CN101810006A - 用于视频信号处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

第一视频信号处理器(103)接收第一编码视频信号，视频单元(201)从第一编码视频信号产生第二编码视频信号，其中，第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本。误差编码器(203)产生第二编码视频信号的误差冗余数据，并且复用器(207)产生输出视频数据，该输出视频数据包括第一编码视频信号和纠错数据但是不包括第二编码视频信号。第二视频处理器(105)接收输出视频数据，并且视频单元(303)从第一视频信号重新产生第二视频信号。误差单元(305)响应于误差冗余数据而检测第二视频信号的至少第一分段的误差。然后，组合器(307)通过将第一编码视频信号和第二编码视频信号的对应分段相组合来产生组合的视频数据。

Description

用于视频信号处理的方法和设备
技术领域
本发明涉及视频信号处理，并且具体地但是非排他地，涉及改善广播发布视频信号的抗误码。
背景技术
视频信号的传送和发布越来越多地使用数字编码视频信号来执行。例如，数字地面和卫星电视广播正在渐进地接管模拟广播系统。而且，数字视频信号用于经由例如因特网或者使用诸如数字通用盘等的磁光载体进行发布。
为了保持数字视频的可管理的数据率和文件大小，使用提供了很高的压缩度的复合视频编码和解码算法。常见的标准化的视频编解码器的示例是运动图像专家组的MPEG-2和MPEG-4技术标准。
然而，大多数标准化的视频编解码器的问题是它们对于例如在编码视频信号的广播、发布和检索等期间发生的比特误差很敏感。这种高度敏感性特别是由于视频编码算法对于预测算法的依赖，所述预测算法基于其他视频数据的特性来预测视频数据。而且，使用可变长度的代码用于编码视频数据导致对于比特误差的高度敏感性。为了减少误差的传播，当前的标准化系统提供了多种抗误码工具，诸如限制预定范围、引入重新同步标记和使用可逆的行程代码。许多标准化的视频编解码器也提供了分层的编码方案，所述分层的编码方案允许建立多个视频编码数据集(例如，比特流)，每个数据集对于解码的视频的最后主观质量有不同的影响。然后，可以将不同的前向纠错编码方案应用到编码数据，以允许对于质量具有最大影响的编码数据的部分比其他部分更大程度地受到防护。
遗憾地是，这样的抗误码方案都引入了相当多数量的附加错误数据，由此导致在误差特性比设计编码的情况(例如，当通过无误差信道来传送视频信号时)更好的情况下在编码效率上有相当大的损失。因此，经常很少的抗误码特征或者完全没有任何抗误码特征地编码视频信号。
然而，如果需要在容易产生误差的信道上传送这样的未编码的视频信号，则添加所有但是最简单的抗误码特征需要视频信号的解码和重新编码，这是在计算上的密集任务。
向视频信号添加误差防护的通常替代是使用前向纠错代码来防护整个视频信号，或者提供校验和和重传服务使得可以检测和重传被破坏的数据(例如，像在公知的传输控制协议TCP中使用的那样)。
然而，前向纠错编码的使用通常要求在传送之前知道信道的误差特性，或者要求假定最差的情况，由此导致更高的纠错数据率和降低的编码效率。此外，当如果误差率提高到超过设计代码的级别则纠错码的误差性能趋向于大幅度降低时，通常必须包括相当大的容限。具体地，当纠错码趋向于不平滑地和渐进地变差时，必须保证所述系统以保证操作点从不或者很少达到编码性能正在变差的情况的数据率工作。
此外，虽然重传技术的使用可以适合于一些系统，但是它对于其他系统不实用。例如，重传不适合于一些非实时的系统，诸如通过DVD来发布视频信号。而且，如果多个用户正在接收相同内容，则使用重传并没有递增适应性(scale well)，因为重传资源要求可能迅速地超过初始的广播资源。
因此，当例如要通过具有可变误差特性的网络(诸如因特网、数字电视广播或者移动无线网络)来广播视频信号时，当前的抗误码度量趋向于不是最佳的。
因此，一种用于视频处理的改进的系统将是有益的，并且特别是一种允许提高灵活性、改进反向兼容性、便利实现、具有更平滑的误差性能变差、改进质量、降低数据率、改进编码效率和/或改进性能的系统将是有益的。
发明内容
