CN102763418A - 视频信号解码方法和设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，在当前预测块的块合并标识指定使用块合并获取当前预测块的运动信息时，从相邻块的运动信息获取当前预测块的运动信息，使用当前预测块的运动信息，获取参考图片的参考块，使用参考块获取当前预测块的预测值，以及使用当前预测块的残差和当前预测块的预测值，恢复当前预测块。

Description

视频信号解码方法和设备
技术领域
本发明涉及使用帧间预测的视频信号解码方法及设备。
背景技术
在将编码的视频信号传送至解码器的过程中，执行消除时间冗余和空间冗余以增加视频信号编码效率的方法，即帧内预测或帧间预测。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是使用帧间预测有效地处理视频信号。
本发明的另一目的是在帧间预测期间，不对运动信息进行编码的情况下，在解码器通过推导出运动信息，有效地处理视频信号。
本发明的另一目的是使用精确的运动矢量，改善运动补偿性能。
本发明的另一目的是通过在帧间预测期间减少叠影（ghost）效应，有效地处理视频信号。
本发明的另一目的是通过补偿在当前图片和参考图片之间的亮度差，有效地处理视频信号。
技术方案
为了实现这些目的，本发明提出一种视频信号解码方法，该方法在帧间预测期间生成各种运动矢量候选，并且从这些运动矢量候选获取精确的运动矢量。
本发明提出了一种视频信号解码方法，该方法在帧间预测期间，使用块合并，从相邻块的运动信息推导出当前预测块的运动信息。
本发明提出了一种视频解码方法，该方法使用具有小数像素分辨率的运动矢量和插值滤波器，获取参考块的像素值。
本发明提出了一种视频信号解码方法，该方法通过将适应的权重应用于参考块的像素值，获取当前预测块的预测值。
本发明提出了一种视频信号解码方法，该方法使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域，补偿在当前图片和参考图片之间的亮度差。
有益效果
根据本发明的实施例，能够通过从用于帧间预测的运动矢量候选获取精确的运动矢量，减少将被编码的运动矢量差的比特数并且改善原始图像的恢复的精确性。而且，在帧间预测期间，使用块合并，能够减少对当前预测块的运动信息进行编码所必需的比特数。此外，使用具有小数像素分辨率的运动矢量和插值滤波器，能够减小当前预测块的残差。而且，通过将权重应用到与当前预测块类似的参考块，能够减少当前预测块的残差。
附图说明
图1是能够应用本发明的视频信号解码装置的框图；
图2是根据本发明的实施例在图1中示出的帧间预测单元700的框图；
图3是图示根据本发明的实施例使用运动矢量竞争获得当前预测块的运动矢量预测值的方法的流程图；
图4是图示根据本发明的实施例使用块合并获得当前预测块的运动信息的方法的流程图；
图5是图示根据本发明的实施例使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域获得权重的方法的流程图；
图6示出根据本发明的实施例的当前预测块的模板区域和参考块的模板区域；
图7是根据本发明的实施例图示用于基于模板区域通过亮度补偿获得当前预测块的预测值的方法的流程图；
图8图示根据本发明的实施例使用第一偏移信息获得当前预测块的预测值的方法；
图9图示根据本发明的实施例在当前预测块的片类型对应于B片时使用第二偏移信息获得当前预测块的预测值的方法；以及
图10图示根据本发明的实施例使用模板区域基于权重和亮度补偿获得当前预测块的预测值的方法。
具体实施方式
根据本发明的一方面，视频信号解码方法获得当前图片的当前预测块的运动信息；使用当前预测块的运动信息获取参考图片的参考块；使用参考块获得当前预测块的预测值；并且使用当前预测块的预测值和当前预测块的残差恢复当前预测块。
当块合并标识指示使用块合并获取当前预测块的运动信息时，通过获取当前预测块的块合并标识和通过使用相邻块的运动信息获取当前预测块的运动信息，可以获得当前预测块的运动信息。
通过检查左相邻块的运动信息是否等于上相邻块的运动信息并且当左相邻块的运动信息不等于上相邻块的运动信息时获取当前预测块的左块合并标识，可以获得当前预测块的运动信息。
当左块合并标识指示当前预测块与左相邻块合并时，可以从左相邻块的运动信息获得当前预测块的运动信息，并且当左块合并标识指示当前预测块与上相邻块合并时，从上相邻块的运动信息可以获得当前预测块的运动信息。
运动信息可以包括运动矢量和参考图片索引，运动矢量具有小数像素分辨率，其中，小数像素分辨率对应于1/2像素分辨率、1/4像素分辨率和1/8像素分辨率中的一个。
通过使用插值滤波器生成具有参考图片的小数像素分辨率的信号可以获取参考图片的参考块，其中，插值滤波器将其输入信号乘以用于每个像素的滤波器系数，并且输出相乘结果之和。
插值滤波器的输入信号可以包括参考图片的整数像素和先前生成的具有小数像素分辨率的信号中的至少一个。
考虑到关于具有小数像素分辨率的信号的位置信息，在垂直方向、水平方向或对角线方向上可以使用插值滤波器，其中，关于具有小数像素分辨率的信号的位置信息对应于整数像素的位置和具有小数像素分辨率的信号的位置之间的差。
通过插值滤波器识别信息可以指定插值滤波器，其中，插值滤波器识别信息指示插值滤波器的类型或滤波系数。
当前预测块的片类型可以对应于片B。
