CN103636203A - 内部预测模式编码的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的多个实施例将内部预测模式候选项配置为多层级的最可能模式集合，其包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合。对当前内部预测模式的编码或解码基于该多层级的最可能模式集合，其中，待产生或待解码的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用第一层最可能模式集合估计当前内部预测模式。本发明也揭示一种用于色度内部预测模式编码和解码的装置和方法。色度内部预测模式集合包括基于亮度的色度预测模式、直接模式或四种其他模式。码字集合包括多个可变长度码字和多个固定长度码字，且该多个固定长度码字比该多个可变长度码字长。可变长度码字用于基于亮度的色度预测模式和直接模式，且固定长度码字用于四种其他模式。

Description

内部预测模式编码的方法及装置
相关申请的交叉应用
本申请的权利要求范围要求如下申请的优先权：2011年6月17日递交的序列号为61/498,259，标题为「Intra Prediction Mode Coding Method」的美国临时案；2011年9月9日递交的序列号为61/532,955，标题为「Intra Prediction ModeCoding Method」的美国临时案；2011年9月9日递交的序列号为61/532,942，标题为「Method and Apparatus for Intra Chroma Mode in HEVC」的美国临时案。在此合并参考该些临时案和申请案的全部内容。
技术领域
本发明有关于视频编码，更具体地，本发明有关于对应于内部亮度和色度预测模式的编码技术。
背景技术
运动补偿帧间编码已广泛采用各种编码标准，例如MPEG-1/2/4和H.261/H.263/H.264/AVC。尽管运动补偿帧间编码可有效减少用于压缩视频的比特率，但仍然需要内部模式（intra mode）编码来处理初始图像（initial picture）或周期性地插入I图像（Intra-coded picture,I-picture）（即内部编码图像），周期性地插入I图像以允许对压缩视频数据的快速存取或减轻错误传播（propagation）。内部预测采用图像内部或图像区域内部的空间关联性（spatialcorrelation）。为了更改进编码效率，开发的高效视频编码标准（High-EfficiencyVideo Coding，HEVC）标准广泛采用基于区块的空间预测。在HEVC中，使用多个内部预测模式以利用空间特性，且内部预测模式的数量依赖于预测单元（Prediction Unit，PU）的区块大小。用于内部预测的PU的大小可为64x64,32x32,16x16,8x8,或4x4。内部预测模式的数量可多达35，包括如图1所示的33个方向预测模式（directional prediction mode），一个直流（DC）模式和一个平面模式（Planar mode）。在HEVC中，亮度内部预测（luma intra prediction）模式的数量依赖于图表格1所示的PU大小。对于4x4或64x64大小的PU，只能使用35亮度内部预测模式的子集。为使解码器根据编码器选择的亮度内部预测模式进行操作，已将亮度内部预测模式信息包括至比特流中。对应于亮度内部预测的端信息（side information）为重要的，因此需要开发多种机制来改进用于亮度内部预测模式编码的效率。
表格1
区块大小 亮度模式数量 亮度模式
64x64 4 0～3
32x32 35 0～34
16x16 35 0～34
8x8 35 0～34
4x4 18 0～17
在当前HEVC中，以基于相邻PU的预测方式（predictive manner）对亮度内部预测模式进行编码以用于每个PU。图2为由当前HEVC采用的亮度内部预测模式的预测编码的相邻PU的配置。当对当前PU（模式C（ModeC））的内部预测模式进行编码时，使用左侧PU（模式L（ModeL））的模式及上方PU（模式A（ModeA））的模式以产生用于当前PU的最可能模式（most probable mode，MPM）。
图3为根据当前HEVC的亮度内部预测模式的预测编码的流程图。首先，使用用于左侧区块的亮度内部预测模式（ModeL）和用于上方区块的亮度内部预测模式（ModeA）以产生两个MPM，即在步骤310中所示的MPM0和MPM1。将可变模式Mode C’初始化为ModeC。在步骤312在执行测试以确定是否模式C等于MPM0或MPM1。如果模式A不等于模式L，分别将MPM0和MPM1设置为min(ModeL,ModeA)和max(ModeL,ModeA)。如果模式A等于模式L，将MPM0设置为ModeL，将MPM1设置为0或3。如果在步骤312中测试结果为“是”，即ModeC等于MPM0或MPM1，将prev_pred_mode_flag设置为1且使用mpm_idx指示是否ModeC等于MPM0或MPM1。如果ModeC等于MPM0，在步骤314中执行测试。相应地，ModeC等于MPM0，将mpm_idx设置为0，且如果ModeC不等于MPM0，将mpm_idx设置为1。在步骤316中对语法元素prev_pred_mode_flag和mpm_idx进行编码。
