[发明专利]使用加权预测的视频编码和解码方法及其设备

说明书

技术领域

符合本发明的方法和设备涉及使用加权预测的视频编码和解码，更具体地，涉及这样的使用加权预测的视频编码和解码，其可以通过将当前块的预测图像乘以特定的缩放(scaling)因子来生成加权预测图像、并通过对从当前块中减去该加权预测图像而获得的残余信号进行编码，而减少残余信号量。

背景技术

随着信息和通信技术的发展，除文本和语音通信之外，多媒体通信正在递增。现有的以文本为中心的通信系统不能满足消费者的多样化需求，并因此可容纳诸如文本、图像、音乐以及其它的各种形式信息的多媒体服务正在递增。由于多媒体数据很大，所以分别需要大容量存储介质来存储多媒体数据并需要宽带宽来传送该多媒体数据。因此，需要压缩编码技术来传送包括文本、图像、和音频数据的多媒体数据。

数据压缩的基本原理是去除数据冗余。可通过去除诸如图像中的相同颜色或对象的重复之类的空间冗余、诸如运动图像帧中的相邻帧的极小改变或音频中连续的声音重复之类的时间冗余、以及考虑人类对高频的敏感度的视觉/知觉冗余，来压缩数据。在一般的视频编码方法中，通过基于运动补偿的时间滤波来去除时间冗余，并通过空间变换来去除空间冗余。

图1是图示了在传统的视频编码方法中的预测的视图。

现有的视频编解码器(诸如MPEG-4和H.264编解码器)通过基于运动补偿来去除相邻帧之间的相似性来提高压缩效率。通常，在时间上位于当前帧110之前的参考帧中进行的相似图像预测被称为正向预测120，而在时间上位于当前帧之后的参考帧中进行的相似图像预测被称为反向预测130。使用正向参考帧和反向参考帧二者进行的时间预测被称为双向预测140。

现有的单层视频编解码器可通过从如上所述的各种模式之中选择最佳模式并使用该最佳模式进行编码来改善其效率。另一方面，诸如H.264可缩放扩展的多层视频编解码器(或MPEG可缩放视频编码)使用另一种预测方法，即基础层(base layer)预测方法，以便去除层之间的相似性。也就是说，视频编解码器使用在处于与基础层图像中目前正被编码的块相同的时间位置处的帧中的图像来执行图像预测。在这个情况中，如果各个层具有不同的分辨率，则视频编解码器在对基础层图像进行上采样、并使基础层图像的分辨率与当前层的分辨率匹配之后，执行时间预测。

尽管可存在几个理由用于选择预测模式，但是可以对各个预测方法执行直接编码，以选择具有较低成本的方法。可以以各种方式来定义成本C，并且如方程(1)所示基于速率失真(rate-distortion)来计算代表性成本。这里，E表示在原始信号和通过对已编码的比特进行解码而恢复的信号之间的差异，而B表示执行各个方法所需要的比特数。此外，λ表示可以调整E和B的反射(reflection)速率的拉格朗日(Lagrangian)系数。

C=E+λB     (1)

发明内容

技术问题

在许多专利文献中公开了使用时间预测的传统视频编码方法。例如，韩国专利未审查公开No.2004-047977公开了空间上的可缩放压缩，并具体地公开了这样的视频编码方法，其包括基于已向上缩放(up-scaled)的基础层与增强层之间的和来计算各个帧的运动矢量。

然而，除基础层预测之外，传统的视频编码方法具有它们从不使用大量的基础层信息的问题。

技术方案

本发明提供了一种使用加权预测的视频编码和解码方法以及用于其的设备，其可以通过减少要被压缩的当前块和预测图像的错误来提高视频编码的效率。

本发明还提供了一种使用加权预测的视频编码和解码方法以及用于其的设备，其可以通过在生成预测图像时使用基础层信息来提高视频编码的效率。

根据本发明的一方面，提供了一种视频编码方法，包括：为当前块生成预测图像；生成用于使当前块和预测图像之间的差异最小化的、作为预测图像的缩放因子的加权预测因子；通过将预测图像乘以加权预测因子来生成加权预测图像；以及对通过从当前块中减去加权预测图像而生成的残余信号进行编码。

根据本发明的又一方面，提供了一种多层视频编码方法，其包括：为当前块生成预测图像；生成用于使当前块和预测图像之间的差异最小化的、作为预测图像的缩放因子的加权预测因子；通过将预测图像乘以加权预测因子来生成加权预测图像；选择在预测图像和加权预测图像之中的、提高当前块的压缩性能的图像；对通过从当前块中减去所选择的图像而生成的残余信号进行编码；以及根据选择结果将指明是否使用加权预测图像的信息插入到当前块中。