基于約束偏移補償和環(huán)路濾波來編碼和解碼圖像的方法、及其設備的制作方法
【專利摘要】提供了用于基于約束偏移補償和環(huán)路濾波來編碼和解碼圖像的方法和設備。該圖像解碼設備：從編碼器接收第一指示符，該指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(PU)、和/或變換單元(TU)是否支持約束偏移補償；從編碼器接收第二指示符，該指示符指示是否應用約束樣本自適應偏移(SAO)補償或自適應環(huán)路濾波(ALF)；從編碼器接收參數(shù)；和基于該第二指示符和該參數(shù)，對恢復的圖像的像素應用SAO補償或ALF。
【專利說明】基于約束偏移補償和環(huán)路濾波來編碼和解碼圖像的方法、及其設備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字視頻，并更具體地，涉及用于基于約束偏移補償和濾波來編碼和解碼視頻的方法和設備。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，隨著支持高清晰度(HD)分辨率的廣播服務在全國和全世界的擴展，許多用戶已習慣高分辨率和清晰度視頻，使得許多組織已進行許多嘗試來開發(fā)下一代視頻裝置。另外，對于HDTV和具有比HDTV的分辨率高四倍的分辨率的超高清晰度(UHD)的興趣已增加,并由此，已需要用于更高分辨率和更高清晰度視頻的壓縮技術(shù)。
[0003]視頻壓縮技術(shù)的示例可包括根據(jù)當前畫面之前和/或之后的畫面來預測當前畫面中包括的樣本值的幀間預測技術(shù)、使用當前畫面中的樣本信息來預測當前畫面中包括的樣本值的幀內(nèi)預測技術(shù)、防止由于照度變化等導致的圖像質(zhì)量的惡化的加權(quán)預測技術(shù)、向具有高出現(xiàn)頻率的碼元分配短代碼并向具有低出現(xiàn)頻率的碼元分配長代碼的熵編碼技術(shù)等。特別是，當按照跳躍模式執(zhí)行對于當前塊的預測時，通過僅使用來自先前編碼的區(qū)域的預測值來生成預測塊，并且不從編碼器向解碼器傳送單獨運動信息或殘差信號。可通過視頻壓縮技術(shù)來有效壓縮視頻數(shù)據(jù)。
[0004]為了在編碼和解碼視頻時使得原始視頻和重構(gòu)視頻之間的差別最小化，可應用偏移補償或環(huán)路濾波。在 偏移補償?shù)那闆r下，能通過計算原始視頻和重構(gòu)視頻之間的樣本值的誤差以獲得偏移、并向重構(gòu)視頻施加獲得的偏移，而使得來自原始視頻的失真最小化。在環(huán)路濾波的情況下，能通過基于使得原始視頻和重構(gòu)視頻之間的誤差最小化的Wiener濾波器導出濾波系數(shù)，并將導出的濾波系數(shù)施加到重構(gòu)視頻，來使得來自原始視頻的失真最小化。
[0005]其間，可通過其中容易出現(xiàn)誤差的網(wǎng)絡信道來傳送壓縮后的視頻比特流。然而，當在壓縮后的視頻比特流中出現(xiàn)誤差時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的偏移補償或環(huán)路濾波不具有對策，并所以偏移補償或環(huán)路濾波可在時間上或在空間上傳播誤差。所以，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的偏移補償或環(huán)路濾波可大量降低重構(gòu)視頻的圖像質(zhì)量，并且不能對壓縮后的視頻比特流進行解碼。
[0006]所以，存在應用能復原誤差的偏移補償或環(huán)路濾波的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]【技術(shù)問題】
[0008]本發(fā)明提供了用于基于約束偏移補償和濾波來編碼和解碼視頻的方法和設備。另外，本發(fā)明提供了用于通過使用樣本自適應偏移補償或環(huán)路濾波的目標塊與目標塊的相鄰塊中的至少一個的編碼參數(shù)、在編碼和解碼視頻時、約束偏移補償或環(huán)路濾波的應用的方法。[0009]【技術(shù)方案】
[0010]在一個方面中，提供了一種用于解碼視頻的方法。該方法包括:從編碼器接收約束偏移補償指示符，該約束偏移補償指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(PU)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束偏移補償；從編碼器接收樣本自適應偏移(SAO)補償指示符，該SAO補償指示符指示是否執(zhí)行樣本自適應偏移補償；從編碼器接收SAO參數(shù)；和基于該SAO補償指示符和該SAO參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本執(zhí)行樣本自適應偏移補償。