通过将权重应用到两个参考块的像素值可以获取当前预测块的预测值。
权重可以对应于(1,0)、(2/3,1/3)、(1/2,1/2)、(1/3,2/3)以及(0,1)中的一个。
本发明的模式
将参考附图在下文描述本发明的示例性实施例。在描述本发明之前，应该注意的是，在本发明中公开的大部分术语对应于本领域已知的一般术语，但是申请人已经根据需要选择一些术语，并且将在本发明的下文描述中公开。因此，优选地，基于在本发明中的含义可以理解通过申请人定义的这些术语。
编码块可以是用于处理视频帧的基本单元。编码块可以包括至少一个预测块。预测块可以表示执行帧内预测或帧间预测的块单元。编码器根据视频的分辨率可以确定最优编码块大小或预测块大小，并且以块级别、片级别或序列级别将确定的编码块大小或预测块大小的信息传送到解码器。
图1是应用于本发明的视频信号解码装置的框图。
视频信号解码装置可以包括解析器100、熵解码单元200、反量化/反变换单元300、帧内预测单元400、去块滤波器500、解码图片缓冲器600、以及帧间预测单元700。
解析器100基于NAL解析接收到的视频信号以解码视频信号。通常，一个或多个序列参数集和图片参数集在被解码之前被传送到解码器。此处，NAL报头区域或者NAL报头的扩展区域可以包括各种属性信息。通过熵解码单元200熵解码由解析器100解析的比特流，并且提取每个预测块的系数、运动信息等。反量化/反变换单元300通过将接收到的量化值乘以预定的恒量获得被变换的系数，并且对该系数进行反变换，以恢复像素值。帧内预测单元400使用恢复的像素值对当前图片中的解码样本执行帧间预测。将去块滤波器500应用到每个编码块，以减少块失真。去块滤波器500使得块的边缘平滑，以改善解码帧的图片质量。根据边界强度和边界周围的图像样本中的变化，选择滤波处理。在解码图片缓冲器600中输出或存储经滤波的图片，以被用作参考图片。解码图片缓冲器600存储或打开先前编码的用于帧间预测的图片。为了在解码图片缓冲器600中存储编码图片或者为了打开编码图片，使用图片的frame_num和POC(图片顺序计数)。帧间预测单元700使用存储在解码图片缓冲器600中的参考图片执行帧间预测。
帧间预测包括前向预测、后向预测和双向预测。前向预测对应于适时地使用在当前图片之前显示（或输出）的一个参考图片的帧间预测。一条运动信息（例如：运动矢量和参考图片索引）能够用于前向预测。后向预测对应于适时地使用在当前图片之后显示（或输出）的一个参考图片的帧间预测。一条运动信息（例如：运动矢量和参考图片索引）能够用于后向预测。双向预测对应于使用两个参考块的帧间预测。两个参考块可以共存于相同参考图片中或者可以分别存在于两个参考图片中。参考图片可以适时地在当前图片之前或之后显示（或被示出）。具体而言，在当前图片之前和之后可以适时地分别显示（或输出）两个参考图片。两条运动信息（例如：运动矢量和参考图片索引）能够用于双向预测。
在内部模式中编码的预测块可以被分成对称分区和非对称分区，并且从两个参考图片可以预测每个分区。帧间预测单元700使用从熵解码单元200传送的信息补偿当前块的运动。将参考图2详细地描述帧间预测单元700。
图2是根据本发明的实施例在图1中示出的帧间预测单元700的框图。
参考图2，帧间预测单元700可以包括运动信息获取单元710、参考块获取单元720、以及权重应用单元730。
运动信息获取单元710可以获取当前预测块的运动信息。运动信息可以包括运动矢量信息和参考图片索引。运动矢量信息可以表示运动矢量、运动矢量预测值、或差速运动矢量。运动矢量信息可以表示索引信息，索引信息指定运动矢量预测值。差速运动矢量对应于运动矢量和运动矢量预测值之间的差。根据当前预测块是否在跳跃模式中编码，可以获取当前预测块的运动信息。
能够将跳跃模式定义为其中当前预测块不具有运动矢量、参考图片索引和残差的模式，并且当恢复当前预编码块时使用在先前编码的参考图片中的参考块的像素值。参考块的像素值可以包括使用运动矢量预测值的运动补偿。在运动矢量预测值的获取中，当使用运动矢量竞争时当前预测块能够例外地具有运动矢量信息，将在下文对其进行描述。
跳跃模式确认单元（未示出）可以确认当前预测块是否在跳跃模式中被编码。
根据本发明的实施例确定当前预测块是否在跳跃模式中被编码的方法能够使用跳跃指示信息。跳跃指示信息可以指示预测块是否在跳跃模式中被编码。预测块可以指执行帧内预测或者帧间预测的块的基本单元。对于每个预测块能够获得跳跃指示信息。考虑当前预测块的片类型，能够限制性地获取跳跃指示信息。例如，仅使用帧内预测解码I片，并且因此对于I片未使用跳跃模式。因此，在当前预测块的片类型不对应于I片时能够获得跳跃指示信息。将给出用于在当前预测块在跳跃模式中被编码时获得当前预测信息的运动信息的方法的描述。
在当前预测块的跳跃指示信息指示当前预测块在跳跃模式中被编码时，运动信息获取单元710使用相邻块的运动信息能够推导出当前预测块的运动信息。相邻块可以是与当前预测块邻接（adioin）的块。
例如，如果邻接当前预测块的左侧的相邻块被称为相邻块A，则邻接当前预测块的上相邻块被称为相邻块B，邻接当前预测块的右上侧的相邻块被称为相邻块C，并且相邻块A、相邻块B、以及相邻块C的运动矢量分别称为mvA、mvB和mvC，能够获取当前预测块的运动矢量预测值为运动矢量mvA、mvB和mvC的水平和垂直分量的中值（median）。当前预测块的运动矢量预测值能够被用作当前预测块的运动矢量。
