CN103329538A - 利用双向帧内预测对图像进行编码/解码的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种实施方式涉及利用双向帧内预测对图像进行编码/解码的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于利用双向帧内预测对图像进行编码/解码的方法和装置，其中，通过在进行帧内预测中自适应地不仅利用单向预测而且利用双向预测来增强帧内预测的效率。

Description

利用双向帧内预测对图像进行编码/解码的方法和装置
技术领域
本公开在一种或更多种实施方式涉及利用双向帧内预测对视频进行编码/解码的方法和装置。更具体地，本公开涉及利用双向帧内预测对视频进行编码/解码的方法和装置，其中，双向预测和单向预测被用于自适应帧内预测以提高帧内预测的效率。
背景技术
本部分的表述仅提供与本公开相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
H.264/AVC是目前标准化的视频编解码器（Video Coder and Decoder）中压缩率最高的视频编解码器的标准。在H.264/AVC标准中，利用定向帧内预测（intraprediction）、4×4像素的整数变换（integer transform）、具有从16×16像素块到4×4像素块的各种尺寸的块模式（block mode）、解块滤波（deblocking filter）等，对视频进行可预测地编码，以提高压缩效率。
在最近正在标准化的高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）中，对4×4至16×16和更大尺寸的块进行帧内预测，以获得比H.264/AVC更有效的结果。如图1所示，可以考虑最多三十四个方向来执行帧内预测，以更加准确地预测当前块。
现有的帧内预测方法执行单向预测。然而，在当前块具有十分小的尺寸或者仅一个特征的情况下，利用与多个周围像素相关的信息会提高当前块的预测效率。然而，在传统的帧内预测中，由于仅使用简单的单向预测，所以编码效率的提高是有限的。
发明内容
技术问题
因此，本公开通过自适应地利用双向预测以及单向预测提供了提高效率的帧内预测。
技术方案
根据一些实施方式，本公开提供了一种用于对视频进行编码和解码的装置，所述装置包括：视频编码器和视频解码器。视频编码器被配置为计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且对当前块进行帧内预测编码。视频解码器被配置为从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息，计算与解码出的帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且对所述当前块进行解码。
本公开的另一实施方式提供了一种用于对视频进行编码的装置，所述装置包括偏移量计算器和编码器。所述偏移量计算器被配置为计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量。所述编码器被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且对所述当前块进行帧内预测编码。
所述偏移量计算器被配置为选择第一相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于所述当前块的远端行中的像素共线，选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素在最接近所述当前块的近端行的相邻线上，并且计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
所述帧内预测编码器包括预测单元、减法单元、变换单元、量化单元和量化系数调整单元。所述预测单元被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块执行自适应帧内预测以生成预测块。所述减法单元被配置为从所述当前块减去所述预测块以生成残差块。所述变换单元被配置为对所述残差块进行变换以生成频率变换块。所述量化单元被配置为对所述频率变换块进行量化以生成量化频率变换块。所述量化系数调整单元被配置为对所述量化频率变换块的量化系数值进行调整以反映所述预测块是否是自适应地生成的。所述比特流生成器被配置为通过对量化频率变换块进行编码来生成比特流。
通过对量化系数值中的任何一个进行调整使得所述量化频率变换块中的所述量化系数的绝对值的和是偶数或奇数来实现对量化系数值的调整。
所述第一相邻像素是包括所述当前块的远端行相邻的像素在内以及与所述当前块的远端行相邻的像素并排的像素。
所述偏移量是所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的平均差。
所述第一相邻像素和所述第二相邻像素的数量分别是所述当前块的侧边长度的一半。
所述帧内预测编码器在对于全部帧内预测模式考虑包含所述偏移量和不考虑所述偏移量的情形的模式中选择具有最有效的率失真成本的模式，接着对当前块进行帧内预测编码。
所述帧内预测编码器被配置为生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，并且通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值和所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
所述帧内预测编码器被配置为生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，随后对在位于远端的行中的预定数量的像素的值以及在用于对与位于远端的行相邻的相邻块进行预测的像素行中的预定数量的像素的值进行滤波，并且通过根据帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值以及最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
如果所述偏移量的绝对值小于第一阈值，则所述帧内预测编码器将所述偏移量设置为零。
如果所述偏移量的绝对值大于第二阈值，则所述帧内预测编码器将所述偏移量设置为使得所述偏移量的绝对值成为所述第二阈值。
如果所述帧内预测方向包括向下的方向成分，则所述远端行是所述当前块的最低行，其中，如果所述帧内预测方向包括向上的方向成分或者是水平方向，则所述远端行是所述当前块的最右行，并且其中，所述近端行是在所述当前块中距离所述远端行最远的行。