如果ModeC不等于MPM0或MPM1，在步骤320中将prev_pred_mode_flag设置为0且对语法元素进行编码。在此情形中，ModeC等于以rem_intra_luma_pred_mode指示的剩余模式中的其中一个。步骤322至328对rem_intra_luma_pred_mode进行推导。然后在使用具有固定长度二进制化（binarization）的CABAC的步骤330对rem_intra_luma_pred_mode进行编码。当相邻PU和当前PU具有不同区块大小时，不可直接运用ModeA或ModeL。在此情形中，可将ModeL映射（map）为对应于亮度内部预测模式的子集的值。当ModeA或ModeL不可用时，将ModeA或ModeL设置为DC模式。
剩余模式的概率分布通常是不平均的。由于较差的编码效率，固定长度二进制化或rem_intra_luma_pred_mode的编码并不合适。因此，需要设计一种新的编码方法以指示何种剩余模式为当前内部模式。
内部预测模式也运用于色度（chroma）分量。类似于亮度内部预测，可将内部预测运用于具有从4x4至32x32大小的色度区块（chroma block）（PU）。由于亮度分量通常在色度分量之前进行处理，色度内部预测可利用已编码的亮度信息。相应地，当前HEVC系统考量的色度内部预测模式使用表格2中所示的已编码亮度内部预测模式。
表格2
Figure BDA0000437559600000041
表格2中的IntraPredMode[xB][yB]为先前推导的用于在(xB,yB)的对应区块的相邻区块的内部预测模式。基于亮度（luma-based）的色度预测模式（LM）为色度至亮度的预测模式，其中亮度区块的重构像素（reconstructed pixel）用于预测色度内部预测模式。DM表示直接模式（Direct Mode），其中IntraPredMode[xB][yB]直接用作色度内部预测模式。除LM和DM之外，色度内部预测模式集合中包括四种其他模式：平面（Planar）、垂直（Vertical）、水平（Horizontal）及DC模式。当DM等于四种模式中任意一种时，使用对应于VER+8的模式以替换冗余DM。VER+8表示通过将垂直模式顺时针旋转8个位置产生的内部预测模式。将色度预测模式中的六种模式以表3中所示的Exp-Golomb编码来进行编码。
表格3
intra_chroma_pred_mode 码字
0(平面) 110
1(垂直) 1110
2(水平l) 11110
3(DC) 11111
35(LM) 10
36(DM) 0
由于从相邻区块推导的亮度内部预测模式可与色度内部预测模式高度相关，可将缩短的码字（codeword）“0”分配至DM以实现高效编码。根据发生概率估计，可将码字分配至其他五种模式，包括LM、平面、垂直、水平及DC模式，因此用缩短码字对更多模式进行分配。
发明内容
本发明提供基于最可能模式集合的内部预测模式编解码的方法及装置。根据本发明的各种实施例，编解码内部预测模式的方法及装置将多个内部预测模式配置为多层级的最可能模式集合，该多层级的最可能模式集合包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合。此外，根据该多层级最可能模式集合执行对应于当前区块的当前内部预测模式的解码，其中，待解码的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用第一层最可能模式集合估计当前内部预测模式。根据该多层级最可能模式集合执行对当前内部预测模式的编码码以产生语法信息，其中，产生的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用第一层最可能模式集合估计当前内部预测模式。可从群组的任何成员或任意组合中推导多个内部预测模式候选项，其中，该群组包括星灵区块的内部预测模式、已编码内部预测模式、自相邻区块的推导内部预测模式、具有规则的已编码内部预测模式、根据相邻区块的表格查找结果，以及具有预定固定表格或具有自适应表格的已编码内部预测模式。
根据本发明的一个实施例，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该多个多层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。如果该第一最可能模式标志指示该当前内部预测模式不等于该多个多层级最可能模式集合中的任意内部预测模式候选项，该语法信息包括剩余模式。该语法信息可包括第二最可能模式标志以指示是否该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。如果该第二最可能模式标志指示该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项，停止对应于多个最可能模式标志的语法信息的解码，否则，执行对应于下一个最可能模式标志的语法信息的解码直至在某一层级或最后层级发现指示该当前内部预测模式的该语法信息等于该多个多层级最可能模式集合的其中一个集合中的一个内部预测模式，其中，该对应于下一个最可能模式集合标志的语法信息指示是否该当前内部预测模式等于下一个层级的最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项。
在本发明的另一个实施例中，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该第一层级可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。如果该第一最可能模式标志指示该当前内部预测模式等于该多个多层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项，停止对应于多个最可能模式标志的语法信息的解码，否则，执行对应于下一个最可能模式标志的语法信息的解码直至在某一层级或最后层级发现指示该当前内部预测模式的该语法信息等于该多个多层级最可能模式集合的其中一个集合中的一个内部预测模式，其中，该对应于下一个最可能模式集合标志的语法信息指示是否该当前内部预测模式等于下一个层级的最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项。