当前预测块的跳跃指示信息指示当前预测块在跳跃模式中被编码时，运动信息获取单元710可以使用运动矢量竞争获取当前预测块的运动信息。使用运动矢量竞争指示信息能够适应地使用运动矢量竞争。运动矢量竞争指示信息可以指示是否使用运动矢量竞争。基于片或者基于预测块能够获得运动矢量竞争指示信息。
例如，当运动竞争指示信息指示运动矢量竞争被使用时，使用运动矢量竞争能够获得运动矢量预测值。反之，当运动竞争指示信息指示运动矢量竞争未被使用时，如上所述，从相邻块的运动矢量能够获得运动矢量预测值。
运动矢量竞争是考虑到时间相邻块的运动矢量和空间相邻块的运动矢量获得当前预测块的运动矢量预测值的方法。例如，空间相邻块能够是邻接当前预测块的相邻块。空间相邻块可以包括分别邻接当前预测块的左侧、上侧和右上侧的块。时间相邻块是参考图片中的块，并且可以对应于与当前预测块的位置相同的块。将在下文参考图3描述获得当前预测块的运动矢量预测值的方法。
图3是根据本发明的实施例的图示使用运动矢量竞争获得当前预测块的运动矢量预测值的方法的流程图。
参考图3，运动信息获取单元710可以获取当前预测块的运动矢量预测值候选（S300）。运动矢量预测值候选可以使用当前预测块的空间相邻块的运动矢量。例如，能够将邻接当前预测块的左侧、上侧或右上侧的相邻块的运动矢量用作运动矢量预测值候选。当前预测块的空间相邻块的运动矢量的水平和垂直分量的中值能够属于运动矢量预测值候选。
此外，时间相邻块的运动矢量也属于运动矢量预测值候选。时间相邻块的运动矢量可以适应性地用作运动矢量预测值候选。为了实现这一点，能够使用时间竞争信息。时间竞争信息可以指示时间相邻块的运动矢量是否用于运动矢量竞争。即，时间竞争信息能够指示时间相邻块的运动矢量是否被包括在运动矢量预测值候选中。因此，当使用运动矢量竞争获取当前预测块的运动矢量预测值时，根据时间竞争信息能够限制时间相邻块的运动矢量用作运动矢量预测值候选。因为时间竞争信息基于运动矢量竞争被使用的前提，仅当运动竞争指示信息指示运动矢量竞争被使用时可以获取时间竞争信息。
运动信息获取单元710使用运动矢量预测值候选可以生成运动矢量竞争列表（S310）。以特定顺序可以对齐（align）运动矢量预测值候选。例如，以从当前预测块的空间相邻块的运动矢量和空间相邻块的运动矢量获取的中值的顺序，能够对齐运动矢量预测值候选。此外，以邻接当前预测块的左侧、上侧和右上侧的相邻块的运动矢量的顺序对齐空间相邻块的运动矢量。当根据时间竞争信息将时间相邻块的运动矢量用作运动矢量预测值候选时，可以将时间相邻块的运动矢量作为最后候选添加到运动矢量竞争列表。通过索引信息可以指定运动矢量竞争列表中的运动矢量预测值候选。即，运动矢量竞争列表能够由运动矢量预测值候选和分配到运动矢量预测值候选的索引信息构成。
运动矢量获取单元710可以使用运动矢量竞争列表和运动矢量预测值候选的索引信息获取当前预测块的运动矢量预测值（S320）。运动矢量预测值候选的索引信息可以指指定运动矢量竞争表中的运动矢量预测值候选的信息。对于每个预测块可以获得运动矢量预测值候选的索引信息。
使用获取的运动矢量预测值在当前预测块上可以执行帧间预测（S330）。在该情形下，能够将运动矢量预测值用作当前预测块的运动矢量。将在下文详细描述使用运动矢量预测值的帧间预测过程。
将描述用于当在跳跃模式中未对当前预测块编码时获得当前预测块的运动信息的方法。
使用块合并可以获得当前预测块的运动信息。块合并可以将当前预测块和相邻块合并。相邻块可以包括邻接当前预测块的左侧和上侧的相邻块。假设邻接当前预测块的左侧和上侧的这些块是可用的来描述该实施例。当前预测块可以与邻接当前预测块的左侧的相邻块和邻接当前预测块的上侧的相邻块中的至少一个合并。
当使用块合并获取当前预测块的运动信息时，从与当前预测块合并的相邻块的运动信息能够推导出当前预测块的运动信息，现将参考图4对其进行详细描述。
图4是根据本发明实施例的使用块合并获得当前预测块的运动信息的方法。
参考图4，运动信息获取单元710可以获取当前预测块的块合并标识（S400）。块合并标识是指示是否使用块合并推导出当前预测块的运动信息的信息。块合并标识可以是指示从与当前预测块合并的相邻块的运动信息是否推导出当前预测块的运动信息的信息。运动信息可以包括运动矢量和参考图片索引。
能够与当前预测块合并的相邻块可以是邻接当前预测块的左侧的相邻块（在下文称为左相邻块）或者邻接当前预测块的上侧的相邻块（在下文称为上相邻块）。在该情形下，如果左相邻块的运动信息等于上相邻块的运动信息，没有必要指示当前预测块是与左相邻块还是与上相邻块合并。因此，当前预测块能够与左相邻块和上相邻块合并。如果左相邻块的运动信息不同于上相邻块的运动信息，有必要指示当前预测块是与左相邻块合并还是与上相邻块合并。为了实现这一点，定义左块合并标识。左块合并标识可以是指示当前预测块是与左相邻块合并还是与上相邻块合并的信息，或者指示当前预测块的运动信息是从左相邻块的运动信息推导出还是从上相邻块的运动信息推导出的信息。
当块合并标识指示使用块合并推导出当前预测块的运动信息时，运动信息获取单元710能够获得左块合并标识（S410）。如上所述，有可能确定左相邻块的运动信息是否等于上相邻块的运动信息，并且仅当左相邻块的运动信息不等于上相邻块的运动信息时获得左块合并标识。如果左相邻块的运动信息不同于上相邻块的运动信息，则当前预测块能够与左相邻块和上相邻块中的一个合并。因此，考虑能够与当前预测块合并的多个相邻块候选存在是可能的。