本公开的另一种实施方式提供了一种用于对视频进行解码的装置，该装置包括解码器、偏移量计算器和帧内预测解码器。解码器被配置为从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息。偏移量计算器被配置为计算与所述帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量。并且帧内预测解码器被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块并且重构所述当前块。
偏移量计算器被配置为选择第一相邻像素，当沿帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于所述当前块的远端行中的像素共线，选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素位于最接近所述当前块的近端行的相邻行中，并且计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
如果所述帧内预测方向包括向下的方向成分，则所述远端行成为所述当前块的最低行。如果所述帧内预测方向包括向上的方向成分或者是水平方向，则所述远端行成为所述当前块的最右行。所述近端行是在所述当前块中距离所述远端行最远的行。
所述第一相邻像素是包括所述当前块的远端行相邻的像素在内以及与所述当前块的远端行相邻的像素并排的像素。
所述偏移量是所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的平均差。所述第一相邻像素的数量可以等于所述第二相邻像素的数量。
所述第一相邻像素和所述第二相邻像素的数量分别是所述当前块的侧边长度的一半。
所述帧内预测解码器被配置为生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，并且通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值和所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
所述帧内预测解码器被配置为生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，随后对在位于远端的行中的预定数量的像素的值以及在用于对与位于远端的行相邻的相邻块进行预测的像素行中的预定数量的像素的值进行滤波，并且通过根据帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值以及最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
所述帧内预测解码器包括块解码器、预测单元、逆量化单元、逆变换单元和加法单元。所述块解码器被配置为从比特流解码出量化频率变换块。所述预测单元被配置为将所述偏移量考虑在内对所述当前块执行帧内预测以生成预测块。所述逆量化单元被配置为对量化频率变换块进行逆量化以重构频率变换块。所述逆变换单元被配置为对所述频率变换块进行逆变换以重构残差块。并且所述加法单元被配置为将所重构的所述残差块加至所述预测块以重构所述当前块。
所述预测单元被配置为根据量化频率系数的绝对值的和是奇数还是偶数，根据解码出的帧内预测模式对所述当前块自适应地执行帧内预测。
本公开的另一实施方式提供了一种用于对视频进行编码和解码的方法，该方法包括对视频进行编码和对视频进行解码。对视频进行编码包括：计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块；并且对所述当前块进行帧内预测编码的帧内预测编码步骤。对视频进行解码包括：从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息的预测信息解码步骤；计算与解码出的帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块并且对所述当前块进行解码的帧内预测解码步骤。
本公开的另一实施方式提供了一种对视频进行编码的方法，该方法包括：计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；并且将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且对所述当前块进行帧内预测编码的帧内预测编码步骤。
本公开的另一实施方式提供了一种对视频进行解码的方法，所述方法包括：从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息的预测信息解码步骤；计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；并且将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块并重构所述当前块的帧内预测解码步骤。
有益效果
如上所示的本公开通过自适应地使用双向预测以及单向预测，可以提高帧内预测的效率。
此外，自适应地使用双向预测并且对量化系数串进行调整可以以最小的视频质量劣化来传送自适应预测的信息，但是要传送附加的比特，从而实现高效的自适应预测。
此外，在执行双向预测之前，本公开对远端行、双向预测的基准行的像素以及相邻基准像素行进行滤波，从而有效地防止视频质量的劣化。
附图说明
图1是传统的帧内预测模式的示意图；
图2是根据本公开的至少一种实施方式的视频编码装置的示意性框图；
图3是生成帧内预测块的传统方法的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向下的方向成分；
图4的（A）到（C）是根据本公开的至少一种实施方式的计算偏移量并生成针对帧内预测的远端行的已预测行的方法的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向下的方向成分；
图5的（A）到（C）是根据本公开的至少一种实施方式的计算偏移量并生成针对帧内预测的远端行的预测行的方法的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向上的方向成分；
图6是其中执行了双线性插值的预测块的图；
图7是对远端行的预测像素值以及相邻基准像素值进行滤波的处理的示例性视图；
图8是执行新的帧内预测的处理的序列的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向上的方向成分；
图9是根据本公开的至少一种实施方式的视频解码装置900的示意性框图；
图10是根据本公开的至少一种实施方式的对视频进行编码的方法的流程图；并且
