CN102084653A - 支持像素值细化可缩放性的可缩放视频编码 - Google Patents

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Abstract

在视频材料的第一表示的像素值分辨率比视频材料的第二表示的像素值分辨率低的情况下，通过对第一表示和第二表示互相分离地进行时间预测(126，142)，其中根据通过对第二表示进行时间预测而获得的第二预测信号将第一预测残差或其重构版本从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，并通过将具有第二像素值分辨率的第二预测残差编码(132，134，144)为表示第二和第三预测信号的组合与第二表示之间的偏差，可以获得实现像素值分辨率方面的可缩放性的更高效方式。

Description

支持像素值细化可缩放性的可缩放视频编码
技术领域
本发明涉及可缩放视频编码，并且具体地涉及支持像素值细化可缩放性的可缩放视频编码。
背景技术
ISO/IEC运动画面专家组(MPEG)与ITU-T视频编码专家组(VCEG)的联合视频组(JVT)的当前计划是开发在T.Wiegand、G.J.Sullivan、J.Reichel、H.Schwarz和M.Wien等的“Joint Draft 10 ofSVC Amendment”，Joint Video Team，Doc.JVT-W201，San Jose，CA，USA，April 2007以及J.Reichel、H.Schwarz和M.Wien等的“JointScalable Video Model JSVM-10”，Joint Video Team，Doc.JVT-W202，San Jose，CA，USA，April 2007中定义的最新技术视频编码标准H.264/MPEG4-AVC的可缩放扩展，支持视频序列的时间、空间和SNR可缩放编码或其组合。
在ITU-T Rec.& ISO/IEC 14496-10AVC，“Advanced VideoCoding for Generic Audiovisual Services，”version 3，2005中所描述的H.264/MPEG4-AVC规定了一种混合视频编解码器，其中，在时域中通过运动补偿的预测或在空间域中通过帧内预测来产生宏块预测信号，并且两种预测之后都进行残差编码。将没有可缩放性扩展的H.264/MPEG4-AVC编码称为单层H.264/MPEG4-AVC编码。与单层H.264/MPEG4-AVC可比的率失真性能意味着典型地以10％比特率实现相同的视觉再现质量。给定上述内容，将可缩放性视为一种用于移除部分比特流，同时在任何所支持的空间、时间或SNR分辨率处实现与单层H.264/MPEG4-AVC编码该特定分辨率处可比的R-D性能的功能。
可以将可缩放视频编码(SVC)的基本设计归类为分层视频编解码器。在每一层中，如同在H.264/MPEG4-AVC中一样，采用运动补偿的预测和帧内预测的基本概念。然而，为了利用若干空间层或SNR层之间的冗余，集成了附加的层间预测机制。基本上，通过残差量化来实现SNR可缩放性，而针对空间可缩放性，采用运动补偿的预测和过采样的金字塔分解的组合。维持了H.264/MPEG4-AVC时间可缩放性方式。
一般而言，编码器结构取决于应用所需要的可缩放性空间。作为示意，图7示出了具有两个空间层902a、902b的典型编码器结构900。在每一层中，采用了具有层专用运动参数906a、906b的独立分级运动补偿的预测结构904a、904b。通过包括针对运动参数906a、906b以及纹理数据910a、910b的预测机制在内的层间预编码概念908，对连续层902a、902b之间的冗余进行利用。通过与H.264/MPEG4-AVC的变换编码类似的变换编码916a、916b，获得每一层902a、902b的输入画面914a、914b的基础表示912a、912b，相应的NAL(网络抽象层)单元包含运动信息和纹理数据；最低层的基础表示(即912a)的NAL单元与单层H.264/MPEG4-AVC兼容。通过所谓渐进细化图像条(slice)的附加编码918a、918b，可以提高基础表示的重构质量；为了支持细粒度可缩放性(FGS)或灵活比特率适配，可以任意截断相应的NAL单元。
复用器920对基础层编码916a、916b以及相应层902a、902b的渐进SNR细化纹理编码918a、918b分别输出的所产生的比特流进行复用，以产生可缩放比特流922。这种比特流922在时间、空间和SNR质量上是可缩放的。
概括而言，根据以上视频编码标准H.264/MPEG4-AVC的可缩放扩展，通过使用分级预测结构，提供了时间可缩放性。对于这种分级预测结构，可以不经任何改变地使用单层H.264/MPEG4-AVC标准之一。对于空间可缩放性和SNR可缩放性，必须将附加工具添加到单层H.264/MPEG4.AVC。为了产生支持较大程度的组合可缩放性的比特流，可以将所有这三种可缩放性类型进行组合。
特定应用可以从增强层中受益，增强层允许在具有低比特深度(或更一般而言，较低的像素值分辨率)以及可能较低的空间分辨率的基础层之上提取和显示较高比特深度以及可能较高空间分辨率的内容。然而，在上述可缩放扩展的版本中，仅针对基础层和增强层均以亮度和色度采样的相应阵列的相同比特深度/像素值分辨率来表示给定视频源的情况规定了可缩放性工具。
因而，提供支持像素值分辨率方面的可缩放性的可缩放视频方案是有优势的。如果这种视频编码方案可以支持不同等级的像素值分辨率之间较宽范围的可能像素值分辨率映射，则更有优势。此外，如果视频编码方案可以保持解码器侧的低计算开销，则更为有利。使用上述视频编码技术之一，提供像素值分辨率方面的可缩放性，必须将基于不同像素值分辨率而编码的两个单独的、完全自包含的视频比特流合并为一个公共可缩放数据流。然而，这导致较差的压缩比。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供以更高效的方式实现像素值分辨率方面的可缩放性的可缩放视频编码方案。
这个目的是通过根据权利要求1所述的编码器、根据权利要求12所述的解码器、根据权利要求21或22所述的方法以及根据权利要求24所述的可缩放视频比特流来实现的。
本发明基于以下发现：在视频材料的第一表示的像素值分辨率比视频材料的第二表示的像素值分辨率低的情况下，通过对第一表示和第二表示互相分离地进行时间预测，其中根据通过对第二表示进行时间预测而获得的第二预测信号将第一预测残差或其重构版本从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，并通过将具有第二像素值分辨率的第二预测残差编码为表示第二和第三预测信号的组合与第二表示之间的偏差，可以获得实现像素值分辨率方面的可缩放性的更高效方式。通过使用第二预测信号以将第一预测残差或其重构版本从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，即使使用非线性映射方案，也可以独立于第一预测信号，精确地执行第一预测残差或其重构版本的映射。通过这种措施，层间预测保持精确，并且同时，解码器不需要对涉及例如相对复杂的运动补偿的第一表示进行时间预测。这继而导致在相对高的率失真性能上，解码器处的低复杂度。此外，该可缩放编码方案本身不将预测值分辨率之间的映射所使用的映射方案限制为线性的。
附图说明
下面参考附图描述优选的实施例。具体地，附图示出了：
图1是根据本发明实施例的视频编码器的方框图；
图2是示出了根据本发明实施例的由多个块组成的视频材料的示意图；
图3是示出了根据本发明实施例的逆色调映射的示意图；
图4是示出根据本发明实施例的视频材料的画面的左上角部分的示意图，以示出高质量层中的像素与低质量层中的像素之间的空间对应；
图5a和5b是示出根据本发明不同实施例的图1的逆残差色调映射和上采样模块的内部结构的示意性框图；
图6是根据本发明实施例的视频解码器的框图；以及
图7是可缩放视频编码的传统编码器结构的框图。
具体实施方式
图1示出了包括基础层编码模块102、高质量编码模块104、质量降低模块106和复用器108在内的视频编码器100。图1的视频编码器100包括用于接收高质量源视频信号的输入110和用于输出可缩放视频比特流的输出112。视频编码器100用于将高质量源视频信号110编码成可缩放视频比特流112，使得在输出112处该可缩放视频比特流的第一部分(下面称为低质量基础层)是自包含的，这是由于在输出112处不知道或不使用可缩放视频比特流的其余部分的情况下，该部分使得能够以低于输入110处的信号初始质量的质量(即以低质量)重构输入110处的高质量源视频信号的视频内容。继而，该其余部分(下面称为高质量增强层)使得能够通过将两个部分(低质量基础层和高质量增强层)进行组合，以比低质量更高的质量来重构输入112处的高质量源视频信号。
如下面将要更详细地描述的，一方面高质量增强层与另一方面低质量基础层之间的质量差至少涉及像素值分辨率，如像素值的比特深度，如亮度和/或色度值。虽然下面的描述集中关注将高质量增强层与低质量基础层之间的比特深度差作为像素值细化差的情况，但是其它像素值分辨率差的示例也是可能的。例如，高质量增强层的像素值分辨率高于低质量基础层的像素值分辨率可以是在比特深度相同的情况下，高质量增强层中每像素的颜色参数的数目相对于低质量基础层更高的结果。例如，低质量基础层可以仅使用3个8比特值来表示视频内容，而高质量增强层可以使用4个8比特值。然而，为了易于理解下面的描述，下面的描述集中关注将比特深度差作为像素值分辨率差的示例。