在根据左块合并标识当前预测块与左相邻块合并时，运动信息获取单元710能够从左相邻块的运动信息获取当前预测块的运动信息（S420），并且在当前预测块与上相邻块合并时，运动信息获取单元710能够从上相邻块的运动信息获取当前预测块的运动信息（S430）。例如，能够将合并的相邻块的运动信息用作当前预测块的运动信息。在该情形下，因为在没有进行编码的情形下从相邻块的运动信息推导出用于帧间预测的当前预测块的运动信息，所以减少被传送的比特的数目是可能的。
当根据块合并标识使用块合并未推导出当前预测块的运动信息时，运动信息获取单元710能够解析用于帧间预测的当前预测块的差速运动矢量和参考图片索引（S440）。
考虑到当前预测块的片类型，能够获得差速运动矢量和参考图片索引。在当前预测块的片类型对应于B片时，能够将前向预测、后向预测和双向预测用于帧间预测。在该情形下，使用指示前向预测、后向预测和双向预测中的哪一个用于预测块的帧间预测的信息（称为帧间预测识别信息），能够有效地获得差速运动矢量和参考图片矢量。
例如，当帧间预测识别信息对应于前向预测时，可以获得用于前向预测的差速运动矢量和参考图片索引，然而不能获取用于后向预测的差速运动矢量和参考图片索引。当帧间预测识别信息对应于后向预测时，不能获得用于前向预测的差速运动矢量和参考图片索引，然而能够获取用于后向预测的差速运动矢量和参考图片索引。当帧间预测识别信息对应于双向预测时，能够获得用于双向预测的两个差速运动矢量和两个参考图片索引。
在当前预测块的片类型是P片时，仅前向预测能够用于帧间预测。因此，在当前预测块的片类型是P片时，能够将帧间预测识别信息设置成前向预测。
因此，仅在当前预测块的片类型是B片时可以解析帧间预测识别信息。在当前预测块的片类型是P片时，即使因为帧间预测识别信息被设置成前向预测而未解析帧间识别信息，也仅能够获得用于前向预测的差速运动矢量和参考图片索引。
当使用块合并未推导出当前预测块的运动信息时，使用相邻块的运动信息可以获取当前预测块的运动矢量预测值。例如，如果邻接当前预测块的左侧的块是相邻块A，邻接当前预测块的上侧的块是相邻块B，邻接当前预测块的右上侧的块是相邻块C，并且相邻块A、B和C的运动矢量分别是mvA、mvB和mvC，则可以获取当前预测块的运动矢量预测值为运动矢量mvA,mvB和mvC的水平和垂直分量的中值。
否则，使用前述运动矢量竞争可以获得运动矢量预测值。省略使用运动矢量竞争获取运动矢量预测值的详细描述。
通过对解码器中推导出的被解析的差速运动矢量和运动矢量预测值求和，能够获得当前预测块的运动矢量。
可以将当前预测块划分成多个分区，以提高帧间预测精度，并且对于当前预测块的每个分区可以获取当前预测块的运动信息。
当在跳跃模式中未对当前预测块进行编码时，可以在方向预测模式中编码当前预测块。方向预测模式对应于其中从解码块的运动信息可以预测当前预测块的运动信息的模式。方向预测模式与跳跃模式的区别在于当前预测块在方向预测模式中具有残差。
使用与跳跃模式中所使用的相同的方法可以推导出当前预测块的运动矢量。例如，能够获取当前预测块的运动矢量为相邻块的运动矢量的水平分量和垂直分量的中值。相邻块可以是邻接当前预测块的块。相邻块可以包括当前预测块的左侧、上侧和右上侧相邻块。使用运动矢量竞争可以获得当前预测块的运动矢量。即，使用运动矢量竞争列表和运动矢量预测值候选的索引信息，可以获得当前预测块的运动矢量。
考虑到上述的帧间预测识别信息可以获得运动矢量预测值候选的索引信息。
例如，在当前预测块的片类型对应于B片时，通过前向预测、后向预测和双向预测能够预测当前预测块。在该情形下，对于其中前向预测用于当前预测块的情形、其中后向预测用于当前预测块的情形、以及其中双向预测用于当前预测块的情形，使用帧间预测识别信息，选择性地获得运动矢量预测值候选的索引信息是可能的。
因此，当帧间预测识别信息对应于前向预测时，可以获得用于前向预测的运动矢量预测值候选的索引信息，然而未获得用于后向预测的运动矢量预测值候选的索引信息。当帧间预测识别信息对应于后向预测时，未获得用于前向预测的运动矢量预测值候选的索引信息，然而可以获取用于后向预测的运动矢量预测值候选的索引信息。当帧间预测识别信息代表双向预测，可以获得用于双向预测的两个运动矢量预测值候选的索引信息。
在当前预测块的片类型是P类型时，仅前向预测用于帧间预测，并且因此能够将帧间预测识别信息设置成前向预测。因此，仅在当前预测块的片类型是B片时能够解析帧间预测识别信息。在当前预测块的片类型是P片时，即使由于将帧间预测识别信息设置为前向预测而不能解析帧间预测识别信息，也仅能够获取用于前向预测的运动矢量预测值候选的索引信息。
参考块获取单元720使用运动信息，即通过运动信息获取单元710获取的运动矢量和参考图片索引，可以获取当前预测块的参考块。参考块存在于具有参考图片索引的参考图片中。通过运动矢量指定的块的像素值能够用作当前预测块的预测值。即，使用运动补偿，该运动补偿从先前解码的图片估计运动以预测当前块。
参考块获取单元720可以使用具有当执行运动补偿时小于像素的整数的像素分辨率（在下文称为小数像素分辨率）的运动矢量。例如，能够使用1/2像素分辨率、1/4像素分辨率、以及1/8像素分辨率。随着用于运动补偿的像素分辨率增加，运动补偿性能改善。