图11是根据本公开的至少一种实施方式的对视频进行解码的方法的流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细地描述本公开的至少一种实施方式。在以下描述中，根据一种或多种实施方式的视频编码装置（video encoding apparatus）和/或视频解码装置（video decoding apparatus）可以对应于例如PC（personal computer，个人计算机）、笔记本电脑、PDA（personal digital assistant，个人数字助理）、PMP（portable multimediaplayer，便携式多媒体播放器）、PSP（PlayStation Portable，便携式游戏站）、无线通信终端（wireless communication terminal）、智能电话（smart phone）、TV等这样的用户终端或者例如应用服务器、业务服务器等这样的服务器终端。根据一种或多种实施方式的视频编码装置和/或视频解码装置可以对应于各种装置，其各自包括：用于执行与各种类型的装置或有线/无线通信网络的通信的通信装置，例如通信调制解调器等；用于存储对视频进行编码或解码或者执行用于编码或解码的帧间/帧内预测的各种程序和数据的存储器；以及执行程序以执行计算和控制等的微处理器。
此外，被视频编码装置编码为比特流的视频可以通过例如因特网、近场通信、无线LAN、Wibro网络、移动通信网络等这样的有线/无线通信网络或者例如线缆、USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）等这样的各种通信接口，实时地或非实时地传送至视频解码装置，进而由视频解码装置进行解码以重构并再现为视频。
通常，视频可以由一系列的图片（Picutre）构成，各个图片可以被划分为例如帧或块（block）这样的预定的区域。其中，视频的区域被划分为块，所划分出的块根据编码方案通常可以被分类为帧内块（intra block）和帧间块（inter block）。通过利用帧内预测编码（intra prediction coding）方案对帧内块进行编码，该方案使用当前图片中先前已编码和解码的重构块的像素来预测当前块的像素，从而生成预测块并且对当前块的像素和预测块的像素之间的差值编码。通过利用帧间预测编码（inter predictioncoding）方案来对帧间块编码，其中，帧间预测编码方案以至少一个过去图片或者将来图片为基准来预测当前图片中的当前块，从而生成预测块并对当前块和预测块之间的差值进行编码。这里，用作对当前图片进行编码或解码的基准的帧被称为基准帧（reference frame）。
图2是根据本公开的至少一种实施方式的视频编码装置的示意性框图。
根据本公开的至少一种实施方式的视频编码装置200是用于对视频进行编码的装置，该装置包括帧内预测编码单元200a和偏移量计算器250。帧内预测编码单元200a包括预测单元210、减法单元220、变换单元230、量化单元240、量化系数调整单元245、比特流生成器260、逆量化单元270、逆变换单元280、加法单元290和存储器292。
要编码的输入视频被逐块（block）地输入，并且输入视频的块具有M×N的形式，其中，M和N各自可以具有各种的大小并且可以彼此相同或不同。
偏移量计算器250计算与帧内预测方向相对应的周围块像素之间的偏移量。
图3是生成帧内预测块的传统方法的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向下的方向成分，并且图4的（A）到（C）是根据本公开的至少一种实施方式的计算偏移量以生成预测块的方法的示例性视图。
如图3所示，传统的帧内预测通过利用与当前块的上侧和左侧相邻的之前已编码的像素的值，来提供对基于帧内预测模式的预测像素值的计算，并且使用计算结果作为针对当前块的预测块。
在根据本公开的至少一种实施方式中，相反地，如图4所示，新提供的帧内预测方法在根据帧内预测模式的预测像素值中反映计算出的偏移量，以获得反映了偏移量的预测像素值，并且使用后者作为针对当前块的预测块。
具体地，如图4的（C）所示，在该帧内预测方法中，通过将所计算出的针对相邻像素的偏移量加至基于现有的帧内预测模式的预测像素值，获得了在当前块中的最低行的预测像素值以便使用。
如图4的（C）所示，帧内预测方向包括向下的方向成分，当前块的远端行是指当前块的最低行，而近端行在当前块中离远端行最远并且是指当前块的顶端行。
如图4的（B）所示，偏移量计算器250选择当沿帧内预测方向观察时位于与当前块的远端行中的像素共线的第一相邻像素，以及当沿帧内预测方向观察时在最接近当前块的近端行的相邻行中的第二相邻像素，接着计算第一相邻像素和第二相邻像素之间的偏移量。这里，所选择的第一相邻像素可以是包括所述当前块的远端行相邻的像素在内以及与所述当前块的远端行相邻的像素并排的像素。此外，第二相邻像素可以是从当前块的相邻像素选出的、并且与最接近近端行并且平行与近端行的相邻基准像素行并排的像素。此外，当沿帧内预测方向观察时，第一相邻像素和第二相邻像素可以分别共线。
如图5的（A）到（C）所示，其中，帧内预测方向包括水平方向，当前块的远端行是指当前块的最右行，而近端行离当前块中的远端行最远并且是指当前块的最左行。
如图5的（B）所示，偏移量计算器250选择当沿帧内预测方向观察时与当前块的远端行的像素共线定位的第一相邻像素，以及当沿帧内预测方向观察时最接近当前块的近端行的相邻行中的第二相邻像素，然后计算第一相邻像素和第二相邻像素之间的偏移量。这里，所选择的第一相邻像素可以是在包括与当前块的远端行相邻的像素在内的行（row）中的垂直连续的像素。此外，第二相邻像素可以是与当前块相邻的、并且与近端行最接近并且同向的相邻基准像素行并排的所选择的像素。
在另一方面，第一相邻像素的数目可以是当前块的侧边行长度的一半。例如，如图4的（B）所示，针对4×4块，由于侧边长度是四，所以第一相邻像素的数量成为二。此外，在计算偏移量的方法中，计算所选择的第一相邻像素和所选择的第二相邻像素之间的差，接着平均差可以被定义为偏移量。
如图4的（B）所示，在帧内预测方向从左上部开始到右下部的情况下，针对作为远端行的最低行的预测像素值，预测单元210不使用从图4的（A）所示的帧内预测得到的净像素值，而是将偏移量考虑在内来生成预测像素值。换言之，偏移量被加至根据帧内预测模式而产生的预测像素值，总和作为在当前块的像素行之中的位于远端的行的最后行预测值。在这种情况下，可以通过根据帧内预测模式利用最后一行预测值和有关的相邻基准像素值执行双线性插值（bi-linear interpolation），生成除了位于当前块的远端的像素行以外的剩余的像素行的预测像素值，从而形成如图6所示的预测块。
