CN102595129B

CN102595129B - 用于hevc的帧内色度模式信令的码字分配

Info

Publication number: CN102595129B
Application number: CN201110461155.1A
Authority: CN
Inventors: 刘炜; 董莉娜
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102595129A

Abstract

本发明公开了用于HEVC的帧内色度模式信令的码字分配。帧内预测用在诸如AVC之类的现有视频编码标准中。帧内预测模式被编码到比特流中。亮度和色度分量有可能具有不同的预测模式。对于色度分量，AVC中定义了5个不同模式：垂直、水平、DC、右下对角和“与亮度一样”。统计显示“与亮度一样”模式被频繁使用，但是在AVC中，该模式在熵编码期间使用比其它模式更多的比特被编码，因此，编码效率降低。相应地，用于色度帧内模式信令的修改后的二元化/码字分配可以用于高效视频编码(HEVC)、下一代视频编码标准。

Description

用于HEVC的帧内色度模式信令的码字分配

相关申请的交叉引用

该申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2011年1月14日提交的标题为“CODEWORDASSIGNMENTFORINTRACHROMAMODESIGNALINGFORHEVC”的美国临时专利申请No.61/432,970的优先权。此外，该于2011年1月14日提交的标题为“CODEWORDASSIGNMENTFORINTRACHROMAMODESIGNALINGFORHEVC”的临时专利申请No.61/432,970因为所有目的而通过引用被结合于此。

本申请还根据35U.S.C.§119(e)要求于2011年1月14日提交的标题为“CODEWORDSPACEREDUCTIONFORINTRACHROMAMODESIGNALINGFORHEVC”的美国临时专利申请No.61/432,957的优先权。此外，该于2011年1月14日提交的标题为“CODEWORDSPACEREDUCTIONFORINTRACHROMAMODESIGNALINGFORHEVC”的临时专利申请No.61/432,957因为所有目的而通过引用被结合于此。

技术领域

本发明涉及图像处理领域。更具体地，本发明涉及用于高效视频编码(HEVC)的帧内色度模式(intrachromamode)信令的修改的码字分配(codewordassignment)。

背景技术

在表1中示出高级视频编码(AVC)中所使用的标准二元化/可变长度编码(VLC)码字分配方案。在AVC中，用于帧内编码块的预测模式在比特流中被用信令方式通知给解码器。可能的色度预测模式/方向是垂直、水平、DC、对角和“与亮度一样(sameasluma)”。这些模式各自被分配从0到4的码字，并且在比特流中使用未被截短的一元代码进行信令。

intra_pred_mode_chroma	二元化/VLC码字
		0(垂直)	0
1(水平)	10
		2(DC)	110
3(右下对角)	1110
		4(与亮度一样)	1111

表1用于色度分量的帧内预测模式

统计研究显示色度分量与块的亮度分量使用一样的样本预测方向的可能性很高。然而，“与亮度一样”模式被分配表1中最长的码字(4比特)，这并不是高效的。另一方面，当亮度预测模式是垂直、水平、DC和右下对角之一时，在模式4与模式0～3之间还存在冗余。因此，需要对码字表进行更好的设计。

发明内容

帧内预测用在诸如AVC之类的现有视频编码标准中。帧内预测模式被编码到比特流中。亮度和色度分量有可能具有不同的预测模式。对于色度分量，AVC中定义了5个不同模式：垂直、水平、DC、右下对角和“与亮度一样”。统计显示“与亮度一样”模式被频繁使用，但是在AVC中，该模式在熵编码期间使用比其它模式更多的比特被编码，因此，编码效率降低。相应地，用于色度帧内模式信令的修改的二元化/码字分配可以用于高效视频编码(HEVC)、下一代视频编码标准。

在一个方面中，一种被编程在设备的控制器中的方法包括：对码字分配编程；判断与亮度一样模式是否等于另一码字模式以及使用所述码字分配来执行帧内编码预测。所述码字分配包括5个模式，包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样。用于与亮度一样模式的码字包括所述5个模式中最少的比特。该方法还包括：判断与亮度一样模式是否与其它模式中的一个模式一样，并且如果亮度一样模式与其它模式中的一个模式一样，则重新配置所述码字分配，以使得该一样的模式被移除并且其余模式码字在比特方面被缩减。所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。所述码字分配被编程在所述设备的存储器中。所述设备是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

