CN101554056B - 用于对数字化的图像的序列进行视频编码的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对数字化的图像序列进行视频解码的方法，其中：图像组(GOP)被形成，其中相应的图像组(GOP)按原始时间顺序包含有多个在时间上彼此相继的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)；每个图像组(GOP)都被编码，其方式是，形成预测结构，根据该预测结构将该图像组(GOP)的一个或多个图像确定为帧内图像(I3)，所述帧内图像分别被帧内编码，并且该图像组(GOP)的其它图像被确定为帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)，这些帧间图像分别由该图像组(GOP)的至少一个参考图像来预测，并根据所述至少一个参考图像而被帧间编码。在此，该预测结构被构造，使得每个帧内图像(I3)都是参考图像，由该参考图像来预测该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较早的至少一个图像(P1)以及该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较晚的至少一个图像(P5)，并且所述帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)包含有多个不被参考的图像(N0，N6)，没有该序列的图像由这些不被参考的图像来预测。由该图像组(GOP)的被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)来形成具有时间传输顺序的传输序列，其中所述被编码的不被参考的图像(N0，N1)的至少一些是该传输顺序的第一图像。

Description

用于对数字化的图像的序列进行视频编码的方法
本发明涉及一种用于对数字化的图像的序列进行视频编码的方法以及一种用于发送所述图像的方法和一种用于对所述被编码的图像进行解码的方法。此外，本发明还涉及一种相应的用于发送被编码图像的发送机以及一种相应的用于接收并解码所发送的被编码的图像的接收机。
存在许多用于对数字化的图像进行视频编码的方法。这些方法一部分被写入到相应的标准中，比如标准H.264/MPEG-4AVC。在公知的视频编码方法中，数字化的图像按照图像组(所谓的GOP＝Group ofPictures)来布置，在所述图像组中编码了一些单个的图像。为了实现有效的编码，只选出与该序列的其它图像无关的图像来进行完全帧内编码(intracodieren)。对所述的其余的图像进行一种预测，在该预测中，为各个图像确定运动矢量，这些运动矢量描述了图像块关于参考图像的位移。这样就获得了预测的图像，其中在原始图像与所预测图像之间的预测偏差被编码，并与所述运动矢量一起被传输。一个图像组的、借助预测而被编码的图像被称作帧间图像，因为它们根据一个或多个参考图像而被编码。
为了传输被编码的视频内容，比如可以使用广播信道，由此任意的用户都可以接收相应被编码的内容。为此，由现有技术公知了多媒体广播组播业务(MBMS)，利用该业务，将来被编码的视频内容将通过移动通信而被传输。在通过广播信道进行的传输中所存在的问题是，将用户的相应终端设备接通到广播信道上时存在系统的延迟。这种延迟的产生原因之一是由于在被编码的视频流中必须找到一个随机访问点(所谓的Random Access Point)，从该随机访问点开始，接收该视频数据流的视频解码器可以处理该视频数据流。这种延迟也被称作所谓的视频收听延迟(Video tune-in Delay)。在此，该随机访问点就是上述在不考虑其它图像的情况下而被编码的帧内图像。因为只有一部分图像是帧内图像，所以在接通到一个广播信道时导致延迟，直至相应的帧内图像被接收。
在传输被编码的视频内容时，通常使用纠错方法，尤其是由现有技术充分公知的前向纠错(在下文中为FEC)。在这些纠错方法中，除了传输包含视频图像的数据分组之外还传输冗余分组，利用所述冗余分组，可以在传输出错时对视频图像进行纠错。在使用纠错方法时，为了进行纠错必须等待一定的时间，直到接收到足够的视频数据和冗余数据。由此导致另一延迟，这也称作初始延迟。
下面参照图1至图4来描述来自现有技术的不同方法，利用这些方法，可以避免接通到一个广播信道时被编码的视频流的上述延迟。
图1示出了由现有技术公知的一种常规的用于对图像组GOP进行编码的预测结构。在此处以及在下文中，帧内图像在此用附图标记Ix(x＝整数)来表示，而帧间图像用附图标记Px或Nx来表示。在这种情况下，具有附图标记Px的图像为帧间图像，由这些帧间图像来预测该图像组GOP的另外的图像，而具有附图标记Nx的图像是不被参考的图像，该图像组GOP的没有另外图像由这些图像来预测。此外，在所有的附图中所示的图像序列按该视频流的原始顺序被示出(也即按该图像序列的图像彼此相继出现的自然时间顺序)。也就是说，下面所有附图中的时间轴在水平方向从左向右伸展，其中较高的编号描述了处于较晚的时刻的相应图像。下面所有附图中的箭头表明了哪些图像被用于预测图像。也就是说，箭头从根据其进行预测的参考图像指向根据该参考图像而被预测的预测图像。