在另一方面，如果偏移量的绝对值小于第一阈值，则偏移量被设置为零，使得偏移量不能被反映在远端行或最下端的预测像素值中。这里，通过多种方式设置第一阈值，例如2Binc，其中，Binc是被设置为使用IBDI（Internal Bit Depth Increasing，内部比特深度增加）的参数。
此外，如果偏移量的绝对值大于第二阈值，则偏移量的绝对值可以被限制为不超过第二阈值。例如，第二阈值可以被设置为10或其它的值。
这里，下面描述的视频编码装置和视频解码装置还包括阈值生成器（未示出），其被配置为生成与第一阈值和第二阈值有关的信息。在接收到传送的所生成的关于第一阈值和第二阈值的信息后，比特流生成器260将该信息转成为比特流，以发送至稍后将要描述的视频解码装置。此外，使用在视频编码装置和视频解码装置之间预设的阈值，可以不发送与第一阈值和第二阈值有关的信息。
图7是例示了对远端行的预测的像素值和相邻基准像素值的滤波处理的示意性视图。
如图7所示，在执行双线性插值之前，反映了偏移量的远端行的预测像素值以及相邻基准像素值可以被滤波并且用作基准像素值，以计算当前块的预测像素值。具体地，对远端行的相邻块的一个或更多个基准像素执行滤波。此时，要被滤波的相邻块的基准像素可以是与当前块相邻的像素。此外，被应用滤波的相邻像素的数量可以与对视频解码装置所预设的值相同。
如图7所示，要被滤波的像素可以是B和C。例如，B和C分别被滤波成为用于执行双线性插值的B’和C’。
式1
B’=(A+2*B+C)/4
C’=(B+2*C+D)/4
图8是执行新的帧内预测的处理的序列的示例性视图，其中，帧内预测方向包括向上的方向成分。
如图8所示，在帧内预测方向包括向上的方向成分的情况下，当前块的远端行成为当前块的右侧行，并且当前块的近端行成为离当前块中的远端行最远的行。在帧内预测方向是水平方向的情况下，远端行和近端行可以被定义为具有包括向上的方向成分的帧内预测方向。
在另一方面，预测单元210可以将偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测并且生成预测块。换言之，预测单元210可以在将偏移量考虑在内或者不考虑偏移量的全部帧内预测模式中选择具有最有效的率失真成本的模式，接着对当前块进行帧内预测编码。也就是说，预测单元210可以将率失真成本考虑在内在现有帧内预测方法和新的帧内预测方法之间自适应地进行选择。
预测单元210预测视频中的当前要被编码的目标块，并且生成预测块。也就是说，预测单元210根据所确定的最佳的预测模式（prediction mode）来预测当前要被编码的目标块的各像素的像素值（pixel value），并且用各个预测像素值（predicted pixelvalue）生成预测块（predicted block）。此外，预测单元210将与预测模式有关的信息发送至比特流生成器260，比特流生成器260可以对与预测模式有关的该信息编码。这里，在用于帧内预测的各种帧内预测模式中（例如，与H.264/AVC有关的针对帧内8×8预测和帧内4×4预测各自的九种预测模式以及针对帧内16×16预测的四种预测模式，或者如图1所示的各种预测模式），用于编码的最低成本的预测模式可以被确定为最优预测模式。预测单元210根据目标块的块模式或块大小来计算各个预测模式的编码成本，并且将用于编码的最低成本的预测模式确定为最优预测模式。
减法单元220从目标块（即，当前块）减去预测块并且生成残差块（residualblocks）。具体地，减法单元220计算要被编码的目标块的各个像素的像素值与来自预测单元210的预测块的各个像素的预测像素值之间的差以生成残差块，其中，残差块是块形式的残差信号（residual signal）。
变换单元230将残差块变换到频域中，并且还将残差块的各个像素值变换为频率系数。这里，变换单元230可以通过利用例如哈达玛变换（Hadamard Transform）、基于离散余弦变换的变换（DCT based Transform:Discrete Cosine Transform BasedTransform）等的、用于将空间轴上的视频信号变换为频率轴上的信号的各种方案将残差信号变换到频域中，其中，变换为频域的残差信号成为频率系数。
量化单元240将具有被变换单元230变换到频域中的频率系数的残差块进行量化并且生成量化频率变换块。这里，量化单元240可以通过利用死区统一阈值量化（deadzone uniform threshold quantization）（以下称为DZUTQ）、量化加权矩阵（quantizationweighted matrix）或者其它改进的量化方法来量化频率变换块。
量化系数调整单元245调整量化频率变换块的量化系数值以反映用于生成预测块而使用的方法的类型。
量化系数调整单元245可以调整任一个量化系数值，使得如下将要描述的视频解码装置识别出自适应地使用的帧内预测方法的类型。因此，视频解码单元可以根据量化系数的绝对值的总和为奇数而识别出使用了新的帧内预测方法，并且可以根据量化系数的绝对值的总和为偶数而识别出使用了传统的帧内预测方法。例如，在量化系数的绝对值的总和是28并且使用了新的帧内预测方法的情况下，量化系数调整单元245调整量化系数值，这对视频质量给予最轻微的影响，以使量化系数的和为偶数，其表示使用了新的帧内预测。
相反地，量化系数的绝对值的和为偶数可以被解释为代表使用了新的帧内预测方法，而其和为奇数可以代表使用了传统的帧内预测方法。
扫描单元（未示出）根据包括Z字形扫描在内的各种扫描方案扫描量化单元240量化后的频率变换块的量化频率系数并且生成量化频率系数串。
比特流生成器260通过利用熵编码（entropy coding）或其它方法对扫描单元生成的量化频率系数串进行编码以输出比特流。此外，比特流生成器260还可以对与用于在预测单元210中对目标块进行预测的预测模式有关的信息进行编码。在另一方面，在实现方式中，扫描单元（未示出）可以被并入比特流生成器260。
熵编码（entropy coding）技术可以被用作这种编码技术。然而，它不限于本说明书并且可以使用各种编码技术。
此外，比特流生成器260可以将对量化频率系数进行编码而得到的比特流以及对已编码比特流进行解码所需的各种信息段并入已编码数据中。也就是说，已编码数据可以包括已编码块模式（coded block pattern，CBP）、已编码的德尔塔量化参数（deltaquantization parameter）和已编码的量化频率系数的比特流以及针对预测所需的信息的比特流。例如，所需的信息在帧内预测的情况下是帧内预测模式；或者在帧间预测的情况下是运动矢量。
逆量化单元270对经量化单元240量化的频率变换块进行逆量化（inversequantization）。也就是说，逆量化单元270针对量化频率变换块的量化频率系数执行逆量化以生成具有频率系数的残差块。
