TWI559739B - 視頻編碼方法和系統 - Google Patents

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TWI559739B TW102122736A TW102122736A TWI559739B TW I559739 B TWI559739 B TW I559739B TW 102122736 A TW102122736 A TW 102122736A TW 102122736 A TW102122736 A TW 102122736A TW I559739 B TWI559739 B TW I559739B
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Description

視頻編碼方法和系統
本公開主要涉及視頻編碼/轉碼。
視頻技術的進展已導致多種機制，通過這些機制消費者可接收和享受視頻(和音頻)演示。例如，信號可通過衛星或電纜在家中或商業場所的電子裝置上接收，並作為高位元率、高清晰度(HD)流分配，用於通過同軸電纜多媒體聯盟(multimedia over coax alliance)(MoCA)網路在一個房間中觀看，或作為低位元率流分配，用於通過無線在便携設備上觀看，或作為到另一客戶端設備的流內容分配，用於通過網際網路轉移位置觀看。隨著技術的提高，實現這些功能的各種方法繼續發展。
本公開提供了一種方法，包括：在單一編碼引擎接收具有一個或多個第一尺寸的圖像的輸入視頻流；以及由單一編碼引擎並行生成多個編碼流，第一編碼流包括一個或多個第一尺寸的圖像，第二編碼流包括一個或多個第二尺寸的圖像，第二尺寸小於第一尺寸，該第二流的編碼基於共享在對第一編碼流編碼時使用的視頻編碼信息。
優選地，視頻編碼信息包括用於幀間預測的運動矢量搜索結果。
優選地，運動矢量搜索結果包括運動矢量、一個編碼單元的 分區、運動矢量搜索範圍或它們的任意組合。
優選地，為第一編碼流執行運動矢量搜索，並且所得的運動矢量和相關聯的編碼單元分區用於在不執行第二編碼流的運動矢量搜索功能的情况下生成第二編碼流。
優選地，在生成第一編碼流時使用的一個或多個圖像的多個塊中的每一個的垂直尺寸和水平尺寸都以定義的因數縮減，從而推導出第二編碼流的多個縮減塊。
優選地，該方法進一步包括將輸入視頻流的多個塊中的每一個的運動矢量映射到對應於第二編碼流的多個縮減塊，對應於第二編碼流的映射運動矢量基於在生成由所定義的縮放因數調節的第一編碼流時使用的運動矢量。
優選地，該方法進一步包括響應非兼容的塊尺寸合並映射運動矢量，以形成兼容的塊尺寸。
優選地，該方法進一步包括基於相鄰的映射運動矢量確定包含兼容映射塊的每個宏塊或編碼單元的分區。
優選地，該方法進一步包括當對應於縮減編碼流的每個宏塊的邊界不與輸入視頻流的宏塊的邊界對準時對映射運動矢量求平均值或將中值運算應用於映射運動矢量。
優選地，視頻編碼信息包括用於幀內預測的幀內預測模式。
優選地，視頻編碼信息包括在用於編碼單元的幀間預測和幀內預測之間的選擇。
優選地，視頻編碼信息包括運動矢量搜索結果、用於幀內預測的幀內預測模式、在用於編碼單元的幀間預測和幀內預測之間的選擇或它們的任意組合。
優選地，該方法進一步包括與生成第一編碼流和第二編碼流並行地生成一個或多個額外的編碼流，生成基於共享的視頻編碼信息。
優選地，生成即時發生。
優選地，該方法進一步包括彼此獨立地處理第一編碼流和第二編碼流的一些編碼功能。
優選地，第一編碼流根據與第二編碼流不同的視頻編碼標準生成的。
優選地，第一編碼流包括增强層流並且第二編碼流包括基本層流。
優選地，第一編碼流對應於場景的一個三維視圖並且第二編碼流對應於場景的不同的三維視圖。
本公開提供了一種系統，包括以硬體配置的單一編碼引擎，其用於接收具有一個或多個第一尺寸的圖像的輸入視頻流並且並行生成多個編碼流，編碼流包括一個或多個第一尺寸的圖像，並且第二編碼流包括一個或多個第二尺寸的圖像，第二尺寸小於第一尺寸，該第二流的編碼基於共享在對第一編碼流編碼時使用的視頻編碼信息。