本发明也揭示一种用于色度内部预测模式编码和解码的装置和方法。对于色度内部预测模式解码，该方法根据对应于色度内部预测模式集合的码字集合对用于当前色度模块的色度内部预测模式进行解码，其中，该码字集合包括多个可变长度码字和多个固定长度码字，且该多个固定长度码字比该多个可变长度码字长。如果该码字为该多个可变长度码字中的其中一个，将该色度内部预测模式解码为基于亮度的色度预测模式或直接模式。如果该码字为该多个固定长度码字中的其中一个，将该色度内部预测模式解码为除该基于亮度的色度预测模式或该直接模式之外的四个模式中的一个。对于色度预测模式编码，该方法确定包括基于亮度的色度预测模式、直接模式及四种其他模式的色度内部预测模式集合，其中，该基于亮度的色度预测模式从当前亮度区块的多个重构像素中推导该色度内部预测模式，且该直接模式基于该当前亮度区块的内部预测模式确定该色度内部预测模式；然后该色度内部预测模式使用对应于色度内部预测模式集合的码字集合编码用于当前色度区块的色度内部预测模式，其中，该码字集合包括用于该基于亮度的色度预测模式和该直接模式的多个可变长度码字和多个固定长度码字，且该多个固定长度码字比该多个可变长度码字长。
附图说明
图1为考量用于高效视频编码的内部预测示意图。
图2为用于推导内部预测模式的两个相邻区块的实例示意图。
图3为根据传统方式的对应于编码亮度内部预测模式的流程图。
图4为根据本发明一个实施例对应于使用两层级MPM集合的编码内部预测模式的流程图。
图5为根据本发明一个实施例对应于使用第二层MPM集合的编码内部预测模式的流程图。
图6为根据本发明一个实施例对应于使用两层级MPM集合的编码内部预测模式的流程图。
图7为根据本发明一个实施例对应于使用两层级MPM集合的编码内部预测模式的另一流程图。
图8为根据本发明一个实施例对应于使用多层级MPM集合的编码内部预测模式的流程图。
图9为根据本发明一个实施例对应于使用多层级MPM集合的编码内部预测模式的另一流程图。
图10为根据本发明一个实施例对应于使用多层级MPM集合的解码内部预测模式的流程图。
图11为根据本发明一个实施例对应于使用多层级MPM集合的解码内部预测模式的另一流程图。
图12为根据本发明一个实施例从直接模式推导用于内部预测模式集合的色度内部预测模式的实例示意图。
具体实施方式
为改进内部预测模式的编码效率，本发明提供一种多层级MPM编码方法。当编码器或解码器需要对内部预测模式进行编码或解码时，可调用根据本发明的方法。而且，基于相邻PU的内部模式选择多个MPM。将MPM分类为用于MPM编码的不同层级的不同集合。未被选择为MPMS的剩余模式可以n比特固定长度二进制化或编码进行编码，其中n为整数，对应于log2(剩余模式总数量)的上限值（ceiling value）。由于剩余模式总数量可能不等于2n，一些n比特码字变为冗余的。可跳过这些冗余符号。也可使用其他编码方法以对未被选择为MPMS的剩余模式进行编码。
图4和图5为根据本发明一个实施例的对应于两层MPM编码的流程图。在上述实例中，多层MPM编码将MPM划分为两个层级。当对当前PU的内部预测模式（ModeC）进行编码时，可使用左侧PU的模式（ModeL）和上方PU的模式（ModeA）以产生MPM，即用于ModeC的MPM0和MPM1。在步骤312中执行测试以确定是否ModeC等于MPM0或MPM1。如果在步骤312中测试结果为“是”，将prev_pred_mode_flag设置为1且采用第一层级MPM编码410。第一层级MPM编码如图4所示，其与图3中所示的HEVC测试版本4.0（HM-4.0）相同。如果在步骤312中测试结果为“否”，以值0对prev_pred_mode_flag进行编码且采用第二层级MPM编码420。第二层级MPM编码如图5所示。
在第一层级MPM编码中，此根据ModeA和ModeL的预设表格中选择ModeA的三种最可能编码方式（MPRM）{A1,A2,A3}和ModeL的三种MPRM{L1,L2,L3}。表格4为用于4x4PU大小的MPRM表格且表格5为用于8x8,16x16和32x32的PU大小的MPRM表格。以如步骤510在所示的交错方式（interleavingmanner），将六种模式合并至初始化MPRMinit列表，MPRMinit={0,A1,L1,A2,L2,3,A3,L3}。然后，移除MPRMinit列表中的冗余模式，且如步骤520中所示移除等于ModeA或ModeL的模式。在移除冗余模式之后，MPRM列表称为MPRMreduced。如果ModeA等于ModeL，MPRMfinal等于{A1,A2,A3}。否则，如果ModeL或Mode A等于0，MPRMfinal分别等于{A1,A2,A3}或{L1,L2,L3}。否则，从MPRMreduced中提取最先三种模式作为MPRMfinal。
