CN101138041B - 用于将多个视频信号编码为单个编码视频信号的方法和设备，用于对这种编码视频信号进行解码的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
存在用于提供具有不同观看角度的记录视频序列的DVD盘。然而，因为需要花一些时间开始对编码视频序列的解码，并且不同角度观看中的每个角度都涉及相应的不同编码的视频流，所以这种转换导致对用户角度改变请求的延迟响应。提出了降低原始视频分辨率来支持对视频角度改变请求的快速响应时间。将视频帧内的可用像素用于并排存储两个或多个视频信号，其中的每个信号表示不同的观看角度，但是无论如何都要对全像区域视频信号进行解码。将所选观看角度视频信号重新缩放成全尺寸表示。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将一个或多个视频信号的图像编码为单个编码视频信号的方法和设备，以及一种用于对表示一个或多个视频信号的编码视频信号进行解码的方法和设备。
背景技术
存在允许以不同观看角度观看记录视频序列(即允许观看不同摄像信号源图像)的存储介质，例如DVD光盘。通常地，每次改变角度时，DVD多角度视频需要对编码视频流进行切换。
JP-A-11-55589示出了为每个局部视频信号使用独立的视频解码器，在双屏显示器上呈现两个多角度图像。
发明内容
然而，因为开始对编码视频序列进行解码需要花一些时间，并且不同观看角度中的每个角度都涉及相应的不同编码的视频流，所以这种切换不可避免地导致对用户角度改变请求的延迟响应。作为示例，当足球比赛中的用户观看可能导致进球的情况而且他想要切换到传统的DVD记录中的进球摄像机时，在角度改变并且已经开始对新的视频序列进行解码和显示的时候，该进球可能已经得分了。
本发明所要解决的问题是有利于在预先记录的存储介质上的编码视频的不同观看角度之间进行快速切换。这个问题由根据本发明的对多个视频信号的图像进行编码的方法和设备、以及对表示多个视频信号的图像的编码视频信号进行解码的方法和设备解决。
根据本发明的一方面，提供了一种用于对多个视频信号的图像进行编码的方法，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，所述方法包括以下步骤：
-将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域，其中，所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；
-将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，由此所产生的代码包括数据项， 所述数据项发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对一个或多个视频信号的图像进行编码的设备，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，所述设备包括：
-装置，适配用于将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同视频信号分配给所述子区域中的每个子区域，其中，所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；
-装置，适配用于将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，由此所产生的代码包括数据项，所述数据项发信号通知编码后的所述视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对表示多个视频信号的图像的编码视频信号进行解码的方法，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，
将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域；以及所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；以及
将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，由此所产生的代码包括数据项，所述数据项发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息，
所述方法包括以下步骤：
-对编码后的所述单个视频信号的图像进行解码；
-在解码后的单个视频信号中，选择所述子区域视频信号之一；
-对所述所选子区域视频信号进行内插或高标度化，并将它输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对表示多个视频信号的图像的编码视频信号进行解码的设备，其中，总图像区域表示所述视 频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，
将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域；以及所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；以及
