CN1640138A - 执行精细颗粒可定标编码结构之间平滑过渡的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种方法和设备,用于提供第一FGS编码的视频流(305)和第二FGS编码的视频流(310)之间的网络上传输的平滑过渡,其中每个FGS编码的视频流都包含基层(325、330)。所述方法包括:选择第一视频流的所传输的P帧(315),选择第二视频流中要传输的接下来的P帧(320),确定第一视频流的所传输的P帧(315)和第二视频流的接下来要传输的P帧(320)之间的差异,以及在所述网络上传输所述P帧之间的差异而不是所述接下来要传输的P帧(320)。
Description
本申请涉及题为“Single Loop Motion-Compensation Fine GranularScalability”的专利申请WO 02/032142,其在此被引入作为参考。
技术领域
本申请涉及精细颗粒可定标性(FGS)视频编码,更具体而言,涉及一种当在被FGS编码的不同图像之间切换时提供平滑过渡的方法和设备。
背景技术
为适应宽范围的传输位速率,可使用表示不同传输位速率和运动补偿(MC)的水平的多个FGS编码结构来编码视频源。每个经编码的视频结构可被存储在允许其随后的选择以匹配可用网络带宽的永久或半永久介质中。举例来说,视频图像可被FGS编码于这样一种结构中,该结构包含以被表示为R1的第一速率来编码的基层和以高达被表示为R11的速率来编码的增强层。然后可使用第二FGS编码的结构来编码所述视频图像,该结构包含以速率R11来编码的基层和以高达被表示为R12的速率来编码的增强层。所述视频图像可被进一步FGS编码于第三结构中,该结构包含以速率R12编码的基层和以高达被表示为R13的速率来编码的增强层。以这种方式,FGS编码的结构可被选择以允许处于匹配可用网络带宽的最大传输速率的网络上的视频图像的传输,即视频流。
然而,网络的特征,如可用网络带宽,可在视频图像的传输期间动态地变化。在用户进入网络时,可用网络带宽可被显著减小,或者在用户退出网络时可显著增加。因此,视频流的传输必须适配于变化的条件。在网络特征变化时,例如网络带宽显著减小时,视频流可需要具有明显较低的位速率的基层,否则信息可被丢失。类似地,如果可用网络带宽增加,则具有明显较高的位速率的基层可被允许提供图像分辨率的增加。这样,在网络操作特征变化或被改变时,表示视频图像的不同位速率传输版本的FGS编码的结构之间的过渡对于维持用于可用网络带宽的最大位速率来说是必要的。类似地,可用网络带宽的变化可生成对从一个运动补偿的FGS(MC-FGS)编码的视频结构到另一个MC-FGS编码的结构或到FGS编码的结构的过渡的需要。当例如在被用于基层预测的FGS增强层内发生错误时,这样的过渡是必要的。在此情况下,所引入的错误将累积,直到接下来的I帧被传输。
FGS编码的结构或视频图像的不同位速率的版本之间的过渡在常规上需要引入带宽宽阔的I帧来建立正被过渡的FGS版本或结构中的基准。I帧传输在带宽方面是昂贵的,这是因为需要全帧的图像信息被传输。在FGS和/或MCFGS编码的结构之间的过渡期间引入带宽昂贵的I帧使网络有负担,这是因为使用了宝贵的网络资源。
因此,需要一种方法和系统来执行FGS编码的结构之间和/或MC-FGS编码的结构之间的平滑过渡,而不需要带宽昂贵的I帧传输。
附图说明
图1说明了依照本发明原理的FGS编码/解码系统;
图2说明了依照本发明原理的示例过程的流程图;
图3说明了两个FGS编码的图像结构之间的示例过渡;
图4说明了两个MC-FGS编码的图像结构之间的示例过渡;
图5a说明了依照本发明原理用于确定S帧的示例过程的流程图;
图5b说明了依照本发明原理用于确定S帧的第二示例过程的流程图;并且
图6说明了用于实施本发明原理的示例系统。
应理解,这些附图仅仅是为了说明本发明的概念而不是作为对本发明的限制的水平。将理解,可能在适当的地方被补充以参考字符的相同参考数字已被自始至终地使用以标识对应的部分。
发明内容