在确定MPRMfina之后，将ModeA和ModeL加入至MPRMfinal且对MPRMfina中的元素进行分类以形成MPMsorted。如果ModeC等于MPRMfinal中的其中一种模式，将mprm_pred_flag设置为1，且以截断一元码（truncated unarycode）表示MPRM的索引。如果ModeC不等于MPRMfina中的其中任意模式，将mprm_pred_flag设置为0，且对the rem_intra_luma_pred_mode进行推导并以类似于HM-4.0的方式进行编码。步骤530至564为推导rem_intra_luma_pred_mode的实例。在步骤530中，执行关于是否ModeC在MPRMfinal中的测试。如果结果为“是”，流程进入确定等于ModeC的MPRMfinal中的成员的分支（从步骤532开始）。否则，流程进入确定等于ModeC的剩余预测模式中的成员的分支（从步骤554开始至步骤564）。在ModeC在MPRMfinal中的情形中，传输具有值为1的mprm_pred_flag。在步骤532中执行有关于是否MPRMfinal中存在仅一个元素的测试。如果测试结果为“是”，如步骤548所示无需传输对应于MPRM的任何索引。否则，如步骤534至546所示需要进一步的流程以确定PRMfinal中的哪个成员等于ModeC。rem_intra_luma_pred_mode的推导类似于HM-4.0。如果ModeC大于分类的MPM中的n种模式，rem_intra_luma_pred_mode等于减少n的ModeC。
表格4
Figure BDA0000437559600000081
Figure BDA0000437559600000091
表格5
Figure BDA0000437559600000092
Figure BDA0000437559600000101
Figure BDA0000437559600000102
表格4和表格5中的MPRM选择三种模式作为用于每个既定ModeA或ModeC的MPRM。例如，如果ModeA为0，则选择的三个MPRM为{1,2,9}。如果ModeA为1，则选择的三个MPRM为{12,13,2}等等。在表格4和表格5中，尽管选择3个MPRM用于ModeA或ModeC，并不应对MPRM的特定数量进行限制以限制本发明。本领域技术人员也可使用不同于表格4中和表格5中的MPRM表来实现本发明。而且，步骤510和步骤520中所示的第二层MPM集合的特定流程看做提取更高层级（2nd层及以上）MPM集合的示意。所属领域技术人员可通过其他机制来推导更高层级MPM集合来实现本发明。
使用n比特固定长度二进制化或编码来表示rem_intra_luma_pred_mode以用于2nd层级MPM编码的中的剩余模式。从最低有效位（least significant bit，LSB）对编码rem_intra_luma_pred_mode的码字。例如，根据“0”,“0”,“1”,“0”和“1”的顺序对二进制码字10100进行传输。对应于二进制码字10100的整数表示是20（1*24+0*23+1*22+0*21+0*20=20）在用于rem_intra_luma_pred_mode编码的本发明的实施例中，如果最大剩余模式索引不等于2n-1，可对码字进行修改。目的在于对首先N个码字进行缩短，其中N等于2n-1减去最大剩余模式索引。首先N个剩余模式索引的码字为以n-1比特表示的剩余模式索引的二进制化结果。在N至2n-1-1的范围内的剩余模式索引的码字为以n比特表示的剩余模式索引的二进制化结果。剩余模式索引的码字则为以n比特表示的剩余模式索引加N的二进制化结果。请注意，如果在固定长度编码中的后续符号可从传输的比特中推导则可跳过剩余比特的编码。例如，表格6显示用于n=3且最大剩余模式索引为5的二进制化码字的实例。由于n等于3，且最大剩余模式索引为5，因此N等于（2n-1-5=2）。在上述实例中，首先2个码字为2（即n-1）比特且剩余码字为3（即n）比特。大于3（即2n-1-1）的剩余模式索引可增加2（即N）。在此实例中，如果首先两个解码的二进制值为“00”，剩余模式索引应为0，且无需对解码器解码第三个二进制值。
表格6
剩余模式索引 重映射索引 码字
0 0 00
1 1 01
2 2 010
3 3 011
4 6 110
5 7 111
图4和图5为具有详细和特定实现的2层MPM编码实例的示意图，用于形成多层MPM集合并产生使用多层MPM集合的语法信息。图6和图7中为根据本发明的实施例的2层MPM编码的通用编码结构的实例示意图。在图6中，在步骤610中，首先将第一层MPM集合与当前内部预测模式进行比较。如果结果为“是”，传输标记以指示此情形（即指示MPM_flag=1）且也将索引1st_MPM进行传输以识别如步骤612所示的索引。如果当前内部预测不在第一MPM集合中，如步骤620中所示将第二层MPM集合与当前内部预测模式进行比较。根据比较结果，可采取不同的行为622和630且产生不同语法信息。相应于步骤622和步骤630的产生用于当前内部预测模式的语法信息对应于通过首先在步骤610中使用2层MPM集合估计内部预测模式，然后在步骤620中使用2层MPM集合估计内部预测模式的编码结果。在步骤610的第一次估计期间，使用第一层MPM集合对内部预测模式进行估计，且在步骤620的第二次估计期间，使用第二层MPM集合对内部预测模式进行估计。
图6为使用2层MPM集合估计内部预测模式的实例示意图。其中，第一层MPM集合用于第一次内部预测模式估计，且第二层MPM集合用于第二次内部预测模式估计。如图7中所示的本发明的另一个实施例，在内部预测模式估计期间另外使用多层MPM集合。使用MPM集合的所有层级对当前内部预测模式进行估计，即执行是否当前内部预测模式在多层MPM集合中的测试。如果结果为“是”，如步骤720中所示使用第一层MPM集合执行第二估计。相应于步骤732和步骤730的产生用于当前内部预测模式的语法信息对应于通过首先在步骤710中使用2层MPM集合估计内部预测模式，然后在步骤720中使用2层MPM集合估计内部预测模式的编码结果。另一方面，相应于步骤740的传输用于当前内部预测模式的语法信息对应于在步骤710中的仅一个内部预测模式估计的编码结果。