上面已经提到，输出112处的可缩放比特流由一方面高质量增强层和另一方面低质量基础层组成。高质量编码模块104输出高质量增强层信号，而低质量编码模块102输出低质量基础层信号。复用器108接收这两个信号并将其复用成可缩放比特流112。例如，复用器108将这两个信号复用成可缩放比特流112，使得低质量基础层在高质量增强层之前。高质量编码模块104连接在视频编码器100的输入110和复用器108的第一输入之间。在低质量编码模块102的情况下，质量降低模块106连接在输出110和低质量编码模块102的输入之间，以在源视频信号进入低质量编码模块102之前降低源视频信号的像素值分辨率。如下面还将更详细描述的，除了像素值分辨率的降低外，模块106上执行的质量降低可以涉及其它质量降低。如下面描述的，通过比特深度的降低可以实现像素值分辨率的降低。此外，质量降低还可以包括空间分辨率的降低。具体地，下面的描述示例性地涉及低质量在像素值分辨率和空间分辨率上均与高质量不同的实施例。
基础质量编码模块102连接在质量降低模块106的输出和复用器108的另一输入之间。复用器108的输出继而连接到视频编码器100的输出112。
以这种方式进行连接，高质量编码模块104用于直接对高质量源视频信号进行编码，而低质量编码模块102对质量降低模块106输出的视频源信号的低质量版本进行编码。如下面将更详细描述的，由于编码模块102和104均单独地对其相应输入信号执行时间预测，编码模块102和104彼此并行操作。根据以下模块102和104的实施例，这两个模块均包括其自己的运动补偿的预测环路(具体为闭环)，以仅将预测残差编码成相应输出信号，即在模块104的情况下为高质量增强层，在模块102的情况下为低质量基础层。然而，如下面还将更详细描述的，高质量编码模块104附加地使用低质量编码模块102的预测残差或其重构版本，以(至少部分地，即至少针对视频材料中的一些块)细化其自身的高质量时间预测环路的预测信号。通过仅使用低质量基础层的预测残差以细化高质量编码模块104内的预测，可以通过仅执行一个时间预测来对输出112处的可缩放比特流进行解码以导出高质量。如下面将更详细描述的，仅使用低质量基础层的预测残差不需要高质量层的高比特深度与低质量层之间的色调映射是线性的。而是使用高质量增强层预测环路的预测信号来校正非线性。
在内部，基础质量编码模块102包括减法器114、变换模块116、量化模块118、逆变换模块120、加法器122、解块滤波器124、预测模块126和熵编码模块128。减法器114、变换模块116、量化模块118、逆变换模块120、加法器122、解块滤波器124和预测模块126形成闭合预测环路，即，它们以所提到的顺序连接成闭环。具体地，减法器114的非反相输入形成低质量编码模块102的输入，其中，减法器114的反相输入连接到预测模块126的输出。预测模块126的输出也连接到加法器122的第一输入，其中，加法器122的另一输入连接到逆变换模块120的输出。逆变换模块120的输入连接到量化模块118的输出，量化模块118的输出继而还连接到熵编码模块128的输入。熵编码模块128的输出同时形成低质量编码模块102的输出。
类似地，高质量编码模块104包括减法器130、变换模块132、量化模块134、逆变换模块136、加法器138、解块滤波器140、预测模块142以及熵编码模块144。以与低质量编码模块102的元件114至128相似的方式将元件130至144彼此连接。即，将元件130至142连接成闭环，其中，减法器130的非反相输入形成高质量解码模块104的输入，量化模块134的输出连接到逆变换模块136的输入以及熵编码模块144的输入，预测模块142的输出在当前情况中示例性地以间接的方式耦合至减法器130的反相输入以及加法器138的另一输入。然而，除了这些元件外，高质量编码模块104还包括另一加法器146以及两条层间预测路径148和150。层间预测路径148连接在一方面低质量编码模块102的逆变换模块120的输出与另一方面加法器146的输入之间，开关152连接到路径148中以实现路径148与加法器146的输入的连接和断开。具体地，开关152被配置为向加法器146的输入应用零或将路径148与加法器146的输入相连接。路径148表示用于从模块102向模块104提供低质量预测残差的低质量预测残差路径，并且其中连接有逆映射和上采样模块154和可选滤波器156，可选滤波器156连接在逆映射和上采样模块154与逆变换模块120之间。
类似地，路径150表示从一方面低质量编码模块102的加法器122的输出和另一方面开关158延伸的基础质量重构信号提供路径，开关158使减法器130的反相输入和加法器138的另一输入连接到加法器146的输出或路径150的另一端。以与路径148相似的方式，路径150中连接有以提到的顺序连接的可选滤波器160和逆映射和上采样模块162。
与逆映射和上采样模块162相比，连接到残差路径148中的逆映射和上采样模块154包括另一输入，用于接收预测模块142输出的预测信号，或备选地，用于接收预测模块142输出的预测信号与逆变换模块136的输出之和(即，高质量编码模块104的重构的残差信号)。因此，逆映射和上采样模块154的该另一输入直接连接到预测模块142的输出或连接到另一加法器164的输出，该另一加法器164的输入分别连接到预测模块142的输出以及逆变换模块136的输出。从图6可以中清楚地看到，可以将开关连接在加法器164和逆变换模块136的输出之间，以向加法器168的输入应用零或逆变换模块136输出的信号，从而备选地允许在两种可能性之间切换。
在详细描述了视频编码器100的内部结构之后，下面将更详细地描述其总体操作模式。具体地，以下针对示例性情况对操作模式进行初步描述，在该示例性的情况中，开关152和158采取图1所示的位置，即，将残差路径148与加法器146的输入相连接，并将加法器146的输出与减法器130的反相输入相连接，从而将基础层重构路径150从减法器130的反相输入断开。根据该假定，本发明的另一实施例提供了可以将开关158和152移除，使元件130、146、154和162之间的连接如开关152、158的连续线所示。
如上面已经描述的，模块102和104中的每一个对相应输入信号执行时间预测。例如，在低质量编码模块102中，减法器114从模块102的输入处接收到的源视频信号的低质量版本中减去预测模块126输出的低质量预测信号。因此，减法器114输出低质量残差。变换模块116对低质量残差信号执行变换。该变换可以涉及空间分解，如DCT、FFT或小波变换。量化模块118对变换后的信号进行量化。可以不使用量化模块118。例如，变换模块116执行的变换可以固有地产生整数变换系数。例如，变换模块116执行的变换是逐块变换，并且变换残差信号表示减法器114输出的低质量残差信号的空间表示。通过这种措施，变换模块116和量化模块118的组合以基于变换的方式，有损或无损地对减法器114输出的残差信号进行编码。熵编码模块128对量化变换后的残差信号进行熵编码，从而产生低质量基础层部分，复用器108将该部分复用到可缩放比特流中。
通过使用逆变换(即，与变换模块116的变换相逆的变换)，逆变换模块120从量化模块118的输出来重构低质量残差信号。因此，逆变换模块120的输出表示低质量残差信号的重构版本。如下所述，经由路径148将这种残差信号引导至高质量编码模块104。然而，加法器122也使用该重构版本以获得在低质量编码模块102的输入处接收到低质量视频信号的重构版本。具体地，加法器122将重构残差信号与预测模块126的输出(即低质量预测信号)相加。可选的解块滤波器124对所获得的低质量视频信号的重构版本进行滤波，以去除伪像，并从而将其转发到预测模块126。预测模块126对低质量输入信号的所解块重构的版本进行时间预测，例如，该时间预测涉及运动补偿。预测模块126通过这种措施计算低质量预测信号，并将该低质量预测信号输出至减法器114的反相输入和加法器122的另一输入。
如上面已经提到的，高质量编码模块104的操作实质上类似于低质量编码模块102。即，减法器130接收高质量源视频信号，减法器130从信号中减去预测模块142输出的预测信号以及从残差路径148导出的信号。因此，如上结合模块102的元件116和118所述，减法器130输出高质量预测残差，该高质量预测残差由变换模块132进行变换并由量化模块134进行量化。熵编码模块144对量化变换后的预测残差进行熵编码，以获得由复用器108复用到可缩放比特流中的高质量增强层部分。
逆变换模块136从量化变换后的预测残差重构出减法器130输出的预测残差的重构版本，并将其输出到加法器138。加法器138将该高质量预测信号的重构版本与输入到减法器130的反相输入的组合的预测信号相加，以获得输入到高质量编码模块104中的高质量源视频信号的重构版本。与元件126和124类似，解块滤波器140对重构的高质量视频信号执行解块滤波，预测模块142对解块滤波器140产生的输出执行时间预测。再次地，解块滤波器是可选的，并可以从模块104中移除。预测模块142的输出表示高质量预测信号。如以下所述，在加法器146处，通过路径148，使用从低质量编码模块102的预测残差获得的预测，对该高质量预测信号进行进一步细化。加法器146的输出将组合的预测信号提供给减法器130的反相输入和加法器138的另一输入。
为了能够使用逆变换模块120输出的重构的低质量预测残差信号，在路径148内，将该低质量预测残差信号的低质量等级转变成高质量等级。即，将低质量层的较低像素值分辨率适配为高质量层的像素值分辨率。此外，根据图1的实施例，还增加了空间分辨率，以符合高质量层的空间分辨率。相应地，在可选滤波器146的某些可选滤波(如伪像减少滤波)之后，对低质量预测残差信号进行逆色调映射和上采样处理，以反转质量减低模块106中执行的色调映射和下采样。在这种质量适配之后，将质量适配的预测残差信号应用至加法器146。因此，预测模块142的输出的预测信号与质量适配的预测残差信号之和产生了原始输入到高质量编码模块104中的高质量源视频信号的细化预测，使得可以通过元件132、134和144来对较小的高质量预测残差信号进行编码。这继而导致可缩放比特流112更好的率失真性能。
