专利名称：编码和/或解码具有n比特阿尔法平面的数码视频的方法和/或装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到数码视频，尤其涉及用于编码和/或解码具有n比特阿尔法平面的数码视频的方法和/或装置。
背景技术：
阿尔法分量(有时称为杂边(matte)或基调)可视为像素的第四个色彩分量。阿尔法分量指定像素的不透明、半透明或透明的程度。阿尔法分量通常用于控制色彩混合，并在视频系统中通常被视为单独的输出信号。
阿尔法通道可用于很多专业生产环境。例如，SMPTE(动画和电视工程师协会)定义了双通道HD-SDI(高清晰度串行数据接口)和SD-SDI(标准清晰度串行数据接口)用于无压缩运送/传输。SMPTE还定义了无压缩文件存储的S268标准。
参照图1，系统10示出视频和阿尔法存储/传输的常规方法。视频信号被引入编码器12。编码器12将压缩比特流引入存储器或解码器装置14。阿尔法分量被引入阿尔法解码器14。阿尔法解码器14将一个灰度比特流引入存储器或解码器装置18。因为比特流是独立编码并存储的，所以需要完全相同的存储和解码装置14和18以及完全相同的存储和解码装置12和16。
数码视频压缩的许多常用标准(例如H.262、H.263、MPEG-2)不提供对编码N比特(例如8、10或12比特)阿尔法平面的明确支持。H.264标准已经修改，以包括对阿尔法以及视频的明确支持(例如在保真度范围扩展(FRExt)中)。利用除H.264之外的当前方案，实现阿尔法通道信息以及压缩图像序列的传输和/或存储的应用程序通常将阿尔法信息编码为单独的只有亮度(灰度)的比特流和/或文件。尽管H.264 FRExt扩展为阿尔法和视频提供了共同支持，装置需要与有待批准的标准的每一方面都兼容。
一般地，将阿尔法编码为单独的通道和/或文件是不方便的，并需要两个单独比特流或者两个单独文件来表示组合信号。在一实际实现中，在处理这些数据流时额外的资源就会成倍地增加(例如，解压缩比特流需要两个解码器，而编码比特流需要两个编码器)。并且，阿尔法和视频信号之间的定时信息的同步和维护显得更加困难。
亟待实现一种不依靠H.264扩展的用于编码具有N比特阿尔法平面的数码视频的系统。
发明内容
本发明涉及一种用于产生压缩数码视频比特流的方法，包含以下步骤接收表示视频信号的第一子序列、接收表示阿尔法信号的第二子序列、并响应第一子序列和第二子序列产生压缩数码视频比特流。该压缩数码视频比特流(i)包括来自所述视频信号的信息以及来自阿尔法信号的信息，并(ii)遵从所定义的传输标准。
本发明的目的、特征和优点包括用于编码数码视频的方法和/或装置，该数码视频可(i)包括N比特的阿尔法平面，(ii)无需成倍增加编码/解码硬件便可实现，和/或(iii)与一个或一个以上的H.264标准的修改版兼容。
参阅以下详细说明书、所附权利要求书以及附图，本发明的这些以及其他的目的、特征和优点将会显而易见，附图包括图1是示出常规的阿尔法分量编码系统的框图；图2是本发明的一较佳实施例的框图；以及图3是示出众多视频帧以及众多阿尔法帧的示图。
具体实施例方式
参照图2，系统100的框图根据本发明的较佳实施例示出。系统100一般包括编码器102、传输和/或存储媒介104以及解码器106。该编码器具有可接收信号(例如视频VIDEO)的输入端110和可接收信号(例如阿尔法ALPHA)的输入端112。该信号VIDEO可能是未经压缩的视频信号。该信号ALPHA可表示视频信号的每个像素的不透明、半透明或透明的程度。编码器102可具有提交信号(例如比特流BITSTREAM)的输出端104。信号BITSTREAM是已压缩的比特流。信号BITSTREAM既可包括来自信号VIDEO的视频信息，也可包括来自信号ALPHA的阿尔法信息。信号BITSTREAM被提交给传输和/或存储媒介104。
如果准备传输信号BITSTREAM(例如通过电缆电视网络、卫星传输系统、无线电波传输系统等)，则框104可实现为传输媒介。如果准备存储信号BITSTREAM用于将来回放(例如在数码视频录像机、网络电视制作设备等中)，则框104可实现为存储媒介。存储媒介可用不同的方式来实现，诸如用一个或多个硬盘驱动器、一个或多个光盘驱动器。在传输和/或存储配置中，框104将信号(例如，BITSTREAM2)提交给解码器106的输入端116。信号BITSTREAM2与信号BITSTREAM相似，并且既包括来自信号VIDEO的视频信息，也包括来自信号ALPHA的阿尔法信息。解码器106可具有提交信号(例如VIDEO2)的输出端120，以及提交信号(例如ALPHA2)的输出端122。信号VIDEO2和信号ALPHA2是信号VIDEO和信号ALPHA的复制信号。取决于所实现的传输模式，信号VIDEO2和ALPHA2是信号信号VIDEO和ALPHA的有损或无损复制。
