圖像和視頻編解碼的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的示例性實施例涉及圖像和視頻編解碼的方法和設(shè)備，特別涉及對經(jīng)預(yù)測的編碼單位首先進行濾波。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻應(yīng)用、包括數(shù)字電視廣播、視頻通信和視頻監(jiān)控等技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。視頻信號信息量大，尤其是日益普遍的高清視頻，給傳輸和存儲帶來了巨大壓力。
[0003]解決這一問題的關(guān)鍵是現(xiàn)代視頻編解碼技術(shù)。目前國際上得到廣泛應(yīng)用的視頻編碼技術(shù)是AVC/H.264 (運動圖像專家組高級視頻編碼MPEG-4AVC)。最新一代國際視頻編碼標準HEVC/H.265 (High Efficiency Video Coding ;高效率視頻編解碼)剛制定不久，正在不同的應(yīng)用領(lǐng)域部署中(包括軟件和硬件的部署)。相對于上一代視頻編碼標準H.264，在同等主觀觀看視覺質(zhì)量的條件下，H.265的碼率減半。國內(nèi)最新的視頻編碼標準AVS2也正在制定中，相對于上一代視頻編碼標準AVSl (編碼效率與H.264相近)，在同等主觀觀看視覺質(zhì)量的條件下，AVS2也做到了碼率減半。
[0004]可見，如何從各種方面提高圖像或視頻數(shù)據(jù)的編碼和壓縮效率，成了現(xiàn)代圖像或視頻編解碼技術(shù)的一個研究和開發(fā)熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在進一步提高圖像或視頻數(shù)據(jù)的編碼和壓縮效率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種圖像和視頻編碼方法。在該方法中，將原始圖像或視頻幀分割成編碼單位；對經(jīng)分割處理的編碼單位進行幀內(nèi)像素預(yù)測，生成經(jīng)預(yù)測的編碼單位；對所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位進行濾波；以及將所述經(jīng)分割處理的編碼單位與濾波后的所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位作減法，生成編碼單位殘差。
[0007]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述圖像和視頻編碼方法進一步包括:根據(jù)所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位內(nèi)的預(yù)測像素的統(tǒng)計特性和/或方向特性，選擇濾波方式。
[0008]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述濾波可以為采用自適應(yīng)樣本偏置SA0。
[0009]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述編碼單位為HEVC/H.265視頻編解碼標準中的編碼單元⑶或預(yù)測單元PU。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種圖像和視頻解碼方法。在該方法中，從圖像和視頻數(shù)據(jù)的編碼碼流中識別編碼單位和編碼單位殘差；對編碼單位進行幀內(nèi)像素預(yù)測，生成經(jīng)預(yù)測的編碼單位；對所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位進行濾波；以及將濾波后的所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位與所述編碼單位殘差作加法，獲得重建的所述編碼單位。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種圖像和視頻編碼設(shè)備。該編碼設(shè)備包括:分割單元，用于將原始圖像或視頻幀分割成編碼單位；幀內(nèi)預(yù)測單元，用于對經(jīng)分割處理的編碼單位進行幀內(nèi)像素預(yù)測，生成經(jīng)預(yù)測的編碼單位；濾波單元，用于對所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位進行濾波；以及殘差生成單元，用于將所述經(jīng)分割處理的編碼單位與濾波后的所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位作減法，生成編碼單位殘差。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種圖像和視頻解碼設(shè)備。該解碼設(shè)備包括:解碼單元，用于從圖像和視頻數(shù)據(jù)的編碼碼流中識別編碼單位和編碼單位殘差；幀內(nèi)預(yù)測單元，用于對編碼單位進行幀內(nèi)像素預(yù)測，生成經(jīng)預(yù)測的編碼單位；濾波單元，用于對所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位進行濾波；以及重建單元，用于將經(jīng)濾波后的所述經(jīng)預(yù)測的編碼單位與所述編碼單位殘差作加法，獲得重建的所述編碼單位。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，可以根據(jù)圖像或視頻幀的編碼塊的未經(jīng)任何處理的(經(jīng)重建的)相鄰像素作幀內(nèi)像素預(yù)測，并且在生成幀內(nèi)預(yù)測像素塊后，首先在預(yù)測塊內(nèi)的像素上進行濾。從而能夠使得經(jīng)濾波的預(yù)測塊和當前編碼塊的殘差更小，以進一步提高壓縮和編碼效率。
【附圖說明】
[0014]結(jié)合附圖并參考以下詳細說明，本發(fā)明各實施方式的特征、優(yōu)點及其他方面將變得更加明顯。在附圖中:
[0015]圖1-圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的一些視頻編碼原理；
