CN104427335A - 视频编码的变换方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种视频编码中的变换处理方法及装置。依据本发明的一种应用变换处理于视频编码系统中的视频数据的方法，其中，所述视频数据被划分成多个编码块，所述方法包括：选择一处理块，其中，所述处理块对应来自于一编码块的一预测块或者所述处理块对应一编码块；为所述处理块确定变换尺寸，其中所述变换尺寸选自于基于编码器信息及/或外部信息的第一组支持的变换尺寸，其中，未在所述第一组的支持的变换尺寸中执行成本比较来选择所述变换尺寸；及使用所述变换尺寸于所述处理块上执行变换。本发明还包括与上述方法相应的装置。本发明提供的方法及装置能够简化确定变换尺寸的流程及终止重复的变换/逆变换处理。

Description

视频编码的变换方法及装置
【技术领域】
本发明的实施例涉及视频编码，且特别地，涉及视频编码系统中的变换处理的一种方法及装置。
【背景技术】
随着视频编码技术的发展，视频编码算法的复杂度增加。举例来说，一传统的视频编码系统可涉及帧内及帧间预测、变换、量化、逆量化及逆变换为了选择最佳的系统参数，成本及性能被用来评估所有可能的系统参数。这些选择处理进一步增加了系统的复杂度。复杂的算法对硬件在处理速度及能耗上的能力具有更高的要求。尤其对日益增加的对更高清晰度视频的要求来说，更是如此。
在高效视频编码标准(High Efficiency Video Coding，HEVC))中，总体的编码结构由于尺寸不同可以分类为：编码单元、预测单元及变换单元。在本发明中也可以简称为：CU、PU及TU。每一个图像被划分成多个最大编码单元(largest CUs，LCUs)或者多个编码树块(Coding Tree Blocks，CTBs)。然后，每一LCU被递归地划分成更小的编码单元直至叶编码单元(leaf CU)或者最小编码单元。当分级编码单元树形成，依据分割类型，帧间或者帧内预测被应用至预测单元。每一PU可被划分成更小的一个或者多个块(block)，即更小的预测单元。应用帧内或者帧间预测后将为每一PU形成冗余。进一步，上述冗余可以被划分至变换单元(TU)，且为了，紧凑(压缩)的数据表示，二维变换被应用至所述冗余数据来转换空间数据成变换参数。
在视频编码中，一个图像的源像素被帧内预测或者帧间预测处理。如图1A所示，通过从原始源像素中减去预测像素，产生所述残留像素(即，冗余)。然后，所述残留像素被变换(T)、量化(Q)、逆变换(IT)、逆量化(IQ)及其它处理流程进行处理。在本发明中变换(量化)处理即变换(量化)的处理流程，也简述为变换(量化)。如图1B所示，变换单元(TU)尺寸可以为16x16,8x8or4x4。图2所示的是为通过帧内预测编码的一预测块确定变换尺寸的流程图。为每一预测块确定变换尺寸，相应于一预测块的源像素块在步骤210被接收。在步骤220，一帧内预测的方法被确定且使用所述被确定的帧内预测方法对所述预测块应用帧内预测以形成预测冗余。所述预测块的帧内预测是基于由步骤230确定的变换类型，其中所述变换类型相应于离散余弦变换(discrete cosinetransform，DCT)或者离散正弦变换(discrete sine transform，DST)。当为一块选择帧内预测，基于空间相邻(spatial neighboring)数据形成的所述预测数据被编码。在HEVC中，帧内预测的方向可以包括垂直、水平及其它角度的方向。在步骤240，为所述预测块评估与所有变换尺寸相关的成本(如，比特率(bit rate))及性能(如.失真(distortion))在步骤250中，依据各种变换尺寸的被计算的比特率和失真，确定所需的变换尺寸。
编码处理涉及变换和量化。在步骤241及242，为了精确评估率-失真的关系，一给定的变换尺寸的变换/量化及逆变换/逆量化被执行于所述冗余。基于步骤241的量化结果，所述比特率可以被计算。在图2中，比特率被当成步骤244中的部分功能被执行。如步骤243所示，在变换/量化及逆变换/逆量化被执行于所述冗余后，所述已处理的冗余被加回至所述帧内预测数据以形成重构预测块。在步骤243形成重构预测块后，所述原始预测块和所述重构预测块之间的失真在步骤244被评估。当所有可能的变换尺寸的率和失真被计算后，在步骤250比较所述结果以选择所需变换尺寸。所述决定处理经常涉及率-失真优化。在HEVC中，一PU可以被划分成一个或多个TU。因此，步骤250中的处理为依据率-失真优化，为所述PU确定一TU尺寸。然而，一编码系统可能使用其他成本-性能标准以确定所需变换尺寸。确定变换尺寸可能导致高的计算复杂度及功耗、更长的计算时间或者硬件实现的高区域成本。因此，需要开发一种方法能够简化变换尺寸选择的处理。