因此，本发明寻求单个地或者以任何组合地更好地减轻、缓和或者消除上述一个或多个缺点。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号处理器，该视频信号处理器包括：接收器，用于接收输入视频数据，该输入视频数据包括第一编码视频信号以及第二编码视频信号的误差冗余数据，第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且输入视频数据不包括第二编码视频信号；视频单元，用于从第一编码视频信号产生第二编码视频信号；误差单元，用于响应于误差冗余数据而检测第二视频信号的至少第一分段的误差；以及组合器，用于通过响应于所述误差的检测而将与第一分段相对应的第一编码视频信号的第二分段和第一分段相组合来产生组合的视频数据。
本发明可以允许改善视频系统的性能，其中，例如在不同的实体之间发布、广播或者传送视频信号。可以产生包括所述组合的视频数据的改进的视频信号。经常可以实现抗误码，并且特别地，可以在保持高的编码效率的同时实现降低的误差灵敏度。特别地，可以实现在误差性能/抵抗和数据率之间的改进的折衷。
在许多实施例中，本发明可以允许更渐进或者平滑的视频信号质量变差，用于提高误差率。
视频信号处理器可以具体是用于视频解码器的预处理器，由此提供改进的反向兼容性和/或有助于向现有系统引入所述视频信号处理器。所述视频信号处理器可以被有效地实现，并且/或者具有低资源要求。
误差冗余数据可以具体是前向纠错数据和/或前向检错数据。所述误差冗余数据可以具体地是通过在编码器处的第二视频信号的前向纠错而产生的冗余数据。
输入视频数据可以具体地是视频比特流和/或视频文件。所述输入视频数据可以具体地是MPEG标准化的比特流(例如，根据MPEG-2或者MPEG-4视频编码标准被编码)。
第一和第二分段可以在下述方面是对应的：它们分别在所述第一和第二视频信号中覆盖相同的图像区域和时间间隔块。第一和第二分段可以具体地是这两个信号的相同视频片段。
输入视频数据可以是单层视频信号，并且/或者误差冗余数据可以被包括在输入视频数据的辅助数据字段中。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号处理器，该视频信号处理器包括：接收器，用于接收包括第一编码视频信号的视频数据；视频单元，用于从第一编码视频信号产生第二编码视频信号，第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本；误差编码器，用于误差编码第二编码视频信号以产生第二视频信号的误差冗余数据；以及输出单元，用于产生输出视频数据，该输出视频数据包括第一编码视频信号和误差冗余数据，而不包括第二编码视频信号。
本发明可以允许改善视频系统的性能，其中，例如在不同的实体之间发布、广播或者传送视频信号。可以产生输出视频数据，该输出视频数据允许在存在误差的情况下产生改进的视频质量。经常可以实现改进的抗误码，并且特别地，可以在保持高的编码效率的同时实现降低的误差灵敏度。特别地，可以实现在误差性能/抵抗和数据率之间的改进的折衷。
在许多实施例中，本发明可以允许更渐进或者平滑的视频信号质量变差，用于提高误差率。
视频信号处理器可以具体是用于视频编码器的后处理器，由此提供改进的反向兼容性和/或有助于向现有系统引入视频信号处理器。视频信号处理器可以被有效地实现，并且/或者具有低资源要求。
误差冗余数据可以具体是前向纠错数据和/或前向检错数据。误差冗余数据可以具体地是通过第二视频信号的前向纠错编码而产生的冗余数据。
输出视频数据可以具体地是视频比特流和/或视频文件。输出视频数据可以具体地是MPEG标准化的比特流(例如，根据MPEG-2或者MPEG-4视频编码标准被编码)。
输出视频数据可以是单层视频信号/比特流，并且/或者，误差冗余数据可以被包括在输出视频数据的辅助数据字段中。
视频信号处理器可以具体地产生单层视频输出信号，其中，可以向不同质量的信号应用不同的误差编码，由此允许不同质量的信号的不同防护级别。这可以使用仅仅包括单个编码视频信号的视频输出信号来实现，而不需要用于不同的质量级别的视频编码数据。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号处理的方法，该方法包括：接收输入视频数据，该输入视频数据包括第一编码视频信号以及第二编码视频信号的误差冗余数据，第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且输入视频数据不包括第二编码视频信号；从第一编码视频信号产生第二编码视频信号；响应于误差冗余数据而检测第二视频信号的至少第一分段的误差；以及，通过响应于所述误差的检测而将与第一分段相对应的第一编码视频信号的第二分段和第一分段相组合来产生组合的视频数据。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频信号处理的方法，包括：接收包括第一编码视频信号的视频数据；从第一编码视频信号产生第二编码视频信号，第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本；误差编码第二编码视频信号以产生第二视频信号的误差冗余数据；以及，产生输出视频数据，该输出视频数据包括第一编码视频信号和误差冗余数据，而不包括第二编码视频信号。
