CN102598664A - 对残差块编码的方法和设备、对残差块解码的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了对残差块进行编码和解码的方法和设备。对残差块进行编码的方法包括：产生当前块的预测块；基于预测块和当前块之间的差来产生残差块；通过将残差块变换到频域来产生变换残差块；将变换残差块分割为多个频带单元；对指示多个频带单元中存在非零有效变换系数的频带单元的有效系数标志进行编码。

Description

对残差块编码的方法和设备、对残差块解码的方法和设备
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及编码和解码，更具体地讲，涉及对残差块的编码和解码。
背景技术
随着用于再现和存储高清晰度或高质量视频内容的硬件的发展和供应，对有效地对高清晰度或高质量视频内容编码或解码的视频编解码器的需求正在增加。在现有技术的视频编解码器中，基于具有预定尺寸的宏块根据有限预测模式来对视频进行编码。另外，现有技术的视频编解码器通过使用具有较小尺寸(诸如，4×4或8×8)的变换单元来对残差块进行编码。
发明内容
技术问题
现有技术的视频编解码器通过仅使用具有较小尺寸(诸如，4×4或8×8)的变换单元来对残差块进行编码。
技术方案
示例性实施例提供了一种用于对具有较大尺寸的变换残差块中的有效变换系数信息进行有效地编码和解码的方法和设备。
本发明的有益效果
根据一个或多个示例性实施例，根据频带单元来产生指示有效变换系数的存在的有效系数标志，从而频带的扫描处理跳过不存在有效变换系数的变换残差块，并且对有效变换系数编码所产生的比特的数量减小。
附图说明
图1是根据示例性实施例的用于对视频编码的设备的框图；
图2是根据示例性实施例的对视频解码的设备的框图；
图3是用于描述根据示例性实施例的编码单元的概念的示图；
图4是根据示例性实施例的基于编码单元的图像编码器的框图；
图5是根据示例性实施例的基于编码单元的图像解码器的框图；
图6是示出根据示例性实施例的根据多个深度的多个更深编码单元和多个分区的示图；
图7是用于描述根据示例性实施例的编码单元和变换单元之间的关系的示图；
图8是用于描述根据示例性实施例的与编码深度相应的多个编码单元的编码信息的示图；
图9是根据示例性实施例的根据深度的更深编码单元的示图；
图10至图12是用于描述根据一个或多个示例性实施例的编码单元、预测单元和变换单元之间的关系的示图；
图13是根据示例性实施例的用于根据示例性表1的编码模式信息描述编码单元、预测单元或分区、和变换单元之间的关系的示图；
图14A至14C是用于描述在现有技术领域中的对变换残差块进行编码的处理的参考图；
图15是根据示例性实施例的用于对残差块编码的设备的框图；
图16A至图16J是用于描述根据一个或多个示例性实施例的将变换残差块分割为多个预定频带单元的示图；
图17A和图17B是用于描述根据一个或多个示例性实施例的对有效变换系数进行编码的处理的参考图；
图18A和图18B是用于详细地描述根据示例性实施例的对残差块编码的处理的参考图；
图19A和图19B是用于描述根据一个或多个示例性实施例的由有效系数编码器产生的变换残差块的编码信息的参考图；
图20是示出根据示例性实施例的对残差块编码的方法的流程图；
图21是示出根据示例性实施例的对残差块解码的设备的框图；
图22是示出根据示例性实施例的对残差块解码的方法的流程图。
本发明的最佳实施方式
根据示例性实施例的一方面，提供了一种对残差块进行编码的方法，所述方法包括：产生当前块的预测块；基于预测块和当前块之间的差来产生残差块；通过将残差块变换到频域来产生变换残差块；将变换残差块分割为多个频带单元；对指示多个分割的频带单元中的存在非零有效变换系数的多个频带的多个有效系数进行编码。
该示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：以如下方式分割变换残差块：在低频带分割的单元尺寸小于在高频带分割的单元尺寸。
该示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块进行四等分，并且将四等分的变换残差块的最低频带再次进行四等分。
该示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块分割为多个具有相同尺寸的频带单元。
该示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：通过以预定间隔连接具有相同值的水平频率和垂直频率来分割变换残差块。
该示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：通过使用变换残差块的多个变换系数来确定变换残差块的图像特性；通过使用确定的图像特性根据变换残差块的多个频带来确定分割尺寸；根据确定的分割尺寸来分割变换残差块。
该示例性实施例的方法，其中，确定图像特性的步骤包括：使用存在于变换残差块的每个频带中的变换系数的数量和分布中的至少一个来确定图像特性。
该示例性实施例的方法，其中，对有效系数标志进行编码的步骤包括：针对多个频带单元中的最小低频带单元，不对有效系数标志进行独立编码。
该示例性实施例的方法，还包括：对重要性图进行编码，其中，重要性图指示存在于多个频带单元中的具有非零有效变换系数的频带单元中的有效变换系数的位置。
该示例性实施例的方法，其中，对重要性图进行编码的步骤包括：通过根据每个频带单元中的独立的预定扫描顺序读取多个有效变换系数，对指示存在于具有非零有效变换系数的多个频带单元中的有效变换系数的位置的标志进行编码。
该示例性实施例的方法，其中，对重要性图进行编码的步骤包括：通过根据预定扫描顺序读取变换残差块中的所有的有效变换系数，对指示存在于具有非零有效变换系数的多个频带单元中的有效变换系数的位置的标志进行编码。
该示例性实施例的方法，其中，对重要性图进行编码的步骤包括：通过根据预定扫描顺序读取多个频带单元中的有效变换系数，来设置指示多个频带单元中的存在于一个频带单元中的最后有效变换系数的标志；并且设置指示存在于变换残差块中的最后有效变换系数的标志。
该示例性实施例的方法，其中：分割变换残差块的步骤包括：根据从根据多个频带单元的尺寸和形状而预先确定的多个分割形式中选择的分割形式来将变换残差块分割为多个频带单元；指示从多个分割形式中选择的分割形式的分割形式标志信息被添加到包括多个有效标志的编码比特流。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对残差块编码的设备，该设备包括：预测器，产生当前块的预测块；减法器，基于预测块和当前块之间的差产生残差块；变换器，通过将残差块变换到频域来产生变换残差块；熵编码器，将变换残差块分割为多个频带单元，并对指示多个分割的频带单元中的存在非零有效变换系数的频带单元的标志进行编码。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种对残差块进行解码的方法，该方法包括：从编码比特流提取有效系数标志，有效系数标志指示通过分割当前块的变换残差块而获得的多个分割的频带单元中的存在非零有效变换系数的频带单元；将变换残差块分割为所述多个分割的频带单元；通过使用提取的有效系数标志来确定具有通过分割变换残差块而获得的多个分割的频带单元中的具有有效变换系数的频带单元。
所述另一示例性实施例的方法，其中，分割频带单元的步骤包括：以如下方式分割变换残差块：在低频带分割的单元尺寸小于在高频带分割的单元尺寸。
所述另一示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块进行四等分，并且将四等分的变换残差块的最低频带进行四等分。
所述另一示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块分割为多个具有相同尺寸的多个频带单元。
所述另一示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：通过以预定间隔连接具有相同值的水平频率和垂直频率来分割变换残差块。
所述另一示例性实施例的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：从编码比特流提取分割形式标志信息，分割形式标志信息指示根据频带单元的尺寸和形状而预先确定的多个分割形式中的用于分割变换残差块的分割形式；根据提取的分割形式标志信息来将变换残差块分割为多个频带单元。
所述另一示例性实施例的方法，还包括：从编码比特流提取重要性图，重要性图指示存在于多个频带单元中的具有非零有效变换系数的多个频带单元中的非零有效变换系数的位置；通过使用重要性图，来确定存在于具有非零有效变换系数的多个频带单元中的非零有效变换系数的位置。
所述另一示例性实施例的方法，其中，重要性图指示根据针对每个频带单元独立的预定扫描顺序的多个频带单元中的有效变换系数的位置。
所述另一示例性实施例的方法，其中，重要性图指示根据用于全部变换残差块的预定扫描顺序的多个频带单元中的有效变换系数的位置。
所述另一示例性实施例的方法，其中，重要性图包括：通过根据预定扫描顺序读取多个频带单元中的有效变换系数来指示存在于多个频带单元中的一个频带单元中的最后有效变换系数的标志、指示存在于变换残差块中的最后有效变换系数的标志。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于对残差块解码的设备，该设备包括：解析器，从编码比特流提取有效系数标志，有效系数标志指示通过分割当前块的变换残差块而获得的多个分割的频带单元中的存在非零有效变换系数的频带单元；熵解码器，将变换残差块分割为所述多个分割的频带单元，并通过使用提取的有效系数标志来确定通过分割变换残差块而获得的多个分割的频带单元中的具有有效变换系数的频带单元。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种对残差块编码的方法，该方法包括：通过将残差块变换到频域来产生变换残差块；将变换残差块分割为多个频带单元；对指示多个频带单元中的存在非零有效变换系数的有效系数标志进行编码。
具体实施方式
下文中，将参照附图来对示例性实施例进行更加充分地描述。将理解，当诸如“至少一个”的表达在一列元素后面时，该表达修改整列元素，而不修改该列中的个别元素。
在示例性实施例中，编码单元是在编码器侧对图像数据进行编码的编码数据单元以及在解码器侧对编码图像数据进行解码的编码数据单元。另外，编码深度是指对编码单元进行编码的深度。
图1是根据示例性实施例的视频编码设备100的框图。参照图1，视频编码设备100包括最大编码单元分割器110、编码单元确定器120和输出单元130。
