专利名称：使用crc奇偶校验码的视频差错检测技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测视频比特流中的差错的技术。
背景技术：
诸如MPEG、 H. 263和JVT (也被称为IS0/ITU H. 264)等的当今视 频压缩标准的实现使得视频帧被分为宏块和片。片通常包含给定数目 的连续宏块。然而，针对根据JVT压縮标准压縮的视频的灵活宏块排序 选择的使用会使得片中的宏块不必按照显示顺序彼此相邻。可变长度 编码(VLC)技术可以以差错反弹(resiliency)为代价来提高压缩效 率。在未检测到的情况下，比特流中的差错可传播，并损坏片中所有 的后继宏块。
为了能够恢复差错，每个片的报头包含重新同步标记。这种标记 构成了在比特差错之后能够进行正确解码的最早点。片报头开始于字 节界限处，使得字节对齐，但是各个宏块并没有字节对齐。在使用基 于上下文的自适应二进制算术编码、并根据JVT压缩标准来对视频比特 流进行编码时，可将多个符号编码为单个比特，因此宏块界限并不正 好字节对齐。关于这一点，对于可变长度代码字而言解码器很难精确 地识别何时出现比特差错。受损比特流中多数比特形式表示有效代码 字，即使它们并不表示正确的值。在一些情况下，如果解码值超过合 理范围，则可识别无效代码字，但是除非不正确地解码了可变未知的 量，否则这并不总是明显的。因此差错之后片中的所有宏块仍然可能 受损。
可通过对视频帧进行解码、然后在像素域内的宏块和片界限处检 查帧的空间不连续性，来进行视频差错检测。对于视频差错检测和隐 藏，存在多种建议。在特定宏块中检测到差错之后，可对受损宏块进
行差错隐藏。隐藏的宏块通常在感觉上表现得比未隐藏的受损宏块要 好，但是在感觉上比正确解码的宏块要差。然而，现今的隐藏算法消 耗大量资源，因此在计算方面很昂贵。此外，这种算法还易于出现假 阳性(隐藏了正确解码的宏块)和假阴性(未隐藏受损宏块)。
一种克服受损宏块的方法建议在单个IP分组中发送整个片。如果 在发送期间片丢失，则将片中的所有宏块标记为丢失，并因此需要进 行隐藏。MM如上所述，具有已知发送差错的分组内的所有数据将被 标记为受损、丢弃或隐藏的。因此，在检测到发送差错的情况下，整 个片丢失。给每个片分配相对少量的宏块将提高差错恢复能力，但是 以编码和传输效率为代价。 '
因此，需要一种技术，用于检测比特流差错，同对具有相对较低 的计算复杂度。
发明内容
简而言之，根据优选实施例，提供一种用于检测编码的视频流中 的差错的方法。该方法开始于接收编码的视频流以及在发送之前针对
流中的N个宏块的组所计算的第一奇偶校验码。对该流进行解码，形 成解码的宏块组。针对解码的宏块组计算第二奇偶校验码，并比较第 一和第二奇偶校验码，来确定解码的宏块组是否包含差错。
简而言之，根据本发明原理的另一优选实施例，提供一种用于在 发送由压縮宏块构成的视频比特流期间检测差错的技术。在发送之前， 针对构成视频流的压縮宏块组，计算循环冗余校验(CRC)奇偶校验码。 在接收到压縮宏块组时，进行第二CRC奇偶校验计算。对CRC码进行 比较。如果CRC码匹配，则没有出现差错，并且进行块组的正确解码 或其它处理。在出现差错的情况下，组中的宏块经过差错隐藏。在宏 块组经过根据JVT视频压縮标准的压縮时，可将CRC奇偶校验码作为 SEI消息来发送。
图l示出了根据本发明优选实施例的发送设备的示范实施例的示
意框图，该发送设备用于发送压縮的宏块组和伴随的CRC奇偶校验计算
结果；以及
图2示出了接收设备的示范实施例的示意框图，该接收设备用于 从图1的发送机接收压縮的宏块和CRC奇偶校验计算结果，用于检测并 按照需要隐藏差错。
具体实施例方式