根据下述的实施例(多个)，本发明的这些和其他方面、特征和优点将显而易见，并且参考下述的实施例(多个)阐述了本发明的这些和其他方面、特征和优点。
附图说明
将参考附图来仅仅通过示例描述本发明的实施例，在附图中：
图1图示了根据本发明的一些实施例的视频信号发布系统；
图2图示了根据本发明的一些实施例的编码器后处理器；
图3图示了根据本发明的一些实施例的解码器预处理器；
图4图示了根据本发明的一些实施例的一种视频信号处理的方法的示例；以及
图5图示了根据本发明的一些实施例的一种视频信号处理的方法的示例。
具体实施方式
下面的描述集中于适用于视频信号的发布系统的本发明的实施例，并且特别是适用于下述发布系统的本发明的实施例：在所述发布系统中，通过通信信道来传送MPEG-2编码的视频比特流，所述通信信道向所传送的比特流引入了通信误差。该系统不使用任何重传技术，并且可以具体地是广播系统。可以理解，本发明不限于这种应用，而是可以被应用到许多其他系统。
图1图示了根据本发明的一些实施例的视频信号发布系统。
该视频信号发布系统包括视频编码器101，视频编码器101根据适当的视频编码算法来编码视频信号。在具体示例中，视频编码器101是MPEG-2视频编码器，MPEG-2视频编码器产生以视频比特流形式的MPEG-2视频数据。
视频编码器101耦接到编码器后处理器103，编码器后处理器103接收MPEG-2编码的视频比特流。编码器后处理器103产生如下所述的附加误差冗余数据。该误差冗余数据与从视频编码器101接收到的MPEG-2视频数据相组合以产生输出视频数据，该输出视频数据也具有MPEG-2比特流的形式。特别地，误差冗余数据被包括在MPEG-2比特流的专用数据字段中。
来自编码器后处理器103的MPEG-2编码的视频比特流被传送到解码器布置，所述解码器布置包括解码器预处理器105和视频解码器107。MPEG-2编码的比特流的传送是通过向比特流引入误差的通信信道109。所述通信可以例如包括经由蜂窝移动电信系统、无线局域网、因特网、电视数字广播装置等的通信。将理解，虽然图1为了简洁和清楚而图示了从编码器布置101、103向解码器布置105、107的点到点通信，但是编码器后处理器103的输出比特流可以被发布到多个解码器布置。例如，编码器后处理器103可以是广播比特流的数字地面电视传送器的一部分。
解码器预处理器105接收比特流，并且提取误差冗余数据和使用它来产生改善的编码的视频信号，该改善的编码的视频信号被馈送到视频解码器107。在该示例中，视频解码器107是标准的MPEG-2视频解码器107，它执行与由视频编码器101执行的MPEG-2编码相对应的MPEG-2解码。
图2更详细地图示了编码器后处理器103。
编码器后处理器103从视频编码器101接收MPEG-2编码的视频信号。这个比特流包括根据MPEG-2标准编码的第一编码视频信号。第一视频信号被馈送到编码器视频单元201，编码器视频单元201继续进行从第一编码视频信号产生第二编码视频信号。第二编码视频信号被产生为第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且因此直接地从第一视频信号得出，但是具有比此更低的视频质量和数据率。
因此，通过降低第一编码视频信号的视频编码数据率来从第一编码视频信号产生第二编码视频信号。在该示例中，从编码器视频单元201输出的第二编码视频信号是MPEG-2编码的视频信号，该MPEG-2编码的视频信号具有比从视频编码器101接收到的MPEG-2编码的视频信号更低的数据率。
第二编码视频信号被馈送到信道编码器203，信道编码器203继续执行这个信号的信道编码。特别地，信道编码器203向第二编码视频信号的数据比特应用前向纠错码。
信道编码器203在不偏离本发明的情况下可以使用任何误差防护编码方案。例如，信道编码器203可以例如使用卷积码、级联的卷积码、低密度奇偶校验码、turbo码、重复累加码、Reed-Solomon(里德-索罗门)码或者数字喷泉码。
因此，信道编码器203产生第二编码视频信号的误差冗余数据，它例如可以具有附加奇偶校验位等的形式。
