CN101437164A - 用于个性化视频编码的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于基于公共视频流(video0)和个性化信息的至少一个输入流(input1，...，inputi，...，inputn)而生成编码编辑视频流(evideofinal)的方法，所述方法包括在考虑按照片的宏块分组的情况下、通过将所述至少一个输入流混合到所述公共视频流中的预定位置处而生成至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)的步骤，以及利用所述宏块分组、对所述至少一个中间流编码以生成至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)的步骤，以及利用所述宏块分组对所述公共视频流编码以生成编码公共视频流(evideo0)的步骤，所述方法还包括由组合装置(F)来组合和过滤所述编码公共视频流和所述至少一个编码中间流的步骤，以使得对于每个帧和每个片序号仅选择一个流的一个片来形成所述编码编辑视频流。

Description

用于个性化视频编码的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于个性化视频编码的方法，具体地涉及一种用于基于公共视频流和个性化信息的输入流而生成编码编辑视频流的方法。本发明还涉及一种与用于实现根据本发明的方法的组合装置协作的编码设备。
背景技术
当前，用于编码例如主流(例如电视节目)的编辑视频流的方法在通过介质发送之前对完整的编辑视频流进行编码，其中所述编辑视频流可以被看作是对应于公共视频流，所述公共视频流中添加有一些广播指定的或运营商指定的信息，例如该运营商的商标，所述信息相应地被看作是个性化信息的输入流。在接收方，这个完整的编辑视频流必须又被解码。
这意味着对于所有内容提供商、所有运营商等，完整的编码视频流需要被发送。同样，如果相同的运营商想要根据用户团体而添加画内(in-picture)用户指定的信息至相同的视频流，例如一些特别针对指定用户的指定广告，则每次完整的编辑视频流都需要被编码、发送和解码。类似地，如果一些用户根本不需要任何广告，则同样是在这种情况下，完整的编码公共视频流针对这些用户而被编码、发送和解码。可选方案依赖于机顶盒中的复杂的重现能力从而在终端用户侧完成编辑。
很清楚，这种现有技术方法在编码、解码、传输或机顶盒能力方面负担很重。
发明内容
本发明的目的因而是提出一种如上述类型的用于个性化视频编码的方法，但是其目的在于减小要被编码、被发送和被解码的数据的量，并且能够使用相对便宜的标准设备。
根据本发明，该目的通过如权利要求1的特征部分所描述的特征而实现。
这样，所述公共视频流利用宏块分组机制而被分别编码。宏块分组的实例是灵活的宏块排列，其已经在H.264/AVC视频编码标准中公开。这个标准主要描述了先进的压缩技术，所述技术被开发成实现较低比特速率的视频信号传输。这个标准定义了编码视频比特流的语法以及解码该比特率的方法。每个视频帧以宏块级被细分且被编码，其中每个宏块是16x16像素块。
宏块一起被分组成片(slice)以实现并行或差错恢复。每个宏块还以“帧内预测”模式被编码，其中基于参考帧的宏块来形成预测宏块。帧内预测编码模式在当前片内应用空间信息，其中预测宏块是从已事先编码、解码和重构的当前片中的采样而被形成的。帧间预测编码模式使用来自先前和/或将来参考帧的时间信息来估计运动，从而形成预测宏块。
默认的H.264行为是以光栅扫描顺序(即从左至右扫描行)来对宏块分组的。然而，H.264标准还引入了新的能力，称作灵活的宏块排列，后文称作FMO。FMO将视频帧划分成多个片组，其中每个片组都包括可能处于非连续位置且可以在帧内任何位置的一组宏块。用于实现FMO的传统的方法是编码并且然后发送片组内的宏块。
根据本发明，以光栅顺序片(raster order slice)或者利用FMO的更灵活的分组机制(其用语对背景或公共视频流编码)的相同宏块分组机制现在也被用于对中间流编码，该中间流本身是将用户指定的输入流混合到公共视频流中的产物。在混合步骤期间，与这个将来的宏块分组有关的信息，例如其中输入流被添加至公共视频流的图像区域所代表的位置，是在外部提供的或者应当作为控制信息而被添加至或插入所产生的中间流，从而在下一步骤利用这个相同的宏块分组机制实现正确的编码。
由于输入流要在其中被混合的公共视频流内的图像区域或位置本身连至帧内的指定片序号，这个额外信息将使得后续编码能够利用相同的按照片的宏块分组(macroblock grouping in slices)来执行。
因此，利用相同宏块分组的公共视频流本身的编码步骤生成了编码的公共视频流，该视频流包括编码视频帧序列，由此每个编码帧由这个公共视频流的编码宏块的预定数目片的序列而组成。