图1和2分别示出了根据本发明原理的发送机10和接收机20， 发送机10和接收机20联合工作，能够检测从发送机发送到接收机的 视频流中的差错，并且在检测到差错时隐藏差错。如下面将详细描述 的，发送机lO"-接收机20的组合使用了循环冗余校验(CRC)来检测 差错。CRC构成了产生在发送之前添加到数据块的帧检验序列(FCS) 中常用的差错检测码。在接收到数据块时，CRC使得能够检测比特差 错。CRC代码常用于8位、16位和32位符号。 一个常用的16位CRC 产生多项式是X"+X"+X5+1。
运用CRC的比特或字节数目必须在接收时已知，以便执行差错检 测。CRC可运用于固定长度的数据块，该预定的固定长度在发送机和 接收机处已知。可选地，CRC可运用于可变长度分组，可变长度分组 在报头中包含长度字段，使得接收机可确定运用CRC校验计算的长度。 如果接收到数据时的CRC校验揭示分组受损，则通常丢弃分组中的所 有数据，即使一部分有效数据存在，这是因为CRC不能够提供与损害 出现在分组中何处有关的信息。
为了克服上述缺点，图1和2的发送机10和接收机20分别使各 个宏块和与该特定宏块相关联的压縮数据的比特或字节相关联。在表 示宏块的压缩数据并未比特或字节对齐时，将部分比特或字节的整个 比特或字节与宏块相关联。单个比特或字节可与多于一个宏块相关联。 如下面将详细讨论的，RCR奇偶校验计算运用于与N个宏块的组相关 联的压縮比特或字节，产生CRC奇偶校验码，其中N是整数。将片中 接下来的N个宏块(如果片中剩下少于N个宏块，则将更少的宏块) 分组到一起，并对其运用另一CRC奇偶校验计算，产生另一奇偶校验 码。继续N宏块分组和针对每个N个宏块的组的CRC奇偶校验码的计
算，直到使用了片中所有的宏块。通过针对片中的宏块组(而不是整
个片)计算CRC奇偶校验码，没有差错的每个N个宏块的组经过处理
(即解码)，而包含差错的每个组将经过隐藏。这避免了如果检测到差 错则必须丢弃整个片。
图1示出了发送机10的细节。发送机内的视频编码器12接收输 入的视频流，并根据多个己知压縮技术中的任意一个来对视频流进行 编码(即压縮)，已知压縮技术包括但不局限于MPEG、 H.263和JVT。 在所示实施例中，编码器12根据JVT压縮标准来对输入视频流进行编 码。打包器14将编码的视频流打包，从编码器通过网络15发送到图 2的接收机20。
发送机10内的选择器模块14选择由编码器12编码的每个片内的 N个压縮宏块。在片中剩下少于N个宏块时，选择器14将剩下的宏块 分为一组。CRC奇偶校验计算器18针对表示N个压縮宏块的比特或字 节来计算CRC奇偶校验码。与压縮视频数据一起，或者在与片的压縮 视频数据分离的分组中，或者在片的压縮视频数据的相同分组的开始 处，发送计算的奇偶校验码。N的值可以是预定的，且图1和2的发 送机和接收机20预先已知，或者可以与CRC奇偶校验码一起发送。如 所示实施例所示，在视频编码器12根据JVT压縮标准来对输入视频进 行编码时，可作为补充增强信息，与编码的视频一起，发送CRC奇偶 校验计算器18所计算的CRC奇偶校验计算结果。
图2示出了接收机20的细节。接收机20包括视频解码器22，用 于对图1的发送机10通过网络15发送的编码视频分组进行解码。在 所示实施例中，图2的接收机20内的视频解码器22操作用于对最初 根据IVT视频压縮标准而编码的分组视频进行解码。CRC奇偶校验计 算器24针对视频解码器22所解码的每个N个宏块的组来计算CRC奇 偶校验码，每N个宏块的组与图1的CRC奇偶校验计算器18计算奇偶 校验码所针对的每个N个解码宏块的组相对应。换言之，图1和2的 CRC奇偶校验码计算器18和24每个分别针对相同的N个宏块的组来 计算CRC奇偶校验码。
图2的接收机20内的CRC奇偶校验比较器26将CRC奇偶校验计 算器24所计算的CRC奇偶校验码与来自CRC奇偶校验计算器18的SEI