误差冗余数据经由第一复用器205(下面将详细描述)被馈送到第二复用器207，第二复用器207也从视频编码器101接收原始的MPEG-2编码的第一编码视频信号。第二复用器207将来自第一编码视频信号的编码数据和在输出视频数据中的附加误差冗余数据相组合。在该具体示例中，通过在从视频编码器101接收到的MPEG-2比特流的专用数据部分中包括第二视频信号的误差冗余数据来产生作为MPEG-2比特流的输出比特流。
因此，产生(以MPEG-2比特流的形式)的输出视频数据，它包括来自视频编码器101的原始的第一编码视频信号和第二编码视频信号的误差冗余数据，第二编码视频信号是第一视频信号的降低了数据率的版本。然而，第二编码视频信号本身没有被包括在输出数据流中。因此，向编码器后处理器103的原始输入视频数据的数据率仅仅提高了误差冗余数据的数据率，而不是用于产生误差冗余数据的第二视频信号的附加数据率。
因此，与常规多层编解码器——其中向不同的层提供不同的误差防护——相反，图1的视频编码布置产生输出信号，该输出信号包括本身没有包括在数据流中的编码视频信号的误差冗余数据。因此，从本身没有在比特流中出现的数据比特来产生误差冗余数据，并且误差冗余数据应用到本身没有在比特流中出现的数据比特。而且，在该具体示例中，产生单层视频比特流，它仍然可以提供不同层的抗误码和防护。
图3更详细地图示了解码器预处理器105。
解码器预处理器105包括去复用器301，去复用器301从编码器后处理器103接收MPEG-2编码的输出视频数据比特流。因此，由解码器预处理器105接收到的输入视频数据包括第一编码视频信号以及对于第二编码视频信号产生的误差冗余数据。然而，该输入视频数据不包括第二编码视频信号本身。
去复用器301耦接到解码器视频单元303，解码器视频单元303被布置成从第一编码视频信号重新产生第二编码视频信号。
解码器视频单元303具体地向所接收到的第一编码视频信号应用与编码器视频单元201在编码器后处理器103中应用的信号处理相同的信号处理。因此，解码器视频单元303具体地向第一编码视频信号应用相同的数据减少算法。编码器视频单元201和解码器视频单元303的处理在该示例中是相同的，使得在通信信道109中没有任何误差的情况下，将在编码器后处理器103和解码器预处理器105中对于第二编码视频信号产生精确地相同的数据比特。
解码器预处理器105还包括信道解码器305，信道解码器305耦接到解码器视频单元303和去复用器301。信道解码器305从所接收到的比特流接收误差冗余数据，并且从解码器视频单元303接收第二编码视频信号。然后继续应用前向纠错解码算法，该算法对应于在编码器后处理器103处使用的前向纠错编码算法。
在该具体示例中，信道解码器305执行两个功能。首先，它通过应用适当的检错标准来检测在所产生的第二编码视频信号中(并且因此当从其产生第二编码视频信号时在第一编码视频信号中)是否已经出现误差。例如，可以使用奇偶校验位来验证所接收到的数据。
在该示例中，第一和第二视频信号被划分为具体地是视频片段的分段。将理解，在其他实施例中，可以使用其他分段。例如，可以限定覆盖第一和第二编码视频信号的相同的时间和图像区域块的分段，并且可以对于每个分段执行检错。
解码器预处理器105的信道解码器305的第二目的是对于第二编码视频信号的数据执行数据纠错。因此，可以尝试纠正影响第二编码视频信号的、由通信信道109引入的任何误差。具体地，前向纠错解码算法可以使用误差冗余数据来纠正(直到给定点)从在通信信道109中引入的误差产生的、在第二视频信号中的误差。
在该具体示例中，信道解码器305执行标准前向纠错信道解码，它固有地纠正和检测误差。例如，可以由信道编码器203执行第二编码视频信号的标准里德-索罗门编码，并且信道解码器305可以基于由信道编码器203原始产生的所接收到的误差冗余数据来执行所重新产生的第二编码的视频信号的标准里德-索罗门解码。
因此，信道解码器305产生第二编码的视频信号的纠错版本。因此，与原始接收到的第一编码视频信号相反，所纠错的第二编码视频信号具有高得多的抗误码，并且因此有可能虽然以较低的数据率被编码，但是在存在较大误差的情况下提供更好的视频质量。
在该示例中，第一编码视频信号和所纠错的第二编码视频信号被馈送到组合器307(在图1的示例中，这经由下文将描述的熵解码器来间接地完成)。
组合器307被布置成通过组合第一和第二编码视频信号的分段来产生组合的视频数据。具体地，对于其中信道解码器305已经检测到误差的任何分段，将第二编码视频信号的分段与第一编码视频信号的相同分段相组合以产生组合的分段，然后将该组合的分段包括在输出(组合)视频数据中。在该示例中，每个分段对应于视频片段，并且因此在第一和第二编码视频信号的对应视频片段中的数据可以被组合以产生组合的视频片段。