本发明提供了一种方法和设备,用于提供第一FGS编码的视频流和第二FGS编码的视频流之间的网络上传输的平滑过渡,其中每个FGS编码的视频流都包含基层。所述方法包括:选择第一视频流的所传输的P帧,选择第二视频流中要传输的接下来的P帧,确定第一视频流的所传输的P帧和第二视频流的接下来要传输的P帧之间的差异,以及在所述网络上传输所述P帧之间的差异而不是所述接下来要传输的P帧。
具体实施方式
图1说明了用于FGS编码/解码的示例系统100,其中视频图像106被施加给编码器110以便于FGS编码。编码器110可使用多个不同的位速率和不同的MC-FGS水平来编码视频图像106。在本发明的一个方面中,经编码的信息可被存储在缓冲器108中。传输控制器112提供这样一种装置,用于通过选择所存的FGS或MC-FGS编码的结构之一来控制网络120上的FGS编码的信息的传输速率。网络120可表示通信网络,如互联网、POTS、LAN、WAN、内部网、无线网络等。
解码单元150接收在网络120上传输的FGS编码的信息并且可任选地将所接收的信息存储在解码器缓冲器155中。所接收的信息可被直接或从解码器缓冲器155施加给解码器160以便于解码成视频图像。经解码的图像随后可被呈现在显示器170上。在该示例系统中,传输控制器112内的处理器116表示用于监视诸如可用带宽的网络特征的装置,并且提供指示以帮助确定哪些所存的FGS编码的信息结构被选择用于在网络120上传输。
图2说明了依照本发明原理用于提供不同位速率流的FGS编码的结构和/或不同水平运动补偿的MC-FGS编码的结构之间的过渡的示例过程200的流程图。该示例过程开始于步骤205并且结束于步骤250。在该示例过程中,在方块210处确定例如可用带宽的网络特征是否已被改变。如果答案是否定的(N),则没有过渡是必要的,并且处理被完成而没有过渡发生。
然而,如果答案是肯定的(Y),则在方块220处对位速率的所存FGS或MC-FGS结构或版本的哪个满足被改变的网络条件进行确定。在方块230处,中间切换帧235,在此被称为S帧,被确定为所选的FGS编码的图像结构的先前传输的P帧和接下来的P帧之间的差异。
在方块240处,S帧235被插入传输流中而不是传输所选的FGS编码的图像结构的接下来的P帧。尽管被存储的FGS编码的图像结构或MC-FGS编码的水平在此被描述以说明本发明,应理解FGS编码可类似地被实时进行。因此,在本发明的可替换的方面中,先前传输的P帧和接下来的P帧之间的差异可被实时确定。
图3说明了依照本发明原理使用不同位速率来FGS编码的两个视频流305、310之间的过渡以及插入S帧235以完成流305、310之间的平滑过渡的实例。在该实例中,每个FGS编码的视频流都包含基层(325、330)和增强层(335、340)。在该说明性实例中,从例如较低位速率、较低分辨率或帧速率的第一FGS编码的视频流305到例如较高位速率、较高分辨率或帧速率的第二FGS编码的视频流310的过渡被描述。在此情况下,当从FGS编码的结构305到FGS编码的结构310的过渡被认为有必要时,S帧235被确定为FGS编码的结构310的接下来的P帧320和FGS编码的视频结构305的先前传输的基层P帧315之间的差异。S帧235而不是P帧320然后被传输。P帧中的随后的图像传输依照在FGS编码的结构310中包括的图像来进行。此外,S帧235而不是P帧之前的B帧被传输。与FGS编码的流310的同步由此被完成而无需广阔的I帧传输和随之而来的带宽成本。尽管该说明性实例不包括运动补偿,并且S帧235仅包括有关每个相应的FGS结构的基层的差异的信息,将理解把S帧235确定为基层P帧之间的差异将类似地适用于例如MC-FGS结构(未示出)和FGS结构310之间的过渡。在此情况下,S帧235被插入传输流而不是传输P帧320。
图4说明了具有不同水平运动补偿信息的MC-FGS结构的两个视频流405、410之间的过渡的实例。在该实例中,每个视频流都包含基层(425、430)和增强层(435、440)。在该说明性实例中,从以第一水平MC-FGS编码的视频流405到以第二水平MC-FGS编码的视频流410的过渡是必要的。在此情况下,S帧235’被确定为相应的基层信息和被包括在其中用于运动补偿的对应FGS增强层的那部分之间的差异。在此情况下,S帧235’被确定为MC-FGS结构410的基层接下来的P帧420和MC-FGS结构405的先前传输的基层P帧415以及对应的FGS增强层之间的差异。S帧235’而不是接下来的帧420被传输以完成相应视频流之间的平滑过渡。