在按照图1的常规预测结构中(其中该图像组GOP比如由八个图像组成)，该图像序列的第一图像I0被帧内编码，并且后面的所有图像P1至N7被帧间编码，其中，总是使用时间上在前的图像用于预测。通常，该图像组GOP按图1中所示的顺序被传输，其中在传输的末尾再次添加了用于错误保护(Fehlerschutz)的冗余信息FEC。因此，通常的传输顺序如下：
I0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 N7 FEC。
在这种情况下，“FEC”应理解为纠错数据，其可以用于对GOP的错误数据进行重建。
另外公知的是，这些图像也按被改变的传输顺序来传输，该传输顺序是该通常的传输顺序的相反顺序，并因此为如下：
N7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 I0 FEC。
利用这种改变的传输顺序实现了在接通到图像组GOP时至少最后被接收的图像能够被解码，因为这些图像只需要少量或者根本不需要来自其它图像的信息。与常规的传输顺序相类似，所述冗余数据FEC也按改变的传输顺序也在末尾被发送。
在文献[1]中还提出了一种相对于图1而被改变的预测结构，其在图2中示出。根据该预测结构，该图像序列包含有多个不被参考的图像N1、N3、N5、N7和N8，没有该序列的另外图像由这些图像来预测。此外，因为图像P2、P4、P6和P8不再由紧挨着在前的图像来预测，所以图像I0和P4多次被用于预测时间上较晚的图像。
从上面的文献[1]中还公知了具有所谓多参考帧形式的另一预测结构，其中该预测结构在图3中示出。根据该结构，由另外多个其它图像来预测一帧间图像，这由多个箭头结束于一帧间图像来表明。比如帧间图像N5由时间上在前的图像P4以及时间上在后的图像P6和N8来预测。在此，借助于多个参考帧的这种预测不应与由现有技术公知的双向预测相混淆，在所述双向预测中，一个图像的单个的块借助于两个不同图像的块的加权和而被预测。在利用多个参考帧的预测中，也即所观察的帧间图像的每个图像块总是只由一个唯一的图像来预测，其中但是对每个图像块都可以使用另一图像，由所述另一图像来预测相应的图像块。
在按照图3的预测结构中也包含有不被参考的图像N1、N3、N5、N7和N8。通常，根据图2和图3的图像组的图像按照该视频流根据其预测结构而被编码的顺序被传输。在这种情况下，通常的传输顺序如下：
I0 P2 N1 P4 N3 P6 N5 N8 N7 FEC1 FEC2。
在这种情况下，冗余信息被划分为两个冗余块FEC1和FEC2。在该情况下，第一冗余块FEC1保护图像I0、P2、P4、P6和P8，而第二冗余块FEC2保护图像N1、N3、N5和N7。
利用图2和图3的预测结构，提供了一种具有更多分辨率等级的时间上可缩放(skalierbare)的视频编码。在这种情况下，在第一分辨率等级中，只传输帧内图像I0。在第二分辨率等级中，除了帧间图像I0之外还传输预测图像P2、P4、P6和P8，而在该第三分辨率等级中，除了传输图像I0、P2、P4、P6和N8之外还传输不被参考的图像N1、N3、N5和N7。为了在接通到当前所传输的GOP时实现尽可能小的延迟，可以按一种改变的传输顺序来布置所述图像，其为如下：
FEC2 N1 N3 N5 N7 FEC1 N8 P6 P4 P2 I0。
在这种情况下，这些图像按分辨率等级下降的顺序被布置在子序列中，使得在最高分辨率等级中要添加的图像N1、N3、N5和N7首先被传输，并且在低一级(naechstniedrigeren)的分辨率等级中要添加的图像、也即图像N8、P6、P4和P2接着被传输。最后在该传输顺序的末尾传输该帧内图像I0。此外，相应分辨率等级的冗余块总是被布置在各自分辨率等级中添加的图像的子序列的开头。
利用上述的改变的传输顺序，尤其实现了：在接通到GOP时在该GOP的开头、比如在图像N1、N3、N5和N7的子序列内，能够以降低的分辨率来继续再现图像，因为低分辨率的图像较后被传输，并且不需要之前图像的信息。然而根据图2和图3的上述预测结构所具有的缺点是，在接通到一个GOP时，可能出现图像的不均匀播放。如果比如只接收了图像P2和I0，因为其在该GOP的末尾被传输，那么这些图像首先以一半的时间分辨率被播放。但是因为这些图像在视频流的自然顺序中处于该GOP的开头，所以由此直至再现下一GOP的图像时产生了一个非常大的空隙。
由现有技术还公知了在图4中所示的预测结构，其在文献[2]中示出。在那里示出了具有十五个图像的GOP，其中该帧内图像I7现在不在该GOP的开头，而是布置在中间。这种预测结构也实现了时间上的可缩放性。在这种情况下，在最低的分辨率等级中，只传输帧内图像I7，在第二分辨率等级中，除了传输图像I7之外还传输另外的预测图像P1、P5、P9和P13，在第三分辨率等级中附加地传输图像P3和P11，在最高分辨率等级中还传输不被参考的图像N0、N2、N4、N6、N8、N10、N12和N14。根据图4的预测结构所具有的缺点是，时间上的这种缩放是不规则的，因为每个分辨率等级中(除了最低的分辨率等级)的图像数目不能被一个共同的因数整除。如果比如该图像组利用第二高的分辨率等级被传输(也即图像N0至N14被省略)，那么就在两个GOP之间由两个图像产生了一个空隙，而在每个GOP中总是只由一个图像产生一个空隙。其原因在于，在该第二高的分辨率等级中，在GOP的两端上的各个图像被省略。
