圖像編碼方法、圖像解碼方法、圖像編碼器及圖像解碼器的制造方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)日期為2012年10月18日、申請(qǐng)?zhí)枮?201280062710. 6"、發(fā)明 名稱為"圖像編碼方法、圖像解碼方法、圖像編碼器及圖像解碼器"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案 申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及視頻編碼和解碼，更具體地，涉及用于在視頻編碼和解碼中對(duì)信號(hào)進(jìn) 行變換的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 最近，在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)增加了對(duì)于高分辨率和高質(zhì)量視頻例如高清晰度（HD) 和超高清晰度（UHD)視頻的需求。
[0004] 隨著視頻數(shù)據(jù)具有更高分辨率和更高質(zhì)量，相對(duì)于現(xiàn)有視頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量越來越 大。因此，當(dāng)使用介質(zhì)如現(xiàn)有的有線和無線寬帶線傳遞視頻數(shù)據(jù)或者將視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于現(xiàn) 有存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，傳遞成本和存儲(chǔ)成本增加。
[0005] 為了解決隨著視頻數(shù)據(jù)的分辨率和質(zhì)量的提高而出現(xiàn)的這些問題，可以利用高效 視頻視頻壓縮技術(shù)。
[0006] 視頻壓縮技術(shù)包括各種技術(shù)，例如：從當(dāng)前圖片之前或之后的圖片來預(yù)測(cè)包含在 當(dāng)前圖片中的像素值的幀間預(yù)測(cè)技術(shù)；使用當(dāng)前圖片中的像素信息來預(yù)測(cè)包含在當(dāng)前圖片 中的像素值的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)；通過預(yù)定單元和將變換系數(shù)量化來將像素信息變換到頻域的 技術(shù)；以及將短碼分配給具有高出現(xiàn)頻率的值而將長(zhǎng)碼分配給具有低出現(xiàn)頻率的值的熵編 碼技術(shù)。
[0007] 使用這樣的視頻壓縮技術(shù)可以有效地壓縮和傳遞或存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)方面是提供用于高效變換視頻信息的方法和設(shè)備。
[0010] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供用于根據(jù)預(yù)測(cè)方法執(zhí)行第一變換并且根據(jù)第一變換 對(duì)低頻域執(zhí)行第二變換以提高壓縮效率的方法和設(shè)備。
[0011] 本發(fā)明的再一個(gè)方面是提供用于根據(jù)分割的形狀執(zhí)行第一變換并且根據(jù)第一變 換對(duì)低頻域執(zhí)行第二變換以提高壓縮效率的方法和設(shè)備。
[0012] 本發(fā)明的再一個(gè)方面是提供一種用于對(duì)視頻信號(hào)解碼的方法。
[0013] 技術(shù)方案
[0014] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種視頻編碼方法，其包括：對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行預(yù)測(cè)；以及對(duì) 通過所述預(yù)測(cè)生成的殘差進(jìn)行變換，其中，在所述變換步驟中，在對(duì)殘差執(zhí)行第一變換后對(duì) 低頻域執(zhí)行第二變換，以及基于第一變換的模式來確定第二變換的模式。
[0015] 在所述執(zhí)行步驟中，可以對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，并且可以基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè) 模式的方向?qū)⒌谝蛔儞Q的模式確定為二維（2D)變換、一維（ID)豎直變換、ID水平變換和無 變換中之一。在此，第二變換的模式可以與第一變換的模式相同。
[0016] 在所述執(zhí)行步驟中，可以對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行幀間預(yù)測(cè)，并且可以基于當(dāng)前塊的形狀將 第一變換的模式確定為2D變換、ID豎直變換、ID水平變換和無變換中之一。在此，第二變 換的模式可以與第一變換的模式相同。
[0017] 在所述變換步驟中，可以基于率失真優(yōu)化來確定第一變換的模式。在此，可以傳輸 表示所確定的第一變換的模式的信息。
[0018] 第二變換可以是4X4塊的離散正弦變換（DST)。
[0019] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式提供一種視頻解碼方法，其包括：執(zhí)行逆變換以生成當(dāng) 前塊的殘差塊；以及執(zhí)行預(yù)測(cè)以生成當(dāng)前塊的預(yù)測(cè)塊，其中，在執(zhí)行逆變換中，可以在對(duì)當(dāng) 前塊的編碼殘差信息執(zhí)行第一逆變換后對(duì)低頻域執(zhí)行第二逆變換，以及可以基于第一變換 的模式來確定第二變換的模式。
[0020] 在執(zhí)行預(yù)測(cè)時(shí)，可以對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，并且可以基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)模式 的方向?qū)⒌谝荒孀儞Q的模式確定為2D變換、ID豎直變換、ID水平變換和無變換中之一。在 此，第二逆變換的模式可以與第一逆變換的模式相同。