[0016]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖像和視頻編碼方法的流程圖；以及
[0017]圖10根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖像和視頻編碼設(shè)備的框圖。
[0018]圖11是根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖像和視頻解碼方法的流程圖；以及
[0019]圖12根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖像和視頻解碼設(shè)備的框圖。
【具體實施方式】
[0020]下文將結(jié)合附圖參考若干示例性實施方式來描述本發(fā)明的原理和精神。應(yīng)當理解，給出這些實施方式僅僅是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解進而實現(xiàn)本發(fā)明，而并非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0021]在本公開中，術(shù)語“編解碼”是指發(fā)生在編碼器處的編碼和發(fā)生在解碼器處的解碼。類似地，術(shù)語編解碼器是指編碼器、解碼器、或者組合的編解碼器。術(shù)語編解碼器、編碼器、解碼器都指的是設(shè)計用于與本公開一致的對圖像或視頻數(shù)據(jù)進行編解碼(編碼或解碼)的特定機器。
[0022]應(yīng)當理解，雖然在下文中主要是以在編碼器執(zhí)行的編碼來描述本發(fā)明的各種實施方式，但是所描述的各種實施方式的逆過程也可以應(yīng)用于在解碼器執(zhí)行的解碼。
[0023]現(xiàn)代視頻編碼技術(shù)一般會把當前編碼幀劃分成互不重合的編碼單位，這個編碼單位可以是AVC/H.264或AVSl中的宏塊(MB，macro block)，也可以是HEVC/H.265或AVS2中的編碼單元(⑶，coding unit)。為了適應(yīng)于具體的視頻內(nèi)容，編碼單位還可以進一步作子劃分，在此定義為編碼子單位。
[0024]現(xiàn)代視頻編碼技術(shù)還采用幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)，其中利用視頻信號的空間和時間冗余性來達到信息壓縮的目的:在壓縮當前的編碼單位或編碼子單位時，利用其周圍已編碼的像素信息對當前的編碼單位或編碼子單位中的像素值作預(yù)測。預(yù)測過程一般是使用某幾種預(yù)先定義的預(yù)測算法在鄰近像素的基礎(chǔ)上，生成當前編碼單位/子單位的一個預(yù)測像素塊。根據(jù)對率失真性能的評估，編碼器選擇效率最高的預(yù)測模式。
[0025]AVC/H.264是一種在塊處理中使用變換編解碼的已建立視頻壓縮標準。在AVC/H.264中，圖像被劃分成16 X 16像素的宏塊(MB)。每個MB經(jīng)常被進一步劃分成更小的塊。使用圖像內(nèi)或圖像間預(yù)測來預(yù)測大小等于或者小于一個MB的塊，并且將連同量化的空間變換應(yīng)用到預(yù)測殘差。通常使用熵編解碼方法(例如，可變長度編解碼或算術(shù)編解碼)來對經(jīng)量化的殘差變換系數(shù)進行編碼。
[0026]開發(fā)以接替AVC/H.264的國際視頻編解碼標準HEVC/H.265將變換塊的大小擴展至64X64像素以使得高清視頻編解碼受益，其中也將圖像和視頻幀劃分成編碼單元和預(yù)測單元。
[0027]在以上的AVC/H.264和HEVC/H.265標準中，如前所述，都使用了幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)。與此有關(guān)的編碼端的具體操作包括:I)編碼所使用的預(yù)測模式的索引；2)當前編碼單位/子單位與預(yù)測像素塊作差，得到殘差塊；3)對殘差塊做變換、量化、和熵編碼。解碼端的對應(yīng)操作包括:1)解碼預(yù)測模式的索引，根據(jù)索引得到預(yù)測模式，并計算相應(yīng)的幀內(nèi)預(yù)測塊；2)熵解碼變換系數(shù)、逆量化、逆變換得到殘差塊；3)相加預(yù)測塊和殘差塊得到重建的像素塊。
[0028]用來預(yù)測當前編碼單位/子單位的相鄰像素由此前的編碼單位/子單位解碼重建而得到。由于壓縮過程中信息的損傷，用這些有損傷的相鄰像素預(yù)測產(chǎn)生的預(yù)測像素塊也就包含了信息的損傷。為了減小這些損傷帶來的影響，一些編碼算法(包括HEVC/H.265)通過在用來在經(jīng)預(yù)測的當前編碼單位/子單位的像素上做濾波的方法提高壓縮性能。
[0029]下面將結(jié)合HEVC/H.265國際標準來介紹本發(fā)明提出的預(yù)測和濾波處理。在下文中，如無特別說明，本發(fā)明使用的諸如編碼樹單元CTU、最大編碼單元LCU、編碼單元CU、預(yù)測單元PU、變換單元TU等術(shù)語繼承HEVC/H.265標準中對這些術(shù)語的定義和描述。然而，應(yīng)當理解，本發(fā)明實施方式所描述的編解碼方法可以理解為對HEVC/H.265國際標準的一個細節(jié)的改進，但是也可以獨立于HEVC/H.265標準而應(yīng)用于其他的高清視頻編碼(HEVC)實施方案中，例如，可以用于改進AVC/H.264視頻編解碼國際標準中的幀內(nèi)像素預(yù)測。
[0030]對HEVC/H.265國際標準的描述可以具體參考國際電信聯(lián)盟遠程通信標準化組織ITU-T所公布的H.265文檔，標題為“High efficiency video coding”，可以從網(wǎng)址http://www.1tu.1nt/rec/T-REC-H.265-201304-S獲得。為了本申請公開內(nèi)容的完整性，將上述文獻的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。本文并不旨在就HEVC/H.265國際標準任何細節(jié)進行描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何在該標準的公布文檔中找到更多的細節(jié)。
[0031 ] HEVC/H.265是基于塊的混合空間和時間預(yù)測編解碼方法。在HEVC/H