图3揭露了基于编码系统的HEVC的流程图。其中，率-失真优化被用于为一CU确定TU尺寸、PU尺寸及CU尺寸。如上所述，在HEVC，一CU可被划分成一个或者多个CU。CU分区后，形成一组CU。所述CU组内的每一CU被用于作为一PU且所述PU能被划分成一个或多个PU。在PU分区后，形成一组PU，且所述PU组内的每一PU的冗余形成。与所述PU组内每一PU相关的冗余被划分至一个或者多个TU。所述率-失真优化处理被用于计算与每一PU相关的所有可能变换尺寸的率和失真。在图3中，于步骤310，接收每一PU相关的冗余。每一PU的所有可能TU尺寸相关的率和失真在方块240被执行。依据计算的所有可能变换尺寸的率和失真，在步骤250，为所述PU选择一变换尺寸。在步骤340，具有确定的变换尺寸的每一PU的成本被确定。在步骤350，一个CU中的所有不同PU尺寸的成本被比较，为一个CU确定所述PU尺寸。在步骤360，收集所述CU内所有PU的成本，一CU的成本被计算。在步骤370，比较不同CU尺寸的成本以确定CU尺寸。步骤380，为所选CU尺寸及PU尺寸执行重构。基于所选择的CU尺寸及PU尺寸，重构所述CU。
在一传统的编码系统中，在成本评估阶段，为每一PU执行变换/逆变换以计算或者预测与所选变换尺寸相关的率和失真。图4揭露在HEVC的每一PU的成本评估的流程图。在步骤410，接收一PU的冗余。然后，在步骤420，于所述冗余上执行与变换尺寸相关的变换和量化，且在步骤430，于所述冗余上执行逆变换和逆量化。在步骤440，将预测加入所述已处理冗余以重构所述PU，为了确定原始PU与重构PU之间的失真。在步骤450，所述PU的成本(率)和性能(失真)被计算或者预测。图5揭示了为HEVC内的每一PU的数据重构的流程图。为一给定变换尺寸，所述重构处理类似于图4中所述的成本评估处理，处理不需要计算成本/性能。
如图2及图3所述，在一传统编码系统中，为每一PU的所有可能的变换尺寸执行变换和逆变换。在HEVC中，每一CU可被划分成一个或多个CU，且每一PU可以划分成一个或者多个PU。在一基于HEVC的编码系统中，所述选择最佳变换尺寸的处理，执行为所有可能的变换尺寸执行变换/逆变换，实质上会增加系统复杂度，功耗和处理时间。更进一步，所述变换/逆变换需要在成本评估和视频数据重构被中执行，会进一步增加系统复杂度。因此，需要开发一种简化确定变换尺寸的处理流程，且终止重复的变换/逆变换处理。
【发明内容】
依据本发明的示范性实施方式，提供对视频编码系统中的视频数据进行变换处理的方法及装置，能够解决上述问题。
本发明公开一种将视频编码系统的的视频数据变换处理的方法。视频数据被分成多个编码块。根据本发明一个实施例中，所述方法包括：选择一处理块，其中，所述处理块对应来自于一编码块的一预测块或者所述处理块对应一编码块；为所述处理块确定变换尺寸，其中所述变换尺寸选自于基于编码器信息及/或外部信息的第一组支持的变换尺寸，其中，未在所述第一组的支持的变换尺寸中执行成本比较来选择所述变换尺寸；及使用所述变换尺寸于所述处理块上执行变换。处理块可以包括多个由帧内预测处理的像素。所述处理块相应于一帧内预测编码块。所述编码器信息被选择于包含所述处理块的尺寸信息及所述处理块的预测信息的第二组。所述处理信息包含至少一预测方向及由预测处理产生的冗余的分析结果。所述外部信息选自于第三组，所述第三组包括：第一数量的系统带宽；第二数量的网络带宽；第三数量的系统能源；第四数量的移动装置的电池续航；第五数量的编码多个像素的时间预算；及所述视频编码系统的计算能力。所述方法进一步包括当所述处理块包含多个变换块时，为所述处理块内的多个变换块分享帧间预测信息的步骤。本发明还包括实现上述方法的装置。