本发明的任务在于，提供一种用于视频编码和视频解码的方法和一种相应的装置，所述方法和装置保证了如果接收设备被接通到传输所述视频图像的信道上，那么以尽可能小的延迟来均匀地播放所述视频图像。
该任务通过独立权利要求来解决。本发明的改进方案被定义在从属权利要求中。
在根据本发明的方法中，构造了图像组，其中各个图像组按原始时间顺序包含有多个在时间上彼此相继的图像。在这种情况下，所述的原始时间顺序对应于在视频流中所再现的场景的实际时间过程。
在该方法中，每个图像组都通过构造一个预测结构而被编码，按照该预测结构把该图像组的一个或多个图像确定为帧内图像，这些帧内图像分别被帧内编码，并且将该图像组的其它图像确定为帧间图像，这些帧间图像分别从该图像组的至少一个参考图像中来预测，并根据所述至少一个参考图像而被帧间编码。在这种情况下，该预测结构被构造使得：
i)每个帧内图像都是参考图像，由该参考图像来预测该图像组的相对于该帧内图像在时间上较早的至少一个图像以及该图像组的相对于该帧内图像在时间上较晚的至少一个图像；
ii)所述帧间图像包含有多个不被参考的图像，没有该序列的图像由所述多个不被参考的图像来预测。
接着从该图像组的被编码的图像中形成具有时间传输顺序的传输序列，其中被编码的不被参考的图像中的至少一些是该传输顺序的第一图像。在此，传输顺序应理解为图像在编码之后接着要被传输的顺序。
由于在根据本发明的方法中不被参考的图像位于该图像序列的开头，所以实现了在接通到图像组时经常能够以降低的分辨率来再现该图像组，因为为了解码其它图像而并不需要的那些图像在该图像组的开头被传输。此外，由于帧内图像没有布置在该图像序列的边缘，并且由帧内图像来预测至少一个时间上较早的和一个时间上较晚的图像，所以实现了图像的均匀播放。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述一个或多个被编码的帧内图像被设置为该传输顺序的最后的图像。由此甚至在接通到一个图像组时在后面的时刻继续实现了对该图像组的至少被帧内编码的图像的再现。
在根据本发明方法的另一优选的扩展方案中，所有被编码的不被参考的图像作为第一图像而被布置在传输顺序的开头。另外在一个优选的变型方案中保证了帧内图像的一种基本居中的布置。其实现方式是：在图像组中的图像数目为奇数时，该图像组的中间图像是帧内图像，并且在该图像组的图像数目为偶数时，帧内图像位于该图像组中对应于该图像组的图像数目除以二的结果或该结果加一的那个位置上。
在本发明的另一特别优选的实施方案中，不仅不被参考的图像、而且还有由其来预测该图像组的一个或多个图像的那些图像被作为帧间图像包含在该图像组中。在该传输顺序中，这些被编码的参考图像优选地被布置在至少一些被编码的不被参考的图像与该或这些被编码的帧内图像之间。通过这种方式，按照相应图像在解码时的重要性来进行图像的分级。一个图像在进行解码时越重要，那么它在该传输顺序中被布置得越晚。
在本发明的另一优选的实施方案中，在传输各个图像组时为所述图像组分别生成用于错误保护的冗余数据，其中该冗余数据在形成该传输序列时被插入到该传输顺序中。在这种情况下有利的是，在该传输顺序中，把该冗余数据的至少一部分布置在第一图像之前，因为这样在接通到图像组时，实际的图像信息则在比当该冗余信息位于该图像组的末尾时的情况要晚的时刻处出现。
在本发明的另一实施方案中，相应的图像组可以以更多的时间分辨率等级被缩放，其中最低的分辨率等级只包含有该或这些被编码的帧内图像，并且每个较高的分辨率等级以在该较高分辨率等级中与低一级的分辨率等级相比被添加的一些被编码的图像为特征。这样就实现了本发明的一种具有可缩放的视频编码的有利组合。在这种情况下，被编码的图像优选地在传输序列中被布置在各自被分配了一个分辨率等级的子序列中，其中相应子序列包含有与低一级分辨率等级相比在分配给该相应子序列的分辨率等级中被添加的被编码的图像，其中这些子序列在该传输顺序中按分辨率等级下降的顺序来布置。由此保证了在接通到图像组时保持图像的尽可能高的时间分辨率。
在本发明的另一扩展方案中，为至少一部分子序列分别构造了单独的冗余数据，这些冗余数据在传输顺序中分别被布置在相应的子序列之前。由此能够通过如下方式来实现根据分辨率等级灵活地确定错误保护：所述单独的冗余数据具有至少部分不同的错误保护度，其中，子序列的分辨率等级越高，该用于子序列的冗余数据的错误保护度优选地越低。
在本发明的另一特别优选的实施方案中，通过如下方式保证了一种规则的时间上的可缩放性：这些分辨率等级以因数为特征，即除了最低的分辨率等级之外的所有的分辨率等级都包含有可以被该因数整除的数目的图像。