在另一个方面中，一种用于实现码字分配的装置包括：编程模块，该编程模块用于对码字分配编程，其中，所述码字分配包括以码字中的最少比特编码的与亮度一样码字；以及帧内编码预测模块，该帧内编码预测模块用于使用所述码字分配来执行帧内编码预测。所述码字分配包括5个模式，包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样。该装置还包括比较模块，所述比较模块用于判断与亮度一样模式值是否等于另一码字模式值。该装置还包括重新配置模块，所述重新配置模块用于如果与亮度一样模式值等于另一码字模式值则重新配置所述码字分配。重新配置所述码字分配包括移除该一样的模式并缩减其余模式码字中的比特。所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。所述码字分配被编程在所述设备的存储器中。所述码字分配包括对硬件逻辑编程。所述装置是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

在另一个方面中，一种装置包括：用于存储应用的存储器和耦合到所述存储器的处理组件，所述应用用于对码字分配编程以及使用所述码字分配来执行帧内编码预测，所述码字分配包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样，其中与亮度一样包括所述模式中的最少比特，所述处理组件被配置用于处理所述应用。该装置还包括判断与亮度一样模式是否与其它模式中的一个模式一样，并且如果与亮度一样模式与其它模式中的一个模式一样，则重新配置所述码字分配，以使得该一样的模式被移除并且其余模式码字在比特方面被缩减。所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。所述装置是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

附图说明

图1图示出根据一些实施例的使用修改的码字分配的帧内编码预测的方法的流程图。

图2图示出根据一些实施例的修改码字分配的方法的流程图。

图3图示出根据一些实施例的编码器/解码器(编解码器)的框图。

图4图示出根据一些实施例的被配置来实现修改的码字分配的示例性计算设备的框图。

具体实施方式

因为亮度分量和色度分量的纹理图案是相关的，通常，用于亮度预测的模式对色度预测同样是有效的。因此，“与亮度一样”模式很有可能是最佳模式。因此，在表2中示出重新定义的二元化/可变长度编码(VLC)方案。如图所示，在改进方案中，“与亮度一样”模式具有最短码字(仅1比特)。

表2标准二元化/VLC码字与改进的二元化/VLC码字

此外，色度帧内模式不是相互排斥的。例如，如果亮度帧内模式是垂直，则“与亮度一样”即与垂直一样。因此，码字空间缩减可以被用来进一步提高编码效率，以使得如果亮度模式是垂直、水平、DC和右下对角之一时，对应的模式被从色度模式列表中移除，并且相应地，被截短的一元代码的码字空间从0到4缩减为0到3。表3示出码字的完整列表。

表3使用码字空间缩减的码字列表

图1图示出根据一些实施例的使用修改后的码字分配的帧内编码预测的方法的流程图。在步骤100中，修改后的码字分配被编程。在一些实施例中，编程包括将该分配存储在存储器中。在一些实施例中，编程包括设计用于实现分配的硬件。在一些实施例中，另一编程方法被实现。(以上的)表3示出其中“与亮度一样”码字使用最少比特的修改后的码字分配。在步骤102中，修改后的码字分配被用来执行帧内编码预测(例如，确定方向预测模式)。在一些实施例中，可以实现更少或另外的步骤。

图2图示出根据一些实施例的修改码字分配的方法的流程图。在步骤200中，修改后的码字分配被编程。在一些实施例中，编程包括将该分配存储在存储器中。在一些实施例中，编程包括设计用于实现分配的硬件。在一些实施例中，另一编程方法被实现。在步骤202中，判断“与亮度一样”的模式值是否与模式码字中的一个相同。如果“与亮度一样”的模式值不与模式码字中的一个相同，则码字分配不被进一步修改，并且处理进行到步骤206。如果“与亮度一样”的模式值与模式码字中的一个相同，则在步骤204中，该码字被移除或不被使用，并且其余模式码字被重新配置并且码字分配被再次修改。例如，码字被如上表4中所示那样被重新配置。在步骤206中，修改后的码字分配被用来执行帧内编码预测(例如，确定方向预测模式)。修改码字分配的步骤可以根据需要被重复。在一些实施例中，更少的或另外的步骤被实现。例如，在一些实施例中，步骤200被跳过或被移动。