依据本发明的另一方面，一种对视频编码系统中的视频数据应用变换处理的方法，所述方法包括：接收所述视频数据的一个处理块，其中，所述处理块包括至少一预测块；为所述至少一预测块确定变换尺寸，其中，所述变换尺寸选自于包含所支持的变换尺寸的第一组；为每一预测块评估预测单元成本；及为每一预测块重构形成重构预测块；其中，仅在为每一预测块评估所述预测单元成本时，被确定的变换尺寸的变换量被应用至每一预测块或者仅在为每一预测块重构所述重构预测块时，被确定的变换尺寸的变换量被应用至每一预测块。所述处理块相应于一预测编码块。所述处理块相应于一个编码块，且所述编码块依据自一分区组中选择的编码单元分区，所述编码块被划分成一个或多个预测块，其中，所述方法进一步包括：依据与编码单元成本相关的分区组的编码单元分区，选择所需编码单元分区，其中与一个编码单元分区相关的所述编码单元成本被确定，是基于依据所述一个编码单元分区，所述编码块产生的所述一个或多个预测单元的预测单元成本，及重构所述编码块，是基于依据所述所需编码单元分区，所述编码块产生的所述重构预测块。每一预测块包括多个使用帧内预测产生的多个像素。所述变换尺寸选自于包含编码器信息和外部信息的第二组。所述编码器信息选自与包含所述编码块的尺寸信息和所述处理块的预测信息的第三组。所述预测信息包括至少一预测方向和自预测处理产生的冗余的分析结果。所述外部信息选自于包含以下内容的第四组：第一数量的系统带宽；第二数量的网络带宽；第三数量的系统能源；第四数量的移动装置的电池续航；第五数量的编码多个像素的时间预算；及所述视频编码系统的计算能力。所述方法进一步包括为每一预测块内的多个变换块分享帧内预测信息。本发明还包含实现上述发明的装置。
上述发明的目的在本领域的普通技术人员阅读本申请的优选实施例后可以毫无疑义得到，下面将结合图示对上述优选的技术方案进行详细说明。
【附图说明】
图1A示出在视频编码产生的冗余的示例。
图1B示出冗余的TU分区为不同的TU尺寸的示例。
图2示出传统处理的确定变换尺寸的一个示例性流程图。
图3示出了在HEVC视频编码的示例性流程图。
图4示出的PU成本计算的一个示例性流程图。
图5示出的PU的视频数据重构一个示例性流程图。
图6示出按照本发明一个实施例确定变换尺寸的一个示例性流程图。
图7示出按照本发明另一实施例确定变换尺寸的一个示例性流程图。
图8示出按照本发明另一实施例确定变换尺寸的一个示例性流程图。
图9示出按照本发明另一实施例确定变换尺寸的一个示例性流程图。
图10A示出了根据本发明的一个实施例，视频编码执行变换至编码单元的的示例性流程图，其中所述系统包含率-失真优化来确定CU尺寸和PU尺寸。
图10B示出了依据本发明的一实施例，视频编码结合从一组所支持的变换尺寸中选定变换尺寸，且执行一次变换到一个编码单位的示例性流程图。其中，其中所述系统包含率-失真优化来确定CU尺寸和PU尺寸。
图11A示出了根据本发明一个实施例，视频编码执行一次变换到预测单元的示例性流程图。
图11B示出了根据本发明另一个实施例，视频编码执行一次变换到预测单元的示例性流程图。
图12示出根据本发明一个实施例执行变换的示例性流程图。
图13示出根据本发明一个实施例执行变换至各预测块的一个示例性流程图。
图14示出了根据本发明一个实施例的执行变换至各预测块的一个示例性流程图。
【具体实施方式】
为了降低传统视频编码系统内与变换尺寸选择相关的计算复杂度，本发明揭露的实施例提供一种视频编码方法，所示视频编码方法使用不需要比较不同变换尺寸的成本的不同来选择变换尺寸。简化变换尺寸的确定的一个好处为：在编码所述预测块之前确定所述变换尺寸能降低计算复杂度。本发明的另一实施例能够终止在评估阶段和重构阶段的重复的变换处理。因此，对于视频编码处理中的每一预测块，变换仅被执行一次。所述变换可以被执行在评估每一预测块的成本的阶段或者可以被执行在重构每一预测块的阶段。另外，通过简化所述变换尺寸的确定的方法，软件实现的计算时间或者硬件实现的成本将被减少。依据本发明的方法能够带来较少的功耗。
在本发明中，变换尺寸被直接确定，无需在一组支持的变换尺寸中执行成本比较。为一所选的预测块或者一所选的编码块从一组支持的变换尺寸中选择变换尺寸。一预测块的支持的变换尺寸不会大于所述所选的预测块或者所述所选的编码块的尺寸。变换尺寸的确定是基于编码器信息、外部信息或者二者的结合。与传统编码系统中对变换尺寸的确定是基于所有所支持变换块尺寸的成本不同。因此，依据本发明变换尺寸的确定显然更简单。
