36中的可发送的增强层视频信号，进一步包括步骤根据该至少一个数据块和与该至少一个数据块相关的至少一个预先发送的比特平面的值确定与该增强层视频数据的该至少一个数据块关联的一个第二全零比特平面；并且当该增强层视频数据被发送到该数据流视频信号接收机(130)时抑制该第二全零比特平面的发送。
41.一个网络系统，包括多个数据流视频信号接收机(130)；一个数据流视频信号发射机(110)包括一个视频编码器(114)包括基层电路(210)，能够从一个视频内容信源(112)接收视频帧的一个输入数据流，并且从其中产生适于发送到所述多个数据流视频信号接收机(130)的压缩的基层视频数据；增强层电路(250)，能够接收视频帧的所述多个输入数据流和所述多个压缩的基层视频数据的一个局部解码版本，以及从其中产生与所述多个压缩基层视频数据相关并且适于发送到所述多个数据流视频信号接收机(130)的增强层视频数据；和与该增强层电路(250)相关的一个控制器(256)，能够接收与所述多个基层视频数据相关的一个量化参数并且从其中确定至少一个与所述多个增强层视频数据的至少一个数据块相关的全零比特平面，其中所述多个控制器(256)能够使得所述多个增强层电路(250)不把所述多个至少一个全零比特平面传输到所述多个数据流视频信号接收机(130)；和一个可变带宽网络(120)，能够把所说的基层视频数据和所说的增强层视频数据从所说的数据流视频发射机(110)传输到所述多个数据流视频信号接收机(130)。
42.权利要求41中的网络系统，其中所说的量化参数与所说的基层视频数据的一个帧相关。
43.权利要求42中的网络系统，其中所说的控制器(256)确定与所说的至少一个数据块相关的量化参数的上边界。
全文摘要
公开了包括一个基层编码器和一个增强层编码器的视频编码器。基层电路够接收视频帧的一个输入数据流并且从其中产生适于发送到一个数据流视频信号接收机的压缩的基层视频数据。增强层编码器接收视频帧的输入数据流和该压缩的基层视频数据的解码版本,以及从其中产生与该压缩基层视频数据相关并且适于发送到该数据流视频信号接收机的增强层视频数据。视频编码器还包括与该增强层电路相关的一个控制器,用于接收与基层视频数据相关的一个量化参数,并且从其中确定与该增强层视频数据的至少一个数据块相关的至少一个全零比特平面。该控制器能够使得该增强层电路不把该至少一个全零比特平面发送到该数据流视频信号接收机。
文档编号H04N7/30GK1339224SQ00803316
公开日2002年3月6日 申请日期2000年9月26日 优先权日1999年10月1日
发明者M·范德沙尔, 陈迎卫, H·拉达 申请人:皇家菲利浦电子有限公司