TWI463877B - 虛擬解碼參考圖片標記技術與參考圖片表 - Google Patents

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Description

虛擬解碼參考圖片標記技術與參考圖片表 發明的技術領域
本發明係大致有關可縮放視訊編碼技術。更確切來說，本發明係有關用於可縮放視訊信號之單一迴路解碼的參考圖片管理技術。
 發明的技術背景
本段說明係意圖提供本發明申請專利範圍所請求的背景或脈絡。本文的說明包括可請求的概念，但未必是先前已了解或進行的概念。因此，除非另於本文中指出以外，本段說明的描述部分並非為本專利申請案之發明說明以及申請專利範圍的習知技藝，且不應被視為包含在本段說明中的習知技藝。
可縮放編碼技術產生可縮放媒體位元流，其中可在多個層體中編碼一位元流，且各個層體結合所需的較低層便成為某種空間解析度或時間解析度的媒體序列表述、某種品質位準的媒體序列表述、或者前述該等三種之組合的媒體序列表述。可於某種空間解析度或時間解析度、某種品質位準、或前述該等三種之組合來摘取且解碼一可縮放位元流的一部份。一可縮放位元流含容一個不可縮放基本層以及一或多個加強層。一加強層可加強一較低層或其一部分代表之視訊內容的時間解析度(即，訊框率)、空間解析度、或品質。在某些狀況中，可截斷加強層之某個位置以後的資料，或者可截斷任意位置中的資料，其中各個截斷位置點包括代表逐漸增進之視覺品質的額外資料。已於2006年7月於奧地利Klagenfurt市舉辦之第二十屆JVT會議提出的JVT－T201、〝Joint Draft 7 of SVC Amendment〞一文中解說(以下稱為〝H.264/AVC〞)SVC的最新規格。
在SVC的某些實例中，可截斷加強層某個位置以後的資料，或者可截斷任意位置中的資料，其中各個截斷位置點包括代表逐漸增進之視覺品質的額外資料。此種可縮放性稱為優良紋理型粒度可縮放性(FGS)。相對於FGS，無法受截斷之該等加強層提供的可縮放性稱為粗糙紋理型粒度可縮放性(CGS)。它整體地包括傳統品質(SNR)可縮放性以及空間可縮放性。以下，在本文中，將假定僅有CGS層，儘管此方法可明顯地延伸到具有FGS層的實例中。
針對SVC單一迴路解碼，僅有最高解碼層的圖片才會受到完全解碼。因此，如第4圖所示，目前的SVC規格僅針對目標為進行重放的層體維持一個解碼圖片緩衝器(DPB)。因此，僅針對該目標層建構一參考圖片表。例如，針對較低層，即使是在碎片頭標中發出記憶體管理控制運作(MMCO)以及參考圖片表再定序(RPLR)的命令，解碼程序仍會忽略該等命令。
如第5圖所示，當針對目前MB使用中間層移動預測功能時，將使用基本層移動向量以及參考索引來預測目前MB的移動向量以及參考索引。在基本層巨區塊(〝M6〞)中發出的參考索引係與基本層的參考圖片表有關。然而，目前的SVC規格並未指定供衍生基本層編碼圖片之參考圖片表的任何解碼程序。反之，必要時，目標層的參考圖片表係用於基本層。因此，當基本層的參考圖片表不同於該目標層時，可能會使用來自該基本層之錯誤參考圖片的資訊(例如，移動)。
當使用時間直接模式或空間直接模式預測功能時，上述問題特別容易發生。例如，假定目前MB正使用中間層移動預測。較低層圖片中的共置MB使用時間直接模式。為了取得共置較低層MB的移動資訊，便需要來自稍早解碼存取單元之較低層圖片的移動資訊。於此，如果較低層之參考圖片表中較低層圖片的列表位置不同於具有目標層之參考圖片表中相同索引之目標層圖片的列表位置，便會產生一項錯誤移動狀況。因此，便會錯誤地解碼目前的MB，即目標層的目前圖片。
因此，便需要一種系統與方法，其用以在解碼包含不只一層可縮放層的一SVC位元流時維持較低層的參考圖片表，以在使用直接預測模式來編碼該等較低層時能確保正確解碼功能。
 發明的概要說明
本發明提供一種用以實行可縮放視訊位元流之有效解碼的改良系統與方法。在一實施例中，針對可縮放視訊位元流的各個較低層備置一虛擬解碼圖片緩衝器。在更確切的實施例中，該虛擬解碼圖片緩衝器儲存虛擬解碼較低層圖片，而可針對該等虛擬解碼較低層圖片使用移動資訊以供進行移動資訊預測。一虛擬解碼較低層圖片並不與解碼樣本值相關聯。在另一實施例中，可彙編供參考用的該等虛擬解碼較低層圖片以針對較低層產生一參考圖片表。將把該虛擬解碼圖片緩衝器產生的該參考圖片表用於時間直接模式或者空間直接模式預測程序中，而不是用於一目標參考列表中，以便能正確地解碼一個目前巨區塊。