消息中接收到的CRC奇偶校验码相比较。这两个CRC奇偶校验码的匹 配表示解码器22所解码的N个宏块的组相对于图1的发送机10所发 送的相同的N个宏块的组没有差错。在这种情况下，选择器28将允许 没有差错的N个宏块的组传送到其目的地，例如，目的地可包括显示 器(未示出)或记录设备。在CRC奇偶校验码不匹配的情况下，如在 出现差错的情况下会发生的不匹配的情况下，N个宏块的组由视频差 错隐藏模块30进行隐藏，视频差错隐藏模块30向视频解码器22警报 该动作。
有利地，图2的解码器22根据从视频差错隐藏模块30接收到的 信息，知道哪个宏块组受到差错影响。与在出现差错的组之前接收到 的片中的每个组相关联的宏块经过正常的解码，因为这些块没有差错。 出现差错的组和片中该组之后的组中的宏块被认为受损了，并进行隐 藏而不是解码。
与将单个CRC码运用于整个片的现有技术方法相比，本发明原理 的差错检测技术具有如下优点发送差错之前的组中的宏块没有差错， 并且不需要隐藏或针对不连续性的测试。不正确地经过了隐藏的非损 坏宏块比正确解码的宏块的视觉质量要差。因为帧间编码，所以较差 的视觉质量会持续较长的时间段。
本发明原理的差错检测技术与对解码视频运用空间连续性测量来 检测发送差错位置的方法相比是有利的。因为CRC奇偶校验码的计算 和与接收值的比较比测量空间不连续更简单，所以本发明原理具有极 大降低了计算复杂度的优点。本发明原理的技术具有如下优点避免 了未受损宏块经过不适当隐藏的假阳性，并避免了应该隐藏的受损宏 块未经过隐藏的假阴性。
在运用于MPEG-2视频压缩标准时，CRC奇偶校验码(以及可选地 N的值)可在用户数据字段中发送。在运用于JVT视频压縮标准时， CRC奇偶校验码(以及可选地N的值)可在一个或多个SEI消息中或 在用户数据中发送。
CRC奇偶校验码计算所针对的宏块数目N的选择取决于网络15的 预计误码率。选择大的N值(每个组有更多的宏块，更少的宏块组) 减少了发送CRC奇偶校验码的开销，但是差错检测的精确度将受损。
选择小的N值(每个组有较少的宏块，更多的宏块组)将增加发 送CRC奇偶校验码的开销，但是提高了差错检测的精确度。对于小的
N值，假定差错均匀分布并且针对片中的所有宏块进行了均匀压縮， 则会识别为未受损的宏块比例接近1/2。
尽管上述差错检测技术使用CRC代码，但是也可使用任意类型的 差错检测或校正多项式。通常针对字节来计算和运用CRC代码。此外， 本发明技术并不需要针对片中的所有宏块来计算和发送CRC奇偶校验 码。在一些情况下，发送片中在前宏块的奇偶校验码而不是在后宏块 的奇偶校验码可证明是有利的， 一旦检测到在压縮片中出现差错，则 片中剩下的宏块不经过校正。即使对于属于在没有任何发送差错的情 况下接收到的宏块组的宏块，这也是正确的。
上面描述了一种用于检测编码的视频流中的差错的技术。
权利要求
1.一种用于检测编码的视频流中的差错的方法，包括以下步骤接收编码的视频流以及在发送之前针对片中N个宏块的组所计算的第一奇偶校验码；对编码的视频流进行解码，以形成解码的宏块组；针对解码的宏块组来计算第二奇偶校验码；以及比较第一和第二奇偶校验码，来确定解码的宏块组是否包含差错。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括步骤如果存在差错，则 隐藏宏块组。
3. 根据权利要求2所述的方法，还包括步骤隐藏片中的所有后 继的宏块。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中，第一奇偶校验码包括循环 冗余校验码。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，计算第二奇偶校验码的步 骤包括步骤计算第二循环冗余校验码。