图3图示出根据一些实施例的编码器/解码器(编解码器)的框图。输入视频在编解码器300处被接收到，并且视频被分割成多个块。编解码器300包括编码器组件，这些编码器组件包括：变换/量化模块302，其中变换系数被缩放和量化；熵编码器304，其例如是上下文自适应二元化算术编码器(CABAC)，其执行熵编码；反变换/量化模块306，其应用反变换/量化；去块滤波器308，其被实现为控制用于降低图像的像素化(pixelation)的滤波的强度；自适应环路滤波器310，其通过对已进行去块滤波的图像应用滤波来提高编码效率；以及预测器312，其执行预测步骤。编解码器300还包括解码器组件，解码器组件包括：用于实现熵解码的熵解码器314、第二反变换/量化模块316、第二去块滤波器318、第二自适应环路滤波器320和第二预测器322，第二反变换/量化模块316、第二去块滤波器318、第二自适应环路滤波器320和第二预测器322与上述的那些模块执行类似的操作，不同之处在于它们是解码实现方式。在预测器312中，修改后的码字分配被实现来提供更为有效的帧内模式预测。还可以包括更少或另外的组件。

图4图示出根据一些实施例的被配置来实现修改后的码字分配的示例性计算设备400的框图。计算设备400可以被用来获取、存储、计算、处理、传送和/或显示诸如图像、视频和音频之类的信息。例如，计算设备400可以获取和存储图像。修改后的码字分配可以在获取图像期间或之后被使用，或当在设备400上显示图像时被使用。一般，适合于实现计算设备400的硬件结构包括网络接口402、存储器404、处理器406、(一个或多个)I/O设备408、总线410和存储设备412。处理器的选择不是至关重要的，只要选择具有足够速度的合适处理器即可。存储器404可以是现有技术中已知的任何传统的计算机存储器。存储设备412可以包括硬驱动器、CDROM、CDRW、DVD、DVDRW、闪存卡或任何其它存储设备。计算设备400可以包括一个或多个网络接口402。网络接口的示例包括连接到以太网或其它类型的LAN的网卡。(一个或多个)I/O设备408可以包括以下中的一个或多个：键盘、鼠标、监视器、显示器、打印机、调制解调器、触摸屏、按钮接口和其它设备。在一些实施例中，硬件结构包括多个处理器和其它硬件以执行并行处理。用于实现修改后的语法的(一个或多个)修改后的码字分配应用430很有可能被存储在存储设备412和行储器404中并且与应用通常被处理那样被处理。更多或更少的图4中所示的组件可以被包括在计算设备400中。在一些实施例中，包括修改后的码字分配硬件420。虽然图4中的计算设备400包括用于实现修改后的码字分配的应用430和硬件420，但是修改后的码字分配可以以硬件、固件、软件或它们的任何组合在计算设备上被实现。例如，在一些实施例中，修改后的码字分配应用430被编程在存储器中并使用处理器来运行。在另一示例中，在一些实施例中，修改后的码字分配硬件420是包括被专门地设计用于实现该方法的门电路的编程硬件逻辑。

在一些实施例中，(一个或多个)修改后的码字分配应用430包括若干应用和/或模块。模块包括用于编程修改后的码字分配的编程模块、用于使用修改后的码字分配来执行帧内编码预测的帧内编码预测模块、用于判断“与亮度一样”模式值是否等于模式码字之一的比较模块，以及用于重新配置码字分配的重新配置模块。在一些实施例中，模块还包括一个或多个子模块。在一些实施例中，还可以包括更少或另外的模块。

合适的计算设备的示例包括个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统或任何其它合适的计算设备。

为了利用修改后的码字分配，用户获取例如数码摄像机上的视频/图像，并且在视频被获取的同时或之后，或者当显示视频时，修改后的码字分配被用于对视频进行编码的帧内编码预测方面。修改后的码字分配可以在没有用户参与的情况下被自动实现。

在操作中，修改后的码字分配能实现更有效的预测。简单的修改后的码字分配可以用在“与亮度一样”具有最短码字的情况中，或者略微复杂的码字分配可以用在码字分配根据“与亮度一样”模式是否与其它模式之一一样而改变的情况中。在一些实施例中，亮度预测在编码器、解码器处或二者处被检查。

用于HEVC的帧内色度模式信令的码字分配的一些实施例

1.一种被编程在设备的控制器中的方法，包括：

a.对码字分配编程；以及

b.使用所述码字分配来执行帧内编码预测。

2.如条款1所述的方法，其中，所述码字分配包括5个模式，包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样。

3.如条款2所述的方法，其中，用于与亮度一样模式的码字包括所述5个模式中最少的比特。

4.如条款3所述的方法，还包括：判断与亮度一样模式是否与其它模式中的一个模式一样，并且如果与亮度一样模式与其它模式中的一个模式一样，则重新配置所述码字分配，以使得该一样的模式被移除并且其余模式码字在比特方面被缩减。