可從下面的發明說明以及伴隨圖式清楚地了解本發明的上述與其他優點與特徵，以及其運作的組織與方式；在下面的圖式中，相同/相似的元件具有相同/相似的元件編號。
圖式的簡要說明
第1圖為一概要圖，其展示出當中可實行本發明的一種系統；第2圖為一透視圖，其展示出可用於本發明實行方案的一種行動電話；第3圖為第2圖之行動電話之電話電路的概要表述；第4圖為一方塊圖，其展示出一種解碼圖片緩衝器以及參考圖片表；第5圖為一方塊圖，其展示出中間層移動預測功能；第6圖為一方塊圖，其展示出一種用以進行虛擬解碼參考圖片標記以及參考圖片表建構的系統與方法；以及第7圖為一方塊圖，其展示出根據一實施例的時間直接模式或空間直接模式預測功能。
 較佳實施例的詳細說明
以下將參照圖式來說明本發明的實施例。應該要了解的是，下面的說明意圖解說本發明的例示實施例，而非限制本發明。
第1圖展示出可結合本發明使用的一種一般多媒體通訊系統。如第1圖所示，資料來源100提供一種呈類比格式、未壓縮數位格式、或經壓縮數位格式的來源信號，或者呈該等格式之組合的來源信號。編碼器110把來源信號編碼為一編碼媒體位元流。編碼器110能夠編碼不只一種媒體類型，例如音訊與視訊，或者可能需要不只一個編碼器110來編碼不同媒體類型的來源信號。編碼器110亦可取得以合成方式產生的輸入物，例如圖形與文字，或者它能夠產生編碼合成媒體的編碼位元流。在下面的說明中，僅考量處理一種媒體類型的一種編碼媒體位元流，以簡化說明。然而，應該要注意的是，典型即時廣播服務包含數種串流(典型地包含至少一音訊、視訊、以及文字字幕串流)。應該亦要注意的是，該系統可包括許多編碼器，但在下面的說明中，僅考量一個編碼器110，以簡化解說而不會缺乏相關性。
將把編碼媒體位元流傳輸到儲存體120。儲存體120可包含用以儲存編碼媒體位元流的任何類型大量記憶體。儲存體120中的編碼媒體位元流格式可為一種基本的自我含容位元流格式，或者可把一或多個編碼媒體位元流包封在一容器(container)檔案中。某些系統可〝現場〞運作，即省略儲存體而直接從編碼器110傳輸編碼媒體位元流到發送器130。隨後將視需要而把編碼媒體位元流傳輸到發送器130，其亦稱為伺服器。用於傳輸的格式可為一種基本自我含容位元流格式、一種封包串流格式，或者可把一或多個編碼媒體位元流包封在一容器(container)檔案中。編碼器110、儲存體120、以及發送器130可常駐在相同的實體裝置中，或者它們可包括在分別的裝置中。編碼器110與發送器130可利用現場即時內容來運作，其中編碼媒體位元流典型地並未受到永久儲存，反之而在內容編碼器110及/或發送器130中受到緩衝達一段短時間，以使處理延遲、傳輸延遲、以及編碼媒體位元率的變化平滑。
發送器130利用一種通訊協定堆疊來發送編碼媒體位元流。該堆疊可包括但不限於：即時傳輸協定(RTP)、使用者資料包協定(UDP)、網際網路協定(IP)。當該通訊協定堆疊為封包導向時，發送器130把該編碼媒體位元流裝入封包中。例如，當使用RTP時，發送器130根據一種RTP酬載格式把編碼媒體位元流裝入RTP封包中。典型地，各個媒體類型具有一種專屬的RTP酬載格式。同樣應該要注意的是，一種系統可不只包含一個發送器130，然為了簡要說明，下面的說明僅考量一個發送器130。
發送器130可或不可透過一通訊網路連接至閘道器140。閘道器140可進行不同類型的功能，例如把根據一通訊協定堆疊的一封包串流轉譯為另一種通訊協定堆疊、合併資料流並使資料流分支，且根據下鏈路及/或接收器性能處置資料流，例如根據主要的下鏈路網路狀況來控制轉送串流的位元率。閘道器140的實例包括：多點會議控制單元(MCU)、電路交換以及封包交換視訊電話學之間的閘道器、即按即說(PoC)伺服器、數位視訊廣播手持(DVB－H)系統的IP封裝器、或區域性地轉送廣播傳輸到家用無線網路的機上盒。當使用RTP時，閘道器140便稱為RTP混合器並且作為RTP連線的一端點。