在更详细地描述模块155内的逆色调映射和上采样之前，对开关158和152在另一开关位置的情况下，高质量编码模块104的操作模式进行简短描述，这些位置由虚线进行指示。可以看出，在该层间模式中，没有使用来自低质量层的质量适配的预测残差。取而代之地，向加法器146的另一输入应用零。此外，开关158将路径150与减法器130的反相输入相连接。通过这种措施，将重构的低质量视频信号的质量适配版本作为预测信号应用至减法器130的反相输入。与路径148相似，可选滤波器160可选地对低质量重构信号进行滤波，而逆映射和上采样模块162对像素值进行逆映射，并对可选滤波并重构的低质量视频信号进行上采样。
从以上描述中应当清楚，路径148和150以类似的方式操作。下面描述模块154和162的操作中的差异。为此，以下描述假定高质量编码模块104能够在开关152和158的若干开关模式之间逐块地进行切换，下面只描述其中两种模式。更精确地，参考示出了视频材料200的一部分的图2。可以看出，视频材料包括画面202的序列。通常将每一幅画面划分成多个块204。具体地，在图2中，示出了每一幅画面202被构建成4×3块的阵列204。然而，应注意，图2中示例的逐块构建仅用作示例，因为其它逐块的子划分也是可能的。
块204应指示以下单元：在该单元中低质量编码模块102可以进行帧内预测和帧间预测之间的切换。具体地，块204可以与例如在低质量编码模块102中使用的宏块相对应，以确定这些宏块中的哪一个将由预测模块126进行时间预测以及哪一个将在不进行时间预测的情况下进行编码。然而，块204也可以与不同于宏块大小的块大小相对应。
应注意，由于两层之间的示例性空间分辨率的差异，低质量编码模块102和高质量编码模块104的有效宏块大小可以彼此不同。更精确地，虽然可以在高质量编码模块104和低质量编码模块102中都将宏块大小设置为16×16个采样，然而由于示例性空间分辨率的差异，与低质量编码模块102的宏块相比，高质量编码模块104的宏块可以采取相应画面的更小部分。此外，应注意，低质量层的宏块边界与高质量层的宏块边界可能相符，然而，根据高质量层和低质量层之间的空间分辨率比，反之也可能为真。
此外，图2示出了将画面202子划分成第一画面的小区域内的块206的示例。块206应指示以下单元：在该单元处高质量编码装置能够在各种层间预测模式之间进行切换。块205可以与例如在高质量编码模块102中使用的宏块相对应，以判定这些宏块中哪些将由预测模块142进行时间预测以及哪个将在不进行时间预测的情况下进行编码。例如，图2可以示出块204和块206分别是宏块大小的情况。在这种情况下，图2可以示出在采样方面模块102和104内的宏块大小相同的情况下，高质量层的空间分辨率是低质量层的空间分辨率的两倍的示例性情况。可以看出，将每一个块204进一步子划分成四个子块206。假定子划分成块204指示了低质量编码模块102在帧内预测和帧间预测之间进行切换的能力，子划分成块206指示了高质量编码模块104控制开关152和158的能力，则从下面的描述中可以证明，高质量编码模块104被配置为，根据以块204为单位进行的低质量编码模块102的帧内/帧间预测判定来对开关152和158进行控制。因此，对于覆盖了由低质量编码模块102进行帧间预测或时间预测的块204的块206而言，避免了路径148，而代之以使用路径150，或不使用路径148和150中的任一条。在所有其它块206内，高质量编码模块104自由选择并示例性地固定使用残差路径148来进行层间预测。如从下面的描述中将变得清楚的，通过这种措施，即使在对更高质量层进行解码时，针对视频材料的画面的每一部分，在解码器处最多仅需要一个时间预测。
从以上描述中证明，模块154和162均执行逆色调映射。然而，如从以上描述中变得清楚的，输入到模块162中的输入信号表示低质量视频信号本身的重构。与其相对，输入到模块154中的输入信号仅表示低质量预测残差的重构版本。如果模块154和162完全相同，则这可能导致在使用非线性色调映射的情况下，低质量预测信号路径148所提供的预测细化的退化。
为了示意这一点，参考图3。图3示出了一个示例，根据该示例，低质量层使用8比特采样值(即亮度和/或色度值)进行操作。在300处示例性地指示了8比特值。此外，图3假定高质量层基于10比特采样值302进行操作。从8比特值300指向10比特值302的箭头304示出了模块154所执行的逆映射，并以如上所述的修改的方式成为模块162的基础。当然，将8比特值300中的比特拷贝到10比特值302中8个最高有效比特是可能的。这可以与从8比特深度到10比特深度的线性映射相对应。然而，映射函数不限于线性映射特性。在306，图3示例性地示出了指示从8比特值到10比特值的非线性映射的图形。根据该示例的特性映射曲线由308指示。可以看出，对于较高的8比特值，曲线308的梯度示例性地较低，而对于较小的8比特值，曲线308的梯度示例性地较高。此外，沿着图形306中与8比特值有关的x轴，图3示出了指示预测模块126输出的预测信号的示例性8比特值的箭头310。相应地，示出了箭头312示例性地指示逆变换模块120输出的重构的预测残差的8比特值。可以看出，通过加法器122将值310和312相加，产生相对高的8比特值，模块162使用非线性映射函数308将该相对高的8比特值正确地映射至10比特值302。然而，如果模块154可以直接使用较小的8比特预测残差值312并将该值应用到曲线308，可以看出，由于对于非常小(或在零处)的8比特值，映射函数308的梯度314高于曲线308中低质量预测信号值310所指向的区域中的梯度316(当从零开始时)，这可以导致所产生的10比特残差值过度增大。然而，模块154不应使用低质量预测值310来将8比特残差值312移位到映射曲线308的正确部分，因为这可能需要解码器侧也在低质量层中执行时间预测。相反，应该避免需要执行两个(即针对低质量层和针对高质量层的)时间预测。因此，如从图1中可以看到，向高质量编码模块104的逆映射和上采样模块154提供预测模块152输出的高质量预测信号，该高质量预测信号可选地要与逆变换模块136输出的高质量残差信号的重构版本相加。模块154使用高质量层的该信息，以估计丢失的低质量预测信号值310并正确地将8比特预测残差值300逆映射至10比特预测残差值，并将其输出至加法器146。下面将更详细地描述逆映射和上采样模块154所使用的针对这种“校正”/“估计”的细节和不同可能性。
然而，在开始对逆映射和上采样模块154的操作模式进行详细描述之前，参考图4，图4示出了根据图1的高质量层和低质量层之间的空间分辨率差异的示例。可以看出，图4假定模块106中执行的下采样产生低质量基础层表示，该低质量基础层表示在行方向具有一半数目的像素并在列方向具有一半数目的像素。具体地，图4用连续线示出了低质量层的像素，并用虚线示出了根据高质量层将画面202子划分成像素。可以看出，每一个低质量像素正好覆盖四个(即2×2阵列)高质量像素。例如，像素A覆盖高质量像素a1到a4。当然，图4的示例仅是示意性的，高质量层和低质量层之间的其它空间分辨率比也是可能的，如上所述，该空间分辨率比包括两个空间分辨率之间没有差异以及各项异性的分辨率比。接下来将使用图4来示出模块154在针对当前低质量预测残差值310来导出丢失的低质量预测信号310的替代的功能。
具体地，在总体上对图1中的视频编码器100的功能进行描述之后，下面详细描述其功能。如所描述的，为了实现比特深度的可缩放性以及可选地空间分辨率的可缩放性，质量降低模块首先将输入110处的高质量输入视频信号下转换成进入低质量编码模块102的基础质量视频信号。这种下转换的过程可以包括使用任何色调映射方案(包括但不限于对采样值的舍入)来降低信号采样的比特深度。此外，下转换可以涉及对输入信号进行滤波(如RGB到YCbCr的转换)，降低输入信号的空间分辨率(例如，HDTV到SDTV的分辨率转换)或前述下转换措施的任何组合。模块106可以针对序列中每一幅画面的每一个块204使用不同的下转换方案，也可以针对所有画面使用同样的方案。
在下一步骤中，使用不可缩放视频编码方案(例如，H.264/AVC)对进入模块102的基础质量信号进行编码。从该编码处理中获得的压缩视频信号形成基础质量表示，并由模块102输出到复用器108。该基础质量表示允许传统视频解码器进行解码。为了对高质量源信号进行编码，使用已经在基础质量表示中传输的信息来得到高质量输入信号的预测，使得模块104输出的高质量增强层信号仅包含与输入110处输入的原始高质量输入序列的编码的预测差。在图1的示例性情况中，针对每一幅画面202的每一个块206(如，H.264/AVC的情况中的每一个宏块)，可以自适应地选择是否针对该块206使用层间预测机制。未使用的层间预测机制与开关152采取虚线所指示的位置而开关158采取连续线所指示的位置的情况相对应。这样，对于层间预测机制失败的画面区域，总是可以回退到类似同时联播的操作，根据该类似同时联播的操作，高质量编码模块104和低质量编码模块102完全彼此独立地进行操作。现在详细地描述如何从基础质量表示进行层间预测的方式。需要提醒的是，对基础质量层和高质量层采用了两个不同的运动补偿的预测环路。
具体地，下面的详细描述对在单环解码约束下从基础质量表示到高质量表示的预测处理进行描述。单环解码规定，对于高质量表示的解码，无需对相应的基础质量表示进行完全解码。特别地，仅必须使用高质量画面来执行运动补偿的预测的相当复杂的操作。为了对相应的高质量画面进行解码，仍然要求使用基础质量画面采样来执行复杂度明显较低的帧内预测处理。
首先，考虑“帧内编码”的基础质量画面块204的情况，即在不使用运动补偿的预测的情况下编码的块。甚至更精确地，考虑这些块206覆盖了在低质量编码模块102内使用运动补偿的预测进行编码的块204。针对这些块206，直接使用解码后的基础质量画面采样(即在加法器122的输出处提供的重构的基础质量视频信号)来获得进入高质量编码模块104的相应高质量画面采样的预测。该预测处理涉及模块162和160，其中，逆映射和上采样模块162的操作模式可以涉及两个步骤：
1、将基础质量采样值逆色调映射至更高比特深度，例如8比特到10比特)。