通过针对中间流的编码也使用相同的宏块分组机制，也生成同一预定数目片的帧序列。
所述方法的混合和编码部分是借助于根据本发明的编码设备来实现的。
在下一步骤，来自编码公共视频流或编码中间流的合适的片在根据本发明的组合装置中被选择，以使得对于每个帧和每个片序号，仅选择每个流的一个片以进行进一步传输。这样，生成编码编辑流，其对于每个帧和片号包括所选的片。
这通过在所述组合装置中在这个组合和过滤步骤期间自由选择合适的片而能够生成编码编辑视频流。因此，如果用户输入流包括一组要被添加至帧内不同位置的不同多媒体元素，例如广告、商标等，则编辑流可以仅包括原始的背景公共视频流，或者包括仅具有一组添加的多媒体元素的这个背景视频流的一部分，或者包括具有两个或更多被添加至不同位置的多媒体元素的编辑流。
这个方法因而能够节约系统的编码和传输能力，并且使用简单的与H.264/AVC标准兼容的解码器，该解码器可能支持FMO特性以实现更灵活的宏块分组机制，而无需额外的图形重现能力。
组合和过滤步骤可以在发送侧进行也可以在接收侧进行，或者在网络中任何地方进行，如权利要求2至4分别说明的那样。在后一情况中，例如接入节点的中间节点可以从所有接收的编码中间视频流中选择指定片，以由此形成最终的编码编辑视频流，如权利要求2至4中进一步说明的那样。在后一情况下，编码编辑视频流还由这个中间节点传送至与其耦合的用户。在几个用户或接收器耦合到这个中间节点的情况下，其中每个接收机属于指定的不同用户配置文件，这个中间节点中的所述组合装置还可以相应于要进一步向其传送这些编码编辑视频流的接收机的指定用户配置文件而生成这些编码编辑视频流中的几个。发送器中的组合装置也可以生成这些流中的几个以进一步传输至属于指定配置文件的、耦合至该发送器的几个用户。
所附权利要求中说明了其他实施例。
应当指出，权利要求中所使用的术语“耦合”不应当被解释成仅限于直接连接。因此，“耦合到设备B的设备A”这一表述的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。其意味着在A的输出和B的输入之间存在一个路径，该路径可以是包括其他设备或装置的路径。
应当指出，权利要求中使用的术语“包括”不应当被解释成限于其后列出的装置。因此，“包括装置A和B的设备”这一表述的范围不应当限于仅由部件A和B组成的设备。其意味着对于本发明而言，相关的部件仅为A和B。
附图说明
参考附图，通过阅读下面对实施例的描述，本发明的上述和其他目的和特征将变得更加明显并且本发明本身将得到更好的理解，其中：
图1示出了根据本发明的用于编码一个个性化视频流的设备；
图2示出了根据本发明的用于编码n个个性化视频流之一的设备。
具体实施方式
首先针对个性化信息的一个输入流来描述本发明，如图1显示的那样。将标记成video0的公共视频流与标记成inputi的个性化信息的输入流相混合。与其中混合这一操作产生不能标识个性化输入在何处被混合的原始视频流的现有技术方法相反，根据本发明的由混合器Mi执行的混合步骤考虑了宏块分组步骤，以将个性化信息被混合到公共流中的区域或位置映射到片组区域。这个混合产生了标记成videoi的中间视频流，其包括公共视频流但是个性化信息出现在通过宏块组区域标识别的位置。为此，混合器必须接收或包括必要的控制信息来识别出不同的图像区域，在所述图像区域处个性化输入流应当被添加至公共视频流中。这个位置借助于与属于给定片号的宏块一致的一组图像区域来表示，因为下一步骤将使用相应的宏块分组以将每个宏块映射到指定片号。
在下一步骤中，公共视频流video0和中间流videoi二者都将利用相同的宏块分组而被编码。这个宏块分组机制与混合步骤期间识别出的那一个一致是很重要的，这意味着为了生成中间流而将输入流添加至公共视频流中的图像区域现在也用于片编码。这将它自己反映成编码所产生的编码宏块的片数目。用于编码video0的编码器标记成E0，而用于编码videoi的编码器标记成Ei。根据AVC标准，标记成evideo0的所产生的编码公共视频流因而包括编码视频帧序列，并且每个编码视频帧本身包括这个公共视频流的编码宏块的这个预订数目片的序列。图1示出了m个帧的序列，其中每个帧包括编码宏块的两个片。这些分别标记成sl1、fr1(其是指帧1的片1)，sl2、fr1(其是指帧1的片2)，直到sl1、frm(其是指帧m的片1)至sl2、frm(其是指帧m的片2)。
这个宏块分组的例子是已经提及的FMO排列，但是根据AVC标准也可以使用其他机制。
根据本发明，还利用相同的宏块分组机制来编码中间视频流，并且所产生的编码中间流因而包括相应的编码视频流序列，由此每个编码视频帧也包括编码宏块的这个同一预定数目的片的序列。在图1所示的例子中，m个帧的序列因而产生，并且每个帧包括宏块的两个片。这些以与公共视频流的片相同的方式来标记。