優選地，視頻編碼信息包括運動矢量搜索結果、用於幀內預測的幀內預測模式、在用於編碼單元的幀間預測和幀內預測之間的選擇或它們的任意組合。
102‧‧‧電子裝置
104‧‧‧編碼引擎
106‧‧‧智能電話
108‧‧‧筆記型電腦
110‧‧‧電視機
201‧‧‧輸入視頻
202‧‧‧1920×1080視頻
204‧‧‧960×540視頻
206‧‧‧8×8塊
208‧‧‧4×4塊
306‧‧‧8×8塊
402‧‧‧處理單元
404‧‧‧第二處理單元
406‧‧‧視頻輸入
408‧‧‧幀內模式决定邏輯
410‧‧‧幀內决定邏輯
412‧‧‧運動估計(運動搜索)邏輯
414‧‧‧幀間預測的運動補償邏輯
416‧‧‧殘差計算邏輯
418‧‧‧相應變換器/量化器邏輯
420‧‧‧相應的熵編碼器邏輯
422‧‧‧重建邏輯
424‧‧‧幀間預測的運動補償邏輯
426‧‧‧殘差計算邏輯
428‧‧‧相應變換器/量化器邏輯
430‧‧‧相應的熵編碼器邏輯
432‧‧‧重建邏輯
434‧‧‧推導邏輯
436‧‧‧空間標量邏輯
438‧‧‧處理邏輯
440‧‧‧處理邏輯
500‧‧‧方法
502~510‧‧‧步驟
302A~302E‧‧‧運動矢量
304A~304D‧‧‧4×4塊
參考以下附圖，可更好地理解本公開的許多方面。附圖中的組件不一定按比例，而重點在於清楚地示出本公開的原理。此外，在附圖中，相似的參考標號在幾個示圖中指示相應的部分。
圖1是可以採用視頻編碼系統的實施方式的示例環境的框圖。
圖2是示出從輸入視頻流生成不同圖像尺寸的視頻流的示意圖。
圖3A到圖3D是示出運動矢量的合並的框圖。
圖4A到圖4B是示出示例編碼引擎的特定實施方式的框圖。
圖5是示出示例視頻編碼方法的一個實施方式的流程圖。
本文中公開的是視頻編碼系統和方法的特定實施方式，包括單一編碼引擎，其在多個即時並行編碼操作間共享視頻編碼信息，從而提供相同源的空間縮放視頻的多個編碼流。視頻編碼信息包括運動矢量搜索結果(例如，運動矢量、一個編碼單元或一個宏塊的分區、運動矢量搜索分辨率等)，在特定實施方式中，視頻編碼信息包括模式决定，如用於編碼單元(在新興的HEVC視頻壓縮標準中的基本編碼單元)或宏塊(在MPEG2、AVC、VC-1、VP8視頻壓縮標準中的基本編碼單元)的幀間或幀內預測模式，並且如果為編碼單元或宏塊選擇幀內預測模式則視頻編碼信息包括幀內預測方向(在本申請中兩個術語編碼單元和宏塊可互換地使用)。本文中對編碼的參考的包括編碼(例如，基於非壓縮流的接收)和轉碼(例如，基於壓縮流的接收和利用或無解壓縮的壓縮操作)。
在對應於相同源的多個空間縮放流的視頻編碼系統的一個實施方式中，單一編碼引擎用於即時生成原始輸入視頻的一個或多個壓縮流和一個或多個縮減版本的原始輸入視頻，並且當從相同輸入編碼不同尺寸的視頻時，通過共享用於幀間預測的運動矢量搜索結果、和/或用於幀內預測的幀內預測模式、和/或用於編碼單元或宏塊的幀間或幀內預測之間的選擇而被編碼。
在傳統系統中，相同編碼引擎的多個示例可以用來支援即時並行編碼原始輸入視頻以及縮放版本的輸入視頻，這可增加矽成本，或支援在即時視頻速率倍數的速度下，通過相同編碼引擎，編碼原始輸入視頻和縮放版本，這增加了電路時鐘速率和功耗。運動矢量搜索是功能之一，該功能消耗更多的處理資源以及DRAM帶寬成本，無論其是以硬體還是軟體實現。如果搜索範圍不夠，這也是可顯著影響編碼質量的功能之一。如視頻編碼系統的特定實施方式所執行，不同大小的相同視頻之間運動搜索結果的共享可節省矽和DRAM成本。
已經概述了視頻編碼系統的特定實施方式的特徵，現在將詳細參考本公開的說明，如附圖中示出。雖然將結合這些附圖描述本公開，但不旨在將其限制於這裡公開的一個或多個實施方式。此外，雖然該說明識別或描述一個或多個實施方式的細節，但這些細節不一定是每個實施方式的一部分，也不一定是與單一實施方式或所有實施方式關聯的所有所述優點。相反，該意圖是覆蓋如所述申請專利範圍定義，包括在本公開精神和保護範圍內的所有替代、修改和等價物。此外，應該理解，在本公開的說明書中，申請專利範圍不必限制於說明中所述的具體實施方式。