2、如本情况下所假定的，在基础质量画面和高质量画面以不同的空间分辨率进行编码的情况下，将低分辨率基础质量画面块204上采样至最高空间分辨率(例如CIF到4CIF)。在使用相同的空间分辨率的情况下，可以省略步骤2或备选地将其视为“无操作”。
这两个操作或步骤执行的顺序可以是固定的或可互换的，在可互换的情况下，高质量编码模块104可以被配置为向解码器发送该顺序以用作辅助信息，即将指示用于相应块204的顺序的指示插入高质量增强层数据流中包含的辅助信息。
具体地，可以以各种方式来执行逆色调映射处理。例如，针对比特深度方面的可缩放性，可以将模块162的输入处的基础质量采样乘以2M-N，其中，M是高质量信号的比特深度，N是基础质量信号的比特深度，该操作与线性映射相对应。备选地，可以将这视为根据min(2M-N×2M-1)，对模块162的输入处的基础质量采样值执行缩放和剪裁。
备选地，可以将下面的映射机制之一用于预测处理。例如，可以使用逐片线性映射，其中可以指定任意数目的插值点。例如，对于具有值x的基础质量采样和两个给定插值点(xn，yn)和((xn+1，yn+1)，模块162根据下面的公式来获得对应的预测采样y：
y = y n + x - x n x n + 1 - x n ( y n + 1 - y n )
如果将xn+1-xn限制为2的幂，则通过仅使用比特移位来代替除法运算，可以以很小的计算复杂度来执行该线性插值。
另一种可能的映射机制表现为查找表映射，在该机制中，通过基础质量采样值，在针对每一个可能的基础质量采样值指定了对应预测采样值的查找表中执行表的查找。查找表可以提供给解码器侧作为辅助信息，或可以缺省地已为解码器侧所知。
此外，可以使用具有恒定偏移的缩放。根据该备选方案，为了实现具有更高比特深度的对应高质量预测采样y，模块162将基础质量采样x与恒定因子2M-N-K相乘，并随后根据例如以下公式之一，分别添加恒定偏移2M-1-2M-1-K：
y＝2M-N-Kx+2M-1-2M-1-K或
y＝min(2M-N-Kx+2M-1-2M-1-K，2M-1)
通过这种措施，将低质量动态范围[0；2N-1]根据以下方式映射至第二动态范围[0；2M-1]：根据该方式，相对于y的可能动态范围[0；2M-1]，x的映射值以集中方式分布在由K确定的扩展范围内。K的值可以是整数值或实数值，并且可以在例如质量可缩放数据流内作为辅助信息向解码器发送，使得在解码器处，某些预测装置可以以与预测模块134相同的方式来执行动作，下面将对此进行描述。关于M和N的定义，参考以上描述。可以使用舍入操作来得到取整的y值。
另一种可能性是使用各种偏移进行缩放：将基础质量采样x与恒定因子相乘，并随后根据例如以下公式之一来添加可变偏移：
y＝2M-N-Kx+D或
y＝min(2M-N-Kx+D，2M-1)
通过这种措施，根据以下方式将低质量动态范围映射至第二动态范围：根据该方式，x的映射值分布在y的可能动态范围的一部分内，其扩展范围由K确定，并且其相对于下边界的偏移由D确定。D可以是整数或实数。结果Y表示高比特深度预测信号的画面采样值。可以将K和D的值在例如质量可缩放数据流内作为辅助信息向解码器发送。再次地，可以使用舍入操作来得到取整的y值，在不显式重复声明的情况下，针对比特深度映射，后者对在本申请中给出的其它示例也适用。
再一种可能性是使用叠加的缩放：根据例如以下公式之一，从相应基础质量采样x获得高比特深度预测采样y，其中，floor(a)将a向下舍入为最接近的整数：
y＝floor(2M-Nx+2M-2Nx)或
y＝min(floor(2M-Nx+2M-2Nx)，2M-1)
可以将刚才提到的可能性进行组合。例如，可以使用具有叠加和恒定偏移的缩放：根据例如以下公式之一，可以获得高比特深度的预测采样y，其中，floor(a)将a向下舍入为最接近的整数：
y＝floor(2M-N-Kx+2M-2N-Kx+2M-1-2M-1-K)
y＝min(floor(2M-N-Kx+2M-2N-Kx+2M-1-2M-1-K)，2M-1)
可以将K的值指定为对解码器的辅助信息。
类似地，可以使用具有叠加和可变偏移的缩放：根据以下的公式，可以获得高比特深度的预测采样y，其中，floor(a)将a向下舍入为最接近的整数：
y＝floor(2M-N-Kx+2M-2N-Kx+D)
y＝min(floor(2M-N-Kx+2M-2N-Kx+D)，2M-1)
可以将D和K的值指定为对解码器的辅助信息。
此外，可以针对基础质量信号的亮度和色度分量指定不同的映射机制，以考虑统计特性(如其概率密度函数)可能不同。还可以针对画面的不同区域指定不同的映射机制，其中区域不必须是连续的。此外，在采用上述映射机制之一后，可以指定，分别在编码器和解码器处，在预测模块所执行的预测处理内，要将伪随机噪声信号(“抖动信号”)添加到高比特深度预测信号。由于解码器处应精确知道这种信号以便能够对高比特深度表示进行解码，因此必须将特定参数作为辅助信息发送，作为伪随机产生器的初始化值、伪随机过程的方差和形状(例如，正态分布或均匀分布)。在可缩放比特流中未发送这样的辅助信息的情况下，可以使用缺省值，根据所选择的映射机制，作为例如分别在[0，2M-N-1]或[0，2M-N-K-1]的范围内的伪随机值的均匀分布。
当然，可以针对每一幅画面的每一个块指定使用不同的逆色调映射机制，也可以针对整个序列使用相同机制。
在任何情况下，应强调，映射曲线不限于上述可能性所定义的这些。具体地，映射曲线既不限于线性的映射曲线，也不限于部分线性的映射曲线。
关于模块162内基础质量画面块到更高空间分辨率的上采样处理，对于空间可缩放性的情况，采样插值处理可以遵循在H.264/AVC视频编码标准的可缩放视频编码扩展中描述的采样插值处理。作为一种直接的解决方案，可以简单地将针对低分辨率像素采样A而逆映射的10比特值(参见图4)拷贝到对应的四个位置相同的高分辨率像素位置A1到A4。在将以上两个步骤交换的情况下，该操作也适用于8比特值。
接下来，考虑“帧间编码”的基础质量画面块204的情况，即在使用运动补偿的预测的情况下编码的块。更精确地，描述了在这些块206的情况下高质量编码模块104的功能，块206覆盖了在低质量编码模块102内使用运动补偿的预测来编码的块204。由于上述单环解码的约束，加法器122输出的解码后的基础质量画面采样不可用解码器以解码高质量表示。因此，在这种情况下，使用减法器114输出的基础质量残差数据或逆变换模块120输出的基础质量残差数据的重构版本来执行层间预测。因此，在这种情况下，可以将层间预测视为层间残差预测。
仅为完整起见，应注意，将预测模块126用于导出低质量预测信号的运动数据(包括例如运动矢量和参考画面索引)包括在低质量基础层中，使得该信息在解码器侧可用于对预测模块126所执行的运动预测进行仿真。当然，这也适用于预测模块142。预测模块142在执行时间预测中也创建了包括运动矢量和参考画面索引在内的运动数据，该运动数据被包括在模块104输出的高质量增强层信号中。对此，应注意，可以将基础质量运动数据用作对高质量运动数据的预测，使得仅将这种层间运动预测的预测残差编码到高质量增强层中。
如关于图3所示意的，除了例如经由比特移位操作的线性逆色调映射操作的平凡情况，由于必须知道实际重构的低比特深度采样值310以能够获得对应高比特深度采样值的预测，因而不能将逆色调映射直接应用到进入逆映射和上采样模块154的残差数据中。然而，残差312仅是差信号，并且因此在模块154内相对于模块162而言采用附加措施，根据该措施，使用高质量预测信号、低质量残差数据以及可选地高质量残差信号来对重构的基础质量采样310的值进行估计。具体地，以以下方式之一获得质量适配的残差信号：
1、在这里所假定的空间可缩放性的情况下，每一个基础质量残差采样对应于多于一个高质量残差采样。为此，参考图4，像素A的基础质量残差采样在空间上与四个高质量残差采样(即a1至a4)相对应。因此，在第一步骤中，针对每一个基础质量残差采样A，确定单个对应的高质量表示值。在最简单的情况下，仅考虑与特定基础质量残差采样A相对应的高质量运动补偿的预测信号采样值a1至a4，使用从预测信号采样值a1至a4的集合获得的均值、中值或另一不同值(例如，其左上的采样值a1)作为其表示值。当使用预测模块142输出的高质量预测信号采样值与逆变换模块136输出的高质量残差采样值之和来替代仅使用预测信号采样值时，这也同样适用。在针对基础质量画面和高质量画面使用相同的空间分辨率的情况下，表示值仅是位置相同的高质量预测采样值或位置相同高质量残差和预测采样值之和。
在根据第一可能方式对色调映射进行校正中使用所获得的表示值，其中，为易于理解而参考图5a。参考5a示出了在质量适配的第一种可能方式的情况下模块154的功能。图5a中使用参考标记500示出了对刚才描述的表示值的选择。如刚才所述，表示值的选择可以包括高质量预测信号502或者高质量预测信号502和高质量残差信号504两者，通过“()”来指示高质量残差信号的可选性，通过“+”来指示组合。分别表示高质量残差和预测信号的矩形502和504的阴影部分506应指示这些信号502和504内在空间上与基础质量残差信号510内的像素508相对应并且必须由逆映射和上采样模块154来处理的空间位置或空间区域。
使用方框500中所选择的表示值来获得由于单环解码约束而不可用的重构的低比特深度采样值的估计。该估计是使用相同的色调映射操作或在高质量源序列的下转换阶段期间用于对高质量表示值进行基础质量编码(即在质量降低模块106内)的足够相似的色调映射操作来获得。更精确地，在步骤500内选择表示值之后，执行色调映射512，以将所获得的表示值(如10比特值)转换为具有更低比特深度(如8比特)的值。现在，通过加法操作514将方框512输出的低比特深度估计值与进入模块154的低比特深度残差采样值相加，以获得低分辨率、低比特深度的重构采样值的细化估计。在这里所假定的空间可缩放性的情况下，在方框516中使用方框516对该细化估计进行逆色调映射，还对低分辨率、低比特深度的重构信号的细化估计进行上采样。如上所述，该上采样处理可以根据用于帧内编码的基础质量画面块的处理。最后，在减法器方框518中，确定逆色调映射和可能地上采样后的细化估计值与方框500中所选的高质量表示值之间的差值，所产生的差值表示模块154向加法器146输出的逆残差色调映射和上采样后的基础质量残差采样。