該系統包括一或多個接收器150，其典型地能夠接收所傳輸的信號、解調變所傳輸的信號、並解封裝所傳輸的信號使其成為編碼媒體位元流。該編碼媒體位元流係典型地由解碼器160進行進一步處理，而其輸入物為一或多個未壓縮媒體串流。應該要注意的是，可從虛擬地位於任何網路類型中的遠端裝置接收到欲解碼的位元流。此外，可從本地硬體或軟體接收到該位元流。最後，繪製器170可利用揚聲器或者顯示器重置未壓縮媒體串流。接收器150、解碼器160、以及繪製器170可常駐在相同的實體裝置中，或者它們可包含在不同的裝置中。
位元率、解碼複雜度、以及圖片大小的可縮放性是一種異質且易於發生錯誤之環境中的所欲特性。此種特性是所欲的以便能抵銷限制，例如位元率、顯示器解析度、網路傳輸量的限制以及接收裝置之運算功率的限制。
應該要了解的是，雖然本文包含的文字以及實例特定地說明一種編碼程序，熟知技藝者將可了解的是，相同的概念以及原則亦可應用到對應解碼程序，且反之亦然。應該要注意的是，可從虛擬地位於任何網路類型中的遠端裝置接收到欲解碼的位元流。此外，可從本地硬體或軟體接收到該位元流。
本發明的通訊裝置可利用各種不同的傳輸技術來進行通訊，包括但不限於：分碼多重接取(CDMA)、全球行動通訊系統(GSM)、全球行動電話通訊系統(UMTS)、分時多重進接(TDMA)、分頻多重進接(FDMA)、傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)、短訊服務(SMS)、多媒體傳訊服務(MMS)、電子郵件、即時傳訊服務(IMS)、藍牙(Bluetooth)、IEEE 802.11等。一種通訊裝置可利用各種不同的媒體來進行通訊，包括但不限於：無線電、紅外線、雷射、電纜連線等。
第2圖與第3圖展示出當中可實行本發明的一種代表性行動電話12。然而，應該要了解的是，並不意圖使本發明受限於一種特定類型的行動電話12或者其他電子裝置。第6圖與第7圖的行動電話12包括外殼30、呈液晶顯示器形式的顯示器32、按鍵34、麥克風36、耳機38、電池40、紅外線埠口42、天線44、呈根據本發明一實施例之UICC形式的智慧卡46、讀卡機48、無線電介面電路52、編碼解碼器電路54、控制器56與記憶體58。個別的電路與元件均為技藝中已知的類型，例如Nokia系列的行動電話。
根據本發明一實施例，第6圖為一方塊圖，其展示出一種用以維持針對可縮放視訊位元流中較低層之參考圖片表的系統與方法，以在使用直接預測模式(時間或空間)以解碼可縮放位元流的較低層時，能確保正確解碼動作。
首先，將針對該可縮放視訊位元流的各個較低層備置虛擬解碼圖片緩衝器(VDPB)200。根據一實施例，VDPB 200為一種保有解碼較低層圖片205以供參考的虛擬緩衝器。VDPB 200適於儲存解碼較低層圖片205，因為並不需要各個解碼較低層圖片的樣本值。可使用解碼較低層圖片205來預測後續存取單元中編碼圖片的移動資訊。根據一實施例，儲存在VDPB中的各個解碼較低層圖片205稱為虛擬參考圖片205。各個虛擬參考圖片205係與H.264/AVC中指定的資訊相關聯。此資訊為與第4圖中之非虛擬參考圖片相關聯的相同資訊。然而，根據一實施例，該等虛擬參考圖片並不與樣本值相關聯。此外，VDPB並不儲存非參考較低層圖片。再者，儲存在VDPB中的任何參考圖片均未被標記為〝未使用以供參考〞。
根據一實施例，虛擬參考圖片205的虛擬參考圖片表210源自於VDPB 200。為了維持用於各個該等較低層的參考圖片表，可應用SVC中指定的解碼程序，即如該較低層為目標層一般，差異在於不需要解碼該等樣本。此解碼程序包含參考圖片標示程序220以及參考圖片表建構程序230。
根據一實施例，將進行參考圖片標示程序220，如SVC中界定地，即如該較低層為目標層一般。用以在SVC中進行參考圖片標記的程序如以下所述。將把用以進行內部預測之參考圖片的最大數量(稱為M)表示於主動序列參數組中。當解碼一參考圖片時，它便被標記為〝已使用以供參考〞。如果解碼參考圖片的動作會使不只M個圖片被標記為〝已使用以供參考〞，便有至少一個圖片必須被標記為〝未使用以供參考〞。如上所述，如果一圖片已被標記為〝未使用以供參考〞，它並不會出現在虛擬參考圖片表210中。再者，根據該參考圖片是否被視為短期或長期，可對該參考圖片應用不同的列表初始化以及再定序化程序。
此外，根據一實施例，將進行參考圖片表建構程序230，如SVC中界定地，即如該較低層為目標層一般。因此，可維持用於可縮放位元流之較低層的一參考圖片表。因此，如第7圖所示，當使用直接預測(時間或空間)模式時，該系統使用正受解碼之較低層的虛擬參考圖片表210。此動作確保能正確地解碼一個巨區塊。