參考圖1，其示出示例環境的框圖，其中可採用視頻編碼系統的實施方式。本領域普通技術人員應該理解，在本公開的背景下，可以考慮可用來編碼的其他系統，且因此圖1僅是說明性目的，其中其他變化也可考慮在本公開的保護範圍內。圖1中示出的環境包括家庭娛樂系統100，其包括電子裝置102、嵌入到電子裝置102的編碼引擎104、以及多個多媒體設備，包括智能電話106、筆記型電腦108和電視機110。在一個實施方式中，電子裝置102配置為家庭媒體閘道器機上盒，其中來自電纜或衛星(或地面)的相同輸入視頻通過單一編碼引擎104同步即時編碼至不同位元率，如用於通過MoCA在臥室中的電視機110上觀看的高位元率高清晰度(HD)流，以及通過無線用於便携設備(例如智能電話106、移動電話、PDA等)低位元率流，和/或用於通過網際網路轉移位置觀看的到另一客戶端(例如筆記型電腦108)的流。在一些實施方式中，電子裝置102可實施為其他電子設備之中的服務器設備、路由器、計算機、電視機。
低位元率流可以是比提供給電子設備102的輸入的原始輸入視頻更低值的視頻特性(例如，更小的圖像尺寸或更低分辨率視頻，如原始輸入的圖像寬度和高度的一半的流)。具有不同圖像尺寸的相同視頻內容的多個流在異種視頻消耗環境中特別有用。例 如，通過多個畫面，對應於直播體育比賽的更大圖像尺寸或更高分辨率，即1920×1080，可以在起居室的大屏幕110上觀看，同時，更低圖像尺寸或分辨率的相同比賽，例如960×540，可以利用家庭無線路由器通過WiFi在廚房中或在後院中的便携式設備(例如，智能手機106、iPAD等)上觀看，或當用戶需要在比賽中開車離開時可以通過3G/4G無線IP網路在車輛中的顯示屏上觀看960×540的分辨率圖像而他或她的家人仍可以在家中觀看比賽。同時在不同位置的多個顯示屏上的相同視頻內容的無縫消耗可需要即時編碼引擎104同時利用相同的輸入視頻生成多個圖像尺寸視頻流。
即時多速率視頻編碼引擎104也具有無線視頻顯示中的一個或多個應用，如通過WiFi個視頻，或通過WiGig個視頻，其中由於運動物體可能堵塞發射器和接收器之間的傳輸路徑，視頻傳輸速率的可用帶寬可非常快速地改變。
如果通常包括例如視頻編碼引擎104的發射器同時生成高位元率流和低位元率流，那麽視頻編碼系統的特定實施方式可以給視頻服務的質量提供好處。低位元率流可以是比原始輸入流的圖像尺寸更小的相同視頻，因此滿足當可用帶寬下降時的更低傳輸速率。進一步，當使用空間縮放時，低位元率流可以是來自原始輸入流的縮減(down-scaled)視頻，從而當接收器可以將其放大(scale up)到原始輸入尺寸時以低位元率實現可能的高壓縮質量。
當使用空間縮放時，即時多速率視頻編碼引擎104可以利用新興的超高清晰度視頻格式如4K×2K格式尋找更多應用，其中更多種類的視頻尺寸可以共存於視頻家庭網路環境中。
現在參考圖2，其示出在不同圖像尺寸的兩個流之間共享運動矢量的視頻編碼方法的實施方式。在涉及基於輸入視頻編碼的圖像尺寸差異的視頻編碼系統的特定實施方式中，通過將諸如縮放和求中值或加權平均的運算應用於在原始輸入視頻中並置的宏塊 的運動矢量，縮減的視頻通過與原始輸入視頻共享運動搜索結果而被編碼。例如，假設原始輸入視頻的尺寸是1920×1080，並且縮減的視頻尺寸是960×540。在這個示例中，在1920×1080視頻編碼中執行運動搜索，並且所得的運動矢量和它們相關聯的宏塊分區用於在縮減的視頻中不執行運動搜索功能的情况下生成縮減的視頻的運動矢量和相關聯的宏塊分區。假設在這個示例中，水平尺寸和垂直尺寸都以因數二(2)縮減。在這個示例中，在1920×1080視頻中的16×16宏塊對應於在縮減的960×540視頻中的8×8塊，並且在1920×1080視頻中的8×8宏塊對應於在縮減的960×540視頻中的4×4塊。