编码公共视频流的这些片的内容当然不同于编码中间流的片的内容。这在图像中通过使用代表连续片的不同颜色的框来指示。公共视频流的片显示成空白的、未填充的框，而表示编码中间流的slice1的不同框填充以斑点。表示编码中间流的slice2的不同框是灰色的。
混合器Mi和两个编码器Eo和Ei是根据本发明的编码设备EA的一部分。这个编码设备通常是发送器的一部分。在一些实施例中，这个发送器经由例如无线或有线网络的通信网络而将编码公共流evideo0以及编码中间流evideoi二者发送至接收器。
在其他实施例中，这个发送器还包括组合装置，其在图1中标记成F。这个设备适于接收来自编码设备EA的编码公共视频流evideo0和编码中间流evideoi，并且还适于针对每个帧和每个片号而选择流的一个片，以由此形成包括相同数目帧的序列的编码编辑视频流，以及每个帧的相同数目的片。在图1中，所产生的编码编辑视频流标记成evideofinal，并且也包括m个帧的序列，每个帧都包括宏块的两个片。对于片1，选择公共视频流的片，而对于片2，选择个性化信息的输入流的片。很容易理解，可以进行其他组合，例如仅选择公共流的片，或仅选择个性化输入流的片，或其他组合，即个性化流的片1和公共流的片2.
与其中在所产生的四个流要被发送至四个不同接收器的情况下、针对这四个流中的每一个需要不同的编码器的现有技术情形相比，现在仅需要两个编码器和一个组合装置。与标准AVC兼容的解码器也可以用于创建个性化内容，其可能支持FMO以在使用片分组机制的情况下具有更优化的片分组机制。这与目前具有复杂的图形能力的机顶盒相反。
在将许多不同的个性化信息输入流与公共视频流混合以被传送至一个或几个用户或用户组的情况下，这些优点将变得更加突出。公共视频流可以包括电视节目，并且不同的输入流可以是针对不同用户组的不同的商标或广告类型。实例是针对有宠物的用户的宠物食品的专门广告，而其他广告针对其他用户，例如针对有婴儿的家庭的尿布广告，等等。在现有技术情形中，应当将这些广告中的每一个与公共视频流混合以进行编码和随后的传输。现在，输入流可以包括不同图像区域中的这些不同的广告，其每个都属于流中的不同位置。混合中间流的编码仅进行一次，并且所述组合装置因而可以选择使用所述片中的哪一个来生成组合的编码编辑流。
图2示出了针对n个不同输入流的情形，每个输入流都属于不同的个性化信息。再次，公共流标记成video0，并且n个不同的输入流标记成input1至inputn。如图1所示，这些输入流与公共视频流相混合以生成n个中间流video1至videon。各个混合器标记成M1至Mn。如图1所示，这些混合器应当考虑宏块分组步骤以将个性化信息被混合在公共流中的位置映射到片组区域，该片组区域本身用片号表示。这个混合产生了标记成videoi的中间视频流，其包括公共视频流而个性化信息出现在由宏块分组区域所标识的位置处。针对仅一个流的情况例如应用相似的考虑。混合器应当接收或包含必要的控制信息来识别不同的位置，其中在所述位置将个性化输入流添加至公共视频流。这个位置借助于一组与属于片的宏块一致的图像区域来表示。在标记成E1至En的n个AVC编码器中分别对n个中间流编码。如前文所述，这个宏块分组机制与用于混合步骤的那一个相容是很重要的，其意味着为生成中间流而将输入流添加至公共视频流的图像区域现在也用于将宏块编码和映射成片。利用也标记成E0的编码器，通过也使用这个相同的宏块分组来对公共视频流编码。再次，若干帧的序列由这些编码器提供，其中每个帧都包括宏块的预定数目的片。在图2中再次示出了m个帧的序列，每个帧也包括两个片。然而很明显，任何数目的帧和片都适于使用本发明。
所有的混合器和编码器都包含于根据本发明的编码设备EA中。这个编码设备因而适于接收n个个性化信息输入流，input1至inputn，以及公共视频流video0，并且利用这个宏块分组而生成n+1个编码视频流，其标记成evideo0至evideon。再次，不同片的不同内容借助于对表示不同片的小框的填充来指示。再次，公共视频流的片表示成空白框。对于编码中间流evideo1，针对片1的连续帧与公共视频流的相同，但是针对片2的连续帧是不同的，其用有斑点的框表示。对于编码中间流evideoi，片2的连续帧与公共视频流的相同；然而内容对于片1而言是不同的，如用砖式填充所表示的那样。对于编码中间流evideon，第一片对于公共视频流是共同的，而第二片是不同的，如用灰色框所表示的那样。
标记成F的组合装置因而必须针对每个片号仅选择n+1个文件中的一个片，以使得该选择所产生的编码编辑流包括所选片的序列。在图2中，所产生的编码编辑视频流具有来自编码中间流evideoi的第一片和来自编码中间流evideo1的第二片。