如果具有小数像素分辨率的运动矢量用于运动补偿，则通过参考图片的像素值的插值可以生成具有小数像素分辨率的信号。在该情形下，能够使用插值滤波器。插值滤波器可以将应用至其的输入信号乘以用于每个像素的滤波系数，并且将相乘结果之和输出。插值滤波器的输入信号可以包括参考图片的整数像素和/或先前生成的具有小数像素分辨率的信号。
考虑到具有小数像素分辨率的信号的位置信息，在垂直方向、水平方向或对角方向上可以使用插值滤波器。通过整数像素的位置和具有小数像素分辨率的信号的位置之间的差，可以表示具有小数像素分辨率的信号的位置信息。例如，当具有小数像素分辨率的信号位于在水平方向上排列的整数像素之间时，通过在水平方向上排列的整数像素和/或具有小数像素分辨率的信号的插值，能够生成具有小数像素分辨率的信号。即，在水平方向上能够应用插值滤波器。插值滤波器的输入信号的数目，即，在水平方向上排列的整数像素和/或具有小数像素分辨率的信号的数目可以等于插值滤波器的滤波系数的数目。
当具有小数像素分辨率的信号位于在垂直方向上排列的整数像素之间时，通过在垂直方向上排列的整数像素和/或先前生成的具有小数像素分辨率的信号的插值，能够生成具有小数像素分辨率的信号。即，能够在垂直方向上应用插值滤波器。先前生成的具有小数像素分辨率的信号可以具有低于具有小数像素分辨率的信号的分辨率，或者可以具有与具有小数像素分辨率的信号的分辨率相对应的分辨率。
插值滤波器的输入信号的数目，即，与具有小数像素分辨率的信号邻近的整数像素和/或具有小数像素分辨率的信号的数目可以等于插值滤波器的滤波系数的数目。
通过插值滤波器识别信息可以指定插值滤波器。有可能适当地使用通过使用插值滤波器识别信息最小化帧间预测误差的滤波器，使得残差数据的数量减少并且改善编码性能。插值滤波器识别信息可以指示插值滤波器的类型或滤波系数。因此，使用插值滤波器识别信息，能够指定用于生成具有小数像素分辨率的信号的插值滤波器。在序列级别、图片级别或片级别可以获得插值滤波器识别信息，并且相同的插值滤波器可以用于序列、图片或片（可以添加滤波器的实施例）。
在权重信息应用到像素值之后，可以将参考块的像素值用作当前预测块的预测值。现将描述用于获得权重信息的方法和用于应用权重信息的方法。
片类型包括I片、P片和B片。在当前片是P片时，使用帧内预测或帧间预测解码当前片，并且一个运动矢量和参考像素索引可以用于帧间预测。因此，在当前片是P片时，在当前片中的当前预测块能够将参考块的像素值用作其预测值。此处，参考块的像素值可以对应于在具有前述一个参考图片索引的参考图片中由前述一个运动矢量指示的参考块的恢复像素值。在当前片是B片时，使用帧间预测和帧内预测解码当前片，并且最多两个运动矢量和参考图片索引能够用于帧间预测。可以将B片看作双向预测片。如果使用一个运动矢量和一个参考图片索引针对B片中的预测块执行帧间预测，则以相同方式能够应用用于P片的上述方法。当使用两个运动矢量和两个参考图片索引对B片中的当前预测块执行帧间预测时，能够将通过两个运动矢量和两个参考图片索引获得的两个参考块的像素值的平均值用作当前预测块的预测值。
可以将适应性权重，取代诸如固定权重，即(1/2,1/2)，被应用到两个参考块的像素值。
参考下表1，将表1存储在编码器和解码器中，并且可以包括权重系数信息和与权重系数信息相对应的索引信息。例如，可以将(1,0)、(2/3,1/3)、(1/2,1/2)、(1/2,2/3)和(0,1)用作权重。然而，权重不限于此。编码器可以从表1中所示的权重系数选择将当前预测块的残差数据最小化的权重系数，并且将与选定的权重系数相对应的索引信息传送到解码器。残差数据可以代表当前预测块的像素值和当前预测块的预测值之间的差。解码器通过将对应于从解码器传送的索引信息的权重系数应用到参考块的像素值，可以获得当前预测块的预测值。基于片或预测块可以传送索引信息。
[表1]
  索引   权重系数
  0   1,0
  1   2/3,1/3
  2   1/2,1/2
  3   1/3,2/3
  4   0,1
可选地，编码器直接提取权重系数并且生成权重列表，权重系数将当前预测块的残差数据最小化。权重系数可以是分别指配的索引。在该情形下，权重列表可以包括索引。编码器可以将对应于应用到当前预测块的权重系数的索引传送到解码器。对于包括当前预测块的片或对于每个预测块可以传送索引。根据接收到的权重列表和索引，解码器通过将特定权重系数应用到参考块的像素值能够获得当前预测块的预测值。
将参考图5对使用模板区域推导出权重的方法进行描述。
图5是根据本发明实施例的图示用于使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域获得权重的方法的流程图。
运动信息获取单元710可以获得当前预测块的运动信息（S500）。使用与用于获得运动信息的上述方法相同的方法能够获得运动信息。考虑片类型可以获取运动信息。例如，当检查当前预测块属于的片对应于P片时，能够获得一个运动矢量和参考图片索引。在当前预测块属于B片时，能够获得两个参考图片索引和两个运动矢量的最大值。以下描述基于其中当前预测块的片类型是B片的情形。
参考块获取单元720使用当前预测块的运动信息可以获取参考块（S510）。参考块可以是被称为用于当前预测块的帧间预测的块。换言之，参考块可以是在具有当前预测块的参考图片索引的参考图片中由当前预测块的运动矢量指示的块。参考块可以是在当前预测块被解码之前已经被解码的块。在当前预测块的片类型是B片时，能够获得两个参考块的最大值。可以将两个参考块的像素值用作当前预测块的预测值。在被用作当前预测块的预测值之前，两个参考块的像素值可以被指配权重。现将描述获取权重的方法。