逆变换单元280对逆量化单元270生成的频率变换块执行逆变换并且生成具有像素值的残差块，即，重构的残差块。这里，逆变换单元280可以通过反向执行在变换单元230中所使用的变换方法执行逆变换。
加法单元290将经预测单元210预测的块加到经逆变换单元280重构的残差块以重构目标块。所重构的目标块被存储在存储器292中，并且当紧跟目标块的下一块或另一将来的块被编码时所重构的目标块可以用作基准图片。
虽然在图1中没有例示，但是解块滤波器（未示出）可以被附加地连接在存储器292和加法单元290之间。解块滤波器对经加法单元290重构的目标块执行解块滤波（deblocking filtering）。这里，解块滤波是指减少当视频被逐块地编码时所产生的块失真的操作，其可以通过选择性地使用向块边界和宏块边界应用解块滤波的方法、以及仅向宏块边界应用解块滤波的方法中的一种方法来执行，或者不使用解块滤波。
图9是例示了根据本公开的至少一种实施方式的视频解码装置900的构造的示意性框图。
根据本公开的至少一种实施方式的视频解码装置900包括：帧内预测解码单元900a、预测信息解码单元970以及偏移量计算器990。帧内预测解码单元900a包括：块解码单元910、逆扫描单元920、逆量化单元930、逆变换单元940、预测单元950、存储器960以及加法单元980。
预测信息解码单元970从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息。
偏移量计算器990计算在与帧内预测方向相对应的相邻块像素之间的偏移量。偏移量计算器990选择当沿帧内预测方向观察时与当前块的远端行中的像素共线的第一相邻像素，并且它还选择当沿帧内预测方向观察时与当前块的最近相邻行平行的、且在最近的相邻基准像素的延长线中的第二相邻像素。接着，偏移量计算器990计算第一相邻像素与第二相邻像素之间的偏移量。偏移量计算器990执行与如上参照图2所描述的偏移量计算器250相同或相似的功能，其具体的描述将被省略。
块解码单元910从比特流提取出量化频率系数串，进而将它们发送至逆扫描单元920。逆扫描单元920根据模式信息对量化频率系数串执行逆扫描，并且用量化频率系数生成残差块。这里，预测信息解码单元970和块解码单元910可以被一体地构建。
在块解码单元910根据模式信息执行了逆扫描以生成残差块之后，逆扫描单元920将量化频率变换块传送至逆量化单元930。在另一方面，逆扫描单元920可以与块解码单元910集成在一起。
逆量化单元930和逆变换单元940分别执行与以上参照图2所描述的逆量化单元270和逆变换单元280相同或相似的功能，其具体的描述将被省略。
预测单元950将计算出的偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测并且生成预测块。预测单元950可以根据通过确定从块解码单元910所提取的量化频率系数的绝对值的和是奇数还是偶数所限定的帧内预测模式，自适应地预测当前块。
此外，预测单元950将偏移量考虑在内根据所提取的量化频率系数的绝对值的和，对当前块自适应地执行帧内预测并且生成预测块。在帧内预测方向如图4的（A）至图4的（C）所示地从左上部行进至右下部的情况下，图4的（A）中的预测单元950不使用从帧内预测得到的净像素值作为最低端行的预测像素值，该最低端行是远端行，而是将偏移量考虑在内来如图4的（C）所示地生成预测像素值。也可说是，预测单元950可以通过将计算出的偏移量加到根据帧内预测模式而生成的预测像素值来获得和，并且将所获得的和指定为当前块的像素行中位于远端行的最后一行预测值。在这种情况下，为了生成除了当前块中位于远端行的像素值以外的剩余像素行的预测像素值，可以用当前块的左侧和上侧的先前解码的像素值和最后一行预测值执行双线性插值（bilinear interpolation），以提供如图6所示的预测块。
在另一方面，在偏移量的绝对值小于第一阈值的情况下，偏移量被设置为零并且不能被反映至作为远端行的最低行的预测像素值。这里，可以通过包括2Binc（Binc：internal bit depth increasing，内部比特深度增加）等的多种方法设置第一阈值。
此外，在偏移量的绝对值大于第二阈值的情况下，偏移量的绝对值可以是受限的以不超过第二阈值。例如，第二阈值可以被设置为10。
这里，视频解码装置还包括：用于对与第一阈值和/或第二阈值有关的信息进行解码的阈值解码单元（未示出）。阈值解码单元可以对与第一阈值和/或第二阈值有关的信息进行解码并将解码后的信息传送至预测单元950，使得解码后的与第一阈值和/或第二阈值有关的信息可以用于反映偏移量。而且，视频编码装置和视频解码装置可以将第一阈值和第二阈值用作约定值并且无法单独地向彼此发送信息/从彼此接收信息。
如图7所示，在执行双线性插值之前，可以对反映了偏移量的远端行的预测像素值以及相邻基准像素值进行滤波，以计算当前块的预测像素值。也就是说，可以对远端行中的预定数目的像素以及与远端行相邻的相邻块的基准像素进行滤波。此时，要滤波的相邻块的基准像素可以是与当前块相邻的像素。
如图7所示，为了减小与当前块相邻的相邻像素值与当前块中的远端行的像素值之间的差，可以对这些像素值进行滤波。此时，例如，要滤波的像素可以是C和D。例如，如在式1中所指示的，像素C和D分别被滤波成为像素B’和C’，接着像素B’和C’可以被用于双线性插值。
如图8的（A）到（F）所示，在帧内预测方向包括向上的方向成分的情况下，当前块的远端行成为当前块的最远的右侧行，并且当前块的近端行成为在当前块中离远端行最远的行。在另一方面，在帧内预测方向与当前块的上端行平行的情况下，远端行和近端行可以与帧内预测方向包括向上的方向成分的情况相同地定义。
加法单元980将经预测单元950预测出的预测块加到经逆变换单元940重构的残差块以重构目标块。重构的目标块被存储在存储器960中并且用作在将来重构最接近着目标块的块、或另一块时的基准图片。
虽然在图9中未例示，但是解块滤波器（未示出）可以被附加连接在存储器960和加法单元980之间。解块滤波器对经加法单元980重构的目标块执行解块滤波（deblocking filtering）。这里，解块滤波是指减少视频被逐块地编码时产生的块失真的操作，其可以通过选择性地使用向块边界和宏块边界应用解块滤波器的方法、以及仅向宏块边界应用解块滤波器的方法中的一种方法来执行，或者不使用解块滤波。
图2中的视频编码装置200的比特流输出端连接至图9中的视频解码装置900的比特流输入端，以构建根据本公开的至少一种实施方式的视频编码/解码装置。