在简单的实施例中，组合器307可以使用选择组合。因此，对于其中信道解码器305已经检测到误差的每个分段，组合器307可以优先于来自第一编码视频信号的视频编码数据而选择来自所纠错的第二编码视频信号的视频编码数据。在其中未检测到误差的所有分段中，组合器307可以选择来自第一编码视频信号的视频编码数据，并且丢弃来自第二编码视频信号的视频编码数据。
因此，从组合器307输出的组合视频数据可以与第一编码视频信号相同，除了其中已经由通信信道109引入误差的分段/视频片段之外。在这些分段/视频片段中，从降低了编码质量的、但是误差更强壮得多的第二编码视频信号中选择视频数据。
因此，可以相当大地减小由通信误差引起的质量变差，并且特别地，这样的误差不太可能引起如对于没有误差防护或者具有很小的误差防护的视频信号的不可接受的变差。此外，编码效率被保持得高，因为第二编码视频信号的给定误差防护所需要的误差冗余数据的数量小于第一编码视频信号的误差冗余数据的数量，这是因为第二编码视频信号的降低的数据率。
在一些实施例中，组合器307可以接收MPEG-2兼容的输入比特流，并且可以通过根据误差检测从每个输入比特流选择适当的MPEG-2数据来产生MPEG-2兼容输出比特流。因此，组合器307的输出可以是MPEG-2比特流，该MPEG-2比特流可以被直接地馈送到视频解码器107，视频解码器107可以根据MPEG-2标准来解码这个信号。因此，视频解码器107可以是标准的MPEG-2视频解码器。
在该具体示例中，在压缩视频信号域中执行由编码器视频单元201和解码器视频单元303执行的数据压缩。然而，对于量化的频域转换系数和运动向量数据执行数据压缩，而未进行通常在视频编码中应用的最后的无损压缩。
具体地，视频编解码器通常包括混合编码器，该混合编码器通过向原始视频信号应用有损编码而产生压缩的视频编码数据。这种有损编码产生压缩的视频编码数据，该压缩的视频编码数据具有比原始未压缩的信号低得多的数据率。有损视频编码基于寻求在感知的视频质量和数据率之间提供高折衷的压缩算法。典型的混合编码器基于人类观看者的感觉特性，以在尽可能多地降低结果产生的质量变差的同时尽可能多地压缩数据。因此，混合编码器执行考虑了图像特性的内容特定编码。例如，通过运动估计数据来检测和表示在视频序列中的移动对象的存在，不同频带的量化依赖于频率分量等的值和感知重要性。
混合编码器可以具体产生以量化的频域转换系数和运动向量数据的形式的压缩视频编码数据。
在典型的视频编码器中，然后通过无损编码器来处理所压缩的视频编码数据，以产生更紧凑的比特流。这种无损编码被称为熵编码，并且是无损的压缩，该无损的压缩提供压缩的视频编码数据的更有效的表示。然而，该编码是无损的，使得在这个编码之前在熵编码表示和压缩视频编码数据之间有直接和不模糊的关系。因此，该熵编码是完全可逆的，并且可以从该熵编码的比特序列产生压缩的视频编码数据的精确的比特序列。熵编码的示例包括霍夫曼编码、算术编码和上下文自适应二进制算术编码。
因此，混合编码器的输出是响应于图像内容特性、人类感知特性和/或可接受的质量变差特性而产生的压缩视频编码数据。相反，这个数据的无损熵编码独立于所有这些特性，并且完全独立于数据的内容(即，数据表示什么)而仅仅执行无损的比特压缩。
在该系统中，编码器视频单元201包括第一熵解码器209，第一熵解码器209执行熵解码以去除由视频编码器101执行的熵编码的影响。因此，第一熵解码器209通过执行第一编码视频信号的无损(熵)解码来提供压缩的视频编码数据。
编码器视频单元201还包括以低通滤波器211的形式的数据缩减单元，低通滤波器211耦接到熵解码器209。在该示例中，因此，通过低通滤波来自第一编码视频信号的视频编码数据来执行压缩视频编码数据的数据缩减。
在该具体示例中，通过应用与期望的滤波响应相对应的加权来低通滤波从熵解码获得的MPEG视频编码数据的离散余弦转换(DCT)系数。在所描述的系统中，使用与简单地丢弃在低通滤波器的截止频率之上的频率的所有系数相对应的理想(方波传递函数)低通滤波器。例如，可以简单地将较高的频率系数设置为0。
低通滤波器211耦接到第一熵编码器213，第一熵编码器213被布置成执行来自低通滤波器211的输出视频编码数据的无损编码，以便建立压缩视频信号的更紧凑的表示。特别地，第一熵编码器213可以应用与由视频编码器101应用的熵编码算法相同的熵编码算法。
由于低通滤波器211的低通滤波，第一熵编码器213的输出(即，第二编码视频信号)将具有比向编码器视频单元201的输入(即，第一编码的视频信号)更低的质量和更低的数据率。例如，将较高的频率系数设置为0导致图像丢失了高频信息，但是也允许第一熵编码器213执行高得多的压缩，从而减小数据率。