在圖2中，示出輸入視頻201和生成的多個流(例如，由編碼引擎104生成的)的各個GOP(圖像組)，如1920×1080視頻202和960×540視頻204。輸入視頻201可以包括未壓縮(非壓縮)視頻流。1920×1080視頻202的每個圖像包括多個宏塊(例如，尺寸是16×16)，如具有參照圖像I0中的相應塊的圖像P0的運動矢量mv(x,y)的示例8×8塊(宏塊的四分之一)206部分地所示。應注意，輸入視頻201的圖像速率與視頻202的圖像速率相同。進一步，儘管示出了兩個生成的流，但是在一些實施方式中可以與流202和204並行生成額外的流。而且，960×540視頻204的每個圖像包括與每個8×8塊相對應的多個4×4尺寸的塊，如參照圖像I0中的相應塊的運動矢量(mvx/scale_x，mvy/scale_y)的4×4塊208，其中scale_x和scale_y是用於推導運動矢量的分別沿水平方向和垂直方向的縮放因數(例如，在這個示例中為二(2))。每個塊，如在1920×1080視頻202中的塊206可以找到相對應的縮減的塊，如在960×540視頻204中的塊208，在本文中它們還可以被稱為原始視頻和縮減的視頻中的一對配對塊(collocated blocks)，其中1920×1080視頻中的塊的左上角的位置(x,y)映射到960×540視頻中的配對塊的左上角的位置(x/2,y/2)。因此，與1920×1080 視頻202中每個分區塊相關聯的運動矢量(例如，mvx，mvy)可以通過以上示例中分別沿水平方向和垂直方向縮減視頻圖像尺寸時使用的相同因數(例如，mvx/scale_x，mvy/scale_y，其中在這個示例中mvx/scale_x和mvy/scale_y均等於二(2))將運動矢量縮減而被映射(通過映射參考線210)到960×540視頻204中的配對塊(例如，塊208)。
在一些實施方式中，參考圖3A到圖3D(每個附圖示出在縮減的視頻中的一個16×16宏塊的示例，其中每個正方形塊單元表示作為簡單圖示的一個亮度樣本(同時理解，在本公開的保護範圍內可考慮不同的宏塊分區))，當縮減的視頻中的配對塊的尺寸不是編碼視頻標準的合法的或兼容的分區尺寸，例如如圖3A中的示圖300A所示的AVC編碼標準的縮減視頻中的2×2塊(只突出顯示宏塊的四個2×2塊，以免使附圖不清楚)的非法尺寸，可以執行運動矢量合並操作以合並四個2×2的映射運動矢量(例如，運動矢量302A、302B、302C、302D)來形成4×4塊304A(只突出顯示一個4×4塊，以免使附圖不清楚)，其是AVC編碼標準的合法或兼容分區尺寸，如圖300B中所示。合並操作可以是四個2×2塊的四個運動矢量的中值或加權平均數，如塊302A的所得運動矢量302E所反映。
在一些實施方式中，在所有運動矢量映射到縮減的960×540視頻204中的合法尺寸的塊之後(圖2)，在960×540視頻204中的16×16宏塊的分區可以通過檢查鄰近塊的運動矢量找出是否可以形成更大分區尺寸來確定。例如，並參考圖3C的示圖300C，如果在960×540視頻204中的所有四個4×4塊304A、304B、304C和304D具有相同的運動矢量，那麽8×8子分區可以應用在AVC編碼標準中的8×8塊，如圖3D的示圖300D中的8×8塊306所示。而且，如果左上角和右上角8×8塊都使用8×8子分區，並且它們具有相同的運動矢量，以及如果相同的情况應用於左下角和右下 角8×8塊，那麽可以為宏塊選擇16×8分區。如果左下角和右下角8×8塊具有不同的運動矢量，那麽可以為宏塊選擇16×8分區。換句話說，視頻編碼方法的特定實施方式在合並來自原始視頻的映射運動矢量之後將最大的可能合法分區尺寸確定為用於縮減的視頻的所選分區尺寸。
當共享運動矢量搜索功能時，縮減的視頻和在電子設備接收的原始視頻通常共享相同的GOP結構。縮減的視頻仍使用其自身的重構圖像，其處於與原始視頻的重構圖像相同的時間位置，作為其運動補償的參考。這防止任何漂移。除了運動矢量搜索之外，縮減視頻還可以共享每個編碼單元或宏塊的幀內模式决定、和/或幀間和幀內模式决定。縮減視頻處理其自身的編碼功能，如變換、量化、逆量化、逆變換、重構、環路濾波和熵編碼，獨立於原始視頻編碼處理。