最大编码单元分割器110可基于当前画面的最大编码单元来分割图像的当前画面。如果当前画面大于最大编码单元，则当前画面的图像数据可被分割为至少一个最大编码单元。根据示例性实施例的最大编码单元可以是具有尺寸为32×32、64×64、128×128、256×256等的数据单元，其中，数据单元的形状是宽度和长度为2的平方的正方形。图像数据可根据至少一个最大编码单元被输出到编码单元确定器120。
根据示例性实施例的编码单元可由最大尺寸和深度来表征。深度表示从最大编码单元空间分割编码单元的次数，并且随着深度的加深，可从最大编码单元到最小编码单元根据深度分割更深的编码单元。最大编码单元的深度是最高深度，最小编码单元的深度是最低深度。由于随着最大编码单元的深度加深，与每个深度相应的编码单元的尺寸减小，因此，与更高的深度相应的编码单元可包括多个与更低的深度相应的编码单元。
如上所述，当前画面的图像数据根据编码单元的最大尺寸被分割为最大编码单元，并且最大编码单元的每个可包括根据深度被分割的更深的编码单元。由于根据示例性实施例的最大编码单元根据深度被分割，因此包括在最大编码单元中的空间域的图像数据可根据深度被分层地分类。
编码单元的最大深度和最大尺寸可预先确定，其中，编码单元的最大深度和最大尺寸限制最大编码单元的高度和宽度可被分层地分割的总次数。
编码单元确定器120对通过根据深度分割最大编码单元的区域获得的至少一个分割区域进行编码，并且根据所述至少一个分割区域确定用于输出编码图像数据的深度。也就是，编码单元确定器120通过基于当前画面的最大编码单元根据深度对更深编码单元中的图像数据进行编码，并且选择具有最少编码误差的深度，来确定编码深度。因此，与确定的编码深度相应的编码单元的编码图像数据被输出到输出单元130。另外，与编码深度相应的编码单元可被看作编码的编码单元。
确定的编码深度和根据确定的编码深度的编码图像数据被输出到输出单元130。
最大编码单元中的图像数据基于与等于或低于最大深度的至少一个深度相应的更深的编码单元而被编码，并且对图像数据进行编码的结果基于更深的编码单元的每个被比较。在将更深的编码单元的编码误差进行比较之后，具有最小编码误差的深度可被选择。可对每个最大编码单元选择至少一个编码深度。
随着编码单元根据深度被分层地分割，并且随着编码单元的数量增加，最大编码单元的尺寸被分割。另外，即使在一个最大编码单元中多个编码单元相应于相同深度，也通过分别测量每个编码单元的图像数据的编码误差来确定是否将与相同深度相应的编码单元中的每一个分割至更低的深度。因此，即使当图像数据被包括在一个最大编码单元中时，图像数据也根据多个深度被分割为多个区域，在一个最大编码单元中编码误差可根据区域而不同，因此编码深度可根据图像数据中的区域而不同。因此，在一个最大编码单元中可确定一个或多个编码深度，并且可根据至少一个编码深度的编码单元来分割最大编码单元的图像数据。
因此，编码单元确定器120可确定包括在最大编码单元中具有树结构的编码单元。根据示例性实施例的具有树结构的编码单元包括最大编码单元中所包括的更深的编码单元中与确定为编码深度的深度相应的编码单元。在最大编码单元的相同区域中，编码深度的编码单元可根据深度被分层地确定，在不同的区域中，编码深度的编码单元可被独立地确定。类似地，当前区域中的编码深度可独立于另一区域中的编码深度被确定。
根据示例性实施例的最大深度是与从最大编码单元到最小编码单元的分割次数相关的标志。根据示例性实施例的第一最大深度可表示从最大编码单元到最小编码单元的总分割次数。根据示例性实施例的第二最大深度可表示从最大编码单元到最小编码单元的深度级的总数。例如，当最大编码单元的深度是0时，最大编码单元被分割一次的编码单元的深度可被设置为1，并且最大编码单元被分割两次的编码单元的深度可被设置为2。这里，如果最小编码单元是最大编码单元被分割四次的编码单元，则存在深度0、1、2、3和4的5个深度级。因此，第一最大深度可被设置为4，第二最大深度可被设置为5。
可根据最大编码单元执行预测编码和变换。还可根据最大编码单元，基于根据等于最大深度的深度或小于最大深度的多个深度的更深编码单元来执行预测编码和变换。可根据正交变换或整数变换的方法来执行变换。
由于每当最大编码单元根据深度被分割时，更深的编码单元的数量增加，因此对由于深度的加深而产生的所有的更深的编码单元执行编码(诸如预测编码和变换)。为了描述方便，下文中将在最大编码单元中基于当前深度的编码单元来描述预测编码和变换。
视频编码设备100可不同地选择用于对图像数据编码的数据单元的尺寸和形状中的至少一个。为了对图像数据编码，可执行多个操作(诸如，预测编码、变换和熵编码)，此时，可针对所有操作使用相同的数据单元，或者可针对每个操作使用不同的数据单元。
例如，视频编码设备100可选择用于对图像数据编码的编码单元以及与该编码单元不同的数据单元，以便对编码单元中的图像数据执行预测编码。
为了在最大编码单元中执行预测编码，可基于与编码深度相应的编码单元(即，基于不再被分割为与更低深度相应的多个编码单元的编码单元)来执行预测编码。下文中，不再被分割并且变为用于预测编码的基本单元的编码单元将被称为预测单元。通过分割预测单元而获得的分区(partition)可包括：通过分割预测单元的高度和宽度中的至少一个而获得的预测单元或数据单元。
例如，当2N×2N(其中，N是正整数)的编码单元不再被分割并且变为2N×2N的预测单元时，分区的尺寸可以是2N×2N、2N×N、N×2N或N×N。分区类型的示例包括通过对预测单元的高度和宽度中的至少一个进行对称分割而获得的对称分区、通过对预测单元的高度或宽度进行不对称分割(诸如，1:n或n:1)而获得的分区、通过对预测单元进行几何分割而获得的分区以及具有任意形状的分区。
预测单元的预测模式可以是帧内模式、帧间模式和跳过模式中的至少一个。例如，可对2N×2N、2N×N、N×2N或N×N的分区执行帧内模式或帧间模式。在这种情况下，可仅对2N×2N的分区执行跳过模式。对编码单元中的一个预测单元独立地执行编码，从而选择具有最小编码误差的预测模式。
视频编码设备100还可基于用于对图像数据进行编码的编码单元以及基于与该编码单元不同的数据单元，对编码单元中的图像数据执行变换。
为了在编码单元中执行变换，可基于具有小于或等于编码单元的尺寸的数据单元来执行变换。例如，用于变换的数据单元可包括用于帧内模式的数据单元以及用于帧间模式的数据单元。
用作变换的基础的数据单元在下文中将被称为变换单元。还可在变换单元中设置指示通过将编码单元的高度和宽度进行分割而达到变换单元的分割次数的变换深度。例如，在2N×2N的当前编码单元中，当变换单元的尺寸也是2N×2N时，变换深度可以是0，在当前编码单元的高度和深度中的每一个被分割为两等份(总共被分割为4∧1个变换单元)时，变换深度可以是1，并且变换单元的尺寸因此是N×N，在当前编码单元的高度和深度中的每一个被分割为四等份(总共被分割为4∧2个变换单元)时，变换深度可以是2，并且变换单元的尺寸因此是N/2×N/2。例如，可根据分层树结构来设置变换单元，在分层树结构中，更高变换深度的变换单元根据变换深度的分层特性被分割为更低变换深度的四个变换单元。
与编码单元类似，编码单元中的变换单元可被递归地分割为更小尺寸的区域，从而可以以区域为单位独立地确定变换单元。因此，可根据具有根据变换深度的树结构的变换，来划分编码单元中的残差数据。
根据与编码深度相应的编码单元的编码信息使用关于编码深度的信息以及与预测编码和变换相关的信息。因此，编码单元确定器120确定具有最小编码误差的编码深度，并且确定预测单元中的分区类型、根据预测单元的预测模式以及用于变换的变换单元的尺寸。
稍后将参照图3至图12来详细地描述根据示例性实施例的最大编码单元中的根据树结构的编码单元以及确定分区的方法。
编码单元确定器120可通过基于拉格朗日乘子(Lagrangian multiplier)使用率失真优化来测量根据深度的更深的编码单元的编码误差。
输出单元130在比特流中输出最大编码单元的图像数据以及关于根据编码深度的编码模式的信息，其中，所述图像数据基于由编码单元确定器120确定的至少一个编码深度被编码。
可通过对图像的残差数据进行编码来获得编码图像数据。
关于根据编码深度的编码模式的信息可包括关于以下内容的信息中的至少一个：编码深度、预测单元中的分区类型、预测模式以及变换单元的尺寸。
可通过使用根据深度的分割信息来定义关于编码深度的信息，分割信息指示是否针对更低深度而非当前深度的编码单元来执行编码。如果当前编码单元的当前深度是编码深度，则当前编码单元中的图像数据被编码和输出。在这种情况下，分割信息可被定义为不将当前编码单元分割为更低深度。可选择地，如果当前编码单元的当前深度不是编码深度，则对更低深度的编码单元执行编码。在这种情况下，分割信息可被定义为分割当前编码单元以获得更低深度的编码单元。
如果当前深度不是编码深度，则对被分割为更低深度的编码单元的编码单元执行编码。在这种情况下，由于更低深度的至少一个编码单元存在于当前深度的一个编码单元中，因此对更低深度的每个编码单元重复地执行编码，因此可对具有相同深度的编码单元递归地执行编码。
由于对一个最大编码单元确定具有树结构的编码单元，并且对编码深度的编码单元确定关于至少一个编码模式的信息，因此可对一个最大编码单元确定关于至少一个编码模式的信息。另外，由于图像数据根据深度被分层地分割，因此，最大编码单元的图像数据的编码深度可根据位置而不同，从而可对图像数据设置关于编码深度以及编码模式的信息。
因此，输出单元130可将关于相应编码深度和编码模式的编码信息分配给包括在最大编码单元中的编码单元、预测单元和最小单元中的至少一个。
根据示例性实施例的最小单元是对最低深度的最小编码单元进行分割4次而获得的矩形数据单元。可选择地，最小单元可以是最大矩形数据单元，最大矩形数据单元可被包括在最大编码单元中所包括的所有编码单元、预测单元、分区单元和变换单元。
例如，通过输出单元130输出的编码信息可被分类为根据编码单元的编码信息以及根据预测单元的编码信息。根据编码单元的编码信息可包括关于预测模式的信息以及关于分区的尺寸的信息。根据预测单元的编码信息可包括关于以下内容的信息：帧间模式的估计方向、帧间模式的参考图像标志、运动矢量、帧内模式的色度分量以及帧内模式的插值方法。另外，关于根据画面、像条或GOP定义的编码单元的最大尺寸的信息以及关于最大深度的信息可被插入比特流的序列参数集(SPS)或头中的至少一个。
在视频编码设备100中，更深的编码单元可以是通过将作为上一层的更高深度的编码单元的高度和宽度中的至少一个划分两次而获得的编码单元。例如，在当前深度的编码单元的尺寸是2N×2N时，更低深度的编码单元的尺寸可以是N×N。另外，具有2N×2N的尺寸的当前深度的编码单元可包括最多4个更低深度的编码单元。