在该具体示例中，第一熵解码器209还向第一熵编码器213提供相关联的数据。具体地，MPEG-2输入比特流的一些数据可以直接地被复制到编码器视频单元201的MPEG-2输出比特流。例如，第一熵解码器209可以提取头部数据(包括运动向量)，并且将这个数据转发到第一熵编码器213，第一熵编码器213可以直接地将它包括在所产生的MPEG-2比特流中。
已经发现使用低通滤波器211来执行用于产生第二编码视频信号的数据缩减，以在实现实用性、视频质量和抗误码之间提供特别良好的折衷。
然而，将理解，可以替代地或者另外地应用许多其他的数据缩减技术。例如，在一些实施例中，可以通过改变压缩视频信号的量化级别来实现数据缩减。具体地，通过提高量化级别，可以实现降低质量和数据率。作为另一个示例，数据率缩减单元可以识别在视频图像中的感兴趣的区域，并且第二编码视频信号的编码数据可以被缩减到所识别的感兴趣的区域。因此，在这样的示例中，将在第二编码视频信号中有效地编码该视频图像的仅仅一部分，由此导致降低质量和数据率。
解码器视频单元303执行与编码器视频单元201精确地相同的处理。因此，解码器视频单元303包括第二熵解码器309，第二熵解码器309执行所接收到的视频信号的无损熵解码，以产生压缩视频编码数据。这个数据被馈送到数据缩减单元，该数据缩减单元在该具体示例中是与编码器视频单元201的低通滤波器211相同的低通滤波器311。低通滤波器311耦接到第二熵编码器313，第二熵编码器313通过熵编码所低通滤波的压缩视频编码数据来重新产生第二编码视频信号。
因此，在编码器后处理器103和解码器预处理器105之间的通信信道109中没有出现任何误差的情况下，由编码器视频单元201和解码器视频单元303产生的第二编码视频信号是相同的。然而，在通信信道109中出现的任何误差可以导致在由编码器视频单元201产生的第二编码视频信号和由解码器视频单元303产生的第二编码视频信号之间的差别。在第二编码视频信号中的这样的误差将被信道解码器305检测和纠正(除非误差量超过所应用的纠错码的能力)。
在一些实施例中，低通滤波不使用恒定滤波。例如，不同的编码器后处理器可以应用不同的滤波带宽，并且/或者，同一编码器后处理器103可以使用不同的视频信号的不同低通滤波，或者可以根据视频信号的当前特性来改变随着时间的低通滤波的特性。
在图2的示例中，编码器后处理器103包括滤波器带宽选择器215，滤波器带宽选择器215可以在低通滤波器211的不同滤波器带宽之间选择。另外，滤波器带宽选择器215产生作为当前选择的带宽的指示的编码滤波器带宽指示。该指示被馈送到第一复用器205，第一复用器205将它与来自信道编码器203的误差冗余数据相组合。因此，所组合的数据形成补充比特流，将该补充比特流添加到输入视频数据。具体地，第二复用器207包括具有来自视频编码器101的原始MPEG-2比特流的补充比特流。
在该示例中，解码器预处理器105的去复用器301提取编码滤波器带宽指示，并且将它馈送到低通滤波器311，低通滤波器311相应地设置滤波器带宽。
在图3的解码器预处理器105中，组合器307被布置成在压缩视频编码数据域中操作，其中，信号未被熵编码。因此，直接地对以量化的频域转换系数和运动向量数据形式的压缩视频编码数据执行组合。
因此，组合器307接收已经被熵解码后的第一和第二编码视频信号的版本。在该示例中，从第二熵解码器309接收第一编码视频信号，由此允许使用同一熵解码器309来产生用于组合的视频信号和产生第二编码视频信号。此外，从信道解码器305经由第三熵解码器315向组合器307馈送第二编码视频信号。
在非熵编码的域中的第一和第二编码视频信号的分段的组合允许在一些情况下执行改进的和更复杂的组合。例如，仅当已经选择感兴趣的区域(ROI)为受到补充比特流的防护时，组合器307才可以向纠错的ROI添加基于在ROI外部区域的输入视频数据的误差隐藏数据。
作为另一个示例，通过组合来自纠错的第二编码视频信号的分段的、在低通滤波器313的截止频率之下的DCT系数值和来自第一编码视频信号的在截止频率之上的DCT系数，可以产生组合的视频数据。这可以提供与在第二信号中不可用的更详细的高频信息组合的无误差低频信息。
在该示例中，组合器307在非熵编码的域中操作，并且因此，组合器307的输出在该示例中被馈送到第三熵编码器317，第三熵编码器317执行无损的熵编码。因此，第三熵编码器317的输出是MPEG-2兼容信号。这可以允许不进行任何修改地使用标准视频解码器107。