5.如条款1所述的方法，其中，所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。

6.如条款1所述的方法，其中，所述码字分配被编程在所述设备的存储器中。

7.如条款1所述的方法，其中，所述码字分配包括对硬件逻辑编程。

8.如条款1所述的方法，其中，所述设备是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

9.一种用于实现码字分配的装置，包括：

a.编程模块，所述编程模块用于对码字分配编程，其中，所述码字分配包括以码字中的最少比特编码的与亮度一样码字；

b.帧内编码预测模块，所述帧内编码预测模块用于使用所述码字分配来执行帧内编码预测。

10.如条款9所述的装置，其中，所述码字分配包括5个模式，包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样。

11.如条款9所述的装置，还包括比较模块，所述比较模块用于判断与亮度一样模式值是否等于另一码字模式值。

12.如条款9所述的装置，还包括重新配置模块，所述重新配置模块用于如果与亮度一样模式值等于另一码字模式值则重新配置所述码字分配。

13.如条款12所述的装置，其中，重新配置所述码字分配包括移除该一样的模式并缩减其余模式码字中的比特。

14.如条款9所述的装置，其中，所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。

15.如条款9所述的装置，其中，所述码字分配被编程在所述设备的存储器中。

16.如条款9所述的装置，其中，所述码字分配包括对硬件逻辑编程。

17.如条款9所述的装置，其中，所述装置是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

18.一种装置，包括：

a.存储器，所述存储器用于存储应用，所述应用用于：

i.对码字分配编程，所述码字分配包括5个模式，包括垂直、水平、DC、右下对角和与亮度一样，其中与亮度一样包括所述模式中的最少比特；以及

ii.使用所述码字分配来执行帧内编码预测，

b.处理组件，所述处理组件耦合到所述存储器，所述处理组件被配置用于处理所述应用。

19.如条款18所述的装置，还包括判断与亮度一样模式是否与其它模式中的一个模式一样，并且如果与亮度一样模式与其它模式中的一个模式一样，则重新配置所述码字分配，以使得该一样的模式被移除并且其余模式码字在比特方面被缩减。

20.如条款18所述的装置，其中，所述帧内编码预测被用于对图像进行解码。

21.如条款18所述的装置，其中，所述装置是从由以下设备组成的群组中选出的：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能家电、游戏控制台、数码相机、数码摄像机、相机电话、/iPhone/iPad、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统。

已经鉴于结合了用于帮助理解本发明的构成和操作的原理的细节的具体实施例描述了本法。这样的对具体实施例将其细节的参考不意图限制在此所附权利要求书的范围。对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下可以对为了说明而选择的实施例进行各种其它修改。

Claims

1.一种用于编码图像的装置，包括：

电路，被配置为：

向用于图像的色度分量的帧内预测模式信息分配码字，其中所述用于色度分量的帧内预测模式信息指定色度分量的帧内预测模式，并且其中当色度分量的帧内预测模式为与亮度一样模式时，分配给用于图像的色度分量的帧内预测模式信息的码字具有最少的比特；以及

根据所分配的码字，编码该图像。

2.根据权利要求1所述的用于编码图像的装置，其中所述电路进一步被配置为：

当色度分量的帧内预测模式为与亮度一样模式时，将用于色度分量的帧内预测模式信息设置为4。

3.根据权利要求1所述的用于编码图像的装置，其中色度分量的帧内预测模式还包括垂直模式、水平模式或DC模式。

4.根据权利要求1所述的用于编码图像的装置，其中所述电路进一步被配置为：

当亮度分量的帧内预测模式是垂直模式、水平模式或DC模式时，根据亮度分量的帧内预测模式，向用于色度分量的帧内预测模式信息分配预定的比特串。

5.根据权利要求1所述的用于编码图像的装置，其中所述电路进一步被配置为：

如果亮度分量的帧内预测模式是垂直模式、水平模式、DC模式或右下对角模式时，从色度模式列表中移除对应的模式，并且在比特方面缩减剩余的模式码字。

6.一种用于编码图像的方法，包括：

根据所分配的码字，编码该图像。

7.根据权利要求6所述的用于编码图像的方法，还包括：

8.根据权利要求6所述的用于编码图像的方法，其中色度分量的帧内预测模式还包括垂直模式、水平模式或DC模式。

9.根据权利要求6所述的用于编码图像的方法，还包括：

10.根据权利要求6所述的用于编码图像的方法，还包括：