2、参考图5b描述获得质量适配的残差信号的第二种方式。在这种情况下，使用相同的色调映射操作或在高质量源序列的下转换期间用于基础质量编码的足够类似的色调映射操作，对与基础质量残差信号510的低质量采样值508在空间上相对应的高质量运动补偿的预测信号502内的采样值506，或高质量运动补偿的预测采样502的这些采样值506与高质量残差信号504的采样值506的逐采样之和进行逐采样色调映射520，产生高空间分辨率、低比特深度的表示。在如本情况下示例性假定的将不同的空间分辨率用于基础质量画面和高质量画面的情况下，将进入模块154的基础质量残差采样508上采样522至高质量空间分比率，也产生高空间分辨率、低比特深度的表示。另外，即在基础质量层和高质量层内空间分辨率相同的情况下，直接使用已经具有高质量分辨率的原始基础质量残差采样508，而不使用方框522。将这两个高空间分辨率、低比特深度的信号相加524，并随后根据如前所述的用于帧内编码的基础质量画面块的处理来对其进行逆色调映射526，再次产生高空间分辨率、高比特深度的表示。在减法器528内确定高质量运动补偿的预测信号采样值，或者在由()指示的可选情况下，高质量运动补偿的预测信号采样值与高质量残差信号采样之和分别与该逆色调映射后的高空间分辨率、高比特深度信号之差。所产生的逆色调映射后的高空间分辨率、高比特深度信号表示模块154输出到加法器146的“逆残差色调映射和上采样”后的基础质量残差信号。
使用这两种层间残差预测方案中的哪一种可以是固定的，也可以是可变的，在可变的情况下，可以将信息插入高质量增强层信号中包含的辅助信息中，向解码器侧指示图5a和图5b的选项中的哪一个已经用于特定块206。
分别在图5a和图5b的选项中，使用了间接方式，该间接方式首先使用从高比特深度域到低比特深度域操作的前向色调映射，然后添加基础质量残差，接着低比特深度域由逆色调映射操作返回高比特深度域。根据另一个实施例可以避免该间接方式。例如，可以使用一阶泰勒近似对“逆”色调映射特性曲线308进行线性化。在这种情况下，在可能的上采样操作之前，可以使用依赖于根据方框500的选择而导出的对应高质量表示值的因子来对进入模块154的基础质量残差采样值进行线性缩放。备选地，在空间可缩放性的情况下，使用分别依赖于对应高质量运动补偿的预测信号采样值或高质量运动补偿的预测信号采样值与高质量残差信号采样值之和的因子，对上采样的或否则原始的基础质量残差采样值进行线性缩放。换言之，根据从加法器168到达的高质量信号(即高质量预测信号或高质量预测信号与高质量预测残差的组合)，将比特深度适配与残差值的缩放相结合。
如前所述，然后使用模块154输出的逆色调映射并且根据本示例上采样后的基础质量残差采样值，对预测模块142输出的高质量预测信号进行细化。
对于层间运动预测，应注意，为了实现细化的编码效率，可以发送运动参数(如在预测模块142内使用H.264/AVC对高质量表示进行编码的情况下的宏块划分、参考画面索引以及运动矢量)作为与模块126内使用基础质量表示的对应参数进行的预测之差。该层间运动预测方案独立于采样比特深度方面的可缩放性，并因而可以使用H.264/AVC视频编码标准的可缩放视频编码扩展中描述的机制。
应注意，根据另一个实施例，高质量编码模块104不受单环解码约束。在没有单环解码约束的情况下，所有重构的基础质量采样都可用于高质量表示的解码，并且视频编码器100可以自由地选择使用涉及层间预测路径150的预测机制还是涉及层间预测路径148的预测机制，这两种机制在先前都已描述过。可以在两种预测机制之中做出判定，使得在输出112处得到所产生的可缩放比特流的最佳率失真性能。然而，例如降低所需的编码复杂度之类的其它判定准则也是可能的。
在描述了视频编码器的实施例之后，以下关于图6描述视频解码器的实施例。图6的视频解码器600包括解复用器602、用于重构基础质量残差信号和高质量残差信号的熵解码和逆变换部分604、基础质量重构单元606，以及高质量重构单元608。高质量重构单元608继而包括时间预测单元610和重构单元612。
图6的解码器600能够对图1的视频编码器100的输出112输出的可缩放比特流进行解码。具体地，视频解码器600包括用于接收可缩放比特流的输入614，并能够从该可缩放比特流中提取基础质量序列和高质量序列。为此，图6的解码器600包括用于解码的基础质量序列的输出616以及用于解码的高质量序列的输出618。虽然解码器600能够提取高质量序列以及低质量序列，应注意，根据另一个实施例，解码器600可以不包括输出616。
解复用器602的输入连接到输入614。解复用器602包括两个输出，一个用于高质量增强层信号，另一个用于低质量基础层信号。这两个输出都连接到残差信号重构单元604的相应输入。在内部，残差信号重构单元604包括熵解码单元620和622分别跟随有逆变换单元624和626的两个串联连接。每一个串联连接连接到解复用器602的输出中不同的一个输出。具体地，残差信号重构单元604包括两个输出，其中，熵解码单元620和逆变换单元624连接在这些输出之一与解复用器602的高质量增强层输出之间，而熵解码单元622和逆变换单元626连接在另一输出与解复用器602的低质量基础层输出之间。
熵解码单元620反转熵编码单元144执行的熵编码，而熵解码单元622反转熵编码单元128执行的熵编码。逆变换单元624在其操作方面与逆变换单元136等效，而逆变换单元626与逆变换单元120相对应。因此，在逆变换单元624的输出处，逆变换单元136输出的重构的高质量残差信号可用，而如低质量编码模块102内的逆变换单元120的情况一样，逆变换单元626输出低质量残差信号的重构版本。
基础质量重构单元606由与低质量编码模块102的元件122-126相对应的元件组成。具体地，低质量重构单元606包括加法器628、预测单元630和解块滤波器632，这些元件与元件122、126和124分别对应。具体地，加法器628和解块滤波器632以所提到的顺序串联连接在逆变换单元626的输出和输出616之间，而预测单元630连接在解块滤波器632的输出和加法器628的另一输入之间。
在高质量重构单元608内，重构单元612由与高质量编码模块104的元件146、138和140相对应的元件组成。类似地，预测单元610由与元件142、164和148至162相对应的元件组成。更精确地，重构单元612包括加法器634、另一加法器636和解块滤波器638，其中加法器634和解块滤波器638以所提到的顺序串联连接在逆变换模块624的输出和输出618之间。预测单元610包括预测单元640、加法器642、第一层间预测路径644、第二层间预测路径646和三个开关648、650和652。可选滤波器654和656分别与逆映射和上采样模块658和660的串联连接连接到路径644和646中的每一个。元件640至652在功能方面和互连方面与图1的元件148至164以及142相对应，其中，与图1中的虚线相类似，附加开关648示出了逆变换单元624和136的输出分别对模块658和154分别执行的逆映射的校正所做的贡献的可选性。特别地，开关148使以下变得清楚：可以允许编码器100判定是否结合高质量残差来使用高质量预测信号或者是否单独使用高质量预测信号，在单独使用的情况下，开关648对加法器642的另一输入应用零。在这种情况下，高质量重构单元608可以使用高质量增强层信号内的相应辅助信息来判定如何控制开关648。该辅助信息可以由高质量编码模块104经由可缩放比特流提供。
为完整性起见，应注意，开关648连接在加法器642的另一输入和逆变换单元624的输出之间，并且路径646从加法器628的输出经由开关652延伸到加法器634的另一输入，而第一层间预测路径644从逆变换单元626的输出经由开关650延伸到加法器636的另一输入。此外，预测单元640连接在解块滤波器638的输出和加法器636的另一输入之间，加法器636的输出经由开关652连接到加法器634的另一输入。
在高质量视频信号的重构中，解码器600以下面的方式进行操作。首先，解复用器602对输入614处的可缩放比特流进行解复用以一方面获得对高质量增强层的访问，另一方面获得对低质量基础层的访问。在单元620和622分别进行熵解码后，逆变换单元624和626分别对所产生的变换系数执行逆变换。在逆变换单元624的输出处，产生高质量预测残差的重构版本。类似地，在逆变换单元626的输出处，产生低质量预测残差的重构版本。预测单元640使用解码后的高质量序列来执行时间预测，如运动补偿的预测。为此，预测模块640使用时间预测数据，如由预测模块142创建并且已被编码为高质量增强层信号的运动数据。加法器636通过添加层间预测路径644所获得的预测残差的预测来对该高质量预测信号进行细化。至少，这对于块206而言为真，对于块206，高质量编码模块104使用具有例如从可缩放比特流内的相应辅助信息或从低质量基础层信号可识别出的这些块的路径148。对于这些块，开关648和650采取图6中使用连续线指示的位置，而开关652采取虚线指示的位置。将细化的预测信号经由开关652转发到加法器634，加法器634将细化的预测信号与重构的高质量预测残差相加。因此，解块滤波器638执行解块滤波，以获得并在输出618处输出解码后的高质量序列。
对高质量编码模块104针对其使用路径150的这些块206，开关652采取图6中连续线指示的位置，而开关650采取另一位置，即虚线指示的位置。关于对这些块的识别，参考刚才关于其它层间预测块而描述的功能。在这些块的情况下，加法器634将经由路径646从加法器628的输出获得的具有逆映射和上采样形式的、重构的基础质量视频信号与重构的高质量预测残差相加。具体地，预测单元630对在低质量编码模块102中对其已使用时间预测的块204执行时间预测。加法器628将该预测信号与重构的低质量预测残差相加，以输出路径646所使用的基础质量视频信号的重构版本。再次地，应注意，预测单元630也根据低质量编码模块102的预测模块126已使用并插入低质量基础层中的时间预测数据(如运动补偿数据)来执行对基础质量层的时间预测。
