CN101099389B - 用于处理可缩放数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理数据的方法，其中作为第一数据组(MEDIA-STREAM)在第一级中存储：基本信息(BASE)和多个具有对基本信息(BASE)加以补充的信息的元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)，该补充信息在解码时提高基本信息(BASE)的质量。作为第二数据组(META-STREAM)存储：关于该元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)在第一数据组(MEDIA-STREAM)内的位置的说明。此外还存在用于将该元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)从第一级转换为第二级的信息。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

Description

用于处理可缩放数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于处理数据的方法和装置，其中存在基本信息和具有对该基本信息加以补充的信息的元素。
背景技术
在通信系统中在发送器和接收器之间传送消息。通信系统的具体例子就是无线通信系统。其中借助电磁波通过发送站和接收站之间的无线接口来传送例如具有语音信息、图像信息、视频信息、SMS(短消息服务)、MMS(多媒体收发服务)或其它数据的消息。这些站在此根据无线通信系统的具体实施方式可以是不同类型的用户端的无线站、转发器或者网络上的无线设备如基站或无线接入点。在移动无线通信系统中，用户端无线站的至少一个成员是移动无线站。电磁波的辐射是以处于为相应系统而设置的频带中的载波频率进行的。
移动无线通信系统通常是例如按照GSM(全球移动通信系统)标准或UMTS(通用移动电信系统)标准的蜂窝系统，其具有例如由基站、用于检查和控制基站的设备以及其它网络方面的设备组成的网络基本结构。除了这种松散组织的(超局部的)蜂窝状分层无线网络之外，还存在无线的局域网(WLAN)，具有通常在地域上明显更加有限的无线覆盖区域。
在传送可缩放的信息时要传送基本信息，另外还要传送对该基本信息加以补充的信息。可缩放的数据由此具有可能在接收器中质量降低的特性，因为接收器只对基本信息或者基本信息加上一部分补充信息进行解码，而不是对基本信息加上全部补充信息解码。同时发送给多个用户的数据可以作为可缩放信息而以尽可能最佳的质量出现在发送器中，也就说作为基本信息和补充信息出现。在将网络中的数据发送到不同的接收器之前或者在分布到不同的接收器时，可以对该数据进行匹配/缩放，使得补充信息的不同部分传递给不同的接收器，从而只传送各接收器需要的补充信息。由于有限的传输资源这尤其是在无线通信系统中证明是很有利的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于处理可缩放数据的方法和装置。
该技术问题通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有并列权利要求的特征的装置解决。优选结构和扩展是从属权利要求的内容。
按照本发明，作为第一数据组在第一级(Ordnung)中存储：基本信息和多个具有对基本信息加以补充的信息的元素，该补充信息在解码时提高基本信息的质量。作为第二数据组存储：关于该元素在第一数据组内的位置的说明。所存储的第二数据组或者一个与第一和第二数据组都不同的数据组包含用于将该元素从第一级转换为第二级的信息。
既存在基本信息又存在提高基本信息的质量的补充信息，如果除了基本信息还要对该补充信息解码的话。还可以在没有补充信息的情况下解码和处理基本信息，为此不需要存在补充信息。基本信息和补充信息是可缩放的信息。在发送该可缩放信息时，基本信息的发送优选在补充信息的发送之前进行。
基本信息和补充信息可以通过对数据编码来产生。这些数据例如可以是图像信息、音频信息、例如用MPEG标准编码的视频信息、语音信息或者这些信息类型的组合。
存储了两个相互分离的数据组。存在两个数据组意味着在从该数据组中读取数据时不会混淆第一数据组的数据和第二数据组的数据，例如第一数据组的一定数量的数据之后紧接着是第二数据组的一定数量的数据，然后又是第一数据组的数据。由此可以读取两个数据组而不必分别读取另一个数据组的数据，这些数据是可以分开读取的。这可以通过将两个数据组存储为不同的文件来实现。两个数据组可以存储在相同的或者不同的存储器中。第一和第二数据组除了所述内容之外还可以具有其它内容。