在视频编码中，一个编码块包含一个或多个预测块，且每一预测块包括一个或多个变换块。依据本发明的一实施例，为一预测块相关的冗余选择一变换尺寸。依据本发明的另一实施例，为与一编码块相关的冗余选择一变换尺寸。依据本发明，变换尺寸的确定无需比较一组所支持的变换尺寸的成本，变换尺寸的确定是基于编码器信息、外部信息或者二者的结合
本发明的一实施例中，视频编码系统的外部信息在确定变换尺寸的时候被考虑。本发明中所用的术语“外部信息”涉及以下的编码处理的各种“外部”因素。这些外部信息与用于实现下述视频编码的软件/硬件系统相关。这些外部信息也与下述编码所在的环境相关。根据特定的实施方式，所选变换尺寸对与软件/硬件系统相关的功耗和处理时间有不同的影响。功耗和处理时间在系统设计中扮演重要的作用。举例来说，在所述移动或便携式环境中，移动或便携式装置(设备)基于有限的电池和电池容量运作。因此，功耗能直接作用装置在不同操作模式能够持续多长时间。
一较大的变换尺寸可导致更多的功耗或者更低的功耗。一较大的变换尺寸可导致更长的处理时间或者更短的处理时间。举例来说，在一实施中，变换尺寸NxN的计算复杂度相当于N3。因此，变换尺寸16x16的复杂度为4096(＝16x16x16)。如果16x16块被划分成四个8x8变换块，则复杂度为2048(＝4x8x8x8)。如果16x16块被划分成十六个4x4变换块，则复杂度为变为1024(＝16x4x4x4)。因此，一较大变换尺寸在这种情况下会导致更高的复杂度。更高复杂度需要更多的电路或者更多的逻辑以实施所述变换处理。替代地，这也会带来更长的时间以使得所述软件/硬件对较大的变换尺寸实施变换处理。因此，在这种情况下，较大变换尺寸将会导致更高的功耗与更长的处理时间。在另一示范的实施中，变换尺寸NxN的计算复杂度相当于Nxlog2N。因此，变换尺寸16x16的复杂度为64(＝16xlog216)，如果16x16块被划分成四个8x8变换块，则复杂度为96(＝4x8xlog28)，如果16x16块被划分成十六个4x4变换块，则复杂度为变为128(＝16x4x log24)。因此，一较大变换尺寸在这种情况下会导致更小的复杂度。更小复杂度需要更少的电路或者更少的逻辑以实施所述变换处理。替代地，这也会带来更短的时间以使得所述软件/硬件对较大的变换尺寸实施变换处理。因此，在这种情况下，较小变换尺寸将会导致更高的功耗与更长的处理时间。
上述分析揭示变换尺寸对功耗和处理时间的影响。根据一个特定的实施，一较大的变换尺寸可导致更高的能耗(功耗)/更长的处理时间，或者更低的功耗/更短的处理时间。与系统实施相关的因素(一种类型的外部信息)可被用于确定变换尺寸，以降低复杂度或能耗(功耗)或处理时间。依据本发明一实施例，在较大变换尺寸导致较低能耗的情况下，为一预测块或一编码块确定变换尺寸如表1所示。表1所示中，为一具有大的能源预算的系统，选择小的变换尺寸(即4x4)，另一方面，为一有限的能源预算的系统，选择大的变换尺寸(即16x16)。依据本发明另一实施例，在较大变换尺寸导致较高能耗的情况下，为一预测块或一编码块确定变换尺寸如表2所示。表2所示中，为一有限的能源预算的系统，选择小的变换尺寸。
表1
能源预算(Power budget) 变换尺寸(Transform size)
大(Large) 4x4
中(Medium) 8x8
小(Limited) 16x16
表2
能源预算(Power budget) 变换尺寸(Transform size)
大(Large) 16x16
中(Medium) 8x8
小(Limited) 4x4
变换尺寸的确定可取决于编码器的计算能力或者编码一像素的块的时间预算的数量。对于较大变换尺寸，如果软件/硬件(固件)实施需要更少的处理时间，如果系统具有较少的时间预算或者较低的计算能力，一较大的变换尺寸被选择。举例来说，在HEVC编码中的一些处理步骤的特征为串行处理(如：重构、解块和环路滤波)且不能被平行执行。因此，一较小的变换尺寸会导致更长的处理时间。在这种情况下，使用较大的变换尺寸可以降低处理时间。依据本发明的一实施例，为一预测块或一编码块确定变换尺寸的范例如表3所示，在这种情况下，较大的变换尺寸导致较少的处理时间。如表3所示，若系统时间预算短，一大的变换尺寸被选择。依据本发明的另一实施例，为一预测块或一编码块确定变换尺寸的范例如表4所示，在这种情况下，较大的变换尺寸导致较长的处理时间。如表4所示，若系统时间预算短，一小的变换尺寸被选择。