因此，视频编码设备100可通过基于考虑当前画面的特性所确定的最大编码单元的尺寸和最大深度，针对每个最大编码单元确定具有最佳形状和最佳尺寸的编码单元，来形成具有树结构的编码单元。另外，由于通过使用各种预测模式和变换中的任何一个对每个最大编码单元执行编码，因此可考虑各种图像尺寸的编码单元的特性来确定最佳编码模式。
因此，如果以现有技术的宏块对具有高清晰度的图像或者大量的数据进行编码，则每个画面的宏块的数量过度地增加。因此，对每个宏块产生的压缩信息的条数增加，因此难于发送压缩的信息并且数据压缩效率减小。然而，通过使用根据示例性实施例的视频编码设备100，由于在考虑图像的特征的同时调整编码单元并且在考虑图像的尺寸的同时增加编码单元的最大尺寸，因此可提高图像压缩效率。
图2是根据示例性实施例的视频解码设备200的框图。
参照图2，视频解码设备200包括接收器210、图像数据和编码信息提取器220以及图像数据解码器230。用于视频解码设备200的各种操作的各种术语(诸如编码单元、深度、预测单元、变换单元)的定义和关于各种编码模式的信息与以上参照图1对视频编码设备100描述的那些定义和信息类似。
接收器210接收编码视频的比特流并对该比特流进行解析。图像数据和编码信息提取器220从解析的比特流提取用于每个编码单元的编码图像数据，并且将提取的图像数据输出到图像数据解码器230，其中，编码单元具有根据每个最大编码单元的树结构。图像数据和编码信息提取器220可从关于当前画面的头或者SPS提取关于当前画面的编码单元的最大尺寸的信息。
另外，图像数据和编码信息提取器220从解析的比特流提取关于根据每个最大编码单元的用于具有树结构的编码单元的编码深度以及编码模式的信息。提取的关于编码深度和编码模式的信息被输出到图像数据解码器230。也就是说，比特流中的图像数据被分割为最大编码单元，从而图像数据解码器230针对每个最大编码单元对图像数据进行解码。
可对关于与编码深度相应的至少一个编码单元的信息来设置关于根据最大编码单元的编码深度和编码模式的信息，并且关于编码模式的信息可包括关于以下内容中的至少一个的信息：与编码深度相应的相应编码单元的分区类型、预测模式以及变换单元的尺寸。另外，根据深度的分割信息可被提取作为关于编码深度的信息。
由图像数据和编码信息提取器220提取的关于根据每个最大编码单元的编码深度和编码模式的信息是关于这样的编码深度和编码模式的信息：所述编码深度和编码模式被确定用于当编码器(诸如，根据示例性实施例的视频编码设备100)根据每个最大编码单元针对根据深度的每个更深编码单元重复执行编码时产生最小编码误差。因此，视频解码设备200可通过根据产生最小编码误差的编码深度和编码模式对图像数据进行解码来恢复图像。
由于关于编码深度和编码模式的编码信息可被分配给相应编码单元、预测单元以及最小单元中的预定数据单元，因此，图像数据和编码信息提取器220可根据预定数据单元提取关于编码深度和编码模式的信息。被分配有相同的关于编码深度和编码模式的信息的预定数据单元可以是包括在相同的最大编码单元中的数据单元。
图像数据解码器230通过基于关于根据最大编码单元的编码深度和编码模式的信息对每个最大编码单元中的图像数据进行解码来恢复当前画面。例如，图像数据解码器230可基于提取的关于包括在每个最大编码单元中的具有树结构的编码单元中的每个编码单元的分区类型、预测模式和变换单元的信息来对编码图像数据进行解码。解码处理可包括预测(所述预测包括帧内预测和运动补偿)和反变换。可根据反正交变换或反整数变换的方法来执行反变换。
图像数据解码器230可基于关于根据编码深度的编码单元的预测单元的分区类型以及预测模式的信息，根据每个编码单元的分区和预测模式来执行帧内预测和运动补偿中的至少一个。
另外，图像数据解码器230可基于关于根据编码深度的编码单元的变换单元的尺寸的信息，根据编码单元中的每个变换单元来执行反变换，从而根据最大编码单元执行反变换。
图像数据解码器230可通过使用根据深度的分割信息来确定当前最大编码单元的至少一个编码深度。如果分割信息指示图像数据在当前深度中不再被分割，则当前深度是编码深度。因此，图像数据解码器230可通过使用关于与编码深度相应的每个编码单元的预测单元的分割类型、预测模式以及变换单元的尺寸的信息中的至少一个，来对当前最大编码单元中与每个编码深度相应的至少一个编码单元的编码数据进行解码，并且输出当前最大编码单元的图像数据。
例如，可通过观察为编码单元、预测单元和最小单元中的预定数据单元分配的编码信息集，来收集包括具有相同分割信息的编码信息的数据单元，收集的数据单元可被认为是将由图像数据解码器以相同的编码模式解码的一个数据单元。
视频解码设备200可获得关于当针对每个最大编码单元递归执行编码时产生最小编码误差的至少一个编码单元的信息，并可使用所述信息来对当前画面进行解码。也就是，可对每个最大编码单元中被确定为最佳编码单元的具有树结构的编码单元进行解码。另外，可考虑图像数据的分辨率和图像数据的量中的至少一个来确定编码单元的最大尺寸。
因此，即使图像数据具有高分辨率和大数据量，也可通过使用根据图像数据的特征来自适应地确定的编码单元的尺寸和编码模式以及从编码器接收的关于最佳编码模式的信息来对图像数据进行有效地解码和恢复。
现在将参照图3至图13对根据一个或多个示例性实施例的确定具有树结构的编码单元、预测单元和变换单元的方法进行描述。
图3是用于描述根据示例性实施例的编码单元的概念的示图。
编码单元的尺寸可按照宽度×高度来表达。例如，编码单元的尺寸可以是64×64、32×32、16×16或8×8。64×64的编码单元可被分割为64×64、64×32、32×64或32×32的分区，32×32的编码单元可被分割为32×32、32×16、16×32或16×16的分区，16×16的编码单元可被分割为16×16、16×8、8×16或8×8的分区，8×8的编码单元可被分割为8×8、8×4、4×8或4×4的分区。
参照图3，这里示例性地提供了具有分辨率1920×1080以及具有最大尺寸64和最大深度2的编码单元的第一视频数据310。此外，这里示例性地提供了具有分辨率1920×1080以及具有最大尺寸64和最大深度3的编码单元的第二视频数据320。另外，这里示例性地提供了具有分辨率352×288以及具有最大尺寸16和最大深度1的编码单元的第三视频数据330。图3中示出的最大深度表示从最大编码单元到最小编码单元的分割总数。
如果分辨率高或者数据量大，则编码单元的最大尺寸可以为大以便增加编码效率并且准确地反映图像的特性。因此，第一视频数据310和第二视频数据320的编码单元的最大尺寸可以是64，其中，第一视频数据310和第二视频数据320具有的分辨率高于第三视频数据330的分辨率。
因为由于第一视频数据310的最大深度是2而通过分割最大编码单元两次深度被加深到两层，所以第一视频数据310的编码单元315可包括具有长轴尺寸64的最大编码单元以及具有长轴尺寸32和16的编码单元。同时，因为由于第三视频数据330的最大深度是1通过分割最大编码单元一次深度被加深到一层，因此第三视频数据330的编码单元335可包括具有长轴尺寸16的最大编码单元以及具有长轴尺寸8的编码单元。
因为由于第二视频数据320的最大深度是3而通过分割最大编码单元三次深度被加深到3层，因此第二视频数据320的编码单元325可包括具有长轴尺寸64的最大编码单元以及具有长轴尺寸32、16和8的编码单元。随着深度的加深，可精确地表达详细的信息。
图4是根据示例性实施例的基于编码单元的图像编码器400的框图。
图像编码器400可执行根据示例性实施例的视频编码设备100的编码单元确定器120的操作以对图像数据编码。也就是，参照图4，帧内预测器410在帧内模式下对当前帧405中的编码单元执行帧内预测，运动估计器420和运动补偿器425在帧间模式下通过使用当前帧405和参考帧495对当前帧中的编码单元执行帧间估计和运动补偿。
从帧内预测器410、运动估计器420和运动补偿器425输出的数据作为量化的变换系数通过变换器430和量化器440输出。量化的变换系数通过反量化器460和反变换器470被恢复为空间域中的数据，并且恢复的空间域中的数据在通过去块单元480和环路滤波单元490被后处理之后被输出为参考帧495。量化的变换系数可通过熵编码器450作为比特流455被输出。
为了使得图像编码器400被应用到视频编码设备100中，图像编码器400的元件(即，帧内预测器410、运动估计器420、运动补偿器425、变换器430、量化器440、熵编码器450、反量化器460、反变换器470、去块单元480和环路滤波单元490)在考虑每个最大编码单元的最大深度的同时，基于具有树结构的多个编码单元中的每个编码单元执行操作。
具体地讲，帧内预测器410、运动估计器420和运动补偿器425在考虑当前最大编码单元的最大尺寸和最大深度的同时，确定具有树结构的多个编码单元中的每个编码单元的分区和预测模式，并且变换器430确定具有树结构的多个编码单元的每个编码单元中的变换单元的尺寸。
图5是根据示例性实施例的基于编码单元的图像解码器500的框图。
参照图5，解析器510解析来自比特流505的将被解码的编码的图像数据以及用于解码的关于编码的信息。编码的图像数据通过熵解码器520和反量化器530作为反量化的数据被输出，并且反量化的数据通过反变换器540被恢复为空间域中的图像数据。
帧内预测器550对于空间域中的图像数据在帧内模式下对多个编码单元执行帧内预测，运动补偿器560通过使用参考帧585在帧间模式下对多个编码单元执行运动补偿。
经过帧内预测器550和运动补偿器560的空间域中的图像数据可在通过去块单元570和环路滤波单元580被后处理之后被输出为恢复的帧595。另外，经过去块单元570和环路滤波单元580被后处理的图像数据可被输出为参考帧585。
为了在根据示例性实施例的视频解码设备200的图像数据解码器230中对图像数据解码，图像解码器500可执行在解析器510之后执行的操作。
为了使得图像解码器500被应用到视频解码设备200中，图像解码器500的元件(即，解析器510、熵解码器520、反量化器530、反变换器540、帧内预测器550、运动补偿器560、去块单元570和环路滤波单元580)对于每个最大编码单元基于具有树结构的多个编码单元执行操作。
具体地讲，帧内预测550和运动补偿器560对于具有树结构的多个编码单元基于每个的分区和预测模式来执行操作，并且反变换器540对于每个编码单元基于变换单元的尺寸来执行操作。
图6是示出根据示例性实施例的根据多个深度的多个更深编码单元和多个分区的示图。
根据示例性实施例的视频编码设备100和视频解码设备200使用多个分层的编码单元以考虑图像的特性。多个编码单元的最大高度、最大宽度和最大深度可根据图像的特性被自适应地确定，或者可由用户不同地设置。根据多个深度的多个更深编码单元的尺寸可根据编码单元的预定最大尺寸被确定。