最近标准化的国际视频编码标准ISO/IEC14496-102003/IS(AVC)和ITU-TRec.H.264，都用“保真度范围扩展”进行了修改。对这些标准的新的修改(ISO/IEC14496-10 Amd1，和TU-T Rec.H.264/AVC(保真度范围扩展))包括(i)支持4:2:2、4:4:4、以及灰度色彩空间以及(ii)对10比特和12比特像素深度的支持(除先前支持的4:2:0的8比特视频之外)。
已修改的和原来未经修改的标准都明确支持单个比特流和/或文件内所包含的独立子序列。可以理解，这些符合标准的子序列都明确地支持已压缩视频中的时间和计算的可缩放性(例如，通过对解码过程的时间子采样)。标准中的注释表明，对象的质量期望随着解码层数量的增长而提高。还可以理解，子序列对诀窍模式是有用的(例如，增大的解码/回放速率)，以支持编码器和解码器的多任务和并行实现(例如，在帧水平上并行)，并支持代码转换和速率转换中灵活性增加(通过识别哪个子序列可独立操纵)。本发明使用可用于支持子序列的语法来接纳视频和阿尔法分量作为单个比特流。已压缩的视频信号可以是一个子序列(例如SUB1)，而阿尔法分量可以是另一个子序列(例如SUB2)。除了将子序列实现为SUB1和SUB2之外，本发明还可以实现若干附加因素，以便将阿尔法和视频组合成单个比特流。
本发明提议使用提供子序列支持的一种机制，来把已压缩的视频信号和相关联的阿尔法通道结合成单个的压缩通道。本发明使用在经修改和扩展的MPEG-AVC/H.264标准中所提供的语法结构。
特别地，各个子序列可用AVC/H264标准中的独特ID来识别。其它信息可隐式或显式地传送，来标识哪个子序列传送视频信息以及哪个子序列传送相关联的阿尔法信息。这可采用外部指定的惯例形式(例如，定制的SEI“补充增强信息”消息)，或可隐式推断(根据一惯例)。例如，阿尔法表示为灰度子序列而视频表示为彩色格式时是一惯例。然而，所使用的特定惯例可作改变以符合特殊实现的设计标准。或者，可使用比特流语法元素的保留、未指定和/或新定义的值来明确发出视频和阿尔法子序列的提交信号。
分别指定两个单独的子序列SUB1和SUB2，一个是视频而另一个是阿尔法。灰度阿尔法子序列和彩色视频子序列将在子序列数据相关性分层结构中表示为独立的子序列(例如在这两个子序列中不应该有交互预测)。图3示出了众多信号VIDEO帧和信号ALPHA帧。这些帧从左至右按递增输出顺序示出。每个信号上面的箭头表示独立的位移补偿。
可使用的一可能惯例是要实现与单个视频帧相关联的显示和/或输出的定时信息，以表明信号ALPHA的哪个灰度帧与信号VIDEO的每个特定帧相关联。可实现用于确保特定视频帧与相关联的阿尔法成分的正确关联的一种机制。如果所选择的惯例允许编码器102灵活指定阿尔法和视频的输出时间，则在缓冲方面有利(例如，在标准中指定的HRD“假设参考解码器”模型)。例如，惯例可选择阿尔法帧受到总是紧跟在相关联视频帧之后(按输出顺序)的限制。显示时间通常将保持与相关联视频帧所指定的一致(而不是可以其它方式独立关联于阿尔法帧的任何其它显示时间信息)。然后输出的精确定时可通过编码器102来计算，以最好地利用HRD对概况文件和在编码中比特流的层次上指定的功能。
通过使用H.264/AVC标准的功能(该标准可以使两个或多个单独编码的子序列在单个比特流中表示)，本发明可提供视频和相关联阿尔法在单个比特流中的组合压缩表示。
本发明可仅限制阿尔法和视频使其都包含在同一比特流中，该比特流允许在很多重要方面对阿尔法和视频有极大灵活性和独立控制。例如，本发明可允许阿尔法和视频有不同的比特深度，尽管通常阿尔法会具有至少与视频相同的比特数。此外，本发明明确允许相对于视频保真度改变阿尔法保真度的能力，这是很多应用程序所需要的性能。一般而言，信号VIDEO和信号ALPHA的保真度可指相关联的比特深度和色彩分辨率(除此以外，还有特定的比特率和量化器的取值)。另外，本发明还明确允许对阿尔法和视频有独立的位移补偿和模式判定，这是另一需要特征，因为阿尔法可与视频相当不同地动作。