[0011]在另一方面中，提供了一種用于編碼視頻的方法。該方法包括:向解碼器傳送約束偏移補償指示符，該約束偏移補償指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(PU)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束偏移補償；向解碼器傳送樣本自適應偏移(SAO)補償指示符，該SAO補償指示符指示是否執(zhí)行SAO補償；向解碼器傳送SAO參數(shù)；和基于該SAO補償指示符和該SAO參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本執(zhí)行樣本自適應偏移補償。
[0012]在另一方面中，提供了一種用于編碼視頻的方法。該方法包括:向解碼器傳送約束環(huán)路濾波指示符，該約束環(huán)路濾波指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(PU)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束環(huán)路濾波的應用；向解碼器傳送樣本自適應環(huán)路濾波(ALF)應用指示符，該ALF應用指示符指示是否應用ALF;向解碼器傳送ALF參數(shù)；和基于該ALF應用指示符和該ALF參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本應用ALF。
[0013]【有利效果 】
[0014]本發(fā)明的示范實施例能應用偏移補償或環(huán)路濾波，以便抵擋在編碼和解碼視頻時的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻編碼設備的框圖。
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻解碼設備的框圖。
[0017]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法的示例。
[0018]圖4示出了根據(jù)角度確定的邊緣偏移的類型。
[0019]圖5示出了圖表的示例，該圖表示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的其中通過使用編碼參數(shù)按照邊緣偏移的類型來確定偏移類別和偏移符號的情況。
[0020]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻解碼方法的示例。
[0021]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法的另一示例。
[0022]圖8示出了按照根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法由編碼器確定的濾波形狀的示例。
[0023]圖9示出了其中按照根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法通過使用編碼參數(shù)基于BA方法對濾波器進行分類的情況。
[0024]圖10示出了其中按照根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法通過使用編碼參數(shù)應用ALF的情況的示例。
[0025]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻解碼方法的另一示例。
[0026]圖12示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻解碼方法中使用的濾波形狀的示例?！揪唧w實施方式】
[0027]其后，將參考附圖來詳細描述本發(fā)明的示范實施例。此外，在描述本發(fā)明的示范實施例時，將不詳細描述公知功能或構(gòu)造，因為它們可不必要地使得本發(fā)明的理解模糊。
[0028]應理解的是，當任何元件被稱為“連接到”或“耦接到”另一元件時，該元件可直接連接或耦接到所述另一元件，或者在其間插入有其他元件的情況下連接或耦接到所述另一元件。此外，在本說明書中，在描述“包括”特定組件的情況下，應理解的是，不排除除了對應組件之外的附加組件，而是可被包括在本發(fā)明的示范實施例或技術(shù)范圍中。
[0029]說明書中使用的術(shù)語“第一”、“第二”等可用來描述各個組件，但是這些組件不應被解釋為限于這些術(shù)語。S卩，這些術(shù)語僅用來將組件進行彼此區(qū)分。所以，第一組件也可被稱為第二組件，并且第二組件可被稱為第一組件。
[0030]另外，僅獨立示出本發(fā)明的示范實施例中描述的組件，以便指示它們執(zhí)行不同特性功能。所以，獨立示出的組件不意味著每一組件可以不被實現(xiàn)為一個硬件或軟件。即，為了便于解釋來劃分每一組件，多個組件可彼此組合以由此操作為一個組件，或者一個組件可劃分為多個組件以由此操作為多個組件，它們被包括在本發(fā)明的范圍中，只要其脫離本發(fā)明的必要特性。
[0031]另外，一些組件可以不是執(zhí)行本發(fā)明的必然功能的必要組件，而可以是僅改進其性能的選擇性組件。本發(fā)明還可僅通過包括除了選擇性組件之外的必要組件的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，并且僅包括必要組件的結(jié)構(gòu)也被包括在本發(fā)明的范圍中。