显然，通过这种方式，可以进行许多的组合。编码设备EA通常包含于发送器中，该发送器在一些实施例中还可以包括组合装置F。在其他实施例中，发送器仅包括编码设备，而组合装置或者是接收器本身的一部分或者是网络内的中间节点的一部分，例如DSL网络中的接入节点、用于家庭网络的家用网关等。
在所述组合装置构成发送器或中间节点的一部分的情况下，该组合装置可以适于生成这些编码编辑视频流中的几个，它们然后可以被进一步传送至合适的用户。不同的编码编辑视频流因而每个都属于指定的用户配置文件，该配置文件也连至指定的用户或用户组。同样，在这种情况下，所述组合装置和发送器或中间节点需要接收或在必要的情况下拥有与适当的片选择和传输有关的控制信息，以使得正确的最终编码编辑流到达正确的用户或接收机。
应当指出，所述混合器、不同的编码器和组合装置相互配合以实现所述方法。达到该目的的一种方式是一种用于提供合适的控制信号给所述混合器、编码器和组合装置的中央控制块，其在图1和图2中标记成CM。这些控制信号用控制块CM与所述混合器、编码器和组合装置F之间的箭头来指示，并且可以包括用以指示属于给定片的图像的区域的特定信息，从而对可能的编码器判定进行限制以确保时间相关性的正确性，对encoder0的参考判定进行限制以确保编码器所使用的时间参考图像、序列和图像参数设置等等的正确性。
然而，在其他实施例中，这个中央编码可以用设备自身中的一些编程智能来代替，以使得它们可以仅以共同操作的方式来运转。在其他实施例中，在所有混合器、编码器及组合装置和控制装置CM之间实现双向耦合。
尽管上文已经结合指定设备描述了本发明的原理，然而应当清楚地理解，该描述仅作为实例而不作为对如所附权利要求中限定的本发明范围的限制。

Claims (13)

1.一种用于基于公共视频流(video0)和至少一个个性化信息输入流(input1，...，inputi，...，inputn)而生成编码编辑视频流(evideofinal)的方法，所述方法包括通过将所述至少一个输入流(input1，...，inputi，...，inputn)混合到所述公共视频流(video0)中而生成至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)的步骤，以及对所述至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)编码以生成至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)的步骤，
其特征在于，
所述至少一个中间流是在考虑按照片的宏块分组的情况下、通过将所述至少一个输入流添加至所述公共视频流的预定位置中而生成的，
所述方法包括利用所述宏块分组来对所述公共视频流(video0)编码的步骤，由此生成包括编码视频帧序列的编码公共视频流(evideo0)，每个编码视频帧都包括所述公共视频流(video0)的编码宏块的预定数目片(s11，...，sls)的序列，
由此，所述至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)通过使用所述宏块分组而被编码，以使得所述至少一个编码中间视频流包括所述至少一个中间视频流的编码宏块的所述预定数目片(sl1)的帧序列，
并且由此，所述方法还包括通过组合装置(F)来组合和过滤所述编码公共视频流(evideo0)和所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)的步骤，以使得对于每个帧和每个片序号仅选择一个流的一个片来形成所述编码编辑视频流(evideofinal)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述编码编辑视频流(evideofinal)的所述步骤后随这一步骤：经由网络将所述编码编辑流(evideofinal)发送至接收器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述编码编辑视频流(evideofinal)的所述步骤是在接收所述编码公共视频流(evideo0)和所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)之后由接收机内的所述组合装置(F)来执行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个编码中间视频流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)和所述编码公共视频流(evideo0)由发送器经由网络发送至中间节点，并且其中，组合和过滤所述编码公共视频流(evideo0)和所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)以由此形成所述编码编辑视频流(evideofinal)的所述步骤是由所述网络的所述中间节点内的所述组合装置(F)来执行的，并且后随这一步骤：由所述中间节点将所述编码编辑视频流(evideofinal)发送至接收器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，针对所述中间节点耦合到每个都属于指定用户配置文件的多个接收器，多个所述编码编辑视频流由所述中间节点内的所述组合装置(F)生成，每个编码编辑视频流由此对应于所述指定用户配置文件之一，以进一步由所述中间节点传输至相应的接收器。
