用于收发信号的设备和用于收发信号的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于发送和接收信号的方法和设备。
【背景技术】
[0002]随着视频信号处理速度已增加，已经对对超高清晰度(UHD)视频进行编码/解码的方法进行了研宄。另外，还已经对当使用常规HD接收机来接收UHD视频时在没有任何麻烦的情况下处理HD视频以及UHD的方法进行了研宄。
[0003]然而，尽管基于4:2:0色度子采样格式使用了常规HD广播，但是4:2:2或4:4:4色度子采样格式可以被用于HD视频以便提供更增强的颜色。例如，在利用4:2:2格式(或4:4:4格式)广播情况下，该格式不与常规HDTV兼容，进而存在的问题在于接收常规广播信号的接收机不能够适当地实现HD广播。
[0004]当与常规色度子采样方法不同的色度子采样方法被用于高质量广播时，存在对于同样在没有任何麻烦的情况下由常规HDTV接收/输出视频信号的方法的需要。常规的4:2:0色度子采样方法和4:2:2色度子采样方法的兼容性方法是需要的，并且针对扫描方法的逐行方法和交错方法的兼容性方法也是需要的。然而，目前，存在的问题在于没有针对这些方法的解决方案。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]设计来解决该问题的本发明的目的在于用于发送并且接收信号以便提供与视频数据的子采样格式的兼容性的方法和设备。
[0007]设计来解决该问题的本发明的另一目的在于用于发送并且接收信号以便在提供与现有广播接收机兼容的视频采样格式的同时提供具有不同的视频采样格式的高分辨率视频的方法和设备。
[0008]技术方案
[0009]本发明的目的能够通过提供一种发送信号的方法来实现，该方法包括以下步骤:对视频数据进行编码；生成包括用于利用多个视频采样格式来显示所述编码视频数据的视频合成元数据信息(UHD_composit1n_metadata)的信令信息；以及对所述编码视频数据和所述信令信息进行复用并且发送经复用的视频数据和信令信息。
[0010]所述编码视频数据可以包括以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:2的比采样的视频数据。
[0011]以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的4:2:2的比采样的所述视频数据可以包括以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的4:2:0的比采样的视频数据、所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的残差数据以及所述UHD_composit1n—metadata0
[0012]所述UHD—composit1n—metadata可以指示所述编码视频数据包括以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cb的4:2:0的比采样的视频数据、以及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的残差数据。
[0013]在本发明的另一方面中，本文所提供的是一种接收信号的方法，该方法包括以下步骤:对包括视频流和指示所述视频流能够利用多个视频采样格式显示的视频合成元数据信息(UHD_composit1n_metadata)的信令信息进行解复用；对经解复用的信令信息进行解码；以及基于所述UHD_composit1n_metadata来对发送到所述视频流中的至少一个视频流的视频数据进行解码。
[0014]所述视频流可以包括以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:2的比采样的视频数据。以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的4:2:2的比采样的所述视频数据可以包括以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的4:2:0的比采样的视频数据、所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的残差数据以及所述UHD_compo s it1n_metadata。
[0015]所述UHD_composit1n_metadata可以指示所述视频流包括以所述亮度分量Y及所述色度分量Cb和所述色度分量Cb的4:2:0的比采样的视频数据、以及所述色度分量Cb和所述色度分量Cr的残差数据。