在本发明方法的另一扩展方案中，该预测结构被确定，使得给至少一个不被参考的图像分配预给定数目的图像，其中所述不被参考的图像由所述预给定数目图像中的、那个通过最低小数目的预测而被形成的图像来预测。从而为了预测图像总是使用由尽可能少的之前的预测步骤产生的图像。由此提高了错误鲁棒性，因为在传输出错时误差传播是较小的。在此，所述预给定数目的图像优选地是该图像序列中的时间上最接近所述不被参考的图像的两个参考图像，也即在时间上最接近的、不是不被的参考的图像的两个图像。
在本发明的另一实施方案中，至少一部分帧间图像分别由多个其它的图像来预测，其中所述至少一部分帧间图像的一个相应图像被划分为多个块，并且针对每个块从所述多个其它的图像中确定单个图像，由该单个图像来预测该块。由此，本发明的方法结合了开头所述的利用多个参考帧的预测。
除了上述用于视频编码的方法之外，本发明还涉及一种用于发送数字化的图像序列的方法，其中所述数字化的图像序列按照本发明的方法而被编码，并且这些图像接着按该传输序列的时间传输顺序而被发送。所述发送在此优选地通过广播业务在一个或多个广播信道上进行。
除了上述用于视频编码的方法之外，本发明还包括一种相应的用于解码数字化图像序列的方法，所述数字化的图像利用根据本发明的方法被解码并被发送。在该解码方法中，该序列的图像组的被编码图像的传输序列被接收。接着根据所使用的预测结构来解码每个传输序列的被编码的图像。最后，每个传输序列的被解码的图像按该图像组的原始时间顺序被读出，由此原始的视频流被重建。
除了上述的方法之外，本发明还包括一种相应的用于发送数字化图像序列的发送机，其中该发送机具有装置，以便按照本发明的每个任意的变型方案来实现根据本发明的编码方法以及随后的对被编码图像的发送。
此外，本发明还涉及一种用于对利用根据本发明的方法而被发送的数字化图像序列进行接收并解码的接收机，其中该接收机被构造，使得该接收机具有利用其可实施上述的解码方法的装置。
下面参照附图来详细解释本发明的实施例。
其中：
图1至图4示出了按照现有技术的方法而被编码的图像组；
图5至图12示出了按照本发明的方法的实施方案而被编码的图像组；以及
图13示出了一种具有根据本发明的发送机和根据本发明的接收机的视频流传输系统。
图1至图4示出了利用根据现有技术的方法而被编码的不同图像组GOP。图1至图4已经在前文中进行了阐述，因此不再更详细地探讨这些附图。
图5示出了在图像序列中的图像组，其中该图像序列按照本发明方法的一个实施方案而被编码。所示的预测结构本身由文献[2]公知，其中该图像组GOP具有七个图像，并且通过如下方式形成一个树状预测：在该图像组中间的图像是帧内图像I3，由该帧内图像I3来预测时间上在前的图像P1以及时间上在后的图像P5。由图像P1又预测不被参考的图像N0和N2，并由图像P5来预测不被参考的图像N4和N6。根据本发明，从根据图5的预测结构中形成了一个具有两个单独的冗余块FEC1和FEC2的传输顺序，并且在该传输顺序中，不被参考的图像位于该传输顺序的开头。该传输顺序如下：
FEC2 N0 N2 N4 N6 FEC1 P1 P5 I3。
在此，冗余块FEC2保护不被参考的图像，而冗余块FEC1保护该帧内图像以及用于预测所述不被参考的图像的图像P1和P5。
因为这些图像在接收器中不是以该图像序列的原始顺序被解码，所以这些图像必须被存储在接收侧的所谓播放缓冲器中以便稍后进行显示。在此，在帧内图像I3被解码之后，该图像必须首先被存储。在帧内图像P1随后被解码之后，I3和P1存留在该存储器中。在不被参考的图像N0随后被解码期间，该图像同样被存储在该播放缓冲器中，并在解码结束之后被读出以便进行再现，并从该缓冲器中被删除。下面示出了一个内容序列，该内容序列示出了在每次解码图像之后该播放缓冲器的内容。在相应时刻的缓冲器的内容被概括在括号中，其中在括号中的右端的图像是在相应的时刻已被解码的那个图像。另外，还以下划线示出了哪个图像在解码之后在相应的时刻从该缓冲器中被读出并被删除。下面的内容序列示意图还根据对本发明的其它实施方案的说明而被使用。用于根据图5的图像序列的播放缓冲器的内容序列如下：
(I3)(I3 P1)(I3 P1 N0)(I3 P1 N2)(I3 N2 P5)(I3 P5 N4)(P5N4 N6)(P5 N6)(N6)。
从而应该为图5的实施方案提供三个被解码图像的播放缓冲器。
在上面的实施方案中，第一冗余块FEC1保护图像I3、P1和P5，第二冗余块FEC2保护图像N0、N2、N4和N6。因为后者图像不被用于预测其它的图像，所以对这些图像的保护优选地是较弱的。在必要时，错误保护FEC2也可以被完全取消，其中在该情况下只保护了参考图像I3、P1和P5。由此实现了一种不等错误保护UEP(UEP＝Unequal ErrorProtection)。相反，在相等错误保护EEP(EEP＝Equal ErrorProtection)中，两个错误保护块FEC1和FEC2被合并为一个错误保护块FEC。如果从图像在传输中被丢失这种情况出发(其中假定该图像的丢失是均匀分布的)，那么针对根据图5的预测结构就得到了受影响的图像的期望值E，该期望值为如下：
E＝1/7·(4·1+2·3+1·7)＝2.43。