将理解，在一些实施例中，可以在熵编码域中执行该组合。例如，在图3中，可以去除(或者绕过)第三熵解码器315和第三熵编码器317，并且，可以直接地向组合器307(绕过第二熵解码器309)馈送第一视频信号。由组合器307执行的组合可以例如根据是否检测到误差而在第一和第二视频信号的熵编码的分段之间进行选择。
在一些实施例中，编码器后处理器103可以还包括用于误差编码第一编码视频信号的功能，以便产生第一视频信号的第二误差冗余数据。因此，这个附加误差冗余数据可以被包括在来自编码器后处理器103的输出视频比特流中。例如，该附加误差冗余数据也可以被包括在MPEG-2信号的专用数据部分中。
具体地，编码器后处理器103可以包括信道编码器，该信道编码器执行第一编码视频信号的视频数据的前向纠错编码。然后，解码器预处理器105可以包括补充前向纠错解码器，由此造成改善了第一编码视频信号的误差性能。
这样的系统可以例如允许编码器后处理器向未防护的编码视频信号提供灵活的抗误码。可以在将编码信号保持为单层编码信号的同时引入几层误差防护。例如，可以通过在正常条件下将提供良好性能的误差码来防护第一编码视频信号，而可以通过提供较高误差防护级别的误差码来防护第二编码视频信号，由此保证可以在更严重的条件下解码第二编码视频信号。因此，这样的方法在保持高的编码效率的同时提供了更渐进的变差。
因此，所描述的系统使用前向纠错来在单层视频比特流中提供不同级别的误差防护。编码器后处理器103在压缩域中操作，该压缩域允许它处理预编码的视频，该预编码的视频可以例如当它被编码时还不具有抗误码特征。编码器后处理器103在使得原始比特流不变的同时产生补充比特流。该补充比特流可以被包括在所传送的比特流的专用数据部分中，并且可以在编码器后处理器103处使用以将已经在传送期间被破坏的原始比特流的任何部分替换为该比特流的所破坏部分的较低质量版本。
通过仅仅防护比特流的一部分，该方法允许在存在误差的情况下的更渐进的变差，并且特别是减轻典型的突然前向纠错变差，即当信道误差率超过前向纠错代码被设计的误差率时出现的视频质量的突然降低。
而且，因为编码器后处理器103仅仅防护比特流的小部分，因此，可以使用更强的前向纠错代码，对于传送原始比特流加上补充流所需要的总的数据率具有可忽略的影响。因此，可以指定两个前向纠错码，其中一个以在信道上的典型误差率体验为目标，并且用于防护主比特流，并且另一个以在信道上预期的最大误差率为目标，并且用于产生补充流。
图4图示了根据本发明的一些实施例的一种视频信号处理的方法的示例。可以例如通过图1和2的编码器后处理器103来执行本发明。
该方法在步骤401中开始，其中，接收第一编码视频信号。
步骤401后是步骤403，其中，从第一编码视频信号产生第二编码视频信号。第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本。
步骤403后是步骤405，其中，误差编码第二编码视频信号以产生用于第二编码视频信号的误差冗余数据。
步骤405后是步骤407，其中，产生包括第一编码视频信号的视频输出数据和不包括第二编码视频信号的纠错数据。
图5图示了根据本发明的一些实施例的一种视频信号处理的方法的示例。可以例如通过图1和3的解码器预处理器103来执行本发明。
该方法在步骤501开始，其中，接收输入视频数据，该输入视频数据包括第一编码视频信号以及第二编码视频信号的误差冗余数据。第二编码视频信号是第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且输入视频数据不包括第二编码视频信号。
步骤501后是步骤503，其中，从第一编码视频信号产生第二编码的视频信号。
步骤503后是步骤505，其中，可以响应于误差冗余数据而对第二编码视频信号的至少第一分段检测误差。
步骤505后是步骤507，其中，通过响应于所述误差的检测将与第一分段相对应的第一编码视频信号的第二分段和第一分段相组合来产生组合的视频数据。
将理解，以上描述为了清楚而已经参考不同的功能单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，显而易见，可以在不偏离本发明的情况下，使用在不同的功能单元或者处理器之间的功能的任何适当分布。例如，可以通过相同的处理器或者控制器来执行所说明的要由独立的处理器或者控制器执行的功能。因此，对特定功能单元的参考应当仅仅被看作对用于提供所描述的功能的适合装置的参考，而不是指示严格的逻辑或者物理结构或者组织。