第二数据组包含关于第一数据组中的元素位置的说明。因此这是元数据，因为第二数据组的数据描述了第一数据组的数据。第一数据组的元素的位置可以是相对地，也就是参照例如另一个元素的位置给出，或者也可以绝对地给出。关于位置的说明可以通过指向各元素的指针来实现。关于某个元素的位置的说明使得可以访问该元素，而不必读取或搜索第一数据组的其它元素。
存在用于转换元素的级别的信息。该信息可以存储在所存储的第二数据组中，也可以存储在其它与第一和第二数据组不同的数据组中。与第一和第二数据组不同的数据组可以是由存储第一和第二数据组的相同装置存储的数据组。可替换地，该数据组可以通过存储第一和第二数据组的装置由其它装置调用。
元素在特定的级别中具有特定的顺序，必要时还具有特定的分组。第二级可以例如包含相对于第一级的元素省略或者特定的元素分组。从第一级向第二级的转换可以通过从一个特定的元素开始删除后面的元素来实现，或者在元素的顺序保持不变或者改变的情况下通过元素的换组或者重新分组来实现。
本发明可以在有多个第二级的情况下使用。
所描述的方法步骤、优选下面描述的实施方式和扩展中的方法步骤，优选由包括一个合适的存储器的装置来执行，如由互联网的服务器执行。
在本发明的扩展中，所存储的第二数据组还包括关于元素的补充信息通过何种方式分别提高基本信息的质量的说明。从而可以在第二数据组内为每个具有补充信息的元素设置两维Tupel的信息：位置说明以及质量提高方式的说明。这种两维Tupel的存储优选这样进行，即使得可以直接连续读取位置说明以及质量提高方式的说明。
尤其是补充信息可以通过提高时间分辨率和/或提高空间分辨率和/或提高信噪比来提高基本信息的质量。上述说明还可以包含涉及所述提高大小的量化说明。
在本发明的实施方式中，元素从第一级转换为第二级，然后发送全部或部分元素。该级别的转换在此可以用于对发送进行准备。级别转换和发送优选由负责本发明的存储的相同装置来进行，或者由访问进行本发明存储的相应存储器的装置来进行。
优选从由基本信息的未来接收器发送的信息、和/或从关于向接收器发送消息、尤其是基本信息的信息中获得用于转换的信息。由未来接收器发送的信息例如是关于接收器的质量要求、接收器的结构或者接收器处理或应用数据的可能性或能力的说明。关于向接收器传送消息的信息例如可以是负责向接收器发送该消息的通信网络的通信量负荷，或者是通过该通信网络传送消息的类型。
本发明用于存储和处理数据的装置包括用于以第一级存储基本信息和多个具有对基本信息加以补充的信息的元素作为第一数据组的装置，该补充信息在解码时提高基本信息的质量，以及用于存储关于该元素在第一数据组中的位置的说明作为第二数据组的装置。此外还包括用于在所存储的第二数据组内或者在不同于第一和第二数据组的数据组内存储用于将这些元素从第一级转换为第二级的信息，或者用于调用将元素从第一级转换为第二级的信息的装置。
本发明的装置例如可以是编码、按照本发明的方式存储和发送数据的装置，如互联网中的服务器。本发明的装置尤其适用于执行本发明的方法，其中这也适用于实施方式和扩展。为此该装置可以具有其它合适的装置。
附图说明
下面借助实施例详细解释本发明。在此：
图1示意性示出可缩放数据的组成部分，
图2示出可缩放数据在多个数据组中的存储，
图3示出对应表的结构。
具体实施方式
下面解释由编码器执行的方法步骤，该编码器可以存储由其编码的数据，为了发送而合适地制备该数据并发送该数据。例如考察对视频信息的编码。所考察的编码器例如是互联网的服务器。编码器对视频信息进行编码，从而该视频信息作为可缩放的数据出现。可缩放数据的各个组成部分在图1中示意性示出。图1左下角上的方块对应于基本信息BASE。通过参数T、B和S表示的其它方块对应于补充信息。向右延伸的T轴表明每个时间单位发送多少张图像，例如向右的第一方块对应于7.5fps(fps：每秒的帧)的数据速率，向右的第二方块对应于15fps的数据速率，向右的第三方块对应于30fps的数据速率。向上延伸的S轴说明各图像的空间分辨率有多好，即一张图像包含多少像素，例如向上的第一方块对应于QCIF(Quarter CommonIntermediate Format，四分之一通用中间格式，其对应于具有176×144个图像点的图像大小)，向上的第二方块对应于CIF(CommonIntermediate Format，通用中间格式，其对应于352×288个图像点的图像大小)，以及向上的第三方块对应于4CIF(4 times CommonIntermediate Format，4倍的通用中间格式，其对应于704×576个图像点的图像大小)。向后延伸的B轴说明一张图像的信噪比(SNR)。由此视频信息的时间分辨率向右逐渐增大，空间分辨率向上逐渐增大，而信噪比向后逐渐增大。图1的每个方块都包含将可视质量在3个缩放维度的一个方向上提高一级所需要的数据。