参照图6，在根据示例性实施例的多个编码单元的分层结构600中，多个编码单元的最大高度和最大宽度都是64，并且最大深度是4。由于深度沿着分层结构600的纵轴加深，因此更深编码单元的高度和宽度都被分割。另外，作为用于每个更深编码单元的预测编码的基础的预测单元和多个分区沿分层结构600的横轴被显示。
也就是说，第一编码单元610是分层结构600中的最大编码单元，其中，深度是0，尺寸(即，高度乘宽度)是64×64。深度沿纵轴加深，并且存在具有尺寸32×32和深度1的第二编码单元620、具有尺寸16×16和深度2的第三编码单元630、具有尺寸8×8和深度3的第四编码单元640以及具有尺寸4×4和深度4的第五编码单元650。具有尺寸4×4和深度4的第五编码单元650是最小编码单元。
编码单元的预测单元和多个分区根据每个深度沿横轴排列。也就是说，如果具有尺寸64×64和深度0的第一编码单元610是预测单元，则该预测单元可被分割为包括在第一编码单元610中的多个分区，即具有尺寸64×64的分区610、具有尺寸64×32的多个分区612、具有尺寸32×64的多个分区614、或者具有尺寸32×32的多个分区616。
类似地，具有尺寸32×32和深度1的第二编码单元620的预测单元可被分割为包括在第二编码单元620中的多个分区，即具有尺寸32×32的分区620、具有尺寸32×16的多个分区622、具有尺寸16×32的多个分区624以及具有尺寸16×16的多个分区626。
类似地，具有尺寸16×16和深度2的第三编码单元630的预测单元可被分割为包括在第三编码单元630中的多个分区，即包括在第三编码单元630中的具有尺寸16×16的分区、具有尺寸16×8的多个分区632、具有尺寸8×16的多个分区634以及具有尺寸8×8的多个分区636。
类似地，具有尺寸8×8和深度3的第四编码单元640的预测单元可被分割为包括在第四编码单元640中的多个分区，即包括在第四编码单元640中的具有尺寸8×8的分区、具有尺寸8×4的多个分区642、具有尺寸4×8的多个分区644以及具有尺寸4×4的多个分区646。
具有尺寸4×4和深度4的第五编码单元650是最小编码单元以及最低深度的编码单元。第五编码单元650的预测单元仅被分配给具有尺寸4×4的分区。
为了确定最大编码单元610的多个编码单元的至少一个编码深度，视频编码设备100的编码单元确定器120对包括在最大编码单元610中的与每个深度相应的编码单元执行编码。
随着深度的加深，包括相同范围中并且相同尺寸的数据的根据深度的更深编码单元的数量增加。例如，四个与深度2相应的编码单元覆盖包括在一个与深度1相应的编码单元中的数据。因此，为了根据深度比较相同数据的多个编码结果，与深度1相应的编码单元以及与深度2相应的四个编码单元都被编码。
为了对多个深度中的当前深度执行编码，沿分层结构600的横轴，通过对与当前深度相应的多个编码单元中的每个预测单元执行编码来对当前深度选择最小编码误差。可选择地，可通过随着深度沿分层结构600的纵轴加深，对每个深度执行编码，根据深度比较最小编码误差，来搜索最小编码误差。在第一编码单元610中的具有最小编码误差的深度和分区可被选作为第一编码单元610的编码深度和分区类型。
图7是用于描述根据示例性实施例的编码单元710和变换单元720之间的关系的示图。
根据示例性实施例的视频编码设备100或视频解码设备200针对每个最大编码单元根据具有尺寸小于或等于最大编码单元的多个编码单元来对图像进行编码或解码。可基于不长于相应编码单元的多个数据单元来选择在编码期间用于变换的多个变换单元的多个尺寸。
例如，在视频编码设备100或视频解码设备200中，如果编码单元710的尺寸是64×64，则可通过使用具有尺寸32×32的多个变换单元720来执行变换。
另外，可通过对具有尺寸小于64×64的尺寸32×32、16×16、8×8和4×4的每个变换单元执行变换，来对具有尺寸64×64的编码单元710的数据进行编码，从而具有最小编码误差的变换单元可被选择。
图8是用于描述根据示例性实施例的与编码深度相应的多个编码单元的编码信息的示图。
参照图8，根据示例性实施例的视频编码设备100的输出单元130可将如下信息作为关于编码模式的信息进行编码和发送：关于分区类型的信息800、关于预测模式的信息810以及关于与编码深度相应的每个编码单元的变换单元的尺寸的信息820。
关于分区类型的信息800是关于通过分割当前编码单元的预测单元而获得的分区的形状的信息，其中，所述分区是用于对当前编码单元进行预测编码的数据单元。例如，具有尺寸2N×2N的当前编码单元CU_0可被分割为如下分区中的任何一个：具有尺寸2N×2N的分区802、具有尺寸2N×N的分区804、具有尺寸N×2N的分区806以及具有尺寸N×N的分区808。这里，关于分区类型的信息被设置以指示如下分区之一：具有尺寸2N×N的分区804、具有尺寸N×2N的分区806以及具有尺寸N×N的分区808。
关于预测模式的信息810指示每个分区的预测模式。例如，关于预测模式的信息810可指示对由关于分区类型的信息800指示的分区执行的预测编码的模式，即帧内模式812、帧间模式814或跳过模式816。
关于变换单元的尺寸的信息820指示当对当前编码单元执行变换时将被基于的变换单元。例如，变换单元可以是第一帧内变换单元822、第二帧内变换单元824、第一帧间变换单元826或第二帧内变换单元828。
根据示例性实施例的视频解码设备200的图像数据和编码信息提取器220可根据每个更深编码单元来提取并使用用信息800、810和820于解码。
图9是根据示例性实施例的根据深度的更深编码单元的示图。
分割信息可用于指示深度的改变。分割信息指示当前深度的编码单元是否被分割为更低深度的多个编码单元。
参照图9，用于对深度0和尺寸2N_0×2N_0的编码单元900进行预测编码的预测单元910可包括如下分区类型的多个分区：具有尺寸2N_0×2N_0的分区类型912、具有尺寸2N_0×N_0的分区类型914、具有尺寸N_0×2N_0的分区类型916以及具有尺寸N_0×N_0的分区类型918。尽管图9仅示出通过对预测单元910对称分割而获得的分区类型912至918，但是应该理解部分类型不限于此。例如，根据另一示例性实施例，预测单元910的多个分区可包括多个不对称分区、具有预定形状的多个分区以及具有几何形状的多个分区。
根据每个分区类型对如下分区重复地执行预测编码：具有尺寸2N_0×2N_0的一个分区、具有尺寸2N_0×N_0的两个分区、具有尺寸N_0×2N_0的两个分区以及具有尺寸N_0×N_0的四个分区。可对具有尺寸2N_0×2N_0、N_0×2N_0、2N_0×N_0以及N_0×N_0的多个分区执行帧内模式和帧间模式的预测编码。仅对具有尺寸2N_0×2N_0的分区执行跳过模式的预测编码。
包括以分区类型912至918的预测编码的编码误差被比较，并且在多个分区类型中确定最小编码误差。如果一编码误差在分区类型912至916之一中最小，则预测单元910可不被分割为更低深度。
例如，如果该编码误差在分区类型918中最小，则在操作920，深度从0改变为1以分割分区类型918，并且对具有深度2和尺寸N_0×N_0的编码单元930重复地执行编码以搜索最小编码误差。
用于对具有深度1和尺寸2N_1×2N_1(＝N_0×N_0)的编码单元930进行预测编码的预测单元940可包括如下分区类型的多个分区：具有尺寸2N_1×2N_1的分区类型942、具有尺寸2N _1×N_1的分区类型944、具有尺寸N_1×2N_1的分区类型946以及具有尺寸N_1×N_1的分区类型948。
作为示例，如果编码误差在分区类型948中最小，则在操作950，深度从1改变为2以分割分区类型948，并且对具有深度2和尺寸N_2×N_2的编码单元960重复地执行编码以搜索最小编码误差。
当最大深度是d时，可执行根据每个深度的分割操作直到当深度变为d-1，并且分割信息可被编码直到当深度是0至d-2之一。例如，当执行编码直到在操作970与深度d-2相应的编码单元被分割之后深度是d-1时，用于对具有深度d-1和尺寸2N_(d-1)×2N_(d-1)的编码单元980进行预测编码的预测单元990可包括如下分区类型的多个分区：具有尺寸2N_(d-1)×2N_(d-1)的分区类型992、具有尺寸2N_(d-1)×N_(d-1)的分区类型994、具有尺寸N_(d-1)×2N_(d-1)的分区类型996以及具有尺寸N_(d-1)×N_(d-1)的分区类型998。
可对如下分区重复地执行预测编码：分区类型992至998中的具有尺寸2N_(d-1)×2N_(d-1)的一个分区、具有尺寸2N_(d-1)×N_(d-1)的两个分区、具有尺寸N_(d-1)×2N_(d-1)的两个分区、具有尺寸N_(d-1)×N_(d-1)的四个分区，以搜索具有最小编码误差的分区类型。
即使当分区类型998具有最小编码误差时，由于最大深度是d，因此具有深度d-1的编码单元CU_(d-1)不再被分割到更低深度。在这种情况下，当前最大编码单元900的多个编码单元的编码深度被确定为d-1并且当前最大编码单元900的分割类型可被确定为N_(d-1)×N_(d-1)。另外，由于最大深度是d并且具有最低深度d-1的最小编码单元980不再被分割到更低深度，因此最小编码单元980的分割信息不被设置。
数据单元999可以是当前最大编码单元的最小单元。根据示例性实施例的最小单元可以是通过按照4分割最小编码单元980而获得的矩形数据单元。通过重复地执行编码，根据示例性实施例的视频编码设备100可通过根据编码单元900的多个深度来比较多个编码误差来选择具有最小编码误差的深度以确定编码深度，并且将相应分区类型以及预测模式设置为编码深度的编码模式。
同样地，根据多个深度的多个最小编码误差在所有的深度1至d中被比较，并且具有最小编码误差的深度可被确定为编码深度。编码深度、预测单元的分区类型以及预测模式可被编码并作为关于编码模式的信息被发送。另外，由于编码单元从深度0到编码深度被分割，因此该编码深度的分割信息被设置0，除了编码深度之外的多个深度的分割信息被设置为1。
根据示例性实施例的视频解码设备200的图像数据和编码信息提取器220可提取并使用关于编码单元900的编码深度以及预测单元的信息以对分区912进行解码。视频解码设备200可通过使用根据多个深度的分割信息来将分割信息是0的深度确定为编码深度，并且使用关于相应深度的编码模式的信息用于解码。
图10至图12是用于描述根据一个或多个示例性实施例的多个编码单元1010、多个预测单元1060和多个变换单元1070之间的关系的示图。