将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，由此所产生的代码包括数据项，所述数据项发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息，
所述设备包括：
-装置，适配用于对编码后的单个视频信号的图像进行解码；
-装置，适配用于在解码后的单个视频信号中，选择所述子区域视频信号之一，以及用于对所述所选子区域视频信号进行内插或高标度化，并将它输出。
根据本发明，为了支持视频角度改变请求的快速响应时间，降低原始的视频分辨率。将视频帧或字段内的可用像素用于并排地存储两个或更多的视频信号，每个视频信号都表示不同的观看角度，但是无论如何都要对全像区域视频信号进行解码。例如，将具有1920个水平和1080个垂直亮度像素的图像区域划分为两个相邻区域，其中每个区域具有960*1080个像素，或者划分为4个区域，其中的每个区域具有960*540个像素。
针对所产生的编码视频流的辅助信息识别该流是否确实传送多于一个的视频信号，以及将要默认显示视频信号中的哪一个。正常情况下，在高标度化(upscale)为全屏分辨率之后，只显示所识别的不同观看角度视频信号之一。
如果没有不同观看角度的视频信号，则主视频信号占用全屏像素。从将针对视频序列的一个或多个不同观看角度的视频信号记录在存储介质上或者从发射机广播的时刻开始，优选地，分别由播放器或接收机自动将主视频信号部分内插或高标度化为全屏尺寸。在视频序列的同时发生的不同观看角度视频信号的数量改变的情况下，因而优选自动适配内插或高标度化的程度。如果不再有并行的不同观看角度的视频信号，则优选地，主视频信号自动再次占据全屏像素，并因此提供全分辨率。
由于另一个角度的显示只包括对已解码的视频信号的另一个区域的显示，所以完全避免了在关于多角度DVD标题的观看角度之间的切换中所包括的正常延迟。
本发明的解决方案局限于少数观看角度，以保证可接受的视频分辨率。然而，存在诸如对文化事件或体育的记录之类的视频内容类型，其中在不同观看角度之间的快速切换对于用户而言比相关视频分辨率更为重要。
大体上，本发明的编码方法适于对一个或多个视频信号的图像进行编码，本发明的编码方法包括以下步骤：
-如果每一总图像区域要对多于一个视频信号进行编码，则将要编码的总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述视频信号中的不同视频信号分配给所述子区域中的每个子区域；
-将一个或多个视频信号编码成单个视频信号，由此所产生的代码包括数据项，该数据项发信号通知公共编码视频信号包含一个或多个视频信号，以及发信号通知在所述公共编码视频信号中包含多少个视频信号。
原理上，本发明的编码设备适于对一个或多个视频信号的图像进行编码，所述设备包括：
-装置，适配用于在每一总图像区域要对一个以上视频信号进行编码的情况下，将要编码的总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述视频信号中的不同视频信号分配给所述子区域中的每个子区域；
-装置，适配用于将一个或多个视频信号编码成单个视频信号，由此所产生的代码包括数据项，该数据项发信号通知公共编码视频信号包含一个或多个视频信号，以及发信号通知所述公共编码的视频信号中包含多少个视频信号。
原理上，本发明的解码方法适于对表示一个或多个视频信号的编码视频信号进行解码，该解码方法包括以下步骤：
-对所述编码视频信号的图像进行解码(VDEC)，由此如果每一总图像区域对多于一个视频信号进行编码，则在编码之前将总图像区域划分为相应数量的子区域，并且将所述视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个区域；将一个或多个视频信号编码成单个视频信号，由此所述编码视频信号的代码包括数据项，该数据项发信号通知公共编码视频信号包含一个或多个视频信号，以及发信号通知所述公共编码的视频信号中包含多少个视频信号；
-选择与所述子区域之一相关的所述一个或多个视频信号之一；
-输出所选的解码视频信号。
原理上，本发明的解码设备适于对表示一个或多个视频信号的编码视频信号进行解码，所述设备包括：
-装置，适配用于对所述编码视频信号的图像进行解码，由此如果每一总图像区域对多于一个视频信号进行编码，则在编码之前将总图像区域划分为相应数量的子区域，以及将所述视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域；将所述一个或更多个视频信号编码为单个视频信号，由此所述编码视频信号的代码包括数据项，所述数据项发信号通知公共编码视频信号包含一个或更多个视频信号，以及发信号通知所述公共编码视频信号中包含多少个视频信号；
-装置，适配用于选择与所述子区域之一相关的所述一个或更多个视频信号之一，所述选择装置输出所选的解码视频信号。
在相应的从属权利要求中公开了本发明的有利附加实施例。
附图说明
参考附图，对本发明的示例性实施例进行描述，附图示出了：
图1是对视频窗的逻辑划分；
图2是本发明的盘播放器的方框图；
图3是本发明的编码器的方框图。
具体实施方式