关于解码器600中目前未描述的其它块，参考视频编码器100的以上描述，因为关于这些块，与编码器中的情况一样，执行完全相同的步骤。对于逆映射和上采样单元658和660，以及通过使用经由开关648提供给加法器642的预测信号或预测单元640的预测信号与高质量预测残差的重构版本之和，逆映射和上采样单元658对基础质量预测信号的估计，这尤其为真。
最后，应注意，离开单元658的逆色调映射和(可能地)上采样后的基础质量残差采样值与进入加法器634的编码后的高质量残差采样值相加，从而获得解码处理中使用的有效的高比特深度、高分辨率预测残差信号，以基于该预测残差信号和离开预测单元640的预测信号来重构高质量序列，并且可以满足单环约束，使得针对视频的每一个部分，最多仅需要一个时间预测以对视频内容进行高质量解码。
当将图6的解码器实施例转移到H.264/AVC的环境时，通过使用元件622、626和606对基础质量表示的解码完全符合H.264/AVC。与以上提到的针对SVC的建议中所描述的、不具有比特深度可缩放性的空间可缩放性操作相比，对高质量表示进行解码所需的仅有的附加步骤是逆色调映射，以及在空间可缩放性的情况下取代SVC中的层间解释而采用的针对解码的基础质量画面采样的上采样操作，以及逆残差色调映射和在空间可缩放性的情况下取代SVC中的层间残差预测而采用的针对基础质量残差采样的上采样操作。
换言之，以上实施例描述了用于对视频信号的分层表示进行编码(编码/解码)的视频编码器(编码器/解码器)，包括：用于对基础质量层进行编码的标准化视频编码方法；用于在帧内编码的基础质量画面块的情况下或者在不必遵守单环解码约束的情况下，通过使用重构的基础质量信号来执行高质量增强层信号的预测的预测方法；用于在帧间编码的基础质量画面块的情况下，通过使用解码的基础质量残差信号来执行高质量增强层残差信号的预测的预测方法(以下称为“层间残差预测”)；用于对高质量增强层信号的预测残差进行编码的残差编码方法；以及用于对高质量增强层预测模式进行编码的编码方法。
在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并使用从与基础质量层相关联的动态范围至与高质量增强层相关联的动态范围的映射函数，来执行层间帧内预测，其中，上采样和映射操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下，可以将其作为辅助信息向解码器发送。
在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并根据以下公式对(可能上采样后的)基础质量层的采样值x进行缩放和剪裁，也可以执行层间帧内预测：
min(2M-Nx，2M-1)
其中，使用比特深度N来表示基础质量层的采样值x，并使用比特深度M来表示高质量增强层的采样值，其中M＞N。上采样与缩放和剪裁操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下应将其作为辅助信息向解码器发送。
此外，在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并使用具有作为辅助信息发送的给定数目的插值点的逐片线性映射，也可以执行层间帧内预测，其中，上采样和线性插值映射操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下应将其作为辅助信息向解码器发送。
备选地，在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并使用用于对包含对应的高质量采样值并可以作为辅助信息发送的查找表进行索引操作的(可能上采样后的)基础质量信号采样的值，可以执行层间帧内预测，其中，上采样和查找表映射操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下应将其作为辅助信息向解码器发送。
另一种可能性是，在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并使用从与基础质量层相关联的动态范围至与高质量增强层相关联的动态范围的映射函数，来执行层间帧间预测，其中，上采样和映射操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下，可以将其作为辅助信息向解码器发送。根据另一实施例，在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，通过对基础质量层信号进行上采样，并使用具有作为辅助信息发送的给定数目的插值点的逐片线性映射，也可以执行层间帧间预测，其中，上采样和线性插值映射操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下可以将其作为辅助信息向解码器发送。
备选地，通过以下步骤执行层间帧间预测：针对每一个基础质量采样，从位置相同的高质量预测信号采样值的集合(在针对基础质量画面和高质量画面使用相同空间分辨率的情况下，可以仅由一个单值组成)确定高质量表示值(可以是均值、中值或另一不同的值)，然后对该高质量表示值执行色调映射操作，将该色调映射后的高质量表示值与对应的基础质量残差采样值进行组合(例如经由加法运算)，然后进行逆色调映射，并在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，使用上述方法对该组合信号进行上采样，最后确定逆色调映射并(可能地)上采样后的组合信号与高质量表示值之间的差。
另一备选方案是通过以下步骤执行层间帧间预测：针对每一个基础质量采样，从位置相同的高质量预测信号采样值与对应的高质量残差信号采样值之和的集合(在针对基础质量画面和高质量画面使用相同空间分辨率的情况下，可以仅由一个单值组成)确定高质量表示值(可以是均值、中值或另一不同的值)，然后对高质量表示值执行色调映射操作，将该色调映射后的高质量表示值与对应的基础质量残差采样值进行组合(例如经由加法运算)，然后进行逆色调映射，并在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，使用上述方法对该组合信号进行上采样，最后确定逆色调映射并(可能地)上采样后的组合信号与高质量表示值之间的差。
另一种修改可以是通过以下步骤来执行层间帧间预测：将在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)上采样的，或否则原始的基础质量残差采样值与位置相同的色调映射后的高质量预测信号采样值进行组(例如经由加法运算)，然后在不进行上采样步骤的情况下，使用上面刚刚描述的方法对该组合信号进行逆色调映射，并最后确定逆色调映射后的组合信号与高质量预测信号之间的差。
对此，另一种修改可以是通过以下步骤来执行层间帧间预测：将在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)上采样的，或否则原始的基础质量残差采样值与位置相同的色调映射后的高质量预测信号采样值和对应的高质量残差信号采样值之和进行组合(例如经由加法运算)，然后在不进行上采样步骤的情况下，使用上面在以上备选方案内刚刚描述的方法对该组合信号进行逆色调映射，并最后确定逆色调映射后的组合信号与高质量预测和残差信号之和之间的差。另一种备选方案是通过以下步骤来执行层间帧间预测：在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，进行上采样，并使用缩放因子对(可能上采样后的)基础质量残差采样值进行缩放，该缩放因子依赖于位置相同的高质量预测信号采样的值并可以通过对查找表进行索引处理来获得。该查找表可以作为辅助信息发送至解码器或已为解码器所知。上采样和缩放操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下可以将其作为辅助信息向解码器发送。根据另一个备选方案，通过以下步骤来执行层间帧间预测：在空间可缩放性的情况下(即针对基础质量层和高质量层使用不同的空间分辨率)，进行上采样，并使用缩放因子对(可能上采样后的)基础质量残差采样值进行缩放，该缩放因子依赖于位置相同的高质量预测信号采样与对应的高质量残差信号采样之和的值并可以通过对查找表进行索引操作来获得。该查找表可以作为辅助信息发送至解码器或已为解码器所知。上采样和缩放操作的顺序可以是固定的，也可以是可互换的，在可互换的情况下可以将其作为辅助信息向解码器发送。
残差编码可以按照H.264/AVC的规范来执行，也可以根据H.264/AVC的规范来执行。
应注意，可以对上述实施例进行修改。例如，取代将加法器146放置在预测单元142的输出与减法器130的反相输入之间，可以经由开关152，向位于变换模块132的输入和输入110之间的另一个减法器以及连接在逆变换模块136的输出和解块滤波器140的输入之间的另一个加法器提供逆映射和上采样模块154的输出。可以移除滤波器140至124以及解码器中对应的元件。此外，熵解码和熵编码模块可以被其它编码模块所替代，或可以不使用。继而，作为熵编码方案，可以使用Huffman编码或可变长度编码，也可以使用算术编码。在对预测残差的编码和解码中涉及的变换和逆变换可以逐块操作，其中变换的块大小例如小于宏块，编码模块102和104可以以宏块为单位分别判定是否进行帧间/帧内预测或层间预测。继而，关于运动补偿或时间预测，也可以在逐块的基础上执行该预测，其中块大小例如在变换块的大小与宏块的大小之间。此外，应特别注意，上述层间模式之间的逐块切换不是必需的。而是可以对上述实施例进行修改，使得可以仅激活使用路径644和148的层间预测模式。