图8为根据本发明的实施例的多层MPM编码的流程图。MPM首先被划分为多层MPM集合。如步骤810中所示，传输MPM标志以指示是否ModeC等于某个MPM集合中的某个候选项。如果ModeC等于MPM集合中某个集合中的某个候选项，对MPM标志进行设置且编码流程移动至步骤820。否则，如步骤860中所示，并不设置MPM标志且对剩余模式索引进行编码。而且，当ModeC等于某个MPM集合中的某个候选项时，编码流程将确定ModeC所属哪个MPM集合且确定对应的MPM索引。例如，可对第一层MPM集合进行检测以看是否ModeC等于此集合中的某个候选项。如果ModeC等于此集合中的某个候选，则对对应的MPM索引进行编码。否则，对下一层MPM集合进行检测以看是否ModeC等于此集合中的某个候选项。如果是，对这个MPM索引进行编码且否则更检查下一层MPM集合。如果ModeC不等于任何下一层集合中的任何候选项，编码程序继续直至最后层MPM集合，其中ModeC必然等于最后层MPM集合中的一个候选项。后续的下一层MPM集合检查如步骤820至854所示。
尽管图8显示了根据本发明一个实施例的多层MPM编码流程的一个实例，本领域技术人员可在不脱离本发明精神的范围内使用类似的流程实现本发明。例如，可使用如图9所示的另一编码流程以实现多层MPM编码。不同于如步骤810中所示的检查是否ModeC等于某个MPM集合中的某个候选项，在图9中的另一编码流程中检查是否ModeC依次等于一个MPM集合中的某个候选项，如步骤910至962中所示。例如，在步骤910中检查ModeC是否等于第一层MPM集合中的某个候选项。如果结果为“是”，传输具有值“1”的MPM标志，而且在步骤912中对对应的MPM索引进行编码。如果ModeC不等于第一层MPM集合中的任意候选项，MPM编码移动至下一层及。如果ModeC不等于任意MPM集合，如步骤964所示使用剩余的模式索引对ModeC进行编码。
图10为根据本发明一个实施例的用于图8的编码器流程的解码流程示意图。在步骤1010中，首先对MPM标志进行解码以确定是否ModeC等于某个MPM集合中的某个候选项。如果设置了MPM标志，其指示ModeC等于其中一个MPM的一个候选项，且此外，使用步骤1020至1054以确定MPM索引。如果不设置MPM标志，其指示ModeC不等于任意MPM的任意候选项，且如步骤810中所示对剩余模式索引进行解码。在步骤1020中，解码MPM标志以确定是否ModeC等于第一层MPM集合中的某个候选项。如果MPM标志指示ModeC等于第一层MPM集合中的一个候选项，对MPM索引进行解码以识别第一层MPM集合中的哪个候选项等于ModeC。如果MPM标志指示ModeC不等于当前层MPM集合中的任意候选项，MPM解码流程移动至下一层。
图11对应于图9中编码流程的另一解码流程示意图。不同于如步骤1010中所示的解码指示是否ModeC等于某个MPM集合中的某个候选项的初始MPM标志，图11中的另一编码流程对MPM标志进行解码，其中MPM表示指示是否ModeC依次等于多层MPM集合的其中一个中的候选项，如步骤1110至1164中所示。在步骤1110中，对MPM标志进行解码以确定是否ModeC等于第一层MPM集合中的某个候选项。如果MPM标志指示ModeC等于第一层MPM集合中的某个候选项，如步骤1112所示对MPM索引进行解码以识别第一层MPM集合中的哪个候选项等于ModeC。如果MPM标志指示ModeC不等于当前层MPM集合中的任意候选项，如步骤1120所示MPM解码流程移动至下一层。重复解码流程直至最后层。对于步骤1160中的最后层解码，解码用于最后层MPMP集合的MPM标志。如果MPM标志指示ModeC等于最后层MPM集合中的某个候选项，如步骤1162中所示解码流程对MPM索引进行解码以确定最后层MPM集合中的哪个候选项等于ModeC。否则，在步骤1164中解码流程对剩余模式索引进行解码，其中该剩余模式索引指示剩余模式中的哪个等于ModeC。
对于色度内部预测模式编码，由于亮度分量通常在对应色度分量之前被处理，因此可使用关于亮度内部预测的信息。在现存HEVC测试模型中，DM用作预测色度内部预测模式的六种模式的其中一种。当选择DM是，将从当前区块的一或多个相邻亮度区块提取的内部预测模式直接用作用于色度区块的内部预测模式。根据本发明的多个实施例也使用DM之外的其他内部预测模式。可使用另外的色度内部预测模式以替换色度内部预测模式集合中的多个模式。例如，可使用对应于将DM顺时针旋转2个位置（在本揭露中称为DM+2）的内部预测方法。此外，也可使用对应于将DM逆时针旋转2个位置（在本揭露中称为DM-2）的内部预测方法。图12为根据本发明一个实施例的DM+2和DM-2形成的实例示意图。例如，对于IntraPredMode4，如1210所示通过将IntraPredMode4顺时针旋转形成DM+2。相应地，选择IntraPredMode11作为DM+2。类似地。如1212所示通过将IntraPredMode4逆时针选择形成DM-2且选择IntraPredMode15作为DM-2。对于IntraPredMode6，分别如1220和1222所示，可通过将IntraPredMode6顺时针和逆时针旋转形成DM+2和DM-2。相应地，选择IntraPredMode14作为DM+2且选择IntraPredMode13作为DM-2。表格7中所示显示用于所有既定内部预测模式的DM+2和DM-2的模式。
表格7
Figure BDA0000437559600000141
Figure BDA0000437559600000151
在本发明的一个实施例中，将基于DM提取的两种附加模式加入色度内部预测模式集合。也可将基于DM提取的附加模式用于替换色度内部预测模式集合中的其他内部预测模式。例如，可使用两个附加模式以替换表2和表3中的传统色度内部预测模式集合。包括在本发明中的对应于色度内部预测模式集合的码字表格实例如图8所示。
表格8