6. —种用于检测编码的视频流中的差错的方法，包括以下步骤-接收至少一片编码的视频流以及至少一个第一奇偶校验码，在发送之前针对片中N个宏块的组来计算所述至少一个第一奇偶校验码； 对编码的视频流的片进行解码，以形成解码的宏块组； 针对解码的宏块组来计算第二奇偶校验码；将第一和第二奇偶校验码相比较，以确定宏块组是否包含差错；以及如果存在差错，则隐藏该宏块组和片中所有的后继的宏块组。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，第一奇偶校验码包括循环 冗余校验码。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中，计算第二奇偶校验码的步 骤包括步骤计算第二循环冗余校验码。
9. 一种用于检测在发送期间出现的编码视频流中的差错的方法， 包括以下步骤接收至少一片编码视频流以及至少一个第一差错检测码，在发送 之前针对与片中的N个宏块的组相对应的编码视频流部分来计算所述 至少一个第一差错检测码；针对与N个宏块的组相对应的编码视频流部分来计算第二差错 码；以及比较第一和第二差错码，以确定宏块组是否包含差错。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括步骤如果存在差错，则隐藏宏块组。
11. 根据权利要求9所述的方法，还包括步骤隐藏片中的所有 后继的宏块。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中，第一奇偶校验码包括循环冗余校验码。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，计算第二奇偶校验码的步骤包括步骤计算第二循环冗余校验码。
14. 一种用于检测编码的视频流中的差错的设备，包括以下装置接收机，用于接收编码的视频流以及在发送之前针对片中的N个 宏块的组所计算的第一奇偶校验码；计算器，用于针对在发送的视频流的片中接收到的N个宏块的组 来计算第一奇偶校验码；以及比较器，用于将第一奇偶校验码与第二奇偶校验码相比较，以确 定宏块组中是否存在差错，其中，在发送之前针对片中的N个宏块的 组来计算第二奇偶校验码。
15. 根据权利要求14所述的设备，还包括视频差错隐藏装置， 用于如果在宏块组中存在差错，则隐藏宏块组。
16. —种系统，包括发送机，用于发送至少一个编码的视频流以及发送之前针对N个 宏块的组所计算的第一奇偶校验码；接收机，用于接收编码的视频流以及第一奇偶校验码；解码器，用于对编码的视频流进行解码，以形成N个解码宏块的组；所述接收机针对解码宏块的组来计算第二奇偶校验码，并将第一 和第二奇偶校验码相比较，以确定宏块组是否包含差错。
17. 根据权利要求16所述的系统，其中，所述接收机还包括-视频差错隐藏设备，用于如果在宏块组中存在差错，则隐藏宏块组。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中，第一和第二奇偶校验码 中的每个均包括循环冗余校验码。
全文摘要
通过在发送之前和之后针对流的片中的不多于N个宏块的组来计算差错检测码，例如循环冗余校验(CRC)码，来检测视频流中的差错，其中N是大于零且小于片中宏块总数的整数。差错检测码的比较揭示了在宏块组中是否存在差错。如果该组没有差错，则进行正常的解码。如果该宏块组具有差错，则对该宏块组以及片中剩下的宏块进行差错隐藏。
文档编号H04N7/64GK101107864SQ200580047130
公开日2008年1月16日 申请日期2005年1月24日 优先权日2005年1月24日
发明者吉尔·麦克唐纳·布瓦斯, 艾伦·杰·施坦因 申请人:汤姆森许可贸易公司