参照图10，多个编码单元1010是最大编码单元中的与由根据示例性实施例的视频编码设备100确定的多个编码深度相应的具有树结构的多个编码单元。参照图11和图12，多个预测单元1060是多个编码单元1010的每个的多个预测单元的多个分区，多个变换单元1070是多个编码单元1010的每个的多个变换单元。
当在多个编码单元1010中最大编码单元的深度是0时，多个编码单元1010和1054的深度是1，多个编码单元1014、1016、1018、1028、1050和1052的深度是2，多个编码单元1020、1022、1024、1026、1030、1032和1048的深度是3，多个编码单元1040、1042、1044和1046的深度是4。
在多个预测单元1060中，一些编码单元1014、1046、1022、1032、1048、1050、1052和1054通过分割多个编码单元1010的编码单元而获得。具体地讲，多个编码单元1014、1022、1050和1054中的多个分区类型具有尺寸2N×N，多个编码单元1016、1048和1052中的多个分区类型具有尺寸N×2N，编码单元1032的分区类型具有尺寸N×N。编码单元1010的多个预测单元和多个分区小于或等于每个编码单元。
以小于编码单元1052的数据单元对多个变换单元1070中的编码单元1052的图像数据执行变换或反变换。另外，多个变换单元1070的多个编码单元1014、1016、1022、1032、1048、1050和1052在尺寸和形状上与多个预测单元1060的多个编码单元1014、1016、1022、1032、1048、1050和1052不同。也就是说，根据示例性实施例的视频编码设备100和视频解码设备200可对相同编码单元中的数据单元独立地执行帧内预测、运动估计、运动补偿、变换和反变换。
因此，对最大编码单元的每个区域中的具有分层结构的多个编码单元的每个执行递归编码，以确定最佳编码单元，因此具有递归树结构的多个编码单元可被获得。编码信息可包括关于编码单元的分割信息、关于分区类型的信息、关于预测模式的信息以及关于变换单元的尺寸的信息。示例性表1显示可由视频编码设备100和视频解码设备200设置的编码信息。
表1
【表1】
Figure BDA0000158936680000211
视频编码设备100的输出单元130可输出关于具有树结构的多个编码单元的编码信息，并且视频解码设备200的图像数据和编码信息提取器220可从接收的比特流提取关于具有树结构的多个编码单元的编码信息。
分割信息指示当前编码单元是否被分割为更低深度的多个编码单元。如果当前深度d的分割信息是0，则当前编码单元不再被分割为更深深度的深度是编码深度。可针对编码深度定义关于分区类型、预测模式以及变换单元的尺寸的信息。如果当前编码单元根据分割信息被进一步分割，则对更低深度的多个分割编码单元独立地执行编码。
预测模式可以是帧内模式、帧间模式和跳过模式中的一个。可在所有分区类型中定义帧内模式和帧间模式，并且可在仅具有尺寸2N×2N的分区类型定义跳过模式。
关于分区类型的信息可指示通过对称地分割预测单元的高度或宽度而获得的具有尺寸2N×2N、2N×N、N×2N和N×N的多个对称分区类型、以及通过分对称地分割预测单元的高度或宽度而获得的具有尺寸2N×nU、2N×nD、nL×2N和nR×2N的多个不对称分区类型。可通过以1∶3和3∶1的比率分割预测单元的高度来分别地获得具有尺寸2N×nU和2N×nD的多个不对称分区类型，可通过以1∶3和3∶1的比率分割预测单元的宽度来分别地获得具有尺寸nL×2N和nR×2N的多个不对称分区类型。
变换单元的尺寸可被设置为帧内模式中的两种类型以及帧间模式中的两种类型。例如，如果变换单元的分割信息是0，则变换单元的尺寸可以是作为当前编码单元的尺寸的2N×2N。如果变换单元的分割信息是1，则可通过分割当前编码单元来获得多个变换单元。另外，如果具有尺寸2N×2N的当前编码单元的分区类型是对称分区类型，则变换单元的尺寸可以是N×N，如果当前编码单元的分区类型是不对称分区类型，则变换单元的尺寸可以是N/2×N/2。
关于具有树结构的多个编码单元的编码信息可包括以下编码单元中的至少一个：与编码深度相应的编码单元、与预测单元相应的编码单元以及与最小单元相应的编码单元。与编码深度相应的编码单元可包括：包含相同编码信息的预测单元和最小单元中的至少一个。
因此，通过比较多个相邻数据单元的编码单元，来确定多个相邻单元是否被包括在与编码深度相应的相同的编码单元中。另外，通过使用数据单元的编码信息来确定与编码深度相应的相应编码单元，因此最大编码单元中的多个编码深度的分布可被确定。
因此，如果基于多个相邻数据单元的编码信息预测当前编码单元，则与当前编码单元相邻的多个更深编码单元中的多个编码单元的编码信息可被直接参考和使用。
然而，应该理解另一示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例，如果基于多个相邻数据单元的编码信息来预测当前编码单元，则使用多个数据单元的编码信息来搜索与当前编码单元相邻的多个数据单元，并且搜索到的多个相邻编码单元可被参考以用于预测当前编码单元。
图13是根据示例性实施例的用于根据示例性表1的编码模式信息描述编码单元、预测单元或分区、和变换单元之间的关系的示图。
参照图13，最大编码单元1300包括多个编码深度的多个编码单元1302、1304、1306、1312、1314、1316和1318。这里，由于编码单元1318是编码深度的编码单元，因此划分信息可被设置为0。关于尺寸2N×2N的编码单元1318的分区类型的信息可被设置为以下分区类型之一：具有尺寸2N×2N的分区类型1322、具有尺寸2N×N的分区类型1324、具有尺寸N×2N的分区类型1326、具有尺寸N×N的分区类型1328、具有尺寸2N×nU的分区类型1332、具有尺寸2N×nD的分区类型1334、具有尺寸nL×2N的分区类型1336和具有尺寸nR×2N的分区类型1338。
当分区类型被设置为对称(即，分区类型1322、1324、1326或1328)时，如果变换单元的分割信息(TU尺寸标记)为0，则设置具有尺寸2N×2N的变换单元1342，如果TU尺寸标志为1，则设置具有尺寸N×N的变换单元1344。
当分区类型被设置为不对称(即，分区类型1332、1334、1336或1338)时，如果TU尺寸标志为0，则设置具有尺寸2N×2N的变换单元1352，如果TU尺寸标志为1，则设置具有尺寸N/2×N/2的变换单元1354。
参照图13，TU尺寸标志是具有值0或1的标志，尽管理解TU尺寸标志不限于1比特，并且在TU尺寸标志从0增加的同时，变换单元可被分层划分以具有树结构。
在这种情况下，根据示例性实施例，可通过使用变换单元的TU尺寸标志以及变换单元的最大尺寸和最小尺寸来表示实际上已使用的变换单元的尺寸。根据示例性实施例，视频编码设备100能够对最大变换单元尺寸信息、最小变换单元尺寸信息和最大TU尺寸标志进行编码。对最大变换单元尺寸信息、最小变换单元尺寸信息和最大TU尺寸标志进行编码的结果可被插入SPS。根据示例性实施例，视频解码设备200可通过使用最大变换单元尺寸信息、最小变换单元尺寸信息和最大TU尺寸标志来对视频进行解码。
例如，如果当前编码单元的尺寸是64×64并且最大变换单元尺寸是32×32，则当TU尺寸标志为0时，变换单元的尺寸可以是32×32，当TU尺寸标志为1时，变换单元的尺寸可以是16×16，当TU尺寸标志为2时，变换单元的尺寸可以是8×8。
作为另一示例，如果当前编码单元的尺寸是32×32并且最小变换单元尺寸是32×32，则当TU尺寸标志为0时，变换单元的尺寸可以是32×32。这里，由于变换单元的尺寸不能够小于32×32，因此TU尺寸标志不能够被设置为除了0以外的值。
作为另一示例，如果当前编码单元的尺寸是64×64并且最大TU尺寸标志为1，则TU尺寸标志可以是0或1。这里，TU尺寸标志不能被设置为除了0或1以外的值。
因此，如果定义在TU尺寸标志为0时最大TU尺寸标志为MaxTransformSizeIndex，最小变换单元尺寸为MinTransformSize，并且变换单元尺寸为RootTuSize，则可通过等式(1)来定义可在当前编码单元中确定的当前最小变换单元尺寸CurrMinTuSize：
CurrMinTuSize＝max(MinTransformSize，RootTuSize/(2∧MaxTransformSizeIndex))  (1)
与可在当前编码单元中确定的当前最小变换单元尺寸CurrMinTuSize相比，当TU尺寸标志为0时的变换单元尺寸RootTuSize可表示可在系统中选择的最大变换单元尺寸。在等式(1)中，RootTuSize/(2∧MaxTransformSizeIndex)表示当TU尺寸标志为0时，变换单元尺寸RootTuSize被分割了与最大TU尺寸标志相应的次数时的变换单元尺寸。此外，MinTransformSize表示最小变换尺寸。因此，RootTuSize/(2∧MaxTransformSizeIndex)和MinTransformSize中较小的值可以是可在当前编码单元中确定的当前最小变换单元尺寸CurrMinTuSize。
根据示例性实施例，最大变换单元尺寸RootTuSize可根据预测模式的类型而改变。
例如，如果当前预测模式是帧间模式，则可通过使用以下的等式(2)来确定RootTuSize。在等式(2)中，MaxTransformSize表示最大变换单元尺寸，PUSize指示当前预测单元尺寸。
RootTuSize＝min(MaxTransformSize，PUSize)......(2)
也就是说，如果当前预测模式是帧间模式，则当TU尺寸标志为0时的变换单元尺寸RootTuSize可以是最大变换单元尺寸和当前预测单元尺寸中较小的值。
如果当前分区单元的预测模式是帧内模式，则可通过使用以下的等式(3)来确定RootTuSize。在等式(3)中，PartitionSize表示当前分区单元的尺寸。
RootTuSize＝min(MaxTransformSize，PartitionSize)......(3)
也就是说，如果当前预测模式是帧内模式，则当TU尺寸标志为0时的变换单元尺寸RootTuSize可以是最大变换单元尺寸和当前分区单元的尺寸中较小的值。
然而，根据分区单元中的预测模式的类型而改变的当前最大变换单元尺寸RootTuSize仅是示例，并且另一示例性实施例不限于此。
下文中，将详细地描述由图4中示出的视频编码设备400的熵编码器450执行的对残差块的编码以及由图5中示出的视频解码设备500的熵解码器520执行的对残差块的解码。在下面的描述中，编码单元表示图像的编码处理中的当前编码块，解码单元表示图像的解码处理中的当前解码块。编码单元和解码单元的不同在于：编码单元使用在编码处理中，而解码单元使用在解码中。为了一致起见，除了特定情况以外，编码单元和解码单元在编码处理和解码处理中都被称为编码单元。另外，本领域的普通技术人员通过本公开将理解：根据示例性实施例的帧内预测方法和设备还可被应用以在一般视频编解码器中执行帧内预测。