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻編碼設備的框圖。
[0033]參考圖1，視頻編碼設備100包括運動預測器110、運動補償器115、幀內(nèi)預測器120、減法器125、變換器130、量化器135、熵編碼器140、逆量化器145、逆變換器150、加法器155、濾波器單元160、和參考畫面緩沖器165。
[0034]視頻編碼設備100可按照幀內(nèi)模式或按照幀間模式來對輸入視頻進行編碼，并輸出比特流。在幀內(nèi)模式的情況下，可在幀內(nèi)預測器120中執(zhí)行預測，而在幀間模式的情況下，可在運動預測器110、運動補償器115等中執(zhí)行預測。視頻編碼設備100可生成用于輸入視頻的輸入塊的預測塊，并然后編碼輸入塊和預測塊之間的差。
[0035]在幀內(nèi)模式中，幀內(nèi)預測器120使用當前塊周圍的已編碼塊的樣本值來執(zhí)行空間預測，由此生成預測塊。
[0036]在幀間模式的情況下，運動預測器110可通過在運動預測處理期間在參考畫面緩沖器165中存儲的參考畫面中找出與輸入塊最佳匹配的區(qū)域，來獲得運動向量。運動補償器115使用該運動向量和參考畫面緩沖器165中存儲的參考畫面來執(zhí)行運動補償，由此生成預測塊。
[0037]減法器125可生成由于輸入塊和生成的預測塊之間的差所導致的殘差塊。變換器130可對殘差塊執(zhí)行變換以輸出變換系數(shù)。殘差信號可意味著原始信號和預測信號之間的差。另外，殘差信號可意味著具有原始信號和預測信號之間的差的變換形式的信號，或者可意味著具有原始信號和預測信號之間的差的變換和量化形式的信號。殘差信號在塊單元中可被稱為殘差塊。
[0038]量化器135基于量化參數(shù)來對變換系數(shù)進行量化，以輸出量化后的系數(shù)。[0039]熵編碼器140根據(jù)概率分布對與量化器135中計算的值或在編碼處理期間計算的編碼參數(shù)值對應的碼元執(zhí)行熵編碼，由此輸出比特流。
[0040]當應用熵編碼時，可通過向具有高生成概率的碼元分配較少數(shù)目比特，而向具有低生成概率的碼元分配較多數(shù)目比特，來增加視頻編碼的壓縮性能。
[0041]關(guān)于熵編碼，可使用諸如上下文自適應可變長度編碼(CAVLC)、上下文自適應二進制算術(shù)編碼(CABAC)等的編碼方法。例如，熵編碼器140可使用可變長度編碼/代碼(VLC)表來執(zhí)行熵編碼。熵編碼器145還可以通過導出目標碼元以及目標碼元/倉的二值化方法的概率模型、并然后使用導出的二值化方法或概率模型，來執(zhí)行熵編碼。
[0042]量化的系數(shù)可在逆量化器145中逆量化，并且在逆變換器150中逆變換。加法器155可使用預測塊和逆變換量化后的系數(shù)來生成重構(gòu)塊。
[0043]濾波器單元160可向重構(gòu)塊或重構(gòu)畫面應用解塊濾波、樣本自適應偏移(SAO)、和自適應環(huán)路濾波(ALF)中的至少一個。經(jīng)過濾波器單元160的重構(gòu)塊可被存儲在參考畫面緩沖器165中。
[0044]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻解碼設備的框圖。
[0045]參考圖2，視頻解碼設備200包括熵解碼器210、逆量化器220、逆變換器230、幀內(nèi)預測器240、運動補償器250、濾波器單元260、參考畫面緩沖器270、和加法器280。
[0046]視頻解碼設備200可接收從編碼器輸出的比特流，以按照幀內(nèi)模式或幀間模式來執(zhí)行解碼，并輸出重構(gòu)的視頻(即，恢復的視頻)。在幀內(nèi)模式的情況下，可在幀內(nèi)預測器240中執(zhí)行預測，而在幀間模式的情況下，可在運動補償器250中執(zhí)行預測。視頻解碼設備200可獲得從接收的比特流重構(gòu)的殘差塊，并生成預測塊，并然后將重構(gòu)的殘差塊添加到預測塊，以生成重構(gòu)的塊(S卩，恢復的塊)。
[0047]熵解碼器210可根據(jù)概率分布對輸入比特流執(zhí)行熵編碼，以生成量化后的系數(shù)類型的碼元。熵解碼方法可對應于上述熵編碼方法來執(zhí)行。
[0048]量化后的系數(shù)可以在逆量化器220中逆量化并在逆變換器230中逆變換，并被逆量化/逆變換以生成殘差塊。
[0049]在幀內(nèi)模式的情況下，幀內(nèi)預測器240使用當前塊周圍的已編碼塊的樣本值以執(zhí)行空間預測，由此生成預測塊。在幀間模式的情況下，運動補償器250使用運動向量和參考畫面緩沖器270中存儲的參考畫面來執(zhí)行運動補償，由此生成預測塊。
[0050]加法器280可基于殘差塊和預測塊來生成重構(gòu)塊。濾波器單元260可向重構(gòu)塊應用解塊濾波、SAOjP ALF中的至少一個。濾波器單元260輸出重構(gòu)的視頻，即，恢復的視頻。重構(gòu)的視頻可被存儲在參考畫面緩沖器270中以便用于幀間預測。