权重应用单元730可以获得当前预测块的模板区域和参考块的模板区域之间的差（S520）。将参考图6进行描述。
图6示出了根据本发明实施例的当前预测块的模板区域和参考块的模板区域。
当前预测块的模板区域可以表示邻接当前预测块的相邻块。当前预测块的模板区域可以是当前预测块被解码之前已经被解码的块。参考块的模板区域可以表示邻接参考块的相邻块，并且可以是在参考块被解码之前已经被解码的块。参考图6，模板区域可以包括邻接当前预测块（或参考块）的左侧、上侧和左上角的相邻块。然而，根据当前预测块（或参考块）的位置可以限制性地使用相邻块。例如，在当前预测块（或参考块）位于当前图片（或参考图片）的左侧时，可以限制邻接当前预测块（或参考块）的左侧的相邻块的使用。在当前预测块（或参考块）位于当前图片（或参考图片）的顶部时，可以限制邻接当前预测块（或参考块）的上侧或左上角的相邻块的使用。因此，权重应用单元730可以检查在获取权重之前相邻块是否能够被使用，并且当相邻块能够被使用时将相邻块指定为模板区域。
参考图6，使用当前预测块的两条运动信息能够获得两个参考块，并且能够分别指定用于两个参考块的模板区域。在下文中，将两个参考块称为第一参考块和第二参考块。权重应用单元730能够获得当前预测块的模板区域Tc和第一参考块的模板区域T0之间的差D0，和当前预测块的模板区域Tc和第二参考块的模板区域T1之间的差D1。例如，差D0能够对应于包括在当前预测块的模板区域Tc中的像素值之和与包括在第一参考块的模板区域T0中的像素值之和之间的差。另外，差D0可以对应于包括在当前预测块的模板区域Tc中的像素值的平均值和包括在第一参考块的模板区域T0中的像素值的平均值之间的差。然而，差D0不限于此。通过与用于获取差D0相同的方法能够获得差D1。
权重应用单元730使用差D0和D1能够获得权重（S530）。例如，根据差D0和差D1的比率能够获得权重。如果差D0小于差D1，则第一参考块可以被看作比第二参考块更类似于当前预测块的参考块。反之，如果差D1小于差D0，则第二参考块可以被看作比第一参考块更类似于当前预测块的参考块。因此，根据等式1能够获得权重。
[等式1]
W0=D1/(D0+D1),W1=D0/(D0+D1)
在等式1中，W0表示应用到第一参考块的权重并且W1表示应用到第二参考块的权重。
权重应用单元730通过将权重W0和W1分别应用到第一参考块和第二参考块可以获得当前预测块的预测值（S540）。例如，根据等式2能够获得当前预测块的预测值。
[等式2]
predblk[x,y]=W0*predblk0[x,y]+W1*predblk1[x,y]
在等式2中，pedblk[x,y]表示当前预测块的预测值，predblk0[x,y]表示第一参考块的像素值并且predblk1[x,y]表示第二参考块的像素值。
图7是图示根据本发明实施例的用于基于模板区域通过亮度补偿获得当前预测块的预测值的方法。
通过补偿当前图片和参考图片之间的亮度差来减少当前预测块的残差并且改善视频编码是可能的。使用模板区域可以执行亮度补偿。上文已经描述了模板区域。
参考图7，运动信息获取单元710可以获得当前预测块的运动信息（S700）。使用上述与用于获得运动信息的方法相同的方法能够获得运动信息。考虑到片类型可以获取运动信息。例如，当检查当前预测块所属于的片对应于P片时，能够获得一个运动矢量和参考图片索引。在当前预测块属于B片时，能够获得两个参考图片索引和两个运动矢量的最大值。
参考块获取单元720使用当前预测块的运动信息可以获取参考块（S710）。参考块可以是称为用于当前预测块的帧间预测的块。换言之，参考块可以表示在具有当前预测块的参考图片索引的参考图片中通过当前预测块的运动矢量指示的块。参考块可以是在当前预测块被解码之前已经被解码的块。参考块的像素值可以用作当前预测块的预测值。在参考块的像素值用作当前预测块的预测值之前，可以将第一偏移信息应用到参考块的像素值。现在描述用于获得第一偏移信息的方法。
权重应用单元730可以使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域，获取偏移信息（S720）。偏移信息可以是表示当前预测块和参考块之间的亮度差的信息。现在将参考图8和图9，描述使用偏移信息恢复当前预测块的方法。
图8图示根据本发明一个实施例的使用第一偏移信息获取当前预测块的预测值的方法。
参考图8，第一偏移信息可以是在当前预测块的模板区域中包含的像素值的平均值与在参考块的模板区域中包含的像素值的平均值之间的差。在当前预测块的片类型对应于P片时，仅一个参考块被用于帧间预测，因此，能够获取一条第一偏移信息。在当前预测块的片类型对应于B片时，当前预测块可以指两个参考块中的最大值，因此，对于第一和第二参考块的每个，能够获取第一偏移信息。
图9图示根据本发明实施例的用于在当前预测块的片类型是B片时，使用第二偏移信息获取当前预测块的预测值的方法。
在当前预测块的片类型对应于B片时，两个参考块中的最大值可以被用于帧间预测。在当前预测块具有两个参考块时，两个参考块被称为第一和第二参考块。在这种情形中，可以将权重应用于第一参考块的模板区域的像素值和第二参考块的模板区域的像素值，然后，可以获取权重参考块的模板区域的像素值。通过上述获取权重的方法，能够获取这些权重，因此省略对其进行详细说明。