图1示出了表示1920个水平和1080个垂直亮度像素的图像区域，将该图像区域划分为两个、三个或四个相邻区域。相应的色度像素值伴随亮度像素值。每个区域都表示用于相应的观看角度视频信号的像素。在图1A中，将原始图像区域划分为分别具有960*1080个像素的两个区域，在图1B中，将原始图像区域划分为分别具有649*1080个像素的三个区域，以及在图1C中，将原始图像区域划分为分别具有960*540个像素的四个区域。其他区域形状或大小是可能的，并且可以通过相应的辅助信息来发信号通知，即，可以发信号通知图像平面或总图像区域内的这些子区域相应位置。
在根据图1A和图1C的实施例中，不必在垂直方向进行内插。在根据图1A的实施例中，水平方向的内插将960个像素扩展成1920个像素。在根据图1C的实施例中，水平方向的内插将640个像素扩展成1920个像素。在根据图1B的实施例中，在水平方向存在将960个像素扩展成1920个像素的内插，以及在垂直方向存在将540个像素扩 展成1080个像素的内插。
将与区域相对应的信号(在工作室中)编码成单个视频数据流，并使用单个视频解码器在盘播放器中将它解码为单个视频数据流。在进行这种解码时，对解码视频信号的相应部分进行内插并输出、或表示或显示为全尺寸视频信号，但是这降低了水平和/或垂直分辨率。
这种对可用图像区域的划分尤其有利于原先具有较高分辨率的HDTV分辨率图像，由此来自较小区域的内插产生了与标准TV分辨率或甚至更高分辨率相对应的分辨率。
对要显示(部分)信号的选择可以完全由用户控制，或者可以使用位于存储介质或光盘上的辅助信息来编程进行。
通常情况下，在高标度化为全屏分辨率之后，只显示所识别的不同观看角度视频信号之一。然而，在选择阶段期间，可以使用对所有包含的视频信号的同时显示或输出。
因为在一个块中具有不同统计量的两个视频信号的混合可能降低压缩效率，所以有利的是，限制各个视频信号区域的边界位置以便与在通过面向块的编解码器压缩联合视频信号时建立的像素块或宏块边界相一致。例如，像素程序块大小可以是8*8或4*4个像素，而宏块大小可以是16*16个像素。另外有利的是，将对起作用的视频信号中的任意信号的像素块或宏块的运动估计限制于此视频信号的边界(例如区域)内的搜索范围，以避免由于来自不同视频信号的预测而产生的伪像(artefacts)。
在图2中，包括提取和误差修正级PEC的盘驱动从盘D中读取编码视频和音频信号。输出信号经过轨道缓冲器和解复用器级TBM分别到达视频解码器VDEC和音频解码器ADEC，该视频解码器VDEC和音频解码器ADEC接收相应的要解码的数据分组。音频解码器提供一个或更多个解码音频输出信号AO。控制器CTRL可以控制PEC、TBM、VDEC和ADEC。视频解码器VDEC可以是MPEG-1、-2、-4或-4AVC视频解码器，而音频解码器ADEC可以是AC-3、MPEG或DTS音频解码器。用户接口UI将观看角度选择数据VAS发送给控制器CTRL。可以从TBM向控制器CTRL馈入默认的观看角度选择数 据项DVAS。DVAS可以包括与是否以高标度化或未高标度化的格式或尺寸来呈现主图像有关的信息。
视频解码器VDEC将与总或全尺寸图像区域相对应的解码后的组合视频信号传递到选择和内插级SELINT，在其中将与期望观看角度或主图像信号相对应的解码视频信号的一部分从总解码视频信号中选出，并相应水平地和/或垂直地内插或高标度化为全尺寸视频输出信号VO。
也可以不将所选的观看角度信号或并行的主视频信号内插或高标度化为全尺寸，而是内插或高标度化为较小尺寸的格式或原始区域尺寸格式，由此在这种情况下，优选地集中于总图像区域的中间。
图3中的编码器具有多个视频信号输入，并在给定时刻接收一个或更多个视频输入信号VI1、VI2和VI3，例如主观看视频信号和不同的角度观看视频信号。将这些视频信号相应地适配于它们的尺寸(例如，通过过滤和子采样)，并在组合器COMB中对这些视频信号进行组合，由此针对每个视频信号的像素占用全图像内的特定子区域。将这些子区域的数量和尺寸或位置作为辅助信息DVAS馈入视频编码器VENC和复用器MUX。视频编码器VENC对组合后的单个视频信号进行编码。在复用器MUX中，将编码视频信号、辅助信息以及一个或更多个编码音频输入信号AI组合成要记录或要广播的比特流。
本发明可用于不同光盘或硬盘存储介质系统，例如DVD、HD-DVD和BD(蓝光盘)。
本发明还可以用于其他类型的设备代替盘播放器，例如数字机顶盒或像DVB之类的数字TV接收机，在这种情况下，前端包括盘驱动器，以及由数字信号的调谐器代替轨道缓冲器。
Claims (18)
1.一种用于对多个视频信号的图像进行编码的方法，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，所述方法包括以下步骤：
-将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域，其中，所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；
-将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，其中通过相应的辅助信息来发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息。