intra_chroma_pred_mode 码字
0(平面) 110
DM+2 1110
DM-2 11110
3(DC) 11111
35(LM) 10
36(DM) 0
对应图8中的码字实例，码字与传统HEVC相同。然而，对应色度内部预测模式并不相同。也可不同的码字集合以实现本发明的实施例。构建一些测试以比较使用表格8中的本发明包括的DM+2和DM-2模式的性能与使用表格3的传统HEVC的性能。以如表格9所示的BD率来测量性能。BD率为视频编码领域中使用性能测量方式。根据测试结果，对于低复杂度（Low-Complexity，LoCo）内部配置表格8中使用DM+2和DM-2模式的本发明包括的系统在RD率方面优于使用表格3的传统HEVC。对于常规内部配置可注意到在编码时间上有非常温和的增长（1%）。
表格9
Figure BDA0000437559600000161
尽管表格8显示根据本发明一个实施例的码字的一个实例，也可使用其他码字表格。表格10为根据本发明一个实施例的另一个码字表格。表格10中码字表分配的DM+2和DM-2的码字短于平面模式的码字。
表格10
intra_chroma_pred_mode 码字
DM+2 110
DM-2 1110
0(平面) 11110
3(DC) 11111
35(LM) 10
36(DM) 0
尽管表格8与10中的码字集合与表格3中的传统HEVC的码字集合相同，也可使用其他码字集合以实现本发明。例如表11为根据本发明一个实施例的另一个码字集合。在表格11中，用于DM+2、DM-2、平面模式和DC模式的码字为每个4比特的固定长度。基于表格12中所示的测试，使用表格11的色度内部预测模式编码实现比使用表格8的色度内部预测模式编码更好的性能。
表格11
Figure BDA0000437559600000162
表格12
Figure BDA0000437559600000172
也可将从DM提取的附加内部预测模式加入至内部预测模式集合而并不替换内部预测模式集合中的其他现存模式来实现本发明。例如，表格13为将DM+2和DM-2加入至现存色度内部预测模式集合的实例。相应地，内部预测模式的总数目从6增加至8。对应于表格13的性能如表格14所示，其中可注意到类似的性能改进。
表格13
intra_chroma_pred_mode 码字
0(平面) 110
DM+2 1110
DM-2 11110
3(DC) 111110
1(垂直) 1111110
2(水平) 1111111
35(LM) 10
36(DM) 0
表格14
Figure BDA0000437559600000181
如另一个实例，使用色度内部预测码字表格，其中有6个实体组成的表格包括DM,LM和四个其他模式，采用与表格11中相同的码字，即1100,1101,1110,1111,10及0。然而，四个固定长度码字对应于除DM/LM模式之外的四个其他模式。分别使用变长码字10和0用于DM和LM。
表格15
模式索引 码字
除DM/LM的模式 1100
除DM/LM的模式 1101
除DM/LM的模式 1110
除DM/LM的模式 1111
DM 10
LM 0
对以上描述进行陈述以使本领域技术人员在所提供的特定应用程序的情形和需求中实现本发明。对于所属领域的技术人员对所示实施例的各种修改为显而易见的，且可将再此定义的通用原则运用于其他实施例。因此，本发明并不局限于所示和描述的特定实施例，而应解读为与在此揭示的基本和新颖特征一致的最宽范围。在上述具体描述中，对各种特定细节进行描述以提供本发明的全面理解。然而，本领域技术人员可理解并实现。
包括上述的根据本发明的多层内部亮度预测模式的编码和解码的视频系统可在不同硬件、软件、软件或二者的组合中实施。例如，本发明的一个实施例可为集成在视频压缩芯片中的电路或集成在视频压缩软件中的程序代码以执行实施例中所述的处理。本发明的一个实施例也可为数字信号处理机（DigitalSignal Processor，DSP）上执行的程序代码以执行实施例中所述的处理。本发明也关于由计算机处理器、DSP、微处理器或场可编码门阵列（field programmablegate array，FPGA）执行的多个功能。根据本发明，通过执行定义本发明所包括的特定方法的机器可读软件代码或固件代码，可配置这些处理器执行特定任务。可在不同程序语言和不同格式或风格中开发软件代码或固件代码。也可对不同目标平台编译软件代码。然而，根据本发明不同编码格式、风格和软件代码语言以及为执行任务的配置代码的其他方式都不得脱离本发明的精神与范围。
在不脱离本发明的精神或基本特征本发明的前提下，本发明可以实现为其他形式。所述的实例仅用于说明性质的从各方面考量而并非用于限制本发明。因此，本发明的范围由后续的权利要求表示，而并非由前面的描述限定。在与权利要求项等同的意义和范围内的任何改变都包含在本发明的范围内。

Claims (34)

1.一种内部预测模式解码方法，基于多层级最可能模式集合，该方法包括：
确定多个内部预测模式候选项；
将该多个内部预测模式候选项配置为多个多层级最可能模式集合，其中，该多个多层级最可能模式集合包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合；
根据该多个多层级最可能模式集合对对应于当前区块的当前内部预测模式的有关语法信息进行解码，其中，待解码的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用该第一层最可能模式集合估计该当前内部预测模式；以及
根据该语法信息确定该当前内部预测模式。