图14A至14C是用于描述在现有技术领域中的对变换残差块进行编码的处理的参考图。
参照图14A，当通过变换残差块产生变换残差块1410时，在根据Z字形扫描顺序扫描变换残差块1410中的多个变换系数的同时，产生指示变换残差块1410中的非零有效变换系数的位置的重要性图。在扫描变换残差块1410中的多个变换系数之后，有效变换系数的级别信息被编码。例如，现在将描述如图14B所示的对具有尺寸4×4的变换残差块1420进行编码的处理。在图14B中，假设由X指示的多个位置的多个变换系数是多个非零有效变换系数。这里，如图14C所示，在残差块1430中的多个变换系数中，重要性图将有效变换系数指示为1，将0变换系数指示为0。根据预定扫描顺序来扫描重要性图，并同时在其上执行上下文自适应二进制算术编码。例如，当图14C的重要性图根据光栅扫描顺序被编码，并且从左到右以及从上到下执行扫描时，对与二进制字符串“111111110101000”相应的重要性图执行上下文自适应二进制算术编码。在对重要性图进行编码之后，对有效系数的级别信息(即，有效系数的符号和绝对值)进行编码。
现有技术领域中的这种处理可被用于对具有小尺寸(诸如4×4或8×8)的变换残差块进行编码，但是可能不适合对具有大尺寸(诸如，16×16、32×32或64×64)的变换残差块进行编码。具体地讲，如果针对具有大尺寸的变换残差块根据图14A至图14C的处理来对变换残差块中的所有变换系数进行扫描和编码，则与重要性图相应的二进制字符串的长度可增加，并且编码效率可恶化。
因此，根据示例性实施例的对残差块进行编码的方法和设备能够通过将变换残差块分割为多个预定频带单元并且对根据多个频带单元的有效系数标志进行编码(其中，根据多个频带单元的有效系数标志指示对于每个频带单元是否存在非零有效变换系数)来有效地对变换残差块进行编码，同时对根据多个频带单元的有效系数标志具有值1的频带中的有效变换系数信息(即，有效系数的重要性图和级别信息)进行编码。
图15是根据示例性实施例的用于对残差块编码的设备1500的框图。尽管不限于此，但是设备1500可相应于图4的熵编码器450或者可被包括在熵编码器450中。
参照图15，设备1500包括频带分割器1510、有效系数标志产生器1520和有效系数编码器1530。
频带分割器1510将变换残差块分割为多个预定频带单元。参照回图14A，在示例性变换残差块1410中，左上变换系数具有低频分量，右下变换系数具有高频分量。变换残差块1410的大多数的有效变换系数可存在于多个低频带中，具有高频分量的多个变换系数大多数可具有值0。在这种情况下，高频分量的多个变换系数中的非零有效变换系数稀少。具体地讲，当如在图像编码器400中，通过对具有尺寸16×16、32×32或64×64或以上尺寸的变换单元(大于具有尺寸4×4或8×8的现有技术变换单元)执行变换来产生变换残差块时，高频分量的多个有效变换系数的分布可能更加稀少。因此，频带分割器1510可在根据变换残差块中的多个变换系数的频带考虑多个分布特性的同时，来将变换残差块分割为多个频带单元。
图16A至图16J是用于描述根据一个或多个示例性实施例的将变换残差块分割为多个预定频带单元的示图。
参照图16A，频带分割器1510通过从低频带到水平频率H1和垂直频率V1以预定频率间隔分割变换残差块1610来产生频带单元1611至1614。在图16A，频带单元1611至1614的水平侧和垂直侧具有相同长度，尽管应该理解水平侧和垂直侧的长度可彼此不同。如果从水平频率H1至最大水平频率的剩余频带的长度小于与频带单元1611至1614的每个的水平侧的长度相应的频率间隔，或者如果从垂直频率V1至最大垂直频率的剩余频带的长度小于与频带单元1611至1614的每个的垂直侧的长度相应的频率间隔，则频带分割器1510不再分割变换残差块1610，并且产生与高频分量相应的频带单元1615。多个有效变换系数可集中分布在与多个低频分量相应的频带单元1611至1614中，并且多个高频分量的有效变换系数的分布可能为稀少。因此，即使当除了通过以预定频率间隔分割变换残差块1610而产生的频带单元1611至1614之外的整个剩余高频分量在一个频带单元1615中产生，而对频带单元1615中的多个变换系数进行编码时的开销不会显著地增加。
在另一示例性实施例中，如图16B所示，与参照图16A的描述类似地，频带分割器1510可通过从低频带到水平频率H2和垂直频率V2分割变换残差块1620来产生频带单元1621至1624，并且通过基于水平频率H2和垂直频率V2分割变换残差块1620的多个剩余高频分量来产生频带单元1625至1627。
此外，根据另一示例性实施例，如图16C所示，与参照图16A的描述类似地，频带分割器1510可通过从低频带到水平频率H3和垂直频率V3分割变换残差块1630来产生频带单元1631至1634，并且通过基于垂直频率V3将变换残差块1630的多个剩余高频分量分割为两个来产生频带单元1635至1636。
根据另一示例性实施例，参照图16D所示，与参照图16A的描述类似地，频带分割器1510可通过从低频带到水平频率H4和垂直频率V4分割变换残差块1640来产生频带单元1641至1644，并且通过基于水平频率H4将变换残差块1630的多个剩余高频分量分割为两个来产生频带单元1645至1646。
如上所述，多个有效变换系数的分布集中在低频带，并且朝着高频带方向为稀少。因此，如图16E所示，频带分割器1510通过考虑多个有效变换系数的分布特性以低频带中分割的单元尺寸小于在高频带中分割的单元尺寸的方式，来分割变换残差块1650。换句话说，频带分割器1510在低频带详细地分割变换残差块1650并且在高频带相对大地分割变换残差块1650，从而集中在低频带中的多个有效变换系数被精确地编码。例如，如图16E所示，频带分割器1510通过基于水平频率H5、垂直频率V5、具有大于水平频率H5的倍数的水平频率H6以及大于垂直频率V5的倍数的垂直频率V6分割变换残差块1650来产生频带分割单元1651至1657。因此，当A 1651至A 1657分别表示频带分割单元1651的尺寸至1657的尺寸时，以A 1651具有最小尺寸而A1657具有最大尺寸的这种方式来分割变换残差块1650。
参照图16F，根据另一示例性实施例，频带分割器1510可将变换残差块1660分割为具有相同尺寸的多个频带单元1661。
此外，通过按照图16G，根据另一示例性实施例，频带分割器1510可将变换残差块1670进行四等分，并且将多个四等分后的频带单元中的最小频带单元1671再次进行四等分。频带分割器1510可对通过将最小低频带单元1671四等分而获得的多个频带单元中的最小低频带单元1672再次进行四等分。这种分割处理可被重复，直到多个四等分后的频带单元的尺寸等于或低于预定尺寸。
根据另一示例性实施例，参照图16H，频带分割器1510可产生从低频到水平频率H7和垂直频率V7的低频分量的频带单元1681，并且可通过对角地分割变换残差块1680的多个剩余高频分量来产生频带单元1682和1683。
参照图16I和16J，根据一个或多个其他示例性实施例，频带分割器1510可通过连接具有预定值的水平频率和垂直频率来分割变换残差块1690和1695。在图16I中，通过以统一频率间隔来连接水平频率和垂直频率来分割变换残差块1690。在图16J中，变换残差块1695以如下方式被分割：朝着高频方向频率间隔增加，即通过连接a1与b1、a2与b2、a3与b3、a4与b4，其中，a1＜a2＜a3＜a4并且b1＜b2＜b3＜b4。
根据另一示例性实施例，取代使用如图16A至16J所示的预定分割形式，频带分割器1510可通过使用变换残差块的多个有效变换系数的分布特性或者每个频带中的多个有效变换系数的数量来确定变换残差块的图像特性，并且通过使用确定的图像特性根据每个频带来确定频率单元的尺寸以分割变换残差块。例如，当变换残差块中的多个有效变换系数仅存在于小于水平频率H8和垂直频率V8的频带中，而不存在于大于水平频率H8和垂直频率V8的频带中时，频带分割器1510可从低频带到水平频率H8和垂直频率V8来将整个变换残差块设置为一个频带单元。可选择地，频带分割器1510将变换残差块分割为具有相同尺寸的多个频带单元，并将大于水平频率H8和垂直频率V8的剩余频带设置为一个频带单元。
将理解，将变换残差块分割为多个预定频带单元不限于以上参照图16A至图16J描述的示例性实施例，并且在一个或多个其他示例性实施例中，变换残差块可被分割为各种形式。
同时，可在编码器和解码器中相同地设置频带分割器1510对变换残差块的分割形式。然而，应该理解，另一示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例，可对诸如图16A至图16J所示的各种分割形式中的每个确定预定分割标志，并且编码器可将在对变换残差块编码时使用的关于分割信息的分割标志插入编码比特流中。例如，当从分割标志(div_index)0至9的整数值分别地表示图16A至图16J的分割形式，并且用于对当前变换残差块进行编码的分割形式是与图16F中显示的形式相应的div_index＝5时，这种分割信息可被添加到当前变换残差块的编码信息。
参照回图15，在频带分割器1510将变换残差块分割为多个频带单元之后，有效系数标志产生器1520产生有效系数标志，该有效系数标志指示有效变换系数是否存在于每个频带单元中。这里，有效系数标志产生器1520可对最小频带单元不产生独立的有效系数标志。例如，当图16A的变换残差块1610被分割时，有效系数标志产生器1520可对频带单元1612至1615(而不对最小频带单元的频带单元1611)产生有效系数标志，该有效系数标志指示有效变换系数是否存在。当Coeff_exist_1612、Coeff_exist_1613、Coeff_exist_1614和Coeff_exist_1615分别地表示频带单元1612至1615的有效系数标志，并且有效系数仅存在于频带单元1612至1615中的频带单元1612和1631中时，有效系数标志产生器1520产生每个频带单元的有效系数标志，例如，产生Coeff_exist_1612＝1、Coeff_exist_1613＝1、Coeff_exist_1614＝0和Coeff_exist_1615＝0。如上所述，尽管有效变换系数可存在于最小低频带的频带单元1611中，但是对频带单元1611可不独立地产生有效系数标志，该有效系数标志指示有效变换系数的存在。而且，取代对频带单元1611独立地产生有效系数标志，现有技术的coded_block_flag字段可用于指示在频带单元1611中有效变换系数的存在，其中，coded_block_flag字段指示有效变换系数是否存在于残差块中。产生有效系数标志的这种处理不限于图16A的分割形式，并且可应用于一个或多个其他示例性实施例的其他分割形式，诸如图16B至16J的分割形式。