只要包含组合阿尔法和视频子序列的比特流遵从特定概况文件的H.264/AVC的要求，并且在特定水平上(有关比特率、缓冲器大小等)可用支持单个压缩比特流的单个装置来解码和编码组合信号。通常在由H.264/AVC标准已在多个比特流的语法内提供的之外无需其它的定时和/或同步。
显示问题未在H.264标准中指定。与阿尔法一起传输的视频的输入和输出可使用由不支持阿尔法的装置提供的之外的其它能力。然而，本发明将与已验证能进行该标准所用的编码和/或解码任务的任何装置兼容。这种兼容装置(无任何修改)通常能进行视频加阿尔法的编码和/或解码任务。
通过将视频和阿尔法组合成单个比特流，就可以大大简化编辑、接合、广告插入、统计多路复用、以及很多其它处理。本发明可在现有的解决方案上实现重大的系统简化和成本控制的可能。
应当理解，除H.264/AVC外的提供了充分的灵活性以在单个比特流内表示至少两个可独立解码的子序列(一个彩色(视频)另一个灰度(阿尔法))的视频编码格式可提供实现本发明的适当方法。
虽然本发明已参照其较佳实施例进行了具体的示出和描述，本领域技术人员将理解，可在形式和细节上作各种变化而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于产生压缩数码视频比特流的方法，其特征在于，包括以下步骤(A)接收表示视频信号的第一子序列；(B)接收表示阿尔法信号的第二子序列；以及(C)响应所述第一子序列和所述第二子序列产生压缩数码视频比特流，其中所述压缩数码视频比特流(i)包括来自所述视频信号的信息和来自所述阿尔法信号的信息并且(ii)遵从所定义的传输标准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用视频编码器/解码器来实现。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频信息和所述阿尔法信息可在无交互预测地实现。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述视频信号和所述阿尔法信号之间提供独立的位移补偿。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述视频信号和所述阿尔法信号之间提供独立的保真度补偿。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩数码视频信号包含足够的用于解码的定时信息。
7.一种用于产生压缩数码视频比特流的装置，其特征在于，包括一装置，用于接收表示视频信号的第一子序列；一装置，用于接收表示阿尔法信号的第二子序列；以及一装置，用于响应所述第一子序列和所述第二子序列产生所述压缩数码视频比特流，其中所述压缩数码视频比特流(i)包括来自所述视频信号的信息和来自所述阿尔法信号的信息并且(ii)遵从所定义的传输标准。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置用视频编码器/解码器来实现。
9.一种装置，其特征在于，包括第一输入端，被配置成接收表示视频信号的第一子序列；第二输入端，被配置成接收表示阿尔法信号的第二子序列；以及一输出端，被设置成响应所述第一子序列和所述第二子序列产生压缩数码视频比特流，其中，所述压缩数码视频比特流(i)包括来自所述视频信号的信息和来自所述阿尔法信号的信息并且(ii)遵从所定义的传输标准。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置用视频编码器/解码器来实现。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置在所述视频信号和所述阿尔法信号之间提供独立的位移补偿。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置在所述视频信号和所述阿尔法信号之间提供独立的保真度补偿。
全文摘要
一种用于产生压缩数码视频比特流的方法，包括以下步骤接收表示视频信号的第一子序列，接收表示阿尔法信号的第二子序列，并响应第一子序列和第二子序列产生压缩数码视频比特流。该压缩数码视频比特流(i)包括来自所述视频信号的信息和来自所述阿尔法信号的信息并且(ii)遵从所定义的传输标准。
文档编号H04N7/26GK1756358SQ20051009956
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者L·L·温格 申请人:Lsi罗吉克公司