6.一种用于生成编码公共视频流(evideo0)和至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)的编码设备(EA)，
所述编码设备(EA)适于接收公共视频流(video0)和至少一个个性化信息输入流(input1，...，inputi，...，inputn)，
所述编码设备(EA)还包括至少一个混合器(M1，...，Mi，...，Mn)，用于混合所述公共视频流(video0)和所述至少一个输入流(input1，...，inputi，...，inputn)以由此生成至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)，
所述编码设备(EA)还包括至少一个编码器(E1，...，Ei，...，En)，用于将所述至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)编码成所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)，
其特征在于，
所述至少一个混合器(M1，...，Mi，...，Mn)适于在考虑按照片的宏块分组的情况下、通过将所述至少一个输入流添加至所述公共视频流的预定位置而生成所述至少一个中间流(video1，...，videoi，...，videon)，
所述编码设备(EA)还包括另一个编码器(E0)，用于利用所述宏块分组而生成所述公共视频流(video0)，由此生成包括编码视频帧序列的编码公共视频流(evideo0)，以使得每个编码视频帧包括所述公共视频流(video0)的编码宏块的预定数目的片(sl1，...，sls)的序列，
所述至少一个编码器(E1，...，Ei，...，En)还适于通过使用所述宏块分组来对所述至少一个中间流编码，从而生成包括所述至少一个中间视频流的编码宏块的所述预定数目的片(sl1)的帧序列的所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)。
7.一种用于发送编码视频流的发送器，
其特征在于，所述发送器包括根据权利要求6的编码设备。
8.一种组合装置(F)，用于组合和过滤编码公共视频流(evideo0)和至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)以由此生成编码编辑视频流(evideofinal)，所述组合装置(F)适于接收包括编码视频帧序列的所述编码公共视频流(evideo0)，每个编码视频帧都包括公共视频流(video0)的编码宏块的预定数目的片(sl1，...，sls)的序列，并且适于接收包括至少一个中间视频流的编码宏块的所述预定数目的片(sl1)的编码视频帧序列的所述至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi，...，evideon)，所述组合装置(F)还适于组合和过滤所述编码公共视频流(evideo0)和至少一个编码中间流(evideo1，...，evideoi....，evideon)，以使得对于每个帧和每个片序号仅选择一个流的一个片来生成所述编码编辑视频流(evideofinal)。
9.根据权利要求8所述的组合装置(F)，
其特征在于，
所述组合装置(F)还适于生成多个不同的编码编辑视频流，每个编码编辑视频流由此对应于指定的用户配置文件。
10.根据权利要求7所述的发送器，
其特征在于，所述发送器还包括根据权利要求8或9的组合装置(F)。
11.一种用于接收编码视频流的接收器，
其特征在于，所述接收器包括根据权利要求8的组合装置(F)。
12.一种用于传送编码视频流的网络中的中间节点，其特征在于，所述中间节点包括根据权利要求8或9的组合装置(F)。
13.根据权利要求12所述的中间节点，其中，针对所述中间节点耦合到每个都属于所述指定用户配置文件的多个接收器，所述中间节点还适于根据所述指定用户配置文件而将所述不同的编码编辑视频流发送至各自的接收器。
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