图5a说明了依照本发明的原理用于确定S帧235或235’的示例过程500的流程图。该示例过程开始于步骤505并且结束于步骤545。在该示例过程中,对例如可用带宽的网络特征的变化的量度被获得于方块510处。在方块520处,满足网络特征变化的条件的所存的FGS编码的视频图像结构被选择。在方块530处,确定所需过渡是否是从FGS结构或MC-FGS结构到FGS结构。如果答案是肯定的(Y),则S帧235被确定为先前的基层P帧和所选FGS编码的结构之间的差异。
然而,如果答案是否定的(N),则S帧235’被确定为基层P帧之间的差异和被用于预测的那些增强层部分之间的差异。就是说,被用于运动预测的那些增强层部分的差异补充了P帧信息之间的差异。在本发明的一个方面中,基层P帧的差异可通过以下来确定:确定像素域中P帧的差异,然后使用众所周知的基层纹理编码,即DCT,离散Q和VLC来编码该差异。类似地,增强层的差异可通过以下来确定:通过计算像素域中的差异来确定被用于运动预测的增强层的那些部分的差异,然后使用FGS编码,即DCT,然后是位平面编码和VLC来编码该差异。
图5b说明了依照本发明的原理用于确定S帧235、235’的示例第二过程550的流程图。该示例第二过程开始于步骤555并且结束于步骤595。在该示例过程中,对例如可用带宽的网络特征的变化的量度被获得于方块560处。在方块570处,满足网络特征变化的条件的视频图像的所存的FGS编码的结构被选择。在方块575处,如先前所述,S帧235被确定为基层P帧之间的差异。
在方块580处,确定过渡是否是在FGS编码的或MC-FGS编码的结构和FGS结构之间。如果答案是肯定的(Y),则过程550结束。
然而,如果答案是否定的(N),则通过以下来确定S帧235’:用表示如先前所述的对应增强层的部分之间的差异的量来补充S帧235。
图6说明了可被用于实施本发明原理的系统700的示例实施例。系统700可表示桌上、膝上或掌上型电脑,个人数字助理(PDA),视频/图像存储设备,如盒式录像机(VCR),数字视频记录器(DVR),TiVO设备等,以及这些和其它设备的部分和组合。系统700可包含一个或多个输入/输出设备702、处理器703和存储器704,其可访问包含视频图像的FGS编码的结构的一个或多个源701。系统700亦可包含用于显示输出视频V的显示器设备706。源701可被存储在永久或半永久介质中,如电视接收器、VCR、RAM、ROM、硬盘驱动器、光盘驱动器或其它视频图像存储设备。可替换的是,源701可在一个或多个网络连接上被访问以便于在例如以下的网络上从服务器或多个服务器接收视频:全球计算机通信网络,如互联网,广域网,城域网、局域网、地面广播系统,线缆网络,卫星网络,无线网络或电话网络,以及这些和其它类型的网络的部分或组合。
输入/输出设备702、处理器703和存储器704可在通信介质705上通信。通信介质705可表示例如总线,通信网络,电路、电路卡或其它设备的一个或多个内部连接,以及这些和其它通信介质的部分和组合。来自源701的输入数据根据可被存储在存储器704中并被处理器703处理的一个或多个软件程序来处理以将FGS编码的视频图像提供给网络120(未示出)。处理器703可以是任何装置,如通用或专用计算系统,或者可以是硬件配置,如膝上型计算机、桌上型计算机、手持计算机、专用逻辑电路、集成电路、可编程门阵列逻辑(PAL)、特定用途集成电路(ASIC)等,其响应于已知输入而提供已知输出。此外,处理器703可包括响应于网络120的变化的装置,或者可包含代码,其可工作以确定网络120的运行特征的变化。在本发明的一个方面中,网络的变化可自动地或响应于由处理器启动的请求而通过输入/输出设备702提供给处理器703。
在优选实施例中,采用本发明的原理的编码和解码可通过由处理器703执行的计算机可读代码来实施。所述代码可被存储在存储器704中或者从诸如CD-ROM或软盘的存储器介质读取或下载。在其它实施例中,硬件电路而不是软件指令或者与软件指令组合在一起可被用于实施本发明。例如,在此所说明的元件亦可被实施为离散的硬件元件。