根据本公开的至少一种实施方式的视频编码/解码装置包括：视频编码器和视频解码器。视频编码器被配置为计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，将该偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且对当前块进行帧内预测编码。视频解码器被配置为从比特流解码出包括帧内预测模式在内的预测信息以计算与解码出的帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，将该偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且重构当前块。
这里，根据本公开的至少一种实施方式的视频编码装置200可以被用作视频编码器。此外，根据本公开的至少一种实施方式的视频解码装置900可以被用作视频解码器。
图10是例示了根据本公开的至少一种实施方式的对视频进行编码的方法的流程图。
根据本公开的至少一种实施方式对视频进行编码的方法包括：计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量S1010；将该偏移量考虑在内对当前块执行自适应帧内预测以生成预测块S1020；从当前块减去预测块以生成残差块S1030；变换该残差块以生成频率变换块S1040；量化该频率变换块以生成量化频率变换块S1050；调整量化频率变换块的量化系数值以反映出是否生成了自适应预测块S1060；以及对该量化频率变换块进行编码以生成比特流S1070。
这里，偏移量计算S1010、预测S1020、相减S1030、变换S1040、量化S1050、量化系数调整S1060以及比特流生成S1070分别对应于偏移量计算器250、预测单元210、减法单元220、变换单元230、量化单元240、量化系数调整单元245以及比特流生成器260各自的操作。因此，其具体的描述将被省略。
图11是例示了根据本公开的至少一种实施方式的对视频进行解码的方法的流程图。
根据本公开的至少一种实施方式的对视频进行解码的方法包括以下步骤：解码出预测信息S1110；计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量S1120；从比特流解码出量化频率变换块S1130；将偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块S1140；对量化频率变换块进行逆量化以重构频率变化块S1150；对频率变换块进行逆变换以重构残差块S1160；以及将预测块加至所重构的残差块以重构当前块S1170。
这里，解码出预测信息S1110、计算偏移量S1120、块解码S1130、执行预测S1140、逆量化S1150、逆变换S1160以及相加S1170分别对应于预测信息解码器970、偏移量计算器990、块解码器910、预测单元950、逆量化单元930、逆变换单元940以及加法单元980各自的操作。因此，其具体的描述将被省略。
通过利用根据本公开的至少一种实施方式的视频编码方法以及根据本公开的至少一种实施方式的视频解码方法的组合，可以实现根据本公开的至少一种实施方式的视频编码/解码方法。
根据本公开的至少一种实施方式的视频编码/解码方法包括以下步骤：对视频进行编码的步骤，其中，计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，将该偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且对当前块进行帧内预测编码；以及对视频进行解码的步骤，其中，从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息，计算与解码出的帧内预测方向相对应的相邻块之间的像素的偏移量，将该偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且重构当前块。
在以上描述中，尽管本公开的实施方式的所有组件可以被解释为被组装为单元或作为单元来可操作地连接，但是本领域技术人员将理解的是，本公开不限于这样的实施方式。相反，在本公开的一些实施方式中，以任何数量的方式将各个组件选择性地并可操作地进行组合。本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的基本特征的情况下，可以进行各种修改、增加和替代。因此，本公开的示例性实施方式旨在示例性的目的而不是限制本公开的技术构思的范围。本领域技术人员将理解的是，本公开的范围受以上确切描述的实施方式限制而是由权利要求书及其等同物限制。
工业实用性
如上所述，根据本公开的实施方式，通过自适应地使用双向帧内预测和单向帧内预测，可以提高帧内预测的效率，从而提高编解码效率。
相关申请的交叉引用
若可以，本申请根据35 U.S.C§119(a)要求2011年1月15日在韩国提交的第10-2011-0004303号专利申请的优先权，将其全部内容通过引用合并于此。此外，该非临时性申请以同样的原因在美国以外的国家要求基于该韩国专利申请的优先权，将其全部内容通过引用合并于此。

Claims (35)

1.一种用于对视频进行编码和解码的装置，所述装置包括：
视频编码器，所述视频编码器被配置为
计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，
将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且
对所述当前块进行帧内预测编码；以及
视频解码器，所述视频解码器被配置为
从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息，
计算与所解码出的帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量，
将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块，并且
对所述当前块进行解码。
2.一种视频编码装置，所述视频编码装置包括：
偏移量计算器，所述偏移量计算器被配置为计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量；以及
编码器，所述编码器被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且对所述当前块进行帧内预测编码。
3.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述偏移量计算器被配置为：
选择第一相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于所述当前块的远端行中的像素共线，
选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素存在于最接近当前块的近端行并且平行于当前块的近端行的相邻基准像素的延长线上，并且