[0016]在本发明的另一方面中，本文所提供的是一种信号发送设备，该信号发送设备包括:编码器，该编码器用于对视频数据进行编码；信令信息生成器，该信令信息生成器用于生成包括用于利用多个视频采样格式来显示所述编码视频数据的视频合成元数据信息(UHD_composit1n_metadata)的信令信息；以及复用器，该复用器用于对所述编码视频数据和所述信令信息进行复用。
[0017]在本发明的另一方面中，本文所提供的是一种信号接收设备，该信号接收设备包括:解复用器，该解复用器用于对包括视频流和指示所述视频流能够利用多个视频采样格式显示的视频合成元数据信息(UHD_composit1n_metadata)的信令信息进行解复用；信令信息解码器，该信令信息解码器用于对经解复用的信令信息进行解码；以及解码器，该解码器用于基于所述UHD_composit1n_metadata来对发送到所述视频流中的至少一个视频流的视频数据进行解码。
[0018]有益效果
[0019]根据本发明的实施方式，可以发送并且接收视频数据以提供与视频数据的子采样格式的兼容性。
[0020]根据本发明的实施方式，在提供与现有广播接收机兼容的视频采样格式的同时，可以发送并且接收具有不同的视频采样格式的高分辨率视频。
[0021]根据本发明的实施方式，可以提供与用于仅支持现有4:2:0色度子采样格式的HD系统的交错方法的兼容性，并且还可以提供具有不同的色度子采样格式的高分辨率视频。
[0022]根据本发明的实施方式，HDTV接收机还可以通过UHDTV广播频道来接收HD视频信号，并且UHD接收机还可以根据由各个接收机支持的色度子采样格式来接收信号。
【附图说明】
[0023]图1是例示了根据本发明的实施方式的信号发送方法的图。
[0024]图2是例示了当视频格式是逐行时亮度Y的信号以及色度子采样格式的色度Cb和色度Cr的信号的采样的构思的图。
[0025]图3是例示了将UHD视频编码为高分辨率视频的方法的图。
[0026]图4是例示了将4:2:0采样视频数据转换成4:2:2采样视频数据的示例的图。
[0027]图5是例示了上采样的图。
[0028]图6是例示了上采样过程的图。
[0029]图7是例示了用于提供4:2:0HD视频和4:2:2UHD视频的流的结构的示例的图。
[0030]图8是例示了根据本发明的实施方式的信号发送设备的图。
[0031]图9是根据本发明的另一实施方式的信号发送设备的图。
[0032]图10是例示了根据视频采样的扫描方法的示例的图。
[0033]图11是例示了利用兼容的扫描方法将高分辨率视频数据改变为低分辨率视频数据的第一示例的图。
[0034]图12是例示了利用兼容的扫描方法将高分辨率视频数据改变为低分辨率视频数据的第二示例的图。
[0035]图13是例示了利用兼容的扫描方法将高分辨率视频数据改变为低分辨率视频数据的第三示例的图。
[0036]图14是根据本发明的实施方式的信号接收设备的解码器。
[0037]图15是例示了根据本发明的实施方式的用于显示视频的信令信息的图。
[0038]图16是例示了根据本发明的实施方式的信令信息的详细语法值的图。
[0039]图17例示了根据本发明的实施方式的流级描述符的示例。
[0040]图18是例示了指示前述视频的分辨率和帧速率的信息的值的图。
[0041]图19是例示了关于原始UHD视频的色度子采样格式的信息的图。
[0042]图20例示了关于视频数据的残差数据的分辨率信息。
[0043]图21例示了关于在增强层中发送的信号的信息。
[0044]图22例示了前述描述符被包括在其它信令信息中的情况。
[0045]图23例示了例示的描述符被包括在其它信令信息中的情况。
[0046]图24例示了例示的描述符被包括在其它信令信息中的情况。
[0047]图25例示了根据本发明的实施方式的视频数据的SEI区域的有效负荷的语法。
[0048]图26是例示了根据本发明的实施方式的信号接收设备的图。
[0049]图27是例示了根据本发明的实施方式的信号接收方法的图。
[0050]图28是例示了根据本发明的实施方式的信号发送设备的图。
[0051]图29是例示了根据本发明的实施方式的信号接收设备的图。
【具体实施方式】
[0052]在下文中，将通过参照【附图说明】本发明的示例性实施方式详细地描述本发明。
[0053]图1是例示了根据本发明的实施方式的信号发送方法的图。
[0054]视频数据被编码(SllO)。当视频数据被编码时，可以根据将在下面描述的本发明的实施方式将作为视频数据的编码信息的视频合成元数据信息(UHD_C0mp0Siti0n_metadata)添加到编码视频数据。