在視頻編碼方法的一些實施方式中，以上方案可以應用於編碼不同縮放因數的縮減視頻。當縮減因數不是偶數時，縮減視頻的宏塊邊界可能不與原始視頻的宏塊邊界對齊。在這種情况下，縮減視頻中的一個4×4塊例如可以具有多於原始視頻中的一個8×8塊，當縮減原始視頻時可以利用4×4塊配對該8×8塊。尋找在縮減視頻中的4×4塊的運動矢量的一個方法是使用原始視頻中所有配對塊的所有映射運動矢量的平均數或中值。
運動搜索共享方案可以擴展到縮減視頻以與為原始視頻編碼的不同視頻編碼標準來編碼的情况。該操作的一些示例限制可以包括許多參考，參考的時間位置可以是不同的，其需要由原始視頻的運動搜索功能選擇的參考圖像的時間位置符合縮減視頻的編碼標準。可以滿足該需求，因為所有視頻編碼標準允許在當前圖像之前的圖像作為幀間預測的參考。縮減視頻的最小分區尺寸、運動矢量分辨率和運動矢量範圍也需要通過以下方式符合編碼標準：通過採用組成縮減視頻中的最小分區尺寸的配對塊的運動矢 量的平均值或中值、當來自原始視頻的映射運動矢量具有比縮減視頻的合法運動矢量分辨率更高的分辨率時舍入運動矢量分辨率、或如果來自原始視頻的映射運動矢量超過縮減視頻的合法運動矢量範圍則界定運動矢量範圍。例如，原始視頻可以AVC編碼，而縮減視頻以MPEG-2編碼。MPEG-2具有16×8的最小分區尺寸和半個像素的運動矢量分辨率，而AVC具有4×4的最小分區尺寸和四分之一像素的運動矢量分辨率。
在視頻編碼方法的一些實施方式中，運動搜索共享方案可以應用於即時可縮放視頻編碼器(例如，編碼引擎104)，其中不同的空間層可以由相同的編碼器即時編碼。增强層的運動搜索結果可以用於生成作為較低分辨率的圖像的基本層的運動矢量。
在一些實施方式中，運動搜索共享方案可以利用相同的編碼器同時應用在編碼器編碼例如1920×1080的二維視頻的空間縮放的視頻以及諸如960×540的縮減版本的三維視頻之間。在這種情况下，較低分辨率的三維視頻的運動搜索可以使用來自更高分辨率的二維視頻的縮減運動矢量。
現將注意力轉到圖4A至圖4B，其示出實施為單一編碼引擎104的示例視頻編碼系統。在一個實施方式中，單一編碼引擎104可以以硬體實現，儘管一些實施方式可包括軟體(包括固件)或軟體和硬體的組合。例如，一些實施方式可包括處理器(例如CPU)，其提供指令和/或數據給圖4A和圖4B示出的一個或多個邏輯單元。示例單一編碼引擎104包括第一處理單元402和第二處理單元404。應該理解，在本公開的背景下，雖然示出了兩個處理單元402和404，但該數量僅是說明性的，且特定實施方式可包括額外的處理單元。多個處理單元402和404生成對應於相同輸入視頻的不同圖像尺寸的相應位元流(例如，“位元流1和位元流2”)。為了說明，單一編碼引擎104示出為生成兩個位元流。然而，單一編碼引擎104的一些實施方式可擴展從而生成任何數量 的位元流。位元流的數量例如可取决於對單一編碼引擎104的電子裝置殼體執行的應用。
在視頻輸入406處(例如介面)接收視頻。例如，在介面406輸入處接收的視頻可包括圖2中示出的輸入視頻201。介面406根據熟知方法執行複製功能，其中輸入視頻分成多個視頻流(在這個實例中是二(2))，其鏡像輸入視頻201的圖像尺寸。多個流(例如，如圖2的輸入圖像尺寸視頻202)從介面406輸出，並提供給各處理單元402和404。在第一處理單元402處，輸入圖像尺寸視頻202提供給編碼决定邏輯，其包括這樣的編碼决定，如幀內模式决定邏輯408，其中做出幀內預測模式中宏塊的預測方向確定，以及處理給定宏塊的幀間/幀內决定邏輯410。其也示出了運動估計(運動搜索)邏輯412，包括宏塊和它們運動矢量的分區。單一編碼引擎104進一步包括額外的處理邏輯438，其(參考圖4B)可包括用於幀間預測的運動補償邏輯414、424，其中用於檢索的分區和與它們相關聯運動矢量可通過運動估計(搜索)邏輯412識別。