表3
时间预算(Time budget) 变换尺寸(Transform size)
短(Short) 16x16
中(Medium) 8x8
长(Long) 4x4
表4
时间预算(Time budget) 变换尺寸(Transform size)
短(Short) 4x4
中(Medium) 8x8
长(Long) 16x16
除了功耗和处理时间，变换尺寸也可能影响其它的系统特性，如系统带宽或网络传输(例如，视频传输)的影响。对于给定的系统，系统带宽总是有限的。数据存取将常延迟，或者如果所需要的带宽超过可用带宽的数据变得不可用或丢失。根据本发明一实施例中为变换尺寸的选择考虑到系统带宽。例如，较小的变换尺寸，可能在编码过程需要更多信息。此外，较小的变换尺寸可能会在记忆体存取中承担更多的开销，并有效降低系统带宽。在使用多核心处理的编码系统，如果独立的处理任务由多个内核执行，大的变换尺寸将减少不同处理核心之间所需的通信。因此，系统会选择一个小变换尺寸，如果系统有严格的系统带宽需求。另一方面，如果所述系统具有高的系统带宽，小的变换尺寸可被选择。
当在编码系统被用在实时环境中，特别是在双向传输的环境中，变换尺寸的确定也考虑到在网络上传输。如果解码器可提供编码需求回编码器，编码器可以选择相应的合适的变换尺寸。例如，解码器可以通过特定的解码器的实现，导致对于较小的变换尺寸，更长的解码时间或更高的功耗。当解码器希望减少解码时间或功耗时，解码器可以要求编码器改变到一个更大的变换尺寸。
如上述是变换尺寸确定根据外部信息：诸如功耗、处理时间、系统带宽，解码器能力等等。本发明的实施例也可以选择根据编码器的信息确定变换尺寸。在本发明中的编码信息指的是由编码器选择的编码参数或可由编码器来测量的任何视频数据特性。例如，如表5所示，变换尺寸的选择可以纯粹基于所述预测块或编码块的尺寸。
表5
在另一实施例中，如表6所示，变换尺寸是根据预测块或编码块所选的帧内预测方向确定，如果帧内预测方向是水平的或垂直的，8×8变换尺寸被选择。如果帧内预测方向是对角线，4×4变换尺寸被选择。
表6
根据本发明另一实施例中，变换尺寸的选择是基于自帧内预测导致的冗余的测量。例如，可以使用冗余方差(variance of the residues)。如果冗余方差大时，则表示所述冗余含有高活性，且较小的变换尺寸可能会导致更好的压缩性能。根据本发明的示例性变换尺寸的选择示于表7，其中所述冗余的方差与预先定义的阈值进行比较。如果冗余的方差大于预设的阈值，则16×16变换尺寸被选择。否则，在8×8变换尺寸被选择。而冗余的方差被用作活性的信号测定，也可以使用其它的测量。例如，可以采用均方值。
表7
冗余比较结果 变换尺寸(Transform size)
冗余方差<＝预设的阈值 16x16
冗余方差>预设的阈值 8x8
在本发明的另一个实施例中，变换尺寸是基于冗余的频率特性来确定。例如，对于冗余的高频率的绝对值的总和与冗余的低频率的绝对值之和进行比较。如果频率特性表明所述冗余在高频区域中比低频率区域中有更多的信号内容，则表示所述冗余对应于具有高活性的信号。在这种情况下，一个较小的变换块会导致更好的压缩性能。否则，一个更大的变换块可能会导致更好的压缩性能。根据本发明的示例性变换尺寸的选择示于表8。如果冗余的高频率的绝对值的总和大于冗余的低频率的绝对值的总和，4×4变换尺寸被选定。否则，16×16变换尺寸被选择。高频率和低频率之间的划分可以是任意的，或者可以平分在折线扫描频率的中间。
表8
图6所示为根据本发明一个实施例为预测单元(PU)确定TU尺寸的示范性流程图。为PU选择一TU尺寸，不执行支持所述PU的一组TU尺寸的成本比较。如图6所示，在步骤610中，接收对应于PU的源像素块，其中所述像素块对应的PU像素以通过帧内预测进行处理。在步骤630中确定变换类型，且所确定的变换类型被提供至步骤620，其中，帧内预测方法被确定且根据所选择的帧内预测方法和变换类型执行帧内预测。在步骤620，还根据所选的变换类型和帧内预测方法对源像素执行帧内预测，以形成预测冗余，在HEVC中，帧内编码块的变换类型对应为DCT或DST。在步骤640中，为所述PU确定TU尺寸，其中TU尺寸，首先在步骤641识别(identified)所述PU尺寸。在步骤642中，基于PU尺寸，从一组支持的TU尺寸中确定TU尺寸。所述PU尺寸映射所述TU尺寸可基于一表格，如表5。
