[发明专利]画面编码装置和画面解码装置

说明书

技术领域

本发明涉及对运动画面编码的画面编码装置，由采用画面编码装置的图像编码方法产生的流，和对流解码的画面解码装置。

背景技术

近来，随着在综合处理声频、视频和像素值的多媒体时代的到来，将信息传递给人的现有信息媒体，例如，报纸、杂志、电视、无线电和电话、以及其它装置已经被包括在多媒体的范围内。多媒体一般是指不仅将字符，而且也把图形符号、音频、特别是画面等相互关联在一起而显现的东西。但是，为了将上述现有信息媒体包括在多媒体的范围中，将以数字形式表示这种信息成为一个先决条件。

但是，如果以数字形式估算上述信息媒体中的每一种包含的信息量，每个字符的信息量需要1至2字节，而音频所需的信息量大于每秒64Kbits(电话质量)，而对于运动画面则需要每秒100Mbits或更高的数据量(当前的电视接收质量)。因此，用上面提到的信息介质直接以数字形式处理如此巨大的信息量是不现实的。例如，尽管视频电话已经通过提供64Kbits/s至1.5Mbits/s传输速度的综合业务数字网(ISDN)而投入实际应用，但是，不能传输由TV摄像机拍摄的画面。

因此，需要信息压缩技术，例如，在视频电话的情况下，采用了符合国际电信同盟-电信标准化部(ITU-T)推荐的H.261和H.263标准的视频压缩技术的。根据符合MPEG-1标准的信息压缩技术，也使得能够将画面信息与声频信息一同存储在普通音乐光盘(CD)上。

在这里，运动画面专家组(MPEG)是标准化国际组织和国际电工委员会(ISO/IEC)标准化的一个运动画面信号压缩国际标准。MPEG-1是用于将视频信号压缩到1.5Mbit/s的标准，也就是说，将电视信号中包括的信息压缩到大约百分之一。由MPEG-1标准作为目标的画面质量是实现大约1.5Mbits/s的传输速度的中等程度的质量，所以使用为满足未来改进的画面质量而标准化的MPEG-2来实现具有压缩到2至15Mbits/s的运动画面信号的电视广播质量。

在目前的环境中，以前负责MPEG-1和MPEG-2标准化的工作组(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11)正在进一步标准化具有超过MPEG-1和MPEG-2压缩率的，也允许在每个对象基础上编码、解码和操作，和实现了多媒体时代所需的新功能的MPEG-4。最初，在MPEG-4的标准化过程中，其目标是标准化低比特率编码方法。但是，现在这种标准已经扩展到进一步包括隔行扫描图像的高比特率编码的更为通用的编码方法。此外，ISO/IEC和ITU-T已经联合开发作为下一代画面编码方法的MPEG-4高级视频编码(AVC)的标准化，当前的运动画面和电视工程师协会(SMPTE)尝试标准化VC-1(提出的用于电视的SMPTE标准：VC-1压缩视频比特流格式和解码处理，最终的委员会草案1，修订6，2005.7.13)。VC-1的目标是根据MPEG-2和MPEG-4标准的方法来扩展编码工具等。VC-1被期待用于下一代光盘外围设备，例如蓝光盘(BD)和高清晰(HD)DVD。

通常，在运动画面编码中，通过消除空间和时间方向中的冗余来压缩信息量。因此，目的在于减少时间冗余的画面间预测编码进行运动估计，和通过参考在前画面和随后画面，在一块接一块的基础上产生预测画面，然后对得到的预测画面和要编码的当前画面之间的差值进行编码。这里，“画面(Picture)”是代表一屏的术语，在用于逐行画面时它表示一帧，而在用于隔行画面时，它表示一帧或场。这里所述的“隔行画面”是指由分别具有不同时间的两个场构成的一帧。对隔行画面进行编码和解码，有三种可能的途径：根据帧中的块，将单帧或是作为一帧或是作为两场，或帧/场结构来处理。

不参考画面而对其进行画面内预测编码的画面被称作“I-画面”。参考一个画面而对其进行画面间预测编码的画面被称作“P-画面”。通过同时参考两个画面对其进行画面间预测编码的画面被称作“B-画面”。B-画面可以参考从其显示时间在当前要编码的画面的显示时间之前或之后的画面中任意选择的两个画面，作为任意组合。然而，作为对这些I-画面、P-画面、和B-画面进行编码或解码的条件，要求参考画面已经被编码或解码。