图6示出了第二变型方案，其具有由根据图5的预测结构变型而来的预测结构。在根据图6的预测结构中，使用了所谓的缩短的预测路径。这意味着，在预测不被参考的图像时，总是尝试将一个其本身由小数目的预测产生的图像用作参考图像。在图6的例子中，不被参考的图像N2和N4分别由从两个相邻图像中由少量预测来产生的那个图像来预测。也即，在图6中与图5不同的是，图像N2不是由图像P1、而是由图像I3来预测的，并且图像N4不是由图像P5、而是由图像I3来预测的。由此提高了错误鲁棒性，因为在丢失一个或多个图像时，其余的图像能够被解码的概率上升。与根据图5的实施方案相比，得出受影响的图像的如下期望值E：
E＝1/7·(4·1+2·2+1·7)＝2.14
因此，相对于根据图5的实施方案，在根据图6的实施方案中易出错性被降低。
在根据图6的实施方案中，为此如下选择该传输顺序：
FEC2 N0 N2 N4 N6 FEC1 P1 P5 P6 I3。
在此，在接收机中，得出播放缓冲器的如下内容序列：
(I3)(I3 P1)(I3 P1 N0)(I3 P1 N2)(I3 N2 N4)(I3 N4 P5)(N4P5 N6)(P5 N6)(N6)
图7示出了一种按照与图6相同原理的、具有缩短的预测路径的预测结构，但是其中图像组的长度现在被提高到十五个图像。在此，产生了一个较大数目的时间可缩放等级，并产生了在单个可缩放等级上划分错误保护的多种可能性。
图8示出了一种具有三级的规则可缩放性的预测结构。在此，规则的可缩放性意味着，时间分辨率在彼此相继的图像组GOP上保持恒定，并且在所述图像组之间尤其不产生增大的空隙。在这种情况下，在图8的例子中示出了一种二进制的(dyadische)时间可缩放性。二进制意味着，在相应的可缩放等级以及分辨率等级(除了最低的以外)中图像的数目总是可被2整除。在此，按照图8，最低的第一可缩放等级由帧内图像I4示出，第二可缩放等级由图像I4和另外的图像N0、P2和P6来构成，第三可缩放等级由该最低和第二可缩放等级的图像以及图像N1、N3、N5和N7来构成。根据本发明，在图8中的图像组的图像以下面具有相应的冗余块FEC1和FEC2的传输顺序来布置：
FEC2 N1 N3 N5 N7 FEC1 N0 P2 P6 P4。
在此，在接收机中，播放缓冲器的内容序列如下：
(I4)(I4 P2)(I4 P2 N0)(I4 P2 N1)(I4 P2 N3)(I4 N3 N5)(I4N5 P6)(N5 P6 P7)(P6 N7)(N7)。
在此，第一冗余块FEC1保护图像I4、P2、N0和P6，第二冗余块FEC2保护图像N1、N3、N5和N7。因为后者图像并不被其它的图像用于预测，所以对这些图像的保护是较弱的。这实现了不等错误保护。在相等错误保护中，所述两个错误保护块FEC1和FEC2可以合并为一个错误保护块FEC。
图9示出了一种具有另外的时间上可缩放等级的预测结构。图9中的预测结构总共包含有四个可缩放等级。与图8不同的是，不被参考的图像N0直接由图像I4而不是由图像P2来预测。由此提供了另一可缩放等级。按照图9，最低的第一可缩放等级由图像I4组成。第二可缩放等级包括图像I4和N0。在第三可缩放等级中增加了图像P2和P6。第四可缩放等级被补充了图像N1、N3、N5和N7。基于另外的可缩放等级，可以形成另一单独的错误保护块FEC3。根据本发明，在此选择如下的传输顺序：
FEC3 N1 N3 N5 N7 FEC2 P2 P6 FEC1 N0 I4。
在此，得到如下的该播放缓冲器的内容序列：
(I4)(I4 N0)(I4 P2)(I4 P2 N1)(I4 P2 N3)(I4 N3 N5)(I4N5 P6)(N5 P6 N7)(P6 N7)(N7)。
在该变型方案中，也可以实现不等错误保护。在此，该冗余块FEC1保护图像I0和I4，FEC2保护图像P2和P6，FEC3保护图像N1、N3、N5和N7。
利用对根据图9的预测结构的小的改变就可以降低对播放缓冲器的要求，更确切地说，其方式为：不是由图像P2、而是由图像N0来预测图像N1(也即图像N0则变成图像P0)。
图10示出了本发明的另一实施方案，其具有一种多级二进制时间可缩放性的预测结构，其中该图像组的长度现在包括16个图像。
根据本发明，为图10得到了如下的传输顺序：
FEC3 N1 N3 N5 N7 N9 N11 N13 N15 FEC2 N2 N6 N10 P14 FEC1 P0 P4P12 I8。
在此，该播放缓冲器的内容序列如下：
(I8)(I8 P4)(I8 P4 P0)(I8 P4 N1)(I8 P4 N2)(I8 P4 N3)(I8 P4N5)(I8 N5 N6)(I8 N6 N7)(I8 N7 N9)(I8 N9 N10)(N9 N10 P12)(N10 P12 N11)(P12 N11 N13)(P12 N13 P14)(N13 P14 N15)(P14 N15)(N15)。
图11和图12示出了在使用上述多个参考帧的情况下的预测结构，在该预测结构中，为了预测一个图像可以使用多个参考图像。在此，图11示出了多级二进制时间可缩放性的预测结构，在该预测结构中，对图像N1、N3和N5使用了两个图像来进行预测，对其它的帧间图像使用了一个图像来进行预测。与此相反，图12示出了一种多级二进制时间可缩放性的预测，在该预测结构中，图像N1由三个图像、图像P2由两个图像、图像N3由两个图像、图像N5由两个图像、图像N7由两个图像、其它的帧间图像由一个图像来预测。