如圖4A中所示，由介面406輸出的多個輸入圖像尺寸視頻中的另一個提供給第二處理單元404，特別地，提供給空間標量(scaler)邏輯436。空間標量邏輯436執行空間縮放並降低減小的圖像尺寸。空間縮放的量例如可以由處理器(例如，CPU)或基於用戶輸入確定。換句話說，空間標量邏輯436將原始輸入視頻縮減成期望的尺寸或分辨率。減小的圖像尺寸提供給額外的處理邏輯440，下面將結合圖4B進行描述。在一些實施方式中，可以執行時間縮放和空間縮放的組合。空間標量邏輯436的輸出可以包括減小的圖像尺寸視頻204(圖2)。視頻編碼信息包括運動矢量、運動矢量搜索區域、模式决定等，並且如下所述，在第一處理單元402和第二處理單元404之間共享這些視頻編碼信息，用於編碼視頻流202和204。在一個實施方式中，為第一處理單元 402確定的運動矢量、運動矢量搜索區域和/或模式决定提供給推導模組434。
在實現空間縮放以推導出用於編碼的減小尺寸的流的實施方式中，空間標量邏輯436執行如上所述的縮減，並且推導邏輯434執行運動矢量映射、運動矢量縮放等。例如，在一個實施方式中，推導邏輯434執行在不同尺寸的圖像之間的塊和運動矢量的映射、縮放運動矢量並執行額外的處理合並塊，從而維持與給定的編碼標準相一致，以及在合並由第一處理單元402執行的視頻編碼處理的映射運動矢量之後，找到最大合法的分區尺寸作為縮減視頻的所選分區尺寸。推導邏輯434和空間標量邏輯436直接或間接地(例如，通過CPU介入)共享信息，由在436和434之間的虛線表示。例如，在利用直接傳輸(無CPU介入)的一個實施方式中，縮放因數從空間標量邏輯436直接傳遞至推導邏輯434。空間標量邏輯436執行空間縮放以提供減小圖像尺寸的視頻(例如，204)，並且接著發生基於來自第一處理單元402的推導出的視頻編碼信息(例如，運動矢量)和基於從空間標量邏輯436傳遞至推導邏輯434的信息(例如，圖像尺寸、位元率、縮放因數)對減小圖像尺寸的視頻的編碼(204)。儘管各種算法和/或方法描述為至少部分地在推導邏輯434中連同空間標量邏輯436執行，但是應當理解，在一些實施方式中，一個或多個前述功能可以由其他邏輯執行或分布在多個不同邏輯之間。
在編碼過程中，圖像組(GOP)中的當前幀或圖像提供用於編碼。當前圖像可在新興視頻編碼標準HEVC中處理為宏塊或編碼單元，其中宏塊或編碼單元對應於例如原始圖像中的16×16或32×32像素塊。每個宏塊可以P圖像或B圖像的幀內編碼模式或幀間編碼模式編碼。在幀間編碼模式中，運動補償預測可通過額外的處理邏輯438和440執行，如分別在每個處理單元402和404中的相應運動補償邏輯414和424(圖4B)，並可基於至少一個先 前編碼的重建的圖像。
參考圖4B，並進一步說明用於每個處理單元402、404的額外處理邏輯438和440，預測的宏塊P可從當前宏塊中減去，從而通過每個位元流的邏輯416、426生成差異宏塊，且差異宏塊可通過每個位元流的相應變換器/量化器邏輯418、428變換和量化。每個變換器/量化器邏輯418、428的輸出可以通過相應的熵編碼器邏輯420、430進行熵編碼，並輸出為對應於不同位元率的壓縮位元流。
編碼視頻位元流(例如，“位元流1和位元流2”)包括熵編碼視頻內容和解碼宏塊所需的任何邊信息。在每個位元流的重建操作期間，相應變換器/量化器邏輯418、428的結果可以通過相應的逆量化器/逆變換器/重建邏輯418、428而解量化、逆變換、加入到預測和環路濾波，從而生成每個位元流的重建差異宏塊。
在這方面，每個位元流與包括殘差計算邏輯416、426的相應的處理單元402、404關聯，其每個被配置為生成殘差，並隨後生成量化變換因數。然而，應該注意，可以應用不同的量化參數。每個處理單元402、404進一步包括重建邏輯422、432它們耦合到逆量化器/逆變換器邏輯418、428，其中每個重建邏輯422、432被配置為生成相應的重建像素。如圖示出，重建邏輯422、432根據應用的相應量化參數，以不同的圖像尺寸執行解碼像素的重建。應該注意，涉及與圖4A至圖4B相關聯描述的各種邏輯的一個或多個功能可組合到單一邏輯單元中，或進一步分配在額外的邏輯單元之間。
應該注意，所公開的各種實施方式可應用到各種視頻標準中，包括但不限於MPEG-2、VC-1、VP8和HEVC，這提供了可共享的更多的編碼工具。例如，使用HEVC，幀間預測單元大小範圍可在從塊大小4×4到32×32的任何中，這需要大量數據執行運動搜索和模式决定。