参考图9，第二偏移信息可以是在当前预测块的模板区域的像素值和权重参考块的模板区域的像素值之间的差。当前预测块的模板区域的像素值可以指在当前预测块的模板区域中包含的至少一个像素或者在模板区域中包含的像素值的平均值。
权重参考块的模板区域的像素值可以指在权重参考块的模板区域中包含的至少一个像素值，或者在模板区域中包含的像素值的平均值。
权重应用单元730可以从参考块的像素值和偏移信息获取当前预测块的预测值（S730）。
将参考图8描述用于获取当前预测块的预测值的方法。
参考图8，使用参考块的像素值和第一偏移信息，能够获取修改的参考块的像素值。
例如，从关于参考块的第一偏移信息和参考块的像素值之和，能够获取修改的参考块的像素值，其如下列等式3所示。
[等式3]
predblk’[x,y]=predblk[x,y]+offset
此处，predblk’[x,y]表示修改的参考块的像素值，predblk[x,y]表示参考块的像素值，“offset”表示关于参考块的第一偏移信息。在当前预测块的片类型是B片时，对于第一和第二参考块的每个，能够获取修改的参考块的像素值。
从修改的参考块的像素值，能够获取当前预测块的预测值。在当前预测块的片类型是P片时，从修改的参考块的像素值能够获取当前预测块的预测值。在当前预测块的片类型是B片时，通过将权重应用到修改的第一参考块的像素值和修改的第二参考块的像素值，能够获取当前预测块的预测值。例如，当前预测块的预测值能够对应于修改的第一和第二参考块的像素值的平均值。通过前述用于获取权重的方法，能够获取这些权重，从而省略对其进行详细说明。
将参考图9描述用于获取当前预测块的预测值的方法。参考图9，在当前预测块的片类型是B片时，能够将第一参考块和第二参考块用于帧间预测。在这种情形中，可以将权重应用到第一参考块的像素值和第二参考块的像素值。在下文中，像素值可以被称为权重参考块的像素值。通过前述用于获取权重的方法，能够获取权重。使用权重参考块的像素值和第二偏移信息，能够获取当前预测块的预测值。例如，当前预测块的预测值可以对应于权重参考块的像素值和第二偏移信息之和。
使用当前预测块的预测值和当前预测块的残差，可以恢复当前预测块（S740）。当前预测块的残差可以是在当前预测块的像素值和当前预测块的预测值之间的差。
将参考图10描述根据在图5中所图示的使用模板区域获取权重的方法与图7中所图示的使用模板区域的亮度补偿方法的组合所能获取的当前预测块的预测值。
图10图示根据本发明实施例的使用模板区域，基于权重和亮度补偿，获取当前预测块的预测值的方法。
参考图10，权重应用单元730可以使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域获取权重（S1000）。已经参考图5描述了使用模板区域获取权重的方法，因此，省略对其进行详细说明。
权重应用单元730可以使用当前预测块的模板区域和参考块的模板区域获取偏移信息（S1010）。偏移信息可以是在当前预测块的模板区域的像素值与参考块的模板区域的像素值之间的差。此处，在当前预测块中的模板区域中包含的像素的平均值能够被用作当前预测块的模板区域的像素值，并且在参考块的模板区域中包含的像素值的平均值能够被用作参考块的模板区域的像素值。在当前预测块的片类型是B片时，对于第一和第二参考块的每个可以获取偏移信息。在这种情形中，使用模板区域获取的权重可以被应用于偏移信息。应用了权重的偏移信息被称为第三偏移信息。第三偏移信息可以表示为下列等式4。
[等式4]
offsetX=WX*(Mc-MX)
其中,X=0或1。
在等式4中，offsetX表示关于第一参考块的第三偏移信息offset0或者关于第二参考块的第三偏移信息offset1，WX表示应用于第一参考块或第二参考块的像素值，Mc表示当前预测块的模板区域的像素值的平均值，并且MX表示每个参考块的模板区域的像素值的平均值。
使用当前预测块的模板区域和权重参考块的模板区域，可以获取偏移信息。在当前预测块的片类型是B片时，能够使用用于第一参考块和第二参考块的模板区域。在下文中，用于第一参考块和第二参考块的模板区域分别被称为第一模板区域和第二模板区域。使用上述模板区域获取的权重可以被应用到第一和第二模板区域的像素值，以获取权重参考块的模板区域。此处，可以获取偏移信息作为在当前预测块的模板区域的像素值的平均值和权重参考块的模板区域的像素值的平均值之间的差。该差被称为第四偏移信息。通过下列等式5表示该第四偏移信息。
[等式5]
offset=Mc-Mp
其中,Mp=(W0*T0(i)+W1*T1(i))/N
在等式5中，“offset”表示第四偏移信息，Mc表示当前预测块的模板区域的像素值的平均值，并且Mp表示权重参考块的模板区域的像素值的平均值。此外，W0和W1表示使用模板区域获得的权重，T0（i）和T1（i）表示参考块的模板区域的像素值，i表示像素索引，N表示在参考块的模板区域中的像素的数目。
使用参考块的像素值、使用模板区域获得的权重以及偏移信息，权重应用单元730可以获取当前预测块的预测值（S1020）。
例如，当使用第三偏移信息时，通过将权重应用到第一和第二参考块的像素值，并且将第三偏移信息添加到第一和第二参考块的权重像素值，以补偿在当前图片和参考图片之间的亮度差是可能的。因此，根据下列等式6，能够获得当前预测块的像素值。
[等式6]
predblk’[x,y]=(predblk0’[x,y]+offset0)+(predblk1’[x,y]+offset1)