为图11和12得到了如下的根据本发明的、图像组GOP的图像的传输顺序：
FEC3 N1 N3 N5 N7 FEC2 P2 P6 FEC1 P0 I4。
在此，该播放缓冲器的内容序列如下：
(I4) (I4 P0)(I4 P0 P2)(I4 P2 N1)(I4 P2 N3)(I4 N3 N5)(I4 N5P6)(N5 P6 N7)(P6 N7)(N7)。
从本发明的上述变型方案中获得了多个优点。实现了在接通到广播信道时图像的均匀播放。另外，通过这种均匀的(比如二进制的)时间可缩放性提供了更多的可缩放等级能够被支持的可能性。如果例如对不被参考的图像的错误保护不足以将其正确地解码，那么就只能够以一半的时间分辨率(一半的图像重复频率)来显示剩余的视频流。在数据可缩放性为不规则时，图像将以不规则的时间间隔被显示，这作为有影响的而被接收。在必要时也可以定义两个不同的业务类，其中一个类涉及完整的时间分辨率，另一类涉及降低的时间分辨率。上述根据本发明的、具有缩短预测路径的变型方案所具有的另一优点在于，提高了传输的错误鲁棒性。
图13示出了一种根据本发明的传输系统的示意图。该系统包括发送机1，该发送机1用于发送由被编码的图像组成的视频流。该发送机包括用于形成图像组的装置2，其中相应的图像组按原始的时间顺序包含有多个时间上彼此相继的图像。此外，发送机1还包含有用于通过如下方式对每个图像组进行编码的装置3：形成一个预测结构，按照该预测结构把该图像组的一个或多个图像确定为帧内图像，这些帧内图像被帧内编码，并且把该图像组的其它图像确定为帧间图像，这些帧间图像分别由该图像组的至少一参考图像来预测，并根据所述至少一参考图像而被帧间编码，其中该预测结构被构造，使得：
i)每个帧内图像都是参考图像，由该参考图像来预测该图像组的相对于该帧内图像在时间上较早的至少一个图像，并预测该图像组的相对于该帧内图像在时间上较晚的至少一个图像；
ii)这些帧间图像包含有多个不被参考的图像，没有该序列的图像由这些不被参考的图像来预测。
该发送机另外还包括用于发送被编码的图像的装置4，该装置被构造，使得由每个图像组的被编码图像形成具有时间传输顺序的图像序列，并且所述被编码的图像以该传输顺序被发送，其中所述被编码的不被参考的图像中的至少一些是该传输顺序的第一图像。
这些图像由发送机1通过传输网络5、优选地通过一个或多个广播信道而被传输。传输信道5可以被接收机6接收，并且被编码在其中的数据流可以由接收机6读出。为此，接收机6包含：装置7，其用于接收该视频流的图像组的被编码图像的传输序列；以及装置8，其用于根据该预测结构来解码每个传输序列的图像；和装置9，其用于以该图像组的原始时间顺序读出每个传输序列的被解码的图像。
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Claims (25)

1.一种用于对数字化的图像的序列进行视频编码的方法，其中：
-形成图像组(GOP)，其中各个图像组(GOP)按原始时间顺序包含有多个时间上彼此相继的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)；
-每个图像组(GOP)都被编码，其方式是，形成预测结构，根据该预测结构将图像组(GOP)的一个或多个图像确定为帧内图像(I3)，这些帧内图像分别被帧内编码，并且把该图像组(GOP)的其它图像确定为帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)，这些帧间图像分别由该图像组(GOP)的至少一个参考图像来预测并根据所述至少一个参考图像被帧间编码，其中该预测结构被构造，使得
i)每个帧内图像(I3)是参考图像，由该参考图像来预测该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较早的至少一个图像(P1)以及该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较晚的至少一个图像(P5)；
ii)帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)包含有多个不被参考的图像(N0，N6)，没有该序列的图像由这些不被参考的图像来预测；