计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
4.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，所述帧内预测编码器包括：
预测单元，所述预测单元被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块；
减法单元，所述减法单元被配置为从所述当前块减去所述预测块以生成残差块；
变换单元，所述变换单元被配置为对所述残差块进行变换以生成频率变换块；
量化单元，所述量化单元被配置为对所述频率变换块进行量化以生成量化频率变换块；
量化系数调整单元，所述量化系数调整单元被配置为对所述量化频率变换块的量化系数值进行调整以反映为了生成预测块使用了什么方法；以及
比特流生成器，所述比特流生成器被配置为通过对量化频率变换块进行编码来生成比特流。
5.根据权利要求4所述的视频编码装置，其中，
通过调整量化系数值中的任何一个使得所述量化频率变换块中的量化系数的绝对值的和是偶数或奇数来实现对所述量化系数值的调整。
6.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，
所述第一相邻像素是包括所述当前块的远端行相邻的像素在内以及与所述当前块的远端行相邻的像素并排的像素。
7.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，
所述偏移量是所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的平均差。
8.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，
所述第一相邻像素和所述第二相邻像素的数量分别是所述当前块的侧边长度的一半。
9.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，
所述帧内预测编码器在对于全部帧内预测模式考虑包含所述偏移量和不考虑所述偏移量的情形的模式中选择具有最有效的率失真成本的模式，接着对所述当前块进行帧内预测编码。
10.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，所述帧内预测编码器被配置为
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行中位于所述远端的行的最后一行预测值，并且
通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值和所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
11.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，所述帧内预测编码器被配置为
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，
随后对在位于所述远端的行中的预定数量的像素的值以及在用于对与位于远端的行相邻的相邻块进行预测的像素行中的预定数量的像素的值进行滤波，并且
通过根据帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值以及所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
12.根据权利要求10或11所述的视频编码装置，其中，
如果所述偏移量的绝对值小于第一阈值，则所述帧内预测编码器将所述偏移量设置为零。
13.根据权利要求10或11所述的视频编码装置，其中，
如果所述偏移量的绝对值大于第二阈值，则所述帧内预测编码器将所述偏移量设置为使得所述偏移量的绝对值成为所述第二阈值。
14.根据权利要求3所述的视频编码装置，其中，如果所述帧内预测方向包括向下的方向成分，则所述远端行是所述当前块的最低行，其中，如果所述帧内预测方向包括向上的方向成分或者是水平方向，则所述远端行是所述当前块的最右行，并且其中，所述近端行是在所述当前块中距离所述远端行最远的行。
15.一种视频解码装置，所述视频解码装置包括：
解码器，所述解码器被配置为从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息；
偏移量计算器，所述偏移量计算器被配置为计算与所述帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量；以及
帧内预测解码器，所述帧内预测解码器被配置为将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块并且重构所述当前块。
16.根据权利要求15所述的视频解码装置，其中，所述偏移量计算器被配置为
选择第一相邻像素，当沿帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于当前块的远端行中的像素共线，
选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素位于最接近当前块的近端行并且与所述当前块的近端行平行的相邻行的延长线上，并且
计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
17.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，如果所述帧内预测方向包括向下的方向成分，则所述远端行为所述当前块的最低行，其中，如果所述帧内预测方向包括向上的方向成分或者是水平方向，则所述远端行为所述当前块的最右行，并且其中，所述近端行是在所述当前块中距离所述远端行最远的行。
18.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，
所述第一相邻像素是包括所述当前块的远端行相邻的像素在内以及与所述当前块的远端行相邻的像素并排的像素。
19.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，
所述偏移量是所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的平均差。
20.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，
所述第一相邻像素和所述第二相邻像素的数量分别是所述当前块的侧边长度的一半。
21.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，所述帧内预测解码器被配置为