[0051]約束幀內(nèi)預測(CIP)是用于在視頻編碼或視頻解碼時改進對于誤差的魯棒性的技術(shù)。當在幀內(nèi)預測時使用的預測目標塊周圍的重構(gòu)的樣本區(qū)域被幀間編碼時，CIP技術(shù)不使用相鄰的重構(gòu)的樣本區(qū)域，而當預測目標塊周圍的重構(gòu)的樣本區(qū)域被幀內(nèi)編碼時，CIP技術(shù)使用相鄰的重構(gòu)的樣本通過內(nèi)插或外推來生成參考樣本?？苫谏傻膮⒖紭颖緛韴?zhí)行幀內(nèi)預測。所以，即使當相鄰的幀間編碼的塊所引用的畫面丟失時，預測目標塊也可以不受到影響。然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解塊濾波處理期間，重構(gòu)的視頻一直經(jīng)受濾波，而不管是否應用約束幀內(nèi)預測或編碼參數(shù)，并所以重構(gòu)的視頻內(nèi)的誤差可被傳播到其中不出現(xiàn)誤差的區(qū)域。例如，幀間編碼的塊中出現(xiàn)的誤差可被傳播到幀內(nèi)編碼的塊。所以，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解塊濾波處理具有的問題在于，重構(gòu)的視頻的圖像的主觀質(zhì)量可大大降級。
[0052]為了解決以上問題，可提出傳送指示是否應用約束樣本自適應偏移(SAO)補償或約束自適應環(huán)路濾波(ALF)的標記的方法。如果根據(jù)傳送的標記確定約束應用該樣本自適應偏移補償或該自適應環(huán)路濾波，則可根據(jù)當前塊和相鄰塊的編碼參數(shù)，來約束應用樣本自適應偏移補償或ALF。所以，即使在其中幀間編碼的塊不能被正常重構(gòu)的情況下，幀內(nèi)編碼的塊也能被正常解碼。即，可能防止幀間編碼的塊的誤差被傳播到幀內(nèi)編碼的塊，并且?guī)瑑?nèi)編碼的塊的重構(gòu)結(jié)果可保持在編碼器和解碼器中。
[0053]其后，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼和解碼方法。首先，將描述基于約束樣本自適應偏移補償?shù)囊曨l編碼和解碼方法。樣本自適應偏移補償可被包括在環(huán)路內(nèi)濾波中，并且除了樣本自適應偏移補償之外，環(huán)路內(nèi)濾波可附加包括解塊濾波。
[0054]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的視頻編碼方法的示例。
[0055]在SlOO中，編碼器向解碼器傳送約束偏移補償指示符。在SllO中，編碼器向解碼器傳送指示是否執(zhí)行樣本自適應偏移補償?shù)腟AO補償指示符。在S120中，編碼器向解碼器傳送SAO參數(shù)。在S130中，編碼器基于SAO補償指示符和SAO參數(shù)，對重構(gòu)的視頻執(zhí)行樣本自適應偏移補償。
[0056]將描述在SlOO中傳送的約束偏移補償指示符。
[0057]解碼器可通過從編碼器傳送的約束偏移補償指示符，來確定編碼目標序列、畫面、幀、場、片段、編碼單元(CU)、預測單元(TO)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束偏移補償。
[0058]編碼器可向解碼器傳送在比特流中填充的約束偏移補償指示符。可通過諸如算術(shù)編碼、可變長度編碼(VLC)等的熵編碼處理而將約束偏移補償指示符填充到比特流中。約束偏移補償指示符可在比特流中使用序列參數(shù)集(SPS)、畫面參數(shù)集(PPS)、改編參數(shù)集(APS)、片段報頭等而傳送。解碼器可通過熵解碼處理來解析比特流，以獲得傳送的約束偏移補償指示符。
[0059]表I示出了在比特流中填充的約束偏移補償指示符的示例。在表I中，將偏移補償指示符填充到序列參數(shù)集中。
[0060][表 I]
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種用于解碼視頻的方法，該方法包括: 從編碼器接收約束偏移補償指示符，該約束偏移補償指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(TO)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束偏移補償； 從編碼器接收樣本自適應偏移(SAO)補償指示符，該SAO補償指示符指示是否執(zhí)行樣本自適應偏移補償； 從編碼器接收SAO參數(shù)；和 基于該SAO補償指示符和該SAO參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本執(zhí)行樣本自適應偏移補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該約束偏移補償指示符在被包括在比特流中的序列參數(shù)集(SPS)、畫面參數(shù)集(PPS)、改編參數(shù)集(APS)、和片段報頭之一中的情況下被接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該SAO補償指示符在被包括在比特流中的SPS、PPS、APS、或片段報頭之一中的情況下被接收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該SAO參數(shù)基于該樣本自適應偏移補償?shù)哪繕藟K和該目標塊的相鄰塊中的至少一個的編碼參數(shù)來確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的視頻解碼方法，其中所述編碼參數(shù)是幀內(nèi)或幀間編碼參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的視頻解碼方法，其中所述編碼參數(shù)是片段或拼接塊的邊界或標識符。