-由该图像组(GOP)的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)形成具有时间传输顺序的传输序列，其中所述被编码的不被参考的图像(N0，N2)中的至少一些是该传输顺序的第一图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该或这些被编码的帧内图像(I3)是该传输顺序的最后的图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所有被编码的不被参考的图像(N0，N2)是该传输顺序的第一图像。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中该图像组(GOP)包含有一帧内图像(I3)，该帧内图像(I3)在该图像组(GOP)中的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的数目为奇数时是该图像组(GOP)的中间图像，并且在该图像组(GOP)中的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的数目为偶数时位于该图像组中的、对应于该图像组(GOP)中的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的数目除以二的结果或者对应于该结果加一的位置。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)包含有一个或多个参考图像(P1，P5)，由所述一个或多个参考图像来预测该图像组(GOP)的一个或多个图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中来自帧间图像的集合的被编码的参考图像(P1，P5)在该传输顺序中被布置在所述被编码的不被参考的图像(N0，N6)中的至少一些与该或这些被编码的帧内图像(I3)之间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中为所述图像组(GOP)分别生成用于在传输各个图像组(GOP)时进行错误保护的冗余数据(FEC1，FEC2)，其中所述冗余数据(FEC1，FEC2)在形成该传输序列时被插入到该传输顺序中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述冗余数据(FEC1，FEC2)的至少一部分在该传输顺序中被布置在所述第一图像之前。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中各个图像组(GOP)能够以多个时间分辨率等级被缩放，其中最低的分辨率等级只包含该或这些被编码的帧内图像(I3)，并且每个较高的分辨率等级以一些被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)为特征，与低一级的分辨率等级相比在该较高分辨率等级中添加了这些被编码的图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其中被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)在该传输序列中被布置在子序列中，给所述子序列分别分配一个分辨率等级，其中相应的子序列包含有与低一级的分辨率等级相比在分配给该相应子序列的分辨率等级中被添加的被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)，其中这些子序列在该传输序列中以分辨率等级下降的顺序来布置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中为所述子序列的至少一部分分别构造单独的冗余数据(FEC1，FEC2)，这些冗余数据分别被布置在该传输顺序中相应的子序列之前。
12.根据权利要求8所述的方法，其中各个图像组(GOP)能够以多个时间分辨率等级被缩放，其中最低的分辨率等级只包含该或这些被编码的帧内图像(I3)，并且每个较高的分辨率等级以一些被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)为特征，与低一级的分辨率等级相比在该较高分辨率等级中添加了这些被编码的图像。
13.根据权利要求12所述的方法，其中被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)在该传输序列中被布置在子序列中，给所述子序列分别分配一个分辨率等级，其中相应的子序列包含有与低一级的分辨率等级相比在分配给该相应子序列的分辨率等级中被添加的被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)，其中这些子序列在该传输序列中以分辨率等级下降的顺序来布置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中为所述子序列的至少一部分分别构造单独的冗余数据(FEC1，FEC2)，这些冗余数据分别被布置在该传输顺序中相应的子序列之前。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述单独的冗余数据(FEC1，FEC2)具有至少部分不同的错误保护度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中子序列的分辨率等级越高，该子序列的冗余数据(FEC1，FEC2)的错误保护度就越小。