係以方法步驟的一般脈絡來說明本發明，在一實施例中，可利用一種程式產品來實行本發明，包括網路連結環境中由電腦執行的電腦可執行指令，例如程式碼。大致上，程式模組包括進行特定任務或實行特定摘要資料類型的常式、程式、物件、部件、資料結構。電腦可執行指令、相聯結資料結構、以及程式模組表示本文所述方法之執行步驟的程式碼實例。該等可執行指令或相聯結資料結構的特定順序表示用以實行該等步驟所述功能的對應動作實例。
可利用標準編程技術來實行本發明的軟體以及網路實行方案，而以規則式邏輯以及其他邏輯來完成各種不同資料庫搜尋步驟、相關聯步驟、比較步驟與決策步驟。亦應該要注意的是，本文以及申請專利範圍中使用的用語〝部件〞與〝模組〞係意圖包含使用一或多個軟體程式碼、及/或硬體實行方案、及/或用以接收手動輸入之設備的實行方案。
已針對展示以及解說目的來提出本發明較佳實施例的上述說明。並不意圖使本發明受限於所揭露的形式中，且可根據上述揭示來進行修正方案以及變化方案，並可從本發明的實現方式取得該等方案。該等實施例係受選且解說，以解釋本發明的原則以及其實際應用程式，來令熟知技藝者能在各種不同實施例中應用本發明，且各種不同的修改方案均適用於所闡述的特定用途。所意圖的是，本發明的範圍受到以下申請專利範圍以及其等效方案的界定。
12．．．行動電話
30．．．外殼
32．．．顯示器
34．．．按鍵
36．．．麥克風
38．．．耳機
40．．．電池
42．．．紅外線埠口
44．．．天線
46．．．智慧卡
48．．．讀卡機
52．．．無線電介面電路
54．．．編碼解碼器電路
56．．．控制器
58．．．記憶體
100．．．資料來源
110．．．編碼器
120．．．儲存體
130．．．發送器
140．．．閘道器
150．．．接收器
160．．．解碼器
170．．．繪製器
200．．．虛擬解碼圖片緩衝器(VDPB)
205．．．較低層圖片、虛擬參考圖片
210．．．虛擬參考圖片表
220．．．參考圖片標示程序
230．．．參考圖片表建構程序
第1圖為一概要圖，其展示出當中可實行本發明的一種系統；第2圖為一透視圖，其展示出可用於本發明實行方案的一種行動電話；第3圖為第2圖之行動電話之電話電路的概要表述；第4圖為一方塊圖，其展示出一種解碼圖片緩衝器以及參考圖片表；第5圖為一方塊圖，其展示出中間層移動預測功能；第6圖為一方塊圖，其展示出一種用以進行虛擬解碼參考圖片標記以及參考圖片表建構的系統與方法；以及第7圖為一方塊圖，其展示出根據一實施例的時間直接模式或空間直接模式預測功能。

Claims (20)

  1. 一種用以解碼可縮放視訊位元流的方法，該方法包含下列步驟：解碼該可縮放位元流的一加強層；針對解碼加強層建構一參考圖片表；針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之參考圖片表建構一參考圖片表，其中代表各個較低層之圖片的該參考圖片表並不與用於各個較低層之圖片的解碼樣本值相關聯；針對該解碼加強層進行一參考圖片標記；以及針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之該參考圖片標記進行一參考圖片標記。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，該方法另包含下列步驟：針對來自該較低層之一共置區塊之移動向量之該加強層的一區塊進行一中間層移動預測步驟，其中該較低層的該共置區塊具有一直接模式預測功能，而該共置較低層的該等移動向量係根據用於該對應較低層之該參考圖片表的元件而取得。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該直接模式為一種空間直接模式。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該直接模式為一種時間直接模式。