[0021] 在執(zhí)行預(yù)測(cè)時(shí)，可以對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行幀間預(yù)測(cè)，并且基于當(dāng)前塊的形狀將第一逆變 換的模式確定為2D變換、ID豎直變換、ID水平變換和無變換中之一。在此，第二逆變換的 模式可以與第一逆變換的模式相同。
[0022] 在執(zhí)行逆變換時(shí)，可以根據(jù)由接收到的信息表示的模式來執(zhí)行第一逆變換，所述 接收到的信息表示作為第一逆變換的模式的2D變換、ID豎直變換、ID水平變換和無變換中 之一。在此，第二逆變換的模式可以與第一逆變換的模式相同。
[0023] 第二變換可以是4X4塊的DST。
[0024] 本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式提供一種視頻編碼設(shè)備，其包括：預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模 塊對(duì)當(dāng)前塊執(zhí)行預(yù)測(cè)；以及變換模塊，所述變換模塊對(duì)通過預(yù)測(cè)生成的殘差進(jìn)行變換，其 中，變換模塊在對(duì)殘差執(zhí)行第一變換后對(duì)低頻域執(zhí)行第二變換，并且基于第一變換的模式 確定第二變換的模式。
[0025] 本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式提供一種視頻解碼設(shè)備，其包括：逆變換模塊，所述逆變 換模塊通過執(zhí)行逆變換來生成當(dāng)前塊的殘差塊；以及預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模塊生成當(dāng)前塊 的預(yù)測(cè)塊，其中逆變換模塊在對(duì)當(dāng)前塊的編碼殘差信息執(zhí)行第一逆變換后對(duì)低頻域執(zhí)行第 二逆變換，并且基于第一變換的模式確定第二變換的模式。
[0026] 本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于對(duì)視頻信號(hào)解碼的方法，其包括：從輸入 位流獲得與當(dāng)前塊相關(guān)的殘差系數(shù)；通過對(duì)殘差系數(shù)進(jìn)行逆量化來獲得經(jīng)逆量化的殘差系 數(shù)；基于被編碼以指明與當(dāng)前塊相關(guān)的變換跳過模式的變換跳過模式索引，從變換跳過模 式候選者中確定與當(dāng)前塊相關(guān)的變換跳過模式，其中變換跳過模式候選者包括二維變換模 式、水平變換模式、豎直變換模式或無變換模式中的至少之一，以及其中基于當(dāng)前塊的尺寸 或者當(dāng)前塊的形狀來確定變換跳過模式候選者；以及基于所確定的變換跳過模式，從經(jīng)逆 量化的殘差系數(shù)中獲得與當(dāng)前塊相關(guān)的殘差樣本。
[0027] 有益效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，殘差信息可以被高效地變換和逆變換。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)預(yù)測(cè)方法執(zhí)行第一變換以及可以根據(jù)第一變換對(duì)低頻域執(zhí) 行第二變換，從而提高壓縮和傳輸效率。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)分割的形狀執(zhí)行第一變換以及可以根據(jù)第一變換對(duì)低頻域 執(zhí)行第二變換，從而提高壓縮和傳輸效率。
【附圖說明】
[0031] 圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的視頻編碼設(shè)備的框圖。
[0032] 圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的視頻解碼設(shè)備的框圖。
[0033] 圖3示意性地示出用于幀內(nèi)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)模式。
[0034] 圖4示意性地示出變換跳過模式（TMS)。
[0035] 圖5為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的采用變換跳過模式和第二變換的編碼處理的 流程圖。
[0036] 圖6示意性地示出關(guān)于在跳過模式、合并模式和AMVP模式下可用的相鄰塊的信 息。
[0037] 圖7為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的采用變換跳過模式和第二變換的解碼處理的 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 本發(fā)明可以以各種方式改變和修改并且可以參考不同的示例性實(shí)施方式示出，其 中一些實(shí)施方式將在附圖中進(jìn)行描述和示出。然而，這些實(shí)施方式并非意在限制本發(fā)明而 是應(yīng)被理解為包括屬于本發(fā)明的精神和技術(shù)范圍的所有修改、等價(jià)物和替代物。貫穿全文， 附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的要素。
[0039] 盡管可以使用術(shù)語第一、第二等來描述各種要素，但是這些要素不應(yīng)該被這些術(shù) 語限制。這些術(shù)語僅被用于將一個(gè)要素與另一個(gè)要素進(jìn)行區(qū)分。例如，在不背離本發(fā)明的 教示的情況下，第一要素可以稱為第二要素，同樣地，第二要素可以稱為第一要素。術(shù)語"和 /或"包括多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任意或者所有組合。