2.如权利要求1所示的方法，其特征在于，从群组的一个成员或多个成员的任意组合推导该多个内部预测模式候选项，其中，该群组包括多个相邻区块的多个内部预测模式、多个已编码内部预测模式、来自该多个相邻区块的多个推导内部预测模式、具有规则的多个已编码内部预测模式、根据该多个相邻区块的多个表格查找结果以及具有预定义固定表格或具有可自适应表格的多个已编码内部预测模式。
3.如权利要求1所示的方法，其特征在于，直流模式和平面模式在多个多层级最可能模式集合的其中至少一个中具有不同的多个模式指数。
4.如权利要求1所示的方法，其中，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该多个多层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。
5.如权利要求4所示的方法，其特征在于，如果该第一最可能模式标志指示该当前内部预测模式不等于该多个多层级最可能模式集合中的任意内部预测模式候选项，该语法信息包括剩余模式索引。
6.如权利要求5所示的方法，其特征在于，如果剩余模式索引的多个二进制值或多个比特的一部分可从该剩余模式索引的已解码多个二进制值或多个比特中推导，跳过该部分而不进行解析。
7.如权利要求4所示的方法，其特征在于，该语法信息包括第二最可能模式标志以指示是否该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。
8.如权利要求7所示的方法，其特征在于，如果该第二最可能模式标志指示该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项，停止对应于多个最可能模式标志的语法信息的解码，否则，执行对应于下一个最可能模式标志的语法信息的解码直至在某一层级或最后层级发现指示该当前内部预测模式的该语法信息等于该多个多层级最可能模式集合的其中一个集合中的一个内部预测模式，其中，该对应于下一个最可能模式集合标志的语法信息指示是否该当前内部预测模式等于下一个层级的最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项。
9.如权利要求8所示的方法，其特征在于，该语法信息包括最可能模式索引，该最可能模式集合索引指示当前层级最可能模式集合中的该多个内部预测模式候选项中的哪个等于该当前内部预测模式。
10.如权利要求9所示的方法，其特征在于，如果该当前层级最可能模式集合包括仅一个内部预测模式候选项，跳过对对应于该最可能模式索引的该语法信息的该解码，
11.如权利要求8所示的方法，其特征在于，如果指示该当前内部模式的该语法信息等于在该最后层级的一个内部预测模式候选项，省略解析该下一个最可能模式标志。
12.如权利要求1所示的方法，其特征在于，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。
13.如权利要求12所示的方法，其特征在于，如果该第一最可能模式标志指示该当前内部预测模式等于该第一层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项，停止对应于多个最可能模式标志的语法信息的解码，否则，执行对应于下一个最可能模式标志的语法信息的解码直至解码指示该当前内部预测模式的该语法信息等于当前层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项的该语法信息或直至指示是否该当前内部预测模式等于最后层级最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项的该最可能模式标志，其中，该对应于下一个最可能模式集合标志的语法信息指示是否该当前内部预测模式等于下一个层级的最可能模式集合中的一个内部预测模式候选项。
14.如权利要求13所示的方法，其特征在于，该语法信息包括最可能模式索引，最可能模式索引指示该当前层级最可能模式集合中的该内部预测模式中的哪一个等于该当前内部预测模式。
15.如权利要求14所示的方法，其特征在于，如果该当前层级最可能模式集合包括仅一个内部预测模式候选项，跳过对对应于该最可能模式索引的该语法信息的该解码。
16.如权利要求13所示的方法，其特征在于，如果指示该当前内部预测模式的该最后层级的该最可能模式标志在任何层级中都不存在，在最后层级该语法元素包括剩余模式的索引。
17.如权利要求16所示的方法，其特征在于，如果剩余模式索引的多个二进制值或多个比特的一部分可从该剩余模式索引的已解码多个二进制值或多个比特中推导，跳过该部分而不进行解析。
18.一种内部预测模式编码方法，使用多层级最可能模式集合，该方法包括：
接收对应于当前区块的当前内部预测模式；
确定多个内部预测模式候选项；
将该多个内部预测模式候选项配置为多个多层级最可能模式集合，其中，该多个多层级最可能模式集合包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合；
根据该多个多层级最可能模式集合对该当前内部预测模式进行编码以产生语法信息，其中，产生的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用该第一层最可能模式集合估计该当前内部预测模式；以及
提供对应于该当前内部预测模式的该语法信息。
19.如权利要求18所示的方法，其特征在于，从群组的一个成员或多个成员的任意组合推导该多个内部预测模式候选项，其中，该群组包括多个相邻区块的多个内部预测模式、多个已编码内部预测模式、来自该多个相邻区块的多个推导内部预测模式、具有规则的多个已编码内部预测模式、根据该多个相邻区块的多个表格查找结果以及具有预定义固定表格或具有可自适应表格的多个已编码内部预测模式。
20.如权利要求18所示的方法，其特征在于，直流模式和平面模式在多个多层级最可能模式集合的其中至少一个中具有不同的多个模式指数。