  5. 一種用以把視訊序列編碼為可縮放視訊位元流的方法，該方法包含下列步驟： 編碼該可縮放位元流的一加強層；針對編碼加強層建構一參考圖片表；針對低於該編碼加強層的各個層體獨立於用於該編碼加強層之參考圖片表建構一參考圖片表，其中代表各個較低層之圖片的該參考圖片表並不與用於各個較低層之圖片的編碼樣本值相關聯；針對該編碼加強層進行一參考圖片標記；以及針對低於該編碼加強層的各個層體獨立於用於該編碼加強層之該參考圖片標記進行一參考圖片標記。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，該方法另包含下列步驟：針對來自該較低層之一共置區塊之移動向量之該加強層的一區塊進行一中間層移動預測步驟，其中該較低層的該共置區塊具有一直接模式預測功能，而該共置較低層的該等移動向量係根據用於該對應較低層之該參考圖片表的元件而取得。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該直接模式為一種空間直接模式。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該直接模式為一種時間直接模式。
  9. 一種組配來解碼可縮放位元流的加強層之解碼器，包含：用以進行下列動作的一參考圖片表建構模組：針對解碼加強層建構一參考圖片表；針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之參考圖片表建構一參考圖片表，其中代表各 個較低層之圖片的該參考圖片表並不與用於各個較低層之圖片的解碼樣本值相關聯；針對該解碼加強層進行一參考圖片標記；以及針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之該參考圖片標記進行一參考圖片標記。
  10. 如申請專利範圍第9項之解碼器，該解碼器另包含：用以針對來自該較低層之一共置區塊之移動向量之該加強層的一區塊進行一中間層移動預測動作的一模組，其中該較低層的該共置區塊具有一直接模式預測功能，而該共置較低層的該等移動向量係根據用於該對應較低層之該參考圖片表的元件而取得。
  11. 如申請專利範圍第10項之解碼器，其中該直接模式為一種空間直接模式。
  12. 如申請專利範圍第10項之解碼器，其中該直接模式為一種時間直接模式。
  13. 一種組配來編碼可縮放位元流的加強層之編碼器，包含：用以進行下列動作的一參考圖片表建構模組：針對編碼加強層建構一參考圖片表；針對低於該編碼加強層的各個層體獨立於用於該編碼加強層之參考圖片表建構一參考圖片表，其中代表各個較低層之圖片的該參考圖片表並不與用於各個較低層之圖片的編碼樣本值相關聯；針對該編碼加強層進行一參考圖片標記； 針對低於該編碼加強層的各個層體獨立於用於該編碼加強層之該參考圖片標記進行一參考圖片標記。
  14. 如申請專利範圍第13項之編碼器，該編碼器另包含：用以針對來自該較低層之一共置區塊之移動向量之該加強層的一區塊進行一中間層移動預測動作的一模組，其中該較低層的該共置區塊具有一直接模式預測功能，而該共置較低層的該等移動向量係根據用於該對應較低層之該參考圖片表的元件而取得。
  15. 如申請專利範圍第14項之編碼器，其中該直接模式為一種空間直接模式。
  16. 如申請專利範圍第14項之編碼器，其中該直接模式為一種時間直接模式。
  17. 一種體現於非暫時性電腦可讀媒體中的電腦程式產品，其中之電腦程式可由一或多個處理器執行，該電腦程式包含使一或多個處理器進行一種包含下列步驟之方法的指令：解碼一可縮放位元流的一加強層；針對解碼加強層建構一參考圖片表；針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之參考圖片表建構一參考圖片表，其中代表各個較低層之圖片的該參考圖片表並不與用於各個較低層之圖片的解碼樣本值相關聯；針對該解碼加強層進行一參考圖片標記；以及 針對低於該解碼加強層的各個層體獨立於用於該解碼加強層之該參考圖片標記進行一參考圖片標記。
  18. 如申請專利範圍第17項之電腦程式產品，其中該方法另包含下列步驟：針對來自該較低層之一共置區塊之移動向量之該加強層的一區塊進行一中間層移動預測步驟，其中該較低層的該共置區塊具有一直接模式預測功能，而該共置較低層的該等移動向量係根據用於該對應較低層之該參考圖片表的元件而取得。
  19. 如申請專利範圍第18項之電腦程式產品，其中該直接模式為一種空間直接模式。
  20. 如申請專利範圍第18項之電腦程式產品，其中該直接模式為一種時間直接模式。
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