[发明专利]混合向后兼容的信号编码和解码的方法和系统

说明书

计算机处理器硬件：将数据流解析为编码数据的第一部分和编码数据的第二部分；实现第一解码器以将编码数据的第一部分解码为信号的第一再现；实现第二解码器以将编码数据的第二部分解码为重构数据，该重构数据指定如何修改信号的第一再现；以及对信号的第一再现应用该重构数据，以产生信号的第二再现。

背景技术

在本领域中，对于处理多维信号或者沿时间演化的信号的压缩和解压，许多技术是已知的。这是音频信号、视频信号以及就像在科学和医学领域中使用的体积信号的其它多维信号的情况。为了实现高压缩比，那些技术采用信号内的空间和时间相关。常规方法识别参照并且尝试确定信号的当前位置与给定参照之间的差异。这在空间域和时间域中都进行，在空间域中，参照是已经接收并解码的空间平面的一部分(例如，块或“宏块”)，在时间域中，信号时间当中的单个时刻(例如，一序列帧当中的视频帧)被作为用于某个持续时间的参照。这是例如MPEG系列压缩算法的情况，其中之前解码的宏块被作为空间域中的参照并且I帧和P帧被用作时间域中后续P帧的参照。

已知的技术以许多途径采用空间相关和时间相关，为了识别、简化、编码和发送差异而采用几种不同的技术。在常规方法中，为了充分利用块中残差的空间相关，执行域变换(例如，变换到频率域)，接着执行变换后的信息的有损删除和量化，这通常引入某种程度的块假象。相反，在时间域中，常规方法发送当前样本与运动补偿的参照样本之间的量化差异。为了最大化样本之间的相似性，编码器尝试估计沿时间发生的相对于(vs.)参照信号的修改。在常规编码方法中 (例如，MPEG系列技术、VP8、VP9等)，这被称为运动估计和补偿。

在已知的领域中，除了一些尝试，编码方法通常忽略质量可扩展性需求。可扩展的编码方法将编码压缩信号的单个版本并且使得能够交付到不同的质量水平、带宽可用性和解码器复杂性。可扩展性在已知方法中已经被考虑，就像MPEG-SVC和JPEG2000，由于计算复杂性并且，一般而言，其与不可扩展技术的相似性，到目前为止具有相对差的采用。

由于基于MPEG的技术(例如，MPEG2、MPEG4、H.264、 H.265)是国际标准，因此开发出了几种专用硬件芯片，以便用专用硬件块执行信号解码。因此，由于缺少解码设备生态系统，不同的编码技术难以得到采用。

在视频传输的其它情况下，诸如像经由(诸如HDMI或 DisplayPort的)传输方法到显示设备的电缆传输，视频内容到解码/ 显示设备的传输受传输电缆的容量限制。由于传输电缆的限制，这使得不可能发送高于给定质量水平(或者分辨率或者帧速率)的视频内容。由于要发送的数据量随着时间的推移变得越来越大(由于商用显示设备所支持的分辨率和帧速率的不断增加)，因此由连接电缆带来的约束正变成是相关的问题，常常迫使解码/显示设备为了弥补传输电缆的能力不足而执行各种类型的插值(例如，从60Hz到240Hz的帧速率插值)，以便应付它们将能够显示的质量水平。

在视频传输的其它情况下，诸如像视频会议，大部分安装的解码器设备只能够解码传统(legacy)SD和/或HD视频内容，而较新且较强大的远程呈现系统可以高质量地解码处于更高的分辨率的视频内容。目前的方法使得不可能利用单个编码数据流(即，没有编码/转码成多个不同的视频流)来服务传统(legacy)解码器设备和较新的解码器设备两者。

在视频分发的其它情况下，诸如像蓝光盘，设备的大生态系统只能够解码传统HD视频编码格式，而新的解码设备能够解码和显示 UltraHD视频。目前的方法使得不可能分发可作为HD视频被广泛安装的传统设备读取并且作为UltraHD视频被新解码设备读取的单个与传统兼容的蓝光盘。

发明内容

与常规技术相对照，本文的方法和实施例代表一种创新方法，其实现高效的位(bit)流和可扩展性、并同时维持与为已知解码方法设计的解码和/或显示硬件的向后兼容性。

本文所说明的方法和实施例还包括产生向后兼容的流的途径，这种流被生成使得被传统解码器解码到至多第一质量水平并且被专门使能的解码器解码到至多一个或多个不同的(更高的)质量水平。