此外，虽然上面没有显式说明，但是，根据质量降低模块106中执行的质量降低措施，逆映射和上采样模块中执行的步骤也可能涉及其它质量适配措施。此外，应注意，虽然未关于图6显式进行描述，但是，如果需要，在图6的解码器中使用已被描述为插入可缩放比特流中的所有辅助信息，来分别控制对应的元件。此外，在以上实施例中，将低质量预测残差的重构版本用于细化高质量层的预测。然而，仅作为预防措施，应注意，编码器也可以使用减法器114输出的低质量预测残差。然而，使用逆变换模块120输出的重构版本是有优势的，因为该重构版本在解码器侧可用，而解码器仅对原始的低质量预测残差进行估计以与重构版本相对应。类似地，虽然根据以上描述使用了闭环预测，但是也可以使用开环预测，即基于输入信号而不是重构信号来进行时间预测。
换言之，作为针对像素值分辨率以及可选地空间分辨率的示例，在采样比特深度方面，以上实施例使得能够提供SVC向可缩放性的可能扩展。具体地，该可能扩展使编码器能够存储可以由任何传统视频解码器解码的视频序列的基础质量表示，以及由传统视频解码器所忽略的、更高比特深度和可选地更高空间分辨率的增强信号。例如，基础质量表示可以包含CIF分辨率的视频序列的8比特版本(352×288个采样)，而高质量增强信号包含相同序列的“细化”至4CIF分辨率的10比特版本(704×576个采样)。在不同的配置中，针对基础质量表示和增强质量表示可以使用相同的空间分辨率，使得高质量增强信号仅包含例如采样比特深度从8比特到10比特的细化。再换言之，从上述实施例中，在像素值分辨率以及可选地空间分辨率方面使用不同表示来对视频进行可缩放编码的思想是可用的，其中，以包括从较低至较高采样比特深度保真度(或一般而言像素值分辨率)以及可选地从较低至较高空间分辨率进行映射的方式，对可缩放H.264/MPEG4-AVC扩展的当前工作草案中规定的时间预测和空间预测处理进行扩展。
最后，应注意，可以以软件、硬件或可编程硬件(如现场可编程门阵列)来实现本发明。对此，应注意，虽然图1和图6中示出的模块和单元可以与相应编码/解码方法中执行的相应步骤相对应，继而图5a和图5b中示出的块可以与满足上述相应功能的集成电路的相应硬件部分或计算机程序的程序部分相对应。
特别地，根据以上实施例的特定实现要求，可以以硬件或软件来实现这些实施例。可以使用数字存储介质，具体为其上存储有电子可读控制信号的盘或CD来执行实现方式，该电子可读控制信号可以与可编程计算机系统协作，以执行相应方法。一般而言，因此，能够在具有存储在机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品中实施以上实施例，当在计算机上运行该计算机程序产品时，该程序代码被配置为执行相应方法。换言之，因此，上述编码/解码方法是具有程序代码的计算机程序，当在计算机上运行时，该计算机程序执行本发明的方法。

Claims (26)

1.一种视频编码器，包括：
第一装置(102)，用于对视频材料(200)的第一表示进行时间预测，以获得第一预测信号，并对表示第一预测信号与第一表示之间偏差的第一预测残差进行编码，第一表示、第一预测信号和第一预测残差具有第一像素值分辨率(300)；以及
第二装置(104)，用于对所述视频材料(200)的第二表示进行时间预测，以获得第二预测信号，第二表示和第二预测信号具有高于第一像素值分辨率(300)的第二像素值分辨率(302)，其中，所述第二装置(104)被配置为：根据第二预测信号，将第一预测残差或第一预测残差的重构版本从第一像素值分辨率(300)映射至第二像素值分辨率(302)，以获得第三预测信号，并对具有第二像素值分辨率(302)并表示第二预测信号和第三预测信号的组合与第二表示之间的偏差的第二预测残差进行编码。
2.根据权利要求1所述的视频编码器，其中，所述第一装置(102)包括：
用于从第一表示中减去第一预测信号以获得第一预测残差的装置(114)；
用于对第一预测残差进行有损变换编码以获得第一预测残差的变换编码版本的装置(116、118)；
用于从所述变换编码版本重构第一预测残差以获得第一预测残差的重构版本的装置(120)；
用于将第一预测残差的重构版本与第一预测信号相加以获得第一表示的重构版本的装置(122)；以及
用于对第一表示的重构版本执行时间预测以获得第一预测信号的装置(126)。
3.根据权利要求1或2所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)包括：
用于从第二表示中减去第二预测信号和第三预测信号以获得第 二预测残差的装置(130、146)；
用于对第二预测残差进行有损变换编码以获得第二预测残差的变换编码版本的装置(132、134)；
用于从第二预测残差的变换编码版本重构第二预测残差以获得第二预测残差的重构版本的装置(136)；
用于将第二预测残差的重构版本、第三预测信号和第二预测信号相加以获得第二表示的重构版本的装置(138、146)；以及
用于对第二表示的重构版本执行时间预测以获得第二预测信号的装置(142)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)被配置为：
将第二预测信号(502)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一从第二像素值分辨率(302)映射(512)至第一像素值分辨率(300)，以获得下映射的偏移信号；
将所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合从第一像素值分辨率(300)映射(516)至第二像素值分辨率(302)，以获得上映射的信号，以及
从所述上映射的信号减去(518)第二预测信号(502)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一，以获得第三预测信号。
5.根据权利要求4所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)还被配置为：
在对第二预测信号(502)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一进行映射时，还对第二预测信号(502)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一执行(500)空间像素采样分辨率的降低，并使用降低的结果来获得所述下映射的偏移信号；以及
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合进行映射时，还对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合执行空间上 采样(516)，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号。
6.根据权利要求4所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)还被配置为：
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合进行映射时，还对第一预测残差或第一预测残差的重构版本(510)执行空间上采样(522)，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号。
7.根据权利要求4所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)还被配置为：
在第一操作模式中，
在对第二预测信号(502)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一进行映射时，还对第二预测信号(512)或者第二预测信号(502)与第二预测残差(504)的组合之一执行(500)空间像素采样分辨率的降低，并使用降低的结果来获得所述下映射的偏移信号；以及
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合进行映射时，还对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合执行空间上采样(516)，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号；
在第二操作模式中，
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差或与第一预测残差的重构版本(510)的组合进行映射时，还对第一预测残差或第一预测残差的重构版本(510)执行空间上采样(522)，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号，以及
其中，所述视频材料(200)被划分成多个块(206)，所述第二装置(104)被配置为在第一或第二操作模式中以块选择性的方式来进行操作，并在针对解码器侧的辅助信息中指示已针对预定块(206)使用了第一操作模式还是第二操作模式。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的视频编码器，其中，所 述第二装置(104)被配置为：
将第一预测残差或第一预测残差的重构版本从第一像素值比特深度(300)映射至高于第一像素值比特深度(300)的第二像素值比特深度(302)，并使用依赖于第二预测信号(310)的缩放因子对映射后的第一预测残差或映射后的第一预测残差的重构版本进行缩放。
9.根据前述权利要求中任一项所述的视频编码器，其中，所述视频材料(200)被划分成多个块(204)，以及
所述第一装置(102)被配置为：以块选择性的方式进行操作，使得针对至少一个第一块，对第一预测残差进行编码，并针对至少一个第二块，独立于时间预测来对第一表示进行编码，以及