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該樣本自適應偏移補償基于該樣本自適應偏移補償?shù)哪繕藟K和該目標塊的相鄰塊中的至少一個的編碼參數(shù)來執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的視頻解碼方法，其中所述編碼參數(shù)是幀內(nèi)或幀間編碼參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的視頻解碼方法，其中所述編碼參數(shù)是片段或拼接塊的邊界或標識符。
10.一種用于編碼視頻的方法，該方法包括: 向解碼器傳送約束偏移補償指示符，該約束偏移補償指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(TO)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束偏移補償； 向解碼器傳送樣本自適應偏移(SAO)補償指示符，該SAO補償指示符指示是否執(zhí)行SAO補償； 向解碼器傳送SAO參數(shù)；和 基于該SAO補償指示符和該SAO參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本執(zhí)行樣本自適應偏移補償。
11.一種用于解碼視頻的方法，該方法包括: 從編碼器接收約束環(huán)路濾波指示符，該約束環(huán)路濾波指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(TO)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束環(huán)路濾波的應用； 從編碼器接收自適應路濾波(ALF)補償指示符，該ALF補償指示符指示是否應用ALF; 從編碼器接收ALF參數(shù)；和 基于該ALF補償指示符和該ALF參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本應用ALF。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該約束環(huán)路濾波指示符在被包括在比特流中的序列參數(shù)集(SPS)、畫面參數(shù)集(PPS)、改編參數(shù)集(APS)、和片段報頭之一中的情況下被接收。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該ALF補償指示符在被包括在比特流中的SPS、PPS、APS、或片段報頭之一中的情況下被接收。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該ALF參數(shù)包括濾波形狀、濾波系數(shù)、濾波分類方法、濾波索引、濾波預測方法、和濾波性能最大深度中的至少一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中該濾波分類方法包括基于區(qū)域的改編(RA)方法和基于塊的改編(BA)方法。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該ALF參數(shù)是基于ALF所應用到的目標塊和該目標塊的相鄰塊中的至少一個的編碼參數(shù)而確定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該ALF是基于ALF所應用到的目標塊和該目標塊的相鄰塊中的至少一個的編碼參數(shù)而應用的。
18.一種用于編碼視頻的方法，該方法包括: 向解碼器傳送約束環(huán)路濾波指示符，該約束環(huán)路濾波指示符指示序列、畫面、幀、片段、編碼單元(CU)、預測單元(PU)、和變換單元(TU)中的至少一個是否支持約束環(huán)路濾波的應用； 向解碼器傳送自適應環(huán)路濾波(ALF)應用指示符，該ALF應用指示符指示是否應用ALF ； 向解碼器傳送ALF參數(shù)；和 基于該ALF補償指示符和該ALF參數(shù)，對重構(gòu)視頻的樣本應用ALF。
【文檔編號】H04N19/82GK103959794SQ201280058538
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】李鎮(zhèn)浩, 金暉容, 林成昶, 崔振秀, 金鎮(zhèn)雄 申請人:韓國電子通信研究院