[0055]编码视频数据可以包括以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:2的比采样的视频数据。另外，以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:2的比采样的视频数据可以包括以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:0的比采样的视频数据、以及色度分量Cb和色度分量Cr的残差数据以及UHD_C0mp0Siti0n_metadata。将参照图7 (UHD_composit1n_metadata)和图25详细地描述编码视频数据和UHD_composit1n_metadata的构造。
[0056]可以根据子采样和分辨率将视频数据可缩放地编码为各个层数据项。在图8和图9中例示了对视频数据进行编码的示例。另外，当需要在编码期间根据视频数据的子采样和分辨率来改变扫描方法时，视频数据可以由编码器编码以便通过图11至图13的方法来改变视频数据的扫描方法。
[0057]当编码视频数据被添加到广播信号并且发送时，生成了包括用于利用视频采样格式来显示编码视频数据的UHD_composit1n_metadata的信令信息(S120)。UHD_composit1n_metadata可以指示编码视频数据包括具有以亮度分量Y及色度分量Cb和色度分量Cr的4:2:0的比采样的视频数据以及色度分量Cb和色度分量Cr的残差数据。在图15至图24中示出了与视频数据不同的信令信息的示例。
[0058]编码视频数据和信令信息被复用并且经复用的视频数据和经复用的信令信息被发送(S130)。当所发送的数据不是广播信号时，省略了用于生成视频数据和经复用的信令信息的过程，并且仅在SllO中描述的视频数据区域中的信令信息连同视频数据一起被编码和发送。
[0059]图2是例示了当视频格式是逐行时亮度Y的信号以及色度子采样格式的色度Cb和色度Cr的信号的采样的构思的图。当视频格式是逐行时，如果亮度Y的信号及色度Cb的信号和色度Cr的信号具有4:4:4的比，则在使用所有亮度Y的信号及色度Cb的信号和色度Cr的信号情况下显示各个像素，并且亮度Y的信号及色度Cb的信号和色度Cr的信号的比在各个像素中是1:1:1。
[0060]当亮度Y的信号及色度Cb的信号和色度Cr的信号的比是4:2:2时，在4x2的8个像素单元中，色度Cb的信号和色度Cr的信号被各自采样仅四次，然而亮度Y的信号加以采样八次。
[0061]当亮度Y的信号及色度Cb的信号和色度Cr的信号的比是4:2:0时，在4x2的8个像素单元中，色度Cb的信号和色度Cr的信号被水平地采样两次并且被垂直地采样一次，然而亮度Y的信号加以采样八次。
[0062]图3是例示了将UHD视频编码为高分辨率视频的方法的图。
[0063]可以使用可缩放视频编码方法对UHD视频进行编码。在这种情况下，UHD视频可以是与4:2:0交错格式的HD视频兼容的4:2:2逐行格式的视频格式。
[0064]例如，常规的4:2:0交错方法的HD数据被编码为基层数据。在这种情况，基层数据可以是常规的4:2:0交错方法的HD数据，并且在这种情况下，Y信号可以具有1920x1080的分辨率而Cb/Cr信号可以具有960x540的分辨率。
[0065]UHD图像被提升(upscale)为HD信号，并且然后用于合成所需4:2:0UHD信号的残差亮度和色度的残差信号被编码为第I增强层数据。在这种情况下，Y信号可以具有3840x2160的分辨率而Cb/Cr信号可以具有1920x1080的分辨率。
[0066]可以通过对用于合成4:2:2格式UHD的色度分量的残差数据进行编码来生成第2增强层数据。在这种情况下，Cb/Cr信号可以具有1920x2160的分辨率。
[0067]接收机可以合并基层数据和第I增强层数据并且显示4:2: OUHD广播信号，或者可以合并基层数据以及第I增强层和第2增强层的数据并且显示4:2:2UHD广播信号。
[0068]图4是例示了将4:2:0采样视频数据转换成4:2:2采样视频数据的示例的图。例如，4:2:0采样的4K视频数据可以包括亮度Y的信号的3840x2160以及色度分量Cb和色度分量Cr的信号的1920x1080。
[0069]这里，当添加了色度分量Cb和色度分量Cr的信号的1920x1080时，可以形成4:2:2采样视频数据。该数据可以包括亮度Y的信号的3840x2160以及色度Cb和色度Cr的残差信号的1920x2160。因此，可以根据两个视频数据项的分辨率来添加色度Cb和色度Cr的残差信号以为4:2:2采样视频数据与4:2:0采样视频数据之间的兼容性生成更高采样视频数据。因此，可以将色度Cb和色度Cr的残差数据添加到4:2:0采样视频数据以生成4:2:2采样UHD视频数据。
[0070]图5是例示了上采样的图。图5例示了使用如图3所例示的第I增强层数据和第2增强层数据来生成4:2:2采样视频数据的示例。
[0071]在接收到4:2:0采样第I增强层数据pi至p4时，接收机对数据进行提升。由X表示的