[0040] 將要理解的是當(dāng)要素被稱為與另一個(gè)要素"連接"或者"耦接"時(shí)，該要素可以直接 與另一個(gè)要素或者中間要素連接或者耦接。相反，當(dāng)要素被稱為與另一個(gè)要素"直接連接" 或者"直接耦接"時(shí)，不存在中間要素。
[0041] 本文所使用的術(shù)語僅是為了描述特定的實(shí)施方式并且并不意在限制本發(fā)明。當(dāng)在 本文中使用時(shí)，除非上下文明確指明其他情況，否則單數(shù)形式"一個(gè)（a、an) "和"該（the) " 意在也包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語"包括"和/或"具有"指 定所陳述的特征、整體、步驟、操作、要素和/或部件的存在，但是不排除存在或者添加一個(gè) 或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、要素、部件和/或它們的組合。
[0042] 在下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。貫穿全文，附圖 中相同的附圖標(biāo)記指代相同的要素，并且本文中相同要素的多余描述將被省略。
[0043] 圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的視頻編碼設(shè)備的框圖。
[0044] 參考圖1，視頻編碼設(shè)備100包括圖片分割模塊105、預(yù)測(cè)模塊110,變換模塊115、 量化模塊120、重排模塊125、熵編碼模塊130、逆量化模塊135、逆變換模塊140、濾波模塊 145和存儲(chǔ)器150。
[0045] 盡管圖1中所示的各個(gè)要素被獨(dú)立地示出以代表視頻編碼設(shè)備中不同的獨(dú)特功 能，然而這樣的配置不表示每個(gè)要素是由單獨(dú)的硬件組成或者軟件組成構(gòu)造的。也就是說， 為了方便描述而將各個(gè)要素獨(dú)立布置，其中至少兩個(gè)要素可以組合成單個(gè)要素，或者單個(gè) 要素可以被分成多個(gè)執(zhí)行功能的要素。要注意的是，在不背離本發(fā)明本質(zhì)的情況下，其中一 些要素集成為一個(gè)組合要素和/或一個(gè)要素被分成多個(gè)單獨(dú)要素的實(shí)施方式包括在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。
[0046] -些要素對(duì)于本發(fā)明中的基本功能可能不是必要的并且可能是僅為了改善性能 的可選組成。本發(fā)明可以通過僅包括對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式必要的組成來實(shí)施，不包括僅 用于改善性能的組成。僅包括必要組成而不包括僅用于改善性能的光學(xué)組成的結(jié)構(gòu)屬于本 發(fā)明的范圍。
[0047] 圖片分割模塊105可以將輸入圖片分割成至少一個(gè)處理單元。在此，處理單元可 以是預(yù)測(cè)單元（PU)、變換單元（TU)或編碼單元（CU)。圖片分割模塊105可以將一個(gè)圖片 分割成編碼單元、預(yù)測(cè)單元和變換單元的多個(gè)組合并且基于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)（例如，成本函數(shù)）選 擇編碼單元、預(yù)測(cè)單元和變換單元的一個(gè)組合，從而對(duì)圖片編碼。
[0048] 例如，一個(gè)圖片可以分割成多個(gè)編碼單元?？梢允褂弥T如四叉樹結(jié)構(gòu)的遞歸樹結(jié) 構(gòu)將圖片分割成編碼單元。作為具有與根一樣的最大尺寸的圖片或編碼單元，編碼單元可 以被分割成具有與分割的編碼單元一樣多的子節(jié)點(diǎn)的子編碼單元。根據(jù)預(yù)定約束不再被分 割的編碼單元成為葉節(jié)點(diǎn)。也就是說，假設(shè)編碼單元僅可以分割成方形，單個(gè)編碼單元可以 被分割成至多四個(gè)不同的編碼單元。
[0049] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，編碼單元不僅可以用于指代編碼的單元而且可以用于指 代解碼的單元。
[0050] 預(yù)測(cè)單元可以被分割成編碼單元中的具有相同尺寸的至少一個(gè)正方形形狀或矩 形形狀，或者被分割成使得分割的預(yù)測(cè)單元的形狀與編碼單元中的其他預(yù)測(cè)單元的形狀不 同。
[0051] 當(dāng)基于編碼單元生成要經(jīng)歷幀內(nèi)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)單元并且該編碼單元不是最小編碼 單元時(shí)，可以在不將編碼單元分割成多個(gè)預(yù)測(cè)單元（NXN)的情況下執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。
[0052] 預(yù)測(cè)模塊110可以包括執(zhí)行幀間預(yù)測(cè)的幀間預(yù)測(cè)模塊和執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)的幀內(nèi)預(yù) 測(cè)模塊。預(yù)測(cè)模塊可以確定應(yīng)該對(duì)預(yù)測(cè)單元執(zhí)行幀間預(yù)測(cè)還是幀內(nèi)預(yù)測(cè)，并且可以根據(jù)所 確定的預(yù)測(cè)方法確定具體的信息（例如，幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式、運(yùn)動(dòng)向量和參考圖片等）。在此，對(duì) 其執(zhí)行預(yù)測(cè)的處理單元可以與針對(duì)其來確定預(yù)測(cè)方法和具體信息的處理單元不同。例如， 可以針對(duì)每個(gè)預(yù)測(cè)單元確定預(yù)測(cè)方法和預(yù)測(cè)模式，同時(shí)可以針對(duì)每個(gè)變換單元執(zhí)行預(yù)測(cè)。 可以將生成的預(yù)測(cè)塊與原始?jí)K之間的殘差值（殘差塊）輸入變換模塊115。此外，用于預(yù)測(cè) 的預(yù)測(cè)