2.一种用于对表示多个视频信号的图像的编码视频信号进行解码的方法，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，
将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域；以及所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；以及
将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，其中通过相应的辅助信息来发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息，
所述方法包括以下步骤：
-对编码后的所述单个视频信号的图像进行解码；
-在解码后的单个视频信号中，选择所述子区域视频信号之一；
-对所述所选子区域视频信号进行内插或高标度化，并将它输出。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，将对起作用的视频信号中任意视频信号的像素块或宏块的运动估计限制为相应的子区域的边界内的搜索范围。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，将编码后的所述单个视频信号记录在预先记录的存储介质上。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述多个视频信号包括主视频信号和所述主视频信号的不同角度观看视频信号。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述辅助信息包括与要默认显示所述视频信号中的哪一个有关的信息。
7.如权利要求2所述的方法，其中，在选择了所述视频信号之一时，将它自动内插或高标度化为与所述总图像区域相对应的全尺寸。
8.如权利要求2所述的方法，其中，通过相应的用户输入数据来选择所述视频信号之一。
9.如权利要求7所述的方法，其中，在选择所述视频信号之一期间，为用户显示或呈现所有视频信号。
10.一种用于对一个或多个视频信号的图像进行编码的设备，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，所述设备包括：
-装置，适配用于将总图像区域划分为相应数量的子区域(SA1-SA4)，并将所述多个视频信号中的不同视频信号分配给所述子区域中的每个子区域，其中，所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域(SA1-SA4)的边界位置与像素块或宏块边界一致；
-装置，适配用于将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，其中通过相应的辅助信息来发信号通知编码后的所述视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息。
11.一种用于对表示多个视频信号的图像的编码视频信号进行解码的设备，其中，总图像区域表示所述视频信号的图像的全尺寸图像区域，并将所述总图像区域分成像素块或宏块，
将总图像区域划分为相应数量的子区域，并将所述多个视频信号中的不同信号分配给所述子区域中的每个子区域；以及所述多个视频信号中的每个视频信号都相应地适配于它的尺寸，并且所述总图像区域中的所述子区域的边界位置与像素块或宏块边界一致；以及
将所组成的子区域视频信号编码成单个视频信号，所述单个视频信号的图像占据所述总图像区域，其中通过相应的辅助信息来发信号通知编码后的所述单个视频信号包含多个分配给子区域的视频信号、发信号通知编码后的所述单个视频信号中包含多少个分配给子区域的视频信号、以及包括与所述子区域在所述总图像区域中的位置有关的信息，
所述设备包括：
-装置，适配用于对编码后的单个视频信号的图像进行解码；
-装置，适配用于在解码后的单个视频信号中，选择所述子区域视频信号之一，以及用于对所述所选子区域视频信号进行内插或高标度化，并将它输出。
12.如权利要求10或11所述的设备，其中，将对起作用的视频信号中任意视频信号的像素块或宏块的运动估计限制为相应的子区域的边界内的搜索范围。
13.如权利要求10或11所述的设备，其中，将编码后的所述单个视频信号记录在预先记录的存储介质上。
14.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述多个视频信号包括主视频信号和所述主视频信号的不同角度观看视频信号。
15.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述辅助信息包括与要默认显示所述视频信号中的哪一个有关的信息。
16.如权利要求11所述的设备，其中，在选择了所述视频信号之一时，将它自动内插或高标度化为与所述总图像区域相对应的全尺寸。
17.如权利要求11所述的设备，其中，通过相应的用户输入数据来选择所述视频信号之一。
18.如权利要求16所述的设备，其中，在选择所述视频信号之一期间，为用户显示或呈现所有视频信号。
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