根据图7所示的本发明的另一实施例。如图7所示，一旦每一CU的尺寸是不进行所述CU的支持TU的尺寸之间的成本比较来确定，则所述每个编码单元(CU)的TU尺寸被确定。如图7所示，在步骤710中接收源像素块，其中所述像素块对应的像素的CU通过帧内预测进行处理。在步骤730为所述PU确定的变换类型，且所确定的转换类型被提供至步骤720，其中为所述CU的一PU确定帧内预测方法。所述CU的所述冗余通过应用基于所选择的变换类型和预测方法的帧内预测形成。在步骤740，为所选CU确定TU尺寸。在步骤741，为被处理的PU，PU尺寸首先被识别，然后，在步骤742，，所述TU尺寸基于CU尺寸从一组支持的TU中被确定。所述CU尺寸映射所述TU尺寸可基于一表格，如表5。
根据本发明另一实施例中，帧内预测信息被用来确定对于给定的预测块的变换尺寸。帧内预测信息可以是预测方向或预测冗余的测量。图8示出一编码系统结合本发明的实施例的示例性的流程图。所述处理步骤是相似于图6，除了步骤840。在冗余形成之后，在步骤841，帧内预测信息被识别，且在步骤842，基于帧内预测信息的所述PU的TU尺寸被选择。从帧内预测信息到TU尺寸的映射可以根据一个表。如表6。尽管图8示出基于帧内预测方向的变换尺寸的选择的例子，变换尺寸的选择也可以基于冗余的其他测量。例如，变换尺寸的选择，也可以根据如表7的冗余的方差，或如表8所示的冗余的高频率的绝对值的总和冗余的低频率的绝对值的总和之间的比较结果。
图8示出一编码系统结合本发明的另一实施例的示例性的流程图。所述处理步骤是相似于图6除了步骤940。在冗余形成之后，在步骤941，外部信息被确定，且在步骤942基于帧内预测信息所述PU的TU尺寸被确定。所述外部信息可能与软件/硬件编码系统实现编码过程的能力相关。例如，所述外部信息可以对应于与变换尺寸相关联的系统的处理时间或功耗。从外部信息与TU尺寸的映射可以基于一个表，如从表4至表1中选择其一。
如之前所述，在现有的编码系统结合率和失真优化，在成本评估阶段，必须为每个预测单元中的所有可能的变换尺寸进行所述变换处理。为每个预测单元确定最佳变换尺寸后，在重构阶段，使用所述变换尺寸的变换处理被应用至相应于所述PU的所述冗余。因此，在成本评估和视频数据重建中进行变换处理。根据本发明的一实施例，变换处理在编码预测块中仅进行一次。变换处理可以在评估每个预测块的成本或重建每个预测块时被执行。为了在成本评估或评估每个预测块期间仅执行一次变换处理，变换或逆变换的结果必须被存储在存储器中。当进行数据重建的过程中，变换或逆变换的结果从存储器中被读取。
图10A示出了一个编码系统的示例性流程图，其中所述编码系统仅在成本评估期间(阶段)进行变换处理。所述编码系统采用率失真优化过程确定最佳的CU分区、PU分区和TU分区。因此，对于给定的CU，每个CU尺寸相关的成本必须被确定。为了确定每个CU尺寸的成本，用于与一个CU尺寸相关的所有可能的PU尺寸的成本被评估。此外，对于每个给定的PU尺寸，与PU相关的冗余被划分成不同的TU尺寸。所有可能的组合相关的成本必须进行评估及比较，并以确定所期望的CU尺寸和PU尺寸。在图10A的左侧示出的步骤(1010至1050)意在为一个给定CU尺寸的每一个PU相关的所有TU计算成本。步骤1010，接收与PU相关的冗余。步骤1015，当前变换尺寸指定为第一可能变换尺寸。步骤1020至1050相关的环路是计算与每一个PU相关的所有可能TU尺寸的成本。在步骤1020和1025，分别为使用给定的变换尺寸执行(正向)变换处理和逆向变换处理的。所述给定的变换尺寸为当前变换尺寸。变换处理和/或逆变换处理的结果如图步骤1030被存储。步骤1035，加入预测至恢复的冗余以重构所述PU。步骤1040，使用确定的TU尺寸评估所述PU的成本。在步骤1045，判断是否是最后一个TU尺寸。每个PU的所有TU尺寸相关的成本被确定后，在步骤1055，为所述变换尺寸确定所述PU的成本。在步骤1056，它确定是否存在任何更多的给定CU尺寸的PU由步骤1010至1050处理。在步骤1060，所有不同的PU的尺寸的成本进行比较，为CU尺寸确定所期望的PU尺寸。在步骤1065，一个CU尺寸中的所有PU的成本被收集以计算一个CU的成本。在步骤1070，所有不同CU尺寸的成本被比较以选择所期望的CU尺寸，如步骤1075所示。然后通过获取存储在存储器中的变换或逆变换数据，所述CU基于所选择的CU尺寸和PU尺寸被重构。因此，在重构阶段，没有必要进行变换或逆变换。对于给定PU的一次变换处理，图10A中的流程可通过移除相关的CU分区的判定步骤来进行简化。