本发明还可用于静止图像。在这种情况下不是图1中的3个缩放维度，而是只存在两维，T轴被去掉。对于音频信息也适合采用本发明。在本发明的范围中也可以考虑针对视频或其它信息采用不同于图1的其它数量的缩放维度或其它缩放维度。
原则上，接收器接收基本信息BASE并对其解码就足以，但是该基本信息不具备高的质量。用户站为了能显示该视频信息必须至少对基本信息BASE解码。除了基本信息BASE之外对图1中每个其它方块的解码提高了视频信息的质量。根据所采用的编码方法，具有补充信息的方块不能按照非任意的顺序与基本信息BASE组合。从而在可缩放地扩展H.264/MPEG-4 AVC时例如不能在方块T0，S1，B0之前对方块T0，S2，B0解码。
由编码器根据例如在Heiko Schwarz，Detlev Marpe和ThomasWiegand：MCTF and Scalability Extension of H.264/AVC，Proc.PCS’04，San Fransisco，CA，USA，December 15.-17.2004中描述的标准H.264/MPEG-4 AVC的可缩放扩展来以NALU(NetworkAbstraction Layer Units，网络提取层单元)的形式输出视频信息。NALU与图1的方块逻辑地组合，其中每个方块可以包含一个或多个NALU。图1的方块例如可以是经过编码的数据，即图像组(GOP)。
为了存储经过编码的数据定义相应的文件格式，如描述在ISO/IEC14496-15：2004，Information technology-Coding of audio-visualobjects-Part 15：Advanced Video Coding(AVC)file format，2004中的MPEG-4 Part 15 AVC文件格式。该格式确定图像的位没有开始码和终止码地直接存储在文件中，该开始码和终止码作为用于在传送视频信息时识别一个数据分组的开始和结束的标记。一个附加的数据组，即所谓的索引轨道包含关于为了以RTP分组(RTP：实时传输协议)发送而如何包装视频信息并接着发送的信息。RTP是为了发送视频信息而采用的协议。在存储的视频信息中包含所谓随机存取恢复点的定义，该定义使得可以自由选择地访问该视频信息。
图2示出按照本发明对视频信息的存储。存在包含NALU的第一存储数据组MEDIA-STREAM。NALU通过数据组MEDIA-STREAM的片段内的竖直线条来表示。在数据组MEDIA-STREAM内按照类别对NALU分类，从而逻辑上有关系的NALU属于一类。因此数据组MEDIA-STREAM的第一段包含图1的BASE方块的NALU。该数据组的第二段包含图1的方块T0，S0，B1的NALU，第三段包含图1的方块T1，S0，B1的NALU，第四段包含图1的方块T0，S1，B0的NALU，第五段包含图1的方块T0，S1，B1的NALU，第六段包含图1的方块T1，S1，B0的NALU。图1的每个方块或图2的数据组MEDIA-STREAM的每一段都对应于一个类别。在所述例子中一个类别只包含一个空间的、一个时间的和一个SNR缩放等级的NALU。从而不会在一个类别中找到不同空间分辩率等级的视频信息。还可以用类别来进行NALU的其它分布，以及在数据组MEDIA-STREAM中可以存在类别的其它顺序。
一个类别的NALU相继存储在数据组MEDIA-STREAM中，从而在通过RTP发送视频信息时访问数据组MEDIA-STREAM的次数保持为尽可能的少。在通过RTP发送NALU时优选将一个类别的NALU组合在一个RTP分组中，只要该RTP分组的长度允许。