同时，可通过使用不同的变换或反变换方法在每个频带单元中独立地执行变换处理或反变换处理。此外，可仅在具有有效系数标志1的频带单元中执行变换处理或反变换处理，并且可在具有有效系数标志0的频带单元中跳过变换处理或反变换处理。
参照回图15，有效系数编码器1530对有效变换系数的重要性图和级别信息进行编码。重要性图指示存在于由有效系数标志产生器1520产生的有效系数标志的值为1的频带单元(即，具有有效变换系数的频带单元)中的多个有效变换系数的位置。
图17A和图17B是用于描述根据一个或多个示例性实施例的对有效变换系数进行编码的处理的参考图。图17A和图17B示出与图16E的分割形式相应的多个分割形式，其中，通过将变换残差块进行四等分并且对低频带再次进行四等分来产生多个频带单元。应该理解，参照图17A和图17B描述的处理还可被应用与具有其他分割形式(诸如，图16A至图16J的分割形式中的任何一个)的频带单元。
有效系数编码器1530可通过扫描整个变换残差块来对有效变换系数进行编码，或者通过对每个频带单元独立地执行扫描来对频带单元中的有效变换系数进行编码。详细地，参照图17A，有效系数变换器1530可对指示存在于变换残差块1710中的多个有效变换系数的位置的重要性图、以及每个有效变换系数的尺寸和符号信息进行编码，同时根据预定扫描顺序(例如，如图17A所示的光栅扫描顺序)来扫描整个变换残差块1710。这里，可在有效系数标志具有值0的频带单元(即，不具有有效变换系数的频带单元)中跳过扫描。
根据另一示例性实施例，参照图17B，有效系数编码器1530可根据由频带分割器1510分割的变换残差块1720的分割形式对用于每个频带单元的有效变换系数的重要性图和级别信息进行编码。
图18A和图18B是用于详细地描述根据示例性实施例的对残差块编码的处理的参考图。在图18A和图18B中，用x指示的变换系数是有效变换系数，而没有任何指示的变换系数具有值0。
参照图18A，频带分割器1510根据分割形式(诸如，图16A至16J中显示的分割形式之一)来分割变换残差块1810。图18A显示与图16E的分割形式相应的分割形式，尽管应该理解，参照图18A的处理还可应用于其他分割形式。有效系数标志产生器1520分别地将包括有效变换系数的频带单元1811至1813的有效系数标志设置为1，并且分别地将不具有有效变换系数的频带单元1814至1817的有效系数标志设置为0。有效系数编码器1530对指示有效变换系数的位置的重要性图进行编码，同时扫描整个变换残差块1810。如上所述，重要性图指示根据每个扫描标志的变换系数是有效变换系数还是0。在对重要性图进行编码之后，有效系数编码器1530对每个有效变换系数的级别信息进行编码。有效变换系数的级别信息包括有效变换系数的符号和绝对值信息。例如，当根据如图18A所示的光栅扫描顺序来执行扫描时，包括有效变换系数的频带单元1811至1813的重要性图可具有二进制字符串值(诸如，“1000100010101110100100100010001”)。
另外，当在如图18A所示扫描整个变换残差块1810的同时，对关于有效信息系数的信息进行编码时，可对整个变换残差块1810或每个频带单元设置块的结束(EOB)标志，EOB标志指示有效变换系数是否是最后有效变换系数。当对整个变换残差块1810设置EOB标志时，图18A的多个变换系数中的仅根据扫描顺序的最后有效变换系数的变换系数1802的EOB标志可具有值1。例如，如上所述，如果根据图18A的重要性图具有值“1000100010101110100100100010001”，则由于仅包括在“1000100010101110100100100010001”中的12个有效变换系数中的最后有效变换系数具有值1，所以与这种重要性图相应的EOB标志具有值“000000000001”。换句话说，总共12个比特用于表达与图18A的重要性图相应的EOB标志。
可选择地，为了减小用于表达EOB标志的比特的数量，有效系数编码器1530可定义标志(Tlast)(该标志根据每个频带单元指示最后有效变换系数是否存在)，如果根据每个频带单元的最后有效变换系数存在，则将Tlast设置为1，而如果最后有效变换系数不存在，则将Tlast设置为0，并且仅对Tlast为1的频带单元设置EOB标志，从而减小用于标识整个变换残差块中的多个有效变换系数的位置以及最后有效变换系数的比特的数量。详细地，参照图18A，有效系数编码器1530可检查包括有效变换系数的频带单元1811至1813的每个的最后有效变换系数的存在，并且在包括最后有效变换系数的频带单元1812中将Tlast设置为1，在剩余的频带单元1811和1813中将Tlast设置为0。如果Tlast的每个比特指示根据扫描多个变换系数的顺序的频带单元1811至1813的每个中的最后有效变换系数的存在，则Tlast的最高有效位(MSB)可指示有效变换系数存在于最低频带单元中，Tlast的最低有效位(LSB)可指示最后有效变换系数是否存在于频带单元1812中。也就是，由于频带单元1811的Tlast具有值0，频带单元1813的Tlast具有值0，频带单元1812的Tlast具有值1，因此比特值“001”被设置。这里，由于变换残差块中的有效变换系数可在作为最低的频带单元1811结束，因此可不为频带单元1811独立地分配Tlast值。也就是，可仅对根据扫描顺序扫描的频带单元1811至1813中排除频带1811之外的频带1812和1813设置Tlast。这里，两个比特值“01”被设置为Tlast。“01”的MSB“0”指示变换残差块的最后有效变换系数不存在于频带单元1813中，“01”的LSB“1”指示变换残差块的最后有效变换系数存在于频带单元1812中。如果变换残差块的最后有效变换系数存在于最低频带单元的频带1811中，则Tlast可具有值“00”。因此，当Tlast的所有比特都是0时，可确定变换残差块的最后有效变换系数存在于频带单元1811中。
在本示例性实施例中，有效系数编码器1530仅对Tlast是1的频带单元(即，包括变换残差块的最后有效变换系数的频带单元)设置EOB标志。参照图18A，有效系数编码器1530仅对存在于Tlast是1的频带单元1812中的每个有效变换系数设置EOB标志。由于总共四个有效变换系数存在于频带单元1812中，因此EOB标志具有四个比特“0001”。根据另一示例性实施例，由于对Tlast设置两个至三个比特，对EOB标志设置四个比特，因此总共六个至七个比特用于标识变换残差块中的多个有效变换系数的位置以及最后有效变换系数。这里，与先前描述的示例性实施例(其中，总共12个比特用于设置EOB标志，诸如“000000000001”)相比，节省了五个至六个比特。
根据另一示例性实施例，当对每个频带单元设置EOB标志时，频带单元1811中的变换系数1801的EOB标志、频带单元1812中的变换系数1802的EOB标志以及频带单元1813中的变换系数1803的EOB标志被设置为1。不对不包括有效变换系数的频带单元1814至1817设置EOB标志。这样，当对包括有效变换系数的每个频带单元设置EOB标志时，预定频带单元中的有效变换系数被扫描，并且随后接下来的频带单元中的有效变换系数可被扫描。例如，可在扫描频带单元1813的变换系数1803之后，扫描频带单元1812中的变换系数。参照图18B，对于每个频带单元独立地对有效变换系数信息进行编码。有效系数编码器1530对指示多个有效变换系数的位置的重要性图以及每个有效变换系数的级别信息进行编码，同时独立地扫描变换残差块1820的每个频带单元。例如，当根据如图18B所示的光栅扫描顺序进行扫描时，频带单元1821的重要性图具有二进制字符串值，诸如“1000100010011”。另外，有效系数编码器1530将频带单元1821的多个有效变换系数中的与最后有效变换系数相应的有效变换系数1831的EOB标志设置为1。类似地，有效系数编码器1530产生二进制字符串值(诸如“101010001”)作为频带单元1822的重要性图。另外，有效系数编码器1530将频带单元1822中的多个有效变换系数中的有效变换系数1832的EOB设置为1。类似地，有效系数编码器1530产生二进制字符串值(诸如，“11001”)作为频带单元1823的重要性图，并且将有效信息系数1833的EOB标志设置为1。
同时，除了指示有效变换系数1831至1833是相应频带单元中的最后有效变换系数的EOB标志之外，有效系数编码器1530还可对End_Of_WholeBlock标志独立地进行编码，End_Of_WholeBlock标志指示变换残差块1820的最后有效变换系数。参照图18B，如果频带单元1821至1827以阐述的顺序被独立地扫描，则有效变换系数1833是频带单元1823的最后有效变换系数，同时是变换残差块1820的最后有效变换系数。因此，有效变换系数1833的EOB标志和End_Of_WholeBlock标志都具有值1。在作为频带单元1821和1822的最后有效变换系数的有效变换系数1831和1832中，EOB标志具有值1，而End_Of_WholeBlock标志具有值0。
这样，当根据每个频带对最后有效变换系数设置EOB标志和End_Of_WholeBlock标志时，可在解码期间通过使用上述有效系数标志来首先确定相应频带单元中的有效变换系数的存在，以便跳过有效系数标志为0的频带单元的扫描。此外，在扫描有效系数标志为1的频带单元(即，具有有效变换系数的频带单元)中的多个变换系数的同时，当EOB标志为1的变换系数被扫描时，后面的频带单元可被扫描。当EOB标志为1且End_Of_WholeBlock标志为1的有效变换系数被扫描时，整个变换残差块的多个有效变换系数被扫描，从而对变换残差块的扫描结束。
图19A和图19B是用于描述根据一个或多个示例性实施例的由有效系数编码器1530产生的变换残差块的编码信息的参考图。
参照图19A，有效系数编码器1530可顺序地对根据频带产生的重要性图以及多条有效系数标志信息进行编码。当第一频带是变换残差块的最小频带时，仅第一频带的重要性图1911可被编码，并且指示有效变换系数是否存在于第一频带中的的第一频带的标志可不被独立地编码，如图19A所示。根据另一示例性实施例，参照图19B，每个频带的多个有效变换标志1921可被首先编码，随后每个频带的重要性图1925可被编码。
图20是示出根据示例性实施例的对残差块编码的方法的流程图。
参照图20，在操作2010，图4的帧内预测器410或运动补偿器425通过使用当前块经由帧间预测或帧内预测来产生预测块。