應當理解，在本公開的背景下，圖5中描述和在一個實施方式中由單一編碼引擎(例如，編碼引擎104)實現的視頻編碼方法500的一個實施方式包括在單一編碼引擎接收具有一個或多個第一尺寸的圖像的輸入視頻流(502)。例如，輸入視頻流可以是未壓縮流(例如，圖2中的輸入視頻流201)。方法500進一步包括由單一編碼引擎並行地生成多個不同圖像尺寸的流(504)。換句話說，介面406(圖4A和圖4B)複製輸入視頻流並生成對應於視頻流202的多個(例如，在這個示例中是兩個)流。空間標量邏輯436生成減小圖像尺寸的流(例如，視頻流204)，並且提供流給額外的處理邏輯440。而且，第一處理單元402提供運動矢量和/或模式信息給推導邏輯434，其用於編碼減小圖像尺寸的流。在一個實施方式中，方法500將來自一個生成流(例如，減小圖像尺寸流)的縮減圖像的宏塊映射到另一個生成流(例如，具有第一圖像尺寸的輸入流的圖像)中的塊(506)，以及將輸入視頻流的多個塊中的每一個的運動矢量映射到第二編碼流的多個縮減塊，第二編碼流的映射運動矢量基於在生成由定義的縮放因數調節的第一編碼流時使用的運動矢量(508)。方法500進一步包括生成多個編碼流，第一編碼流包括一個或多個第一尺寸的圖像，第二編碼流包括一個或多個第二尺寸的圖像，其中第二尺寸小於第一尺寸，第二流的編碼基於共享在對第一編碼流編碼時使用的視頻編碼信息(510)。在一些實施方式中，方法500包括響應於非兼容塊尺寸合並映射運動矢量以形成兼容的塊尺寸。方法500可以在一些實施方式中進一步包括基於相鄰的映射運動矢量確定包含兼容映射塊的每個宏塊或編碼單元的分區，並且當縮減編碼流的宏塊的邊界不與輸入視頻流的宏塊的邊界對準時對映射運動矢量求平均值或將中值運算應用於映射運動矢量。應當理解，在本公開的背景下，在一些實施方式中可以省略一個或多個所述邏輯功能，或可以包括額外的邏輯功能。例如，共享模式信息還在 方法500的特定實施方式的保護範圍內考慮。
視頻編碼系統可以硬體、軟體(例如包括固件)或它們的組合實現。在一個實施方式中，視頻編碼系統使用以下技術的任何一項或組合而執行，它們在本領域中都是公知的：具有對數據信號實現邏輯功能的邏輯門的離散邏輯電路、具有適當組合邏輯門的專用集成電路(ASIC)、可編程的門陣列(PGA)、現場可編程門陣列(FPGA)等。在實施方式中，其中所有或部分的視頻編碼系統以軟體執行，該軟體儲存在儲存器中，且其可通過適當的指令執行系統(例如，計算機系統，其包括一個或多個處理器、利用編碼軟體/固件編碼的儲存器和操作系統等)執行。
本領域相當熟練的技術人員應該理解，流程圖中的任何流程說明或塊應該理解為表示代碼的模組、段或部分，其包括實現過程中特定邏輯功能或步驟的一個或多個可執行指令，且替代實現也包括在本公開的保護範圍內，其中根據涉及的功能，功能可不同於示出或討論的次序來執行，包括基本上同時或以相反次序執行。
應該强調的是，本公開的上述實施方式僅是可能的實現的實例，其僅進行闡述以清楚理解本公開的原理。在基本上不背離本公開的精神和原理的情况下，可以做出多種變化和修改。所有這樣的修改和變化旨在包括在本公開的保護範圍內並由所附的申請專利範圍保護。
500‧‧‧方法
502~510‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種視頻編碼方法，包括：在單一編碼引擎接收具有一個或多個第一分辨率的圖像的輸入視頻流；以及由所述單一編碼引擎並行生成多個編碼流，第一編碼流包括一個或多個所述第一分辨率的圖像，第二編碼流包括一個或多個第二分辨率的圖像，所述第二分辨率小於所述第一分辨率，該第二編碼流的編碼基於共享在對所述第一編碼流編碼時使用的視頻編碼信息，其中，所述第一編碼流的多個第一塊基於縮放因數而縮減，以推導出所述第二編碼流的多個第二塊；將所述第一編碼流的所述多個第一塊的多個第一運動矢量映射到對應於所述第二編碼流的所述多個第二塊的多個第二運動矢量，所述多個