除了数据组MEDIA-STREAM之外还存在另一个数据组META-STREAM。两个数据组MEDIA-STREAM和META-STREAM优选作为两个分开的文件存储。数据组META-STREAM包含对应于数据组MEDIA-STREAM的元数据，并由此用于描述数据组MEDIA-STREAM。数据组META-STREAM包含指向数据组MEDIA-STREAM的内容的指针，从而可以从数据组META-STREAM推导出在数据组MEDIA-STREAM内的哪些位置上存储着可通过给出参数T、S和B来识别的、不同类别的NALU。如图2所示，参照每个类别。在各个类别内(图2未示出)可以参照该类别的各个NALU。从而可以例如在给出类别T0，S0，B1在数据组META-STREAM内的位置的情况下说明，该类别的3个NALU分别位于数据组MEDIA-STREAM内的哪个位置上。通过这种方式可以采用数据组META-STREAM分级式地访问数据组MEDIA-STREAM的元素或NALU。
尤其是为了找到一个特定类别的多个NALU或者一个NALU，不需要搜遍整个数据组MEDIA-STREAM或者读取其内容。而是可以由所描述的数据组META-STREAM实现对各个类别的访问。
除了数据组META-STREAM之外还可以采用其它附加的、简化与数据组MEDIA-STREAM的联系的数据组，在图2中表示为其它数据组FURTHER META-STREAM。可替换地，下面描述的附加数据组FURTHERMETA-STREAM的信息也可以存放在数据组META-STREAM中。
优选所述类别与更大组之间的对应规则MAPPING-TABLE(映射表)的存储在下面称为层。第一层可以例如由方块T0，S1，B0、T1，S1，B0、T1，S0，B0、T0，S0，B1、T1，S0，B1、T0，S1，B1和T1，S1，B1组成，第二层由方块T2，S0，B0、T2，S0，B1、T2，S1，B0和T2，S1，B1组成，第三层由方块T0，S2，B0、T0，S2，B1、T1，S2，B0、T1，S2，B1、T2，S2，B0和T2，S2，B1组成。这些层应当这样构成，使得每一层在至少一个缩放方向上、即相对于至少一个轴T、S或B必须包含比下个较低层更高的分辨级别。一个层的NALU只能在前面层的NALU解码之后才能被解码。如果映射规则MAPPING-TABLE(映射表)存储在类别或NALU和层之间，则可以在发送视频信息时进行逐层的发送来取代逐个类别的发送。在逐层的RTP发送时，一个层的所有NALU优选包含在一个RTP分组中，只要该RTP分组的大小允许，而在逐个类别的发送中一个类别的所有NALU包含在一个RTP分组中，只要该RTP分组的大小允许。如果由于RTP分组的大小有限而不能这样做，则一个层或一个类别的NALU可以分布在相连续的多个RTP分组中。
经过缩放的视频信息的逐层传送具有这样的优点：缩放操作在执行向终端设备的传递的网络中或者在终端设备中没那么复杂。从而可以在分配装置中用是/否的判定来决定是否应当向特定的终端设备传递下个更高层的NALU，或者终端设备可以通过是/否的判定来决定是否应当对下个更高层的NALU解码。相反在逐个类别的发送中，就将要传递或解码的类别而言存在多个自由度，从而例如可以在类别T1，S0，B0之后传递或解码类别T1，S1，B0或类别T2，S0，B0。这具有更大灵活性的优点。
视频信息的类别和层之间的转换规则MAPPING-TABLE(映射表)优选由视频信息的接收器所发送的信息来形成。从而接收器可以向外告知它期待或需要或可以处理什么样质量等级的视频信息。编码器在采用该说明的条件下形成类别与层之间的对应，其中只存储针对那些对接收器来说有意义的层的对应。然后在发送之前将来自数据组MEDIA-STREAM的NALU按照数据组META-STREAM的信息以及转换规则MAPPING-TABLE(映射表)封装为RTP分组，并按照接收器的需要发送给接收器。
下面考察具体的例子。接收器向外告知其无法显示分辨率4CIF。如果4CIF对应于图1的第三行方块，则最多向该接收器发送前面两行的方块。图3示意性示出存储在数据流FURTHER META-STREAM中的、针对以下接收器要求的对应表MAPPING-TABLE(映射表)的结构：基本信息只包含方块BASE，其组成自己的层，该层是最底层。第一层“层1”由基本信息BASE(B＝1)的SNR更新和更新到下个时间分辨率(T＝1)的更新组成。第二层“层2”包含第一层“层1”到下个空间分辨率(S＝1)的所有更新。第三层“层3”包含第二层“层2”到完全时间分辨率(T＝1)的全部更新。
此外，在数据组FURTHER META-STREAM中存储了关于有意义的缩放可能性的信息STRATEGY(策略)。在该信息中包含关于应当向何种类型的接收器发送什么类别，应当在特定通信量条件下发送什么类别，应当在特定传输模式如低延迟模式下发送什么类别的说明。通过这种方式例如可以存储应当向移动计算机发送具有高空间分辨率的类别，而对于移动电话则由于较小的显示器只需较低的空间分辨率就足够了。信息MAPPING-TABLE(映射表)和STRATEGY(策略)还可以组合使用。