在操作2020，减法器产生残差块，残差块是预测块和当前块之差。
在操作2030，变换器430将残差块变换到频域以产生变换残差块。例如，残差块可经由离散余弦变换(DCT)被变换到频域。
在操作2040，频带分割器1510将变换残差块分割为多个预定频带单元。如上所述，频带分割器1510可将变换残差块分割为各种分割形式之一(例如，如图16A至16J所示)。详细地，频带分割器1510可如下分割变换残差块：低频带中分割的单元尺寸小于高频带中分割的单元尺寸，通过将变换残差块四等分并且重复地对四等分后的变换残差块中的最低频带进行四等分来分割变换残差块，将变换残差块分割为具有相同尺寸的多个频带单元，通过将具有相同值的水平频率和垂直频率连接来分割变换残差块，或者通过使用利用变换残差块的多个变换系数确定的变换残差块的图像特性根据变换残差块的多个频带来确定分割尺寸，并且根据频带根据确定的分割尺寸来分割变换残差块。
在操作2050，有效系数标志产生器1520根据多个频带单元来产生有效系数标志，其中，有效系数标志指示非零有效变换系数是否存在对于每个频带单元中。可不对变换残差块的多个频带单元中的最小频带单元独立地产生有效系数标志。另外，如上参照图17A、17B、18A和18B所述，有效系数编码器1530针对多个有效系数标志不是0的多个频带单元(即，包括多个有效变换系数的多个频带单元)对指示多个有效变换系数的位置的重要性图以及多个有效变换系数的级别信息进行编码，同时根据预定扫描顺序扫描变换残差块或者独立地扫描每个频带单元。
基于根据如上所述的一个或多个示例性实施例的对残差块编码的方法和设备，通过将变换残差块分割为多个频带单元，可根据在具有尺寸大于或等于16×16的变换残差块中的有效变换系数的分布特性来有效地对关于有效变换系数的信息进行编码。因此，具有大尺寸的变换残差块被分割为多个频带单元，并且指示有效变换系数的存在的有效系数标志可根据频带单元产生。因此，有效变换系数不存在于变换残差块中的频带的扫描处理可被跳过，并且对有效变换系数进行编码而产生的比特的数量可被减小。
图21是示出根据示例性实施例的对残差块解码的设备2100的框图。尽管不限于此，但是设备2100可对应于图5的熵解码器520或者被包括在熵解码器520中。
参照图21，设备2100包括频带分割器2110、有效频带确定器2120和有效系数解码器2130。
频带分割器2110将变换残差块分割为多个预定频带单元。详细地，如参照图16A至16H所述，频带分割器2110可以这种方式(低频带中分割的单元尺寸小于在高频带中分割的单元尺寸)来分割变换残差块，通过将变换残差块进行四等分并且重复地对四等分后的变换残差块中的最小低频带进行四等分来分割变换残差块，将变换残差块分割为具有相同尺寸的多个频带单元，通过将具有相同值的水平频率和垂直频率连接来分割变换残差块，或者通过使用利用变换残差块的多个变换系数确定的变换残差块的图像特性根据变换残差块的多个频带来确定分割尺寸，并且根据多个频带根据确定的分割尺寸来分割变换残差块。可由编码器和解码器来确定变换残差块的分割形式，尽管应该理解另一示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例，当在编码期间对每个分割形式设置预定分割标志并且关于用于分割当前变换残差块的分割标志的信息被添加到比特流时，频带分割器2110可基于关于包括在比特流中的分割标志的信息来确定哪种分割形式用于分割当前变换残差块。
有效频带确定器2120从比特流提取有效系数标志，其中，有效系数标志根据通过分割变换残差块而获得的多个频带单元指示有效变换系数是否存在。有效频带确定器2120可通过使用有效系数标志来确定多个频带单元中的包括有效变换系数的频带单元。例如，当图18B的变换残差块1820被使用时，频带单元1821至1823的有效系数标志具有值1，并且频带单元1824至1827的有效系数标志具有值0。因此，有效频带确定器2120可根据频带从确定提取的有效系数标志中确定包括有效变换系数的频带单元。
有效系数解码器2130对由有效频带确定器2120确定包括多个有效变换系数的频带单元中的有效变换系数进行解码。详细地，有效系数解码器2130从比特流中提取指示有效变换系数的位置的重要性图以及有效变换系数的级别信息。另外，如以上参照图17A和图17B所述，有效系数解码器2130通过使用重要性图来确定变换残差块中的有效变换系数的位置，并且通过使用该级别信息来恢复有效变换系数的值，同时扫描整个变换残差块或者根据对于每个频带单元独立的预定扫描顺序来扫描每个频带单元。
图22是示出根据示例性实施例的对残差块解码的方法的流程图。
参照图22，在操作2210，有效频带确定器2120从编码比特流提取有效系数标志，其中，有效系数标志根据通过分割当前块的变换残差块而获得的多个频带单元来指示有效变换系数是否存在。
在操作2220，频带分割器2110将变换残差块分割为多个频带单元。如上参照图16A至16J所述，频带分割器2110可以这种方式(在低频带中分割的单元尺寸小于在高频带中分割的单元尺寸)来分割变换残差块，通过将变换残差块四等分并且重复地将四等分后的变换残差块中的最小低频带进行四等分来分割变换残差块，将变换残差块分割为具有相同尺寸的多个频带单元，通过将具有相同值的水平频率和垂直频率连接来分割变换残差块，或者通过使用利用变换残差块的多个变换系数确定的变换残差块的图像特性根据变换残差块的多个频带来确定分割尺寸，并且根据多个频带根据确定的分割尺寸来分割变换残差块。这种分割形式可与编码器预定，或者可通过使用关于独立地添加到编码比特流的分割标志的信息来确定。此外，应该理解，操作2210和2220可在顺序上交换，或者同时执行或基本上同时地执行。
在操作2230，频带分割器2110通过使用提取的有效系数标志来确定多个频带单元中的包括有效变换系数的频带单元。有效系数解码器2130通过使用关于确定包括有效变换系数的频带单元的重要性图以及有效变换系数的级别信息来恢复有效变换系数。
根据一个或多个示例性实施例，根据多个频带单元产生指示有效变换系数的存在的有效系数标志，从而频带的扫描处理跳过有效变换系数不存在的变换残差块，并且为对有效变换系数进行编码而产生的比特的数量被减小。
尽管不限于此，但是示例性实施例也可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在联网的计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。
虽然已具体显示和描述了示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下，可对此进行形式和细节上的各种改变。示例性实施例应仅被认为是描述意义的，而不是为了限制目的。因此，发明构思的范围不由示例性实施例的详细描述限定，而是由权利要求限定，并且该范围内的所有差别将被解释为包括在本发明构思中。

Claims (15)

1.一种对残差块进行解码的方法，所述方法包括：
从编码比特流提取有效系数标志，其中，有效系数标志根据通过分割当前块的变换残差块而获得的多个频带单元来指示有效变换系数是否存在；
将变换残差块分割为多个频带单元；
通过使用有效系数标志，在通过分割变换残差块而获得的多个频带单元中确定具有有效变换系数的频带单元。
2.如权利要求1所述的方法，其中，分割频带单元的步骤包括分割变换残差块以致在低频带分割的单元尺寸小于在高频带分割的单元尺寸。
3.如权利要求1所述的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块进行四等分，并且将四等分的变换残差块的最低频带再次进行四等分。
4.如权利要求1所述的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：将变换残差块分割为多个具有相同尺寸的频带单元。
5.如权利要求1所述的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：通过连接具有相同值的水平频率和垂直频率来以预定间隔分割变换残差块。
6.如权利要求1所述的方法，其中，分割变换残差块的步骤包括：
从编码比特流提取分割形式标志信息，其中，分割形式标志信息指示根据多个频带单元的尺寸和形状而预先确定的多个分割形式中的用于分割变换残差块的分割形式；
通过使用提取的分割形式标志信息，来将变换残差块分割为具有预定尺寸和形状的频带单元。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
从编码比特流提取重要性图，其中，重要性图指示存在于具有有效变换系数的频带单元的有效变换系数的位置；
通过使用重要性图，来确定存在于具有有效变换系数的频带单元中的有效变换系数的位置。
8.如权利要求7所述的方法，其中，重要性图根据每个频带单元中独立的预定扫描顺序指示频带单元中的有效变换系数的位置。
9.如权利要求7所述的方法，其中，重要性图根据预定扫描顺序读取变换残差块中的所有的有效变换系数的同时指示检测的有效变换系数的位置。
10.如权利要求7所述的方法，其中，重要性图包括：通过根据预定扫描顺序读取频带单元中的有效变换系数来根据频带单元指示最后有效变换系数是否存在的标志，以及指示存在于具有最后有效变换系数的频带单元中的有效变换系数是否是变换残差块的最后有效系数的标志。
11.一种对残差块编码的方法，所述方法包括：
产生当前块的预测块；
产生构成预测块和当前块之间的差的残差块；
通过将残差块变换到频域来产生变换残差块；
将变换残差块分割为频带单元；
根据频带单元来对有效系数标志进行编码，其中，有效系数标志指示对于每个频带单元非零有效变换系数是否存在。
12.如权利要求11所述的方法，其中，对有效系数标志进行编码的步骤包括：不对多个频带单元中最小频带单元的有效系数标志进行独立编码。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：对重要性图进行编码，其中，重要性图指示存在于多个频带单元中的具有非零有效变换系数的频带单元中的有效变换系数的位置。
14.如权利要求13所述的方法，其中，对重要性图进行编码的步骤包括：通过根据每个频带单元中的独立的预定扫描顺序读取有效变换系数，对指示存在于具有非零有效变换系数的频带中的有效变换系数的位置的标志进行编码。
15.如权利要求13所述的方法，其中，对重要性图进行编码的步骤包括：通过根据预定扫描顺序读取频带单元中的有效变换系数，来根据频带单元设置指示最后有效变换系数是否存在的标志；以及设置指示存在于具有最后有效变换系数的频带单元中的有效变换系数是否是变换残差块的最后有效系数的标志。
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