尽管已经以某个程度的特殊性以优选形式描述了本发明,应理解仅仅是为了举例而进行了对所述优选形式的当前公开,并且可在以下要求权利的本发明的精神和范围内做出对构造的细节以及部分的组合和安排的改变。想要的是本专利应由所附权利要求中的适当表达来覆盖,即存在于所公开的发明中的可获得专利的新颖性的那些特点。
Claims (14)
1.一种用于第一精细颗粒可定标编码的视频流(305)和第二精细颗粒可定标编码的视频流(310)之间的平滑过渡的方法,其中每个所述精细颗粒可定标编码的视频流都包含基层(325、330),所述方法包括以下步骤:
选择在网络上传输的所述第一视频流的P帧(315);
选择要在所述第二视频流中在所述网络上传输的接下来的P帧(320);
确定所述第一视频流的所传输的P帧(315)和所述第二视频流的接下来要传输的P帧(320)之间的差异(235);以及
在所述网络上传输所述P帧之间的所述差异(235),而不是接下来要传输的所述P帧(320)。
2.权利要求1的方法,其中每个所述精细颗粒可定标编码的视频流(405、410)都包括至少一个增强层。
3.权利要求2的方法,进一步包括以下步骤:
选择在所述第一视频流(405)中传输的至少一个增强层(415)的一部分;
选择要在所述第二视频流(410)中传输的至少一个增强层的一部分;
确定所述增强层的所选部分之间的差异(235’);以及
在所述网络上传输所述差异(235’)。
4.权利要求1的方法,其中确定所述P帧的差异的步骤包括以下步骤:
解码每个所述P帧(315、320);
确定所述P帧之间的差异(235);以及
编码所述差异。
5.权利要求3的方法,其中确定所述增强层的所选部分的差异的步骤包括以下步骤:
解码所述增强层的每个所选部分;
确定经解码的所选部分之间的差异;以及
编码所述差异。
6.权利要求1的方法,其中所述第二视频流(310)被选择成获得与所述网络带宽可比的最大传输基层速率。
7.权利要求1的方法,其中所述第二视频流(410)被选择成获得运动补偿的最大水平。
8.一种用于第一精细颗粒可定标编码的视频流(305)和第二精细颗粒可定标编码的视频流(310)之间的平滑过渡的设备,其中每个所述精细颗粒可定标编码的视频流都包含基层(325、330),所述设备包括:
用于选择在网络上传输的所述第一视频流(305)的P帧(315)的装置(703);
用于选择接下来要在所述第二视频流(310)中在所述网络上传输的P帧(320)的装置(703);
用于确定所述第一视频流的所传输的P帧(315)和所述第二视频流的接下来要传输的P帧(320)之间的差异(235)的装置(703);以及
用于在所述网络上传输所述P帧之间的差异(235)而不是接下来要传输的所述P帧(320)的装置(703)。
9.权利要求8的设备,其中每个所述精细颗粒可定标编码的视频流(405、410)都包括至少一个增强层(415)。
10.权利要求9的设备,进一步包括:
用于选择在所述第一视频流(405)中传输的所述至少一个增强层(415)的一部分的装置(703);
用于选择要在所述第二视频流(410)中传输的所述至少一个增强层的一部分的装置(703);
用于确定所述增强层的所选部分之间的差异(235’)的装置(703);以及
在所述网络上传输所述差异(235’)的装置。
11.权利要求8的方法,进一步包括:
存储器(704)和与所述装置(703)和所述存储器(704)通信的输入/输出设备(702)。
12.一种精细颗粒可定标编码的视频流的S帧,包括:
第一视频流(305)的所传输的P帧(315)和第二视频流(310)的接下来要传输的P帧(320)之间的差异(235)。
13.权利要求12的S帧,其中每个所述精细颗粒可定标编码的视频流(405、410)都包括至少一个增强层(415)。
14.权利要求13的S帧,进一步包括:
所述增强层(415)的所选部分的差异。
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