数据组FURTHER META-STREAM的信息可以由编码器发送到通信网络中，以便在该网络中在向终端设备分发视频信息时使用。从而例如可以由编码器发送所有类别的NALU，此外还发送转换规则MAPPING-TABLE(映射表)。根据该信息的接收，分配装置将逐个类别的传送转换为逐层的传送，并向特定的终端设备传递这些层。通过这种方式可以在服务器和终端设备之间的不同传输地点进行缩放可能性的转换。
根据本发明，将按照特定的第一级、在该具体例子中是按照类别排列的可缩放数据存储在第一数据组中。由于为了传送该可缩放数据优选还可能参照第二级、在该具体例子中称为层，因此在另一个数据组中存储实现了第一级转换为第二级的信息。这在发送可缩放数据方面实现了很大的灵活性，还可以实现与网络中要求或者终端设备的可能性的灵活匹配。匹配路径不是通过存储数据来确定，数据也不仅可以按照通过第一级预先给定的方式来缩放/匹配。这种灵活性可以一直保持到为了发送而将数据封装为分组的时刻，或者通过转换规则的发送甚至传递至分配站。

Claims (8)

1.一种用于在处理设备中处理数据的方法，包括
通过所述处理设备接收关于接收器的质量要求的质量信息、关于接收器的结构信息和关于接收器处理或应用数据的可能性或能力信息中的至少一个；
作为第一数据组在第一级中存储基本信息和具有对基本信息加以补充的补充信息的元素，该补充信息在解码时提高基本信息的质量，
作为第二数据组存储关于所述元素在第一数据组内的位置的说明，和
基于关于接收器的质量要求的质量信息、关于接收器的结构信息和关于接收器处理或应用数据的可能性或能力信息中的至少一个产生用于将所述元素从第一级转换为至少一个第二级的转换信息和将所述转换信息存储在第二数据组和不同于第一和第二数据组的第三数据组之一中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所存储的第二数据组还包含关于所述元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)的补充信息通过何种方式分别提高基本信息的质量的说明。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述补充信息通过提高时间分辨率(T)和/或提高空间分辨率(S)和/或提高信噪比来提高基本信息的质量。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述第二级包含相对于第一级对元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)省略。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述第二级包含对元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)的分组。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中将元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)的级从第一级转换为第二级，然后发送所述元素(T0，S0，B1，T1，S0，B1，T0，S1，B0，T0，S1，B1，T1，S1，B0)。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中用于转换的信息是从以下信息中获得的：
由基本信息的未来接收器发送的信息，和/或
关于向接收器发送消息的信息。
8.一种用于存储和处理数据的设备，包括
用于通过所述设备接收关于接收器的质量要求的质量信息、关于接收器的结构信息和关于接收器处理或应用数据的可能性或能力信息中的至少一个的装置；
用于作为第一数据组在第一级中存储基本信息和具有对基本信息加以补充的补充信息的元素的装置，该补充信息在解码时提高基本信息的质量，
用于作为第二数据组存储关于所述元素在第一数据组内的位置的说明的装置，和
用于基于关于接收器的质量要求的质量信息、关于接收器的结构信息和关于接收器处理或应用数据的可能性或能力信息中的至少一个产生用于将所述元素从第一级转换为至少一个第二级的转换信息和将所述转换信息存储在第二数据组和不同于第一和第二数据组的第三数据组之一中的装置。
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