17.根据权利要求9所述的方法，其中所述分辨率等级以一个因数为特征，使得除了最低的分辨率等级之外的所有的分辨率等级都包含可以被该因数整除的数目的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其中该预测结构被确定，使得给至少一个不被参考的图像(N0，N2，N4，N6)分配预给定数目的图像，其中所述不被参考的图像(N0，N2，N4，N6)由所述预给定数目的图像中的、已通过最低数目的在前的预测被形成的那个图像来预测。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述预给定数目的图像是该图像组(GOP)中在时间上最接近该不被参考的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的两个参考图像。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)的至少一部分分别由多个其它图像来预测，其中所述帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)的至少一部分中的相应帧间图像被划分为多个块，并且为每个块从所述多个其它图像中确定一单个的图像，由该单个的图像来预测该块。
21.一种用于发送数字化的图像的序列(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的方法，其中该数字化的图像的序列(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)按照前述权利要求之一所述的方法被编码，并且所述被编码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)以该传输序列的时间传输顺序被发送。
22.根据权利要求21所述的方法，其中通过一个或多个广播信道来进行所述发送。
23.一种用于对利用根据权利要求21或22所述的方法被发送的数字化的图像的序列进行解码的方法，其中：
-该序列的图像组(GOP)的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的传输序列被接收；
-根据预测结构来对每个传输序列的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)进行解码；
-每个传输序列的被解码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)按该图像组(GOP)的原始时间顺序被读出。
24.一种用于发送数字化的图像的序列的发送机(1)，包括：
-装置(2)，其用于形成图像组(GOP)，其中各个图像组(GOP)按原始的时间顺序包含有多个在时间上彼此相继的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)；
-装置(3)，其用于通过如下方式对每个图像组(GOP)进行编码：形成预测结构，根据该预测结构将该图像组(GOP)的一个或多个图像确定为帧内图像(I3)，所述帧内图像被帧内编码，并且该图像组的其它图像被确定为帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)，这些帧间图像分别由该图像组的至少一个参考图像来预测并根据所述至少一个参考图像而被帧间编码，其中该预测结构被构造，使得
i)每个帧内图像(I3)都是参考图像，由该参考图像来预测该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较早的至少一个图像(P1)以及该图像组(GOP)的相对于该帧内图像(I3)在时间上较晚的至少一个图像(P5)；
ii)所述帧间图像(N0，P1，N2，N4，P5，N6)包含有多个不被参考的图像(N0，N6)，没有该序列的图像由所述不被参考的图像来预测；
-装置(4)，其用于发送被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)，该装置被构造，使得由每个图像组(GOP)的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)来形成具有时间传输顺序的传输序列，并且所述被编码图像以该传输顺序被发送，其中所述被编码的不被参考的图像(N0，N2)中的至少一些是该传输顺序的第一图像。
25.一种用于对利用根据权利要求21或22所述的方法而被发送的数字化的图像的序列进行接收和解码的接收机(6)，包括：
-装置(7)，其用于接收该序列的图像组(GOP)的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)的传输序列；
-装置(8)，其用于根据该预测结构来对每个传输序列的被编码图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)进行解码；
-装置(9)，其用于按该图像组(GOP)的原始时间顺序来读出每个传输序列的被解码的图像(N0，P1，N2，I3，N4，P5，N6)。
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