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行中的位于远端的行的最后一行预测值，并且
通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值和所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
22.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，所述帧内预测解码器被配置为
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行的位于远端的行的最后一行预测值，
随后对在位于所述远端的行中的预定数量的像素的值以及在用于对与位于远端的行相邻的相邻块进行预测的像素行中的预定数量的像素的值进行滤波，并且
通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值以及所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
23.根据权利要求16所述的视频解码装置，其中，所述帧内预测解码器包括：
块解码器，所述块解码器被配置为从比特流解码出量化频率变换块；
预测单元，所述预测单元被配置为将所述偏移量考虑在内对所述当前块执行帧内预测以生成预测块；
逆量化单元，所述逆量化单元被配置为对所述量化频率变换块执行逆量化以重构频率变换块；
逆变换单元，所述逆变换单元被配置为对所述频率变换块进行逆变换以重构残差块；以及
加法单元，所述加法单元被配置为将所重构的残差块加至所述预测块以重构所述当前块。
24.根据权利要求23所述的视频解码装置，其中，所述预测单元被配置为根据所述量化频率系数的绝对值的和是奇数还是偶数，根据解码出的帧内预测模式对当前块自适应地执行帧内预测。
25.一种对视频进行编码的方法，所述方法包括以下步骤：
计算与帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；并且
将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块，并且
对所述当前块进行帧内预测编码的帧内预测编码步骤。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述偏移量计算步骤包括：
选择第一相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于当前块的远端行中的像素共线，
选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素位于在最接近当前块的近端行并且与当前块的近端行平行的相邻行的延长线上，并且
计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述帧内预测编码步骤包括：
将所述偏移量考虑在内对当前块自适应地执行帧内预测以生成预测块的预测步骤；
从所述当前块减去所述预测块以生成残差块的减去步骤；
对所述残差块进行变换以生成频率变换块的变换步骤；
对所述频率变换块进行量化以生成量化频率变换块的量化步骤；
调整所述量化频率变换块的量化系数值以反映为了生成所述预测块使用了什么方法的量化系数调整步骤；以及
对所述量化频率变换块进行编码以生成比特流的比特流生成步骤。
28.一种对视频进行解码的方法，所述方法包括以下步骤：
从比特流解码出包括帧内预测模式的预测信息的预测信息解码步骤；
计算与所述帧内预测方向相对应的相邻块的像素之间的偏移量的偏移量计算步骤；以及
将所述偏移量考虑在内对当前块执行帧内预测以生成预测块并且重构所述当前块的帧内预测解码步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述偏移量计算步骤包括：
选择第一相邻像素，当沿帧内预测方向观察时所述第一相邻像素被定位为与位于当前块的远端行中的像素共线，
选择第二相邻像素，当沿所述帧内预测方向观察时所述第二相邻像素位于最接近当前块的近端行并且与当前块的近端行平行的相邻行的延长线上，并且
计算所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的偏移量。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，如果所述帧内预测方向包括向下的方向成分，则所述远端行成为所述当前块的最低行，其中，如果所述帧内预测方向包括向上的方向成分或者是水平方向，则所述远端行成为所述当前块的最右行，并且其中，所述近端行是距离所述当前块的所述远端行最远的行。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述偏移量是所述第一相邻像素和所述第二相邻像素之间的平均差。
32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述帧内预测解码步骤包括：
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行中的位于远端的行的最后一行预测值，并且
通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值和所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述帧内预测解码步骤包括：
生成通过将所述偏移量加至根据所述帧内预测模式生成的预测像素值而获得的和，作为所述当前块的像素行中的位于远端的行的最后一行预测值，
随后对位于远端的行中的预定数量的像素的值以及在用于对与位于远端的行相邻的相邻块进行预测的像素行中的预定数量的像素的值进行滤波，并且
通过根据所述帧内预测模式利用有关的相邻基准像素值以及所述最后一行预测值来执行双线性插值，生成除了所述当前块的位于远端的像素行以外的剩余像素行的预测像素值。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述帧内预测解码步骤包括：
从所述比特流解码出量化频率变换块；
将所述偏移量考虑在内对所述当前块执行帧内预测以生成预测块；
对所述量化频率变换块进行逆量化以重构频率变换块；
对所述频率变换块进行逆变换以重构残差块；以及
将所重构的残差块加至所述预测块以重构所述当前块。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述预测步骤包括：
根据所述量化频率系数的绝对值的和是奇数还是偶数，根据所述解码出的帧内预测模式对所述当前块自适应地执行预测。
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