第二運動矢量各對應基於縮放因數調節的所述多個第一運動矢量的其中一者；將所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者分區為一個或多個分區，所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者包括所述多個第二塊，且將所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者分區包括：識別位於所述宏塊或所述編碼單元中具有相同第二運動矢量之鄰近的所述多個第二塊；以及將具有相同第二運動矢量之鄰近的所述多個第二塊合並於所述一個或多個分區的一個分區。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的視頻編碼方法，其中，所述視頻編碼信息包括用於幀間預測的運動矢量搜索結果。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的視頻編碼方法，其中，所述運動矢量搜索結果包括運動矢量、一個編碼單元的分區、運動矢量搜索範圍或它們的任意組合。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的視頻編碼方法，其中，為 所述第一編碼流執行運動矢量搜索，並且所得的運動矢量和相關聯的編碼單元分區用於在不執行所述第二編碼流的運動矢量搜索功能的情況下生成所述第二編碼流。
  5. 根據申請專利範圍第2項所述的視頻編碼方法，其中，所述多個第一塊中的每一個的垂直尺寸和水平尺寸都以所述縮放因數縮減，從而推導出所述第二編碼流的所述多個第二塊。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的視頻編碼方法，其中，所述第二編碼流的編碼基於共享的所述視頻編碼信息還包括：於所述幀內預測與幀間預測兩者之一被選擇執行於所述第一編碼流的編碼，所述第二編碼流的編碼基於所述幀內預測與所述幀間預測的選擇。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的視頻編碼方法，其中，所述視頻編碼信息包括運動矢量搜索結果、用於幀內預測的幀內預測模式、在用於編碼單元的幀間預測和幀內預測之間的選擇或它們的任意組合。
  8. 一種視頻編碼系統，包括以硬體配置的單一編碼引擎，其用於接收具有一個或多個第一分辨率的圖像的輸入視頻流並且並行生成多個編碼流，所述編碼流包括一個或多個所述第一分辨率的圖像，並且第二編碼流包括一個或多個第二分辨率的圖像，所述第二分辨率小於所述第一分辨率，該第二流的編碼基於共享在對所述第一編碼流編碼時使用的視頻編碼信息，其中，所述第一編碼流的多個第一塊基於縮放因數而縮減，以推導出所述第二編碼流的多個第二塊；將所述第一編碼流的所述多個第一塊的多個第一運動矢量映射到對應於所述第二編碼流的所述多個第二塊的多個第二運動矢量，所述多個第二運動矢量各對應基於縮放因數調節的所述多個第一運動矢量的其中一者；將所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者分區為一個 或多個分區，所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者包括所述多個第二塊，且將所述第二編碼流的宏塊或編碼單元的其中一者分區包括：識別位於所述宏塊或所述編碼單元中具有相同第二運動矢量之鄰近的所述多個第二塊；以及將具有相同第二運動矢量之鄰近的所述多個第二塊合並於所述一個或多個分區的一個分區。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的視頻編碼系統，其中，所述視頻編碼信息包括運動矢量搜索結果、用於幀內預測的幀內預測模式、在用於編碼單元的幀間預測和幀內預測之間的選擇或它們的任意組合。
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