21.如权利要求18所示的方法，其中，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该多个多层级最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。
22.如权利要求18所示的方法，其中，该语法信息包括第一最可能模式标志，该第一最可能模式标志指示是否该当前内部预测模式等于该第一层最可能模式集合中的某个内部预测模式候选项。
23.一种内部预测模式解码装置，基于多层级最可能模式集合，该装置包括：
确定多个内部预测模式候选项的模块；
将该多个内部预测模式候选项配置为多个多层级最可能模式集合的模块，其中，该多个多层级最可能模式集合包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合；
根据该多个多层级最可能模式集合对对应于当前区块的当前内部预测模式的有关语法信息进行解码的模块，其中，待解码的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用该第一层最可能模式集合估计该当前内部预测模式；以及
根据该语法信息确定该当前内部预测模式的模块。
24.一种内部预测模式编码装置，使用多层级最可能模式集合，该装置包括：
接收对应于当前区块的当前内部预测模式的模块；
确定多个内部预测模式候选项的模块；
将该多个内部预测模式候选项配置为多个多层级最可能模式集合的模块，其中，该多个多层级最可能模式集合包括至少一个第一层最可能模式集合和一个第二层最可能模式集合；
根据该多个多层级最可能模式集合对该当前内部预测模式进行编码以产生语法信息的模块，其中，产生的该语法信息的其中一个语法元素对应于使用该第一层最可能模式集合估计该当前内部预测模式；以及
提供对应于该当前内部预测模式的该语法信息的模块。
25.一种色度内部预测模式解码方法，包括：
根据对应于色度内部预测模式集合的码字集合解码用于当前色度区块的色度内部预测模式，其中，该码字集合包括多个可变长度码字和多个固定长度码字，且该多个固定长度码字比该多个可变长度码字长；
如果该码字为该多个可变长度码字中的其中一个，将该色度内部预测模式解码为基于亮度的色度预测模式或直接模式；
如果该色度内部预测模式为该基于亮度的色度预测模式，从当前亮度区块的多个重构像素中推导该色度内部预测模式，且如果该色度内部预测模式为该直接模式，基于该当前亮度区块的内部预测模式确定该色度内部预测模式；以及
如果该码字为该多个固定长度码字中的其中一个，将该色度内部预测模式解码为除该基于亮度的色度预测模式或该直接模式之外的四个模式中的一个。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，由该多个固定长度码字表示的该四个模式为平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，如果该当前亮度区块的该内部预测模式为该平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式中的一个，将该码字集合中的一个固定长度码字分配至不同于该平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式的一个内部模式。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，该多个可变长度码字为1比特或2比特，且该多个固定长度码字为4比特。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，分别对应于平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式，该码字集合由1100,1101,1110,1111,10,及0组成。
30.一种色度内部预测模式编码方法，包括：
确定包括基于亮度的色度预测模式、直接模式及四种其他模式的色度内部预测模式集合，其中，该基于亮度的色度预测模式从当前亮度区块的多个重构像素中推导该色度内部预测模式，且该直接模式基于该当前亮度区块的内部预测模式确定该色度内部预测模式；以及
使用对应于色度内部预测模式集合的码字集合编码用于当前色度区块的色度内部预测模式，其中，该码字集合包括用于该基于亮度的色度预测模式和该直接模式的多个可变长度码字和多个固定长度码字，且该多个固定长度码字比该多个可变长度码字长。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，由该多个固定长度码字表示的该四个模式为平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，如果该当前亮度区块的该内部预测模式为该平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式中的一个，将该码字集合中的一个固定长度码字分配至不同于该平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式的一个内部模式。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，该多个可变长度码字为1比特或2比特，且该多个固定长度码字为4比特。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，分别对应于平面模式、垂直模式、水平模式及直流模式，该码字集合由1100,1101,1110,1111,10,及0组成。
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