predblkX’[x,y]=WX*predblkX[x,y]
其中，X=0或1
在等式6中，predblk’[x,y]表示当前预测块的预测值，predblkX’[x,y]表示参考块的权重像素值，offsetX表示第三偏移信息。WX表示使用模板区域获取的权重，并且predblkX[x,y]表示参考块的像素值。
例如，当使用第四偏移信息时，将这些权重应用到第一和第二参考块的像素值，并且对权重像素值求和以获得参考块的权重像素值。通过将第四偏移信息添加参考块的权重像素值来补偿在当前图片和参考图片之间的亮度差，是可能的。因此，根据下列等式7，能够获取当前预测块的像素值。
[等式7]
predblk’[x,y]=predblk*[x,y]+offset
predblk*[x,y]=W0*predblk0[x,y]+W1*predblk1[x,y]
在等式7中，predblk’[x,y]表示当前预测块的预测值，predblk*[x,y]表示参考块的权重像素值，并且“offset”表示第四偏移信息。此外，W0和W1表示使用模板区域获取的权重，并且predblk0[x,y]和predblk1[x,y]分别表示第一和第二参考块的像素值。
使用当前预测块的预测值和当前预测块的残差，能够恢复当前预测块（S1030）。当前预测块的残差可以是在当前预测块的像素值和当前预测块的预测值之间的差。
工业实用性
本发明可应用于视频信号解码。

Claims (12)

1.一种解码视频信号的方法，所述方法包括：
获取当前图片的当前预测块的运动信息；
使用所述当前预测块的运动信息，获取参考图片的参考块；
使用所述参考块获取所述当前预测块的预测值；以及
使用所述当前预测块的预测值以及所述当前预测块的残差数据，重建所述当前预测块。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取当前预测块的运动信息包括：
获取所述当前预测块的块合并标识；以及
当所述块合并标识指示使用块合并获取所述当前预测块的运动信息时，使用相邻块的运动信息获取所述当前预测块的运动信息，
其中，所述块合并标识对应于指示是否使用块合并推导出所述当前预测块的运动信息的信息，所述块合并指所述当前预测块和所述相邻块的合并，并且所述相邻块包含所述当前预测块的左相邻块和上相邻块。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述获取当前预测块的运动信息包括：
检查所述左相邻块的运动信息是否等于所述上相邻块的运动信息；以及
当所述左相邻块的运动信息不等于所述上相邻块的运动信息时，获取所述当前预测块的左块合并标识，
其中，所述左块合并标识指示所述当前预测块是与所述左相邻块合并还是与所述上相邻块合并。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述左块合并标识指示所述当前预测块与所述左相邻块合并时，从所述左相邻块的运动信息获取所述当前预测块的运动信息，并且当所述左块合并标识指示所述当前预测块与所述上相邻块合并时，从所述上相邻块的运动信息获取所述当前预测块的运动信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动信息包含运动矢量和参考图片索引，所述运动矢量具有小数像素分辨率，
其中，所述小数像素分辨率对应于1/2像素分辨率、1/4像素分辨率以及1/8像素分辨率中的一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述获取参考图片的参考块包括使用插值滤波器生成具有所述参考图片的小数像素分辨率的信号，
其中，所述插值滤波器将其输入信号乘以用于每个像素的滤波器系数并且输出相乘结果之和。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述插值滤波器的输入信号包括所述参考图片的整数像素和先前生成的具有小数像素分辨率的信号中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，考虑到关于具有小数像素分辨率的信号的位置信息，在垂直方向、水平方向或对角线方向上使用所述插值滤波器，
其中，关于所述具有小数像素分辨率的信号的位置信息对应于在整数像素的位置和所述具有小数像素分辨率的信号的位置之间的差。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，通过插值滤波器识别信息指定所述插值滤波器，
其中，所述插值滤波器识别信息指示所述插值滤波器的类型或滤波器系数。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前预测块的片类型对应于片B。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过将权重应用于两个参考块的像素值，获取所述当前预测块的预测值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述权重对应于（1，0）、（2/3，1/3）、（1/2，1/2）、（1/3，2/3）以及（0，1）中的至少一个。
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