其中，所述第二装置被配置为：针对所述至少一个第一块，对第二预测残差进行编码，并针对所述至少一个第二块，将第一表示的重构版本从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，以获得第一表示的上采样的重构版本，并对第二表示与第一表示的上采样的重构版本之间的偏差进行编码。
10.根据权利要求9所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)还被配置为：
在对第一表示的重构版本进行映射时，还对第一表示的重构版本执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得第一表示的上采样的重构版本。
11.根据权利要求10所述的视频编码器，其中，所述第二装置(104)被配置为以块选择性的方式来改变上采样和映射的执行之间的顺序，并在针对解码器侧的辅助信息中指示所使用的顺序。
12.一种视频解码器，用于对表示具有第一和第二像素值分辨率(300、302)的视频材料(200)的可缩放视频信号进行解码，其中第二像素值分辨率(302)高于第一像素值分辨率(300)，所述可缩放视频信号中编码有具有第一像素值分辨率(300)的第一预测残差和具有第二像素值分辨率(302)的第二预测残差，所述视频解码器包括：
解码装置(604)，用于从所述可缩放视频信号重构第一预测残差和第二预测残差； 
用于对所述视频材料的第二表示进行时间预测以获得第二预测信号的装置(610)，第二表示和第二预测信号具有第二像素值分辨率(302)，其中，用于时间预测的装置(610)被配置为：根据第二预测信号，将第一预测残差从第一像素值分辨率(300)映射至第二像素值分辨率(302)，以获得第三预测信号；以及
用于基于第二预测信号、第三预测信号和第二预测残差来重构第二表示的装置(612)。
13.根据权利要求12所述的视频解码器，其中，所述解码装置(604)被配置为：通过逆变换(624、626)来重构第一预测残差和第二预测残差。
14.根据权利要求13所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置(610)耦合至用于重构的装置，以获得第二表示的重构版本，并且所述视频解码器还包括：
用于对第二表示的重构版本执行时间预测以获得第二预测信号的装置(640)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置(610)被配置为：
将第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一从第二像素值分辨率映射至第一像素值分辨率，以获得下映射的偏移信号；
将所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，以获得上映射的信号，以及
从所述上映射的信号中减去第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一，以获得第三预测信号。
16.根据权利要求15所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置还被配置为：
在对第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一进行映射时，还对第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一执行空间像素采样分辨率的降低，并使用降低的结果来获得所述下映射的偏移信号；以及 
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合进行映射时，还对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号。
17.根据权利要求15所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置还被配置为：
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合进行映射时，还对第一预测残差执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号。
18.根据权利要求15所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置还被配置为
在第一操作模式中，
在对第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一进行映射时，还对第二预测信号或者第二预测信号与第二预测残差的组合之一执行空间像素采样分辨率的降低，并使用降低的结果来获得所述下映射的偏移信号；以及
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合进行映射时，还对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号；
在第二操作模式中，
在对所述下映射的偏移信号与第一预测残差的组合进行映射时，还对第一预测残差执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得所述上映射的信号，以及
其中，所述视频材料被划分成多个块，并且用于时间预测的装置(610)被配置为：根据所述可缩放视频信号的辅助信息内的指示，在第一或第二操作模式中以块选择性的方式来进行操作，所述指示针对预定块(206)指示对所述预定块要使用第一操作模式还是第二操作模式。
19.根据权利要求12至14中任一项所述的视频解码器，其中，用于时间预测的装置被配置为：
将第一预测残差从第一像素值比特深度映射至高于第一像素值 比特深度的第二像素值比特深度，并使用依赖于第二预测信号的缩放因子对映射后的第一预测残差进行缩放。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的视频解码器，其中，所述视频材料被划分成多个块(206)，并且可缩放视频材料中针对第一多个块编码有第一预测残差，针对第二多个块编码有第二表示与第一表示的上采样的重构版本之间的偏差，其中，用于时间预测的装置(610)和用于重构的装置(612)被配置为针对所述第一多个块以块选择性的方式进行操作，并且所述视频解码器还包括：
用于针对所述第二多个块，对第一表示进行时间预测(630)以获得第一预测信号，通过使用第一预测残差和第一预测信号来重构(628)第一表示以获得第一表示的重构版本，将第一表示的重构版本从第一像素值分辨率(300)映射(660)至第二像素值分辨率(302)以获得第一表示的上采样的重构版本，并通过使用第二表示与第一表示的上采样的重构版本之间的偏差和第一表示的上采样的重构版本来重构(634)第二表示的装置(606、646)。
21.根据权利要求20所述的视频解码器，其中，用于针对所述第二多个块进行时间预测的装置(606、646)还被配置为：
在对第一表示的重构版本进行映射时，还对第一表示的重构版本执行空间上采样，并使用上采样的结果来获得第一表示的上采样的重构版本。
22.根据权利要求21所述的视频解码器，其中，用于针对所述第二多个块进行时间预测的装置还被配置为：根据所述可缩放视频信号的辅助信息内的指示，以块选择性的方式改变上采样和映射的执行之间的顺序，所述指示指示了要使用的顺序。
23.一种用于对视频进行编码的方法，包括：
对视频材料的第一表示进行时间预测，以获得第一预测信号，并对表示第一预测信号与第一表示之间偏差的第一预测残差进行编码，第一表示、第一预测信号和第一预测残差具有第一像素值分辨率；以及
对所述视频材料的第二表示进行时间预测，以获得第二预测信 号，第二表示和第二预测信号具有高于第一像素值分辨率的第二像素值分辨率，其中，所述时间预测包括：根据第二预测信号，将第一预测残差或第一预测残差的重构版本从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，以获得第三预测信号，并对具有第二像素值分辨率并表示第二预测信号和第三预测信号的组合与第二表示之间偏差的第二预测残差进行编码。
24.一种解码方法，用于对表示具有第一和第二像素值分辨率的视频材料的可缩放视频信号进行解码，其中第二像素值分辨率高于第一像素值分辨率，所述可缩放视频信号中编码有具有第一像素值分辨率的第一预测残差和具有第二像素值分辨率的第二预测残差，所述方法包括：
从所述可缩放视频信号重构第一预测残差和第二预测残差；
对所述视频材料的第二表示进行时间预测，以获得第二预测信号，第二表示和第二预测信号具有第二像素值分辨率，其中，所述时间预测包括：根据第二预测信号，将第一预测残差从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，以获得第三预测信号；以及
基于第二预测信号、第三预测信号和第二预测残差来重构第二表示。
25.一种具有指令的计算机程序，当在计算机上运行时，所述指令执行根据权利要求23或24所述的方法。
26.一种可缩放视频比特流，表示具有第一和第二像素值分辨率的视频材料，其中第二像素值分辨率高于第一像素值分辨率，所述可缩放视频比特流编码有具有第一像素值分辨率的第一预测残差和具有第二像素值分辨率的第二预测残差，通过以下步骤能够对所述可缩放视频比特流进行解码：
从所述可缩放视频信号重构第一预测残差和第二预测残差；
对所述视频材料的第二表示进行时间预测，以获得第二预测信号，第二表示和第二预测信号具有第二像素值分辨率，其中，所述时间预测包括：根据第二预测信号，将第一预测残差从第一像素值分辨率映射至第二像素值分辨率，以获得第三预测信号；以及
基于第二预测信号、第三预测信号和第二预测残差来重构第二表示。 
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