如图10A所示，基于速率和失真优化是相当复杂的，因为所有可能的TU的尺寸必须被评估。本发明的一个实施方案中结合一次变换处理，为所述CU从可能变换尺寸范围中选择一个变换尺寸。图10B为一编码系统结合一次变换处理和为所述CU从可能的变换尺寸范围中选择一个变换尺寸的流程图。在步骤1010接收与每个PU关联的冗余后，就没有必要去通过图10A的左部的循环来为所有可能的变换尺寸计算成本。变换和逆变换可以在成本评估阶段中进行，即在步骤1085，为给定的变换尺寸确定所述PU的成本。然而，变换和逆变换，也可以在重构阶段进行(步骤1090)。
图11A示出了根据本发明，视频编码系统结合一次变换处理及为每个PU在成本评估中自可能的变换尺寸的范围内选择变换尺寸的示范性流程图。可能或允许的变换尺寸的范围包括一组支持的变换尺寸。在步骤1110，为一PU接收冗余。在步骤1120，从允许的范围内确定变换尺寸。例如，如上所述(即，如表1～表8)确定变换尺寸的方法可以被使用。成本的计算在步骤1131至步骤1135被执行，包括变换和逆变换。在步骤1131，与所述PU相关的冗余使用所述确定的TU尺寸被变换和量化，且接着在步骤1132被逆变换和逆量化。在步骤1133，变换和逆变换的结果被存储在存储器中。为了计算所述PU的成本，在步骤1134，所述预测被加入到恢复的冗余以重构PU。然后，在步骤1135，所述PU的成本被评估。在重构阶段，变换和逆变换的结果被从存储器读回且被加入所述预测数据以形成所述重构PU。在重构阶段，变换和逆变换将不会被执行。
根据本发明另一实施例中，变换处理(功能)在视频数据重构的过程中只执行一次。图11B示出了视频编码在PU重构的过程执行一次变换的流程图。重构过程是相似于图11A所示的成本评估过程。然而，没有必要存储变换和逆变换的结果以供将来使用。此外，也没有必要在重构过程中评估成本。
图12示出根据本发明一个实施例，视频编码系统使用不执行不同变换尺寸之间的成本比较而从一范围内的变换尺寸中选定的变换尺寸示例性流程图。在步骤1210，当接收到视频数据，一个处理块被选择。所述处理块可以是一个编码块或者一个编码块的预测块。在步骤1220，所述处理块的变换尺寸是从一组支持的变换尺寸中选择的。所述变换尺寸的确定是基于编码器的信息、外部信息或两者的结合。变换尺寸的确定没有进行所述组所支持的变换尺寸的成本的比较。在步骤1230，使用所述变换尺寸，为所选择的处理块执行变换。所述处理块可包含多个通过帧内预测处理的像素。所述编码块可为帧内预测编码块。基于至少一编码器信息和外部信息，所述变换尺寸选择自一组支持的变换尺寸。执行变换的流程可进一步包含为所述处理块中的所有变换块分享预测信息的步骤。所述编码器信息可选自一组包含下述两个信息中的其中一个：所选处理块的尺寸信息或预测信息。所述预测信息可以为预测方向，基于通过帧内预测处理产生的冗余的分析结果，或者上述二者的结合。所述外部信息可以被选自下述一组信息：系统带宽、网络带宽、系统能源、移动装置的电池的所剩电量或者剩余电量，编码多个像素的时间预算及系统的计算能力。
图13示出根据本发明一个实施例，应用变换处理于每个预测块的成本评估的一个示例性流程图。在步骤1310，接收视频数据的一个处理块，所述处理块包括至少一个预测块。在步骤1320中，为一个处理块中的一个预测块或所述的至少一个预测块确定一个变换尺寸。所述变换尺寸的确定是通过从所选处理块支持的一组变换尺寸中选择一个变换尺寸。变换尺寸可以基于编码器的信息、外部信息或两者来确定。在步骤1330中，为每个预测块评估PU成本。在成本评估处理中，具有确定的变换尺寸的变换被应用至每一预测块。在步骤1340，为每一预测块重构预测块。
图14示出，依据本发明的一实施例，为每一预测块在重构形成一重构预测块阶段应用变换处理的流程图。如步骤1440所示，不同于图13所示的流程图，具有确定的变换尺寸的变换被应用至每一预测块的重构阶段。