可以以任何适当的形式来实现本发明，包括硬件、软件、固件或者其任何组合。本发明可以可选地至少部分地被实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。可以以任何适当的方式来物理地、功能地和逻辑地实现本发明的实施例的元件和组件。事实上，可以在单个单元中、在多个单元中或者作为其他功能单元的一部分来实现所述功能。同样，本发明可以被实现在单个单元中，或者可以物理和功能地被分布在不同单元和处理器之间。
虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不意在限于在此阐述的具体形式。相反，本发明的范围仅仅由权利要求来限定。另外，虽然看起来结合特定的实施例描述了特征，但是本领域内的技术人员可以认识到，可以根据本发明组合所描述的实施例的不同特征。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其他元件或者步骤。
此外，虽然单独地被列出，但是可以通过例如单个单元或者处理器来实现多个装置、元件或者方法步骤。另外，虽然可以在不同的权利要求中包括独立的特征，但是这些特征有可能被有益地组合，并且在不同的权利要求中的包含不暗示特征的组合是不可行的和/或有益的。而且，在一类权利要求中的特征的包含不暗示对于这类的限制，而是指示该特征在适当时同样可适用于其他权利要求类别。此外，在权利要求中的特征的顺序不暗示特征必须工作的任何具体顺序，并且特别地，在方法权利要求中的独立步骤的顺序不暗示必须以这个顺序来执行这些步骤。相反，可以以任何适当的顺序来执行这些步骤。

Claims (10)

1.一种视频信号处理器，包括：
接收器，所述接收器用于接收输入视频数据，所述输入视频数据包括第一编码视频信号以及第二编码视频信号的误差冗余数据，所述第二编码视频信号是所述第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且所述输入视频数据不包括所述第二编码视频信号；
视频单元，所述视频单元用于从所述第一编码视频信号产生所述第二编码视频信号；
误差单元，所述误差单元用于响应于所述误差冗余数据而检测所述第二视频信号的至少第一分段的误差；以及，
组合器，所述组合器用于通过响应于所述误差的检测而将与所述第一分段相对应的所述第一编码视频信号的第二分段和所述第一分段相组合来产生组合的视频数据。
2.根据权利要求1所述的视频信号处理器，其中，所述组合器被布置成：通过在检测到所述误差时选择所述第一分段，并且在没有检测到所述误差时选择所述第二分段，将所述第二分段和所述第一分段相组合。
3.根据权利要求1所述的视频信号处理器，其中，所述误差单元被布置成：响应于所述误差冗余数据而纠正所述第一分段的至少一个误差。
4.根据权利要求1的所述视频信号处理器，其中，所述视频单元包括：
无损解码单元，所述无损解码单元用于产生所述第一编码视频信号的第一视频编码数据；
数据缩减单元，所述数据缩减单元用于通过向所述第一视频编码数据应用数据缩减来产生所述第二编码信号的第二视频编码数据。
5.根据权利要求4所述的视频信号处理器，其中，所述组合单元被布置成：通过将所述第一视频编码数据和无损压缩的第二视频编码数据相组合来组合所述第一分段和所述第二分段。
6.根据权利要求5所述的视频信号处理器，进一步包括无损编码单元，所述无损编码单元用于无损地压缩所述组合的视频数据。
7.根据权利要求4所述的视频信号处理器，进一步包括无损编码单元，所述无损编码单元用于在所述误差单元检测到所述误差之前无损地压缩所述第二编码视频信号的所述第二视频编码数据。
8.根据权利要求4所述的视频信号处理器，其中，所述数据缩减包括所述第一编码视频信号的低通滤波。
9.根据权利要求8所述的视频信号处理器，其中，所述接收器被布置成：从编码器接收所述第二视频信号的编码滤波器带宽指示；并且所述数据缩减单元被布置成：响应于所述编码滤波器带宽指示而调整所述低通滤波的滤波器带宽。
10.一种视频信号处理的方法，包括：
接收输入视频数据，所述输入视频数据包括第一编码视频信号以及第二编码视频信号的误差冗余数据，所述第二编码视频信号是所述第一编码视频信号的降低了数据率的版本，并且所述输入视频数据不包括所述第二编码视频信号；
从所述第一编码视频信号产生所述第二编码视频信号；
响应于所述误差冗余数据而检测所述第二视频信号的至少第一分段的误差；以及
通过响应于所述误差的检测而将与所述第一分段相对应的所述第一编码视频信号的第二分段和所述第一分段相组合，产生组合的视频数据。
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