本发明还提供实现本发明的实施例所述的方法的装置。依据本发明的一种实施方式的装置，所述装置为一种应用变换于视频编码系统中的视频数据的装置，其中，所述视频数据被划分成多个编码块，所述装置包括：选择一个处理块的模块，其中，所述处理块对应来自于一编码块的一预测块或者所述处理块对应一个编码块；为所述处理块确定变换尺寸的模块，其中所述变换尺寸选自于基于编码器信息及/或外部信息的第一组支持的变换尺寸，其中，未在所述第一组的支持的变换尺寸中执行成本比较来选择所述变换尺寸；及使用所述变换尺寸于所述处理块上执行变换的模块。
依据本发明的另一种实施方式的装置，一种对视频编码系统中的视频数据应用变换的装置，所述装置包括接收所述视频数据的一个处理块的模块，其中，所述处理块包括至少一预测块；为所述至少一个预测块确定变换尺寸的模块，其中，所述变换尺寸选自于包含所支持的变换尺寸的第一组；为每一预测块评估预测单元成本的模块；及为每一预测块重构形成重构预测块的模块；其中，仅在为每一预测块评估所述预测单元成本中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块或者仅在为每一预测块重构形成所述重构预测块中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块。
图6至图14所示的示例性流程图仅为说明目的，而在不背离本发明的精神的情况下，所述领域的一般技术人员可以重排、合并或者分割步骤以实施本发明。
依据上述本发明的实施方式可利用各种硬件、软件代码、或两者的组合来实现。例如，本发明实施例可以是集成到视频压缩芯片的电路或集成到视频压缩软件的程序代码，以执行这里描述的处理过程。本发明一实施例中也可以是由数字信号处理器(DSP)来执行的程序代码，以执行本文所述的处理过程。本发明还可以涉及由计算机处理器、数字信号处理器、微处理器、或现场可编程门阵列(FPGA)执行的若干功能。这些处理器可以根据本发明被配置成通过执行机器可读软件代码或定义本发明所体现的特定方法的固件代码来执行特定的任务。软件代码或固件代码可能以不同的编程语言和不同的格式或样式来开发。软件代码也可以被编译用于不同的目标平台。然而，不同的代码格式、样式和软件代码语言以及配置代码以根据本发明执行任务的其他手段将不会脱离本发明的精神和范围。
本发明可以以其他特定形式来实施而不背离其精神或本质特征。所描述的实施例在所有方面都被认为仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求而不是由前面的描述来表示。在权利要求的等同含义和范围内的所有变化都是在其范围之内。

Claims (19)

1.一种应用变换于视频编码系统中的视频数据的方法，其中，所述视频数据被划分成多个编码块，所述方法包括：
选择一处理块，其中，所述处理块对应一编码块的一预测块或者所述处理块对应一编码块；
为所述处理块确定变换尺寸，其中所述变换尺寸选自于基于编码器信息及/或外部信息的第一组支持的变换尺寸，其中，未在所述第一组支持的变换尺寸中执行成本比较来选择所述变换尺寸；及
使用所述变换尺寸于所述处理块上执行变换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理块相应于帧内预测编码块。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理块包括多个使用帧内预测处理的像素。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码器信息被选择于包含所述处理块的尺寸信息及所述处理块的预测信息的第二组。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预测信息包含至少一预测方向及由预测处理产生的冗余的分析结果。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部信息选自于第三组，所述第三组包括：
第一数量的系统带宽；
第二数量的网络带宽；
第三数量的系统能源；
第四数量的移动装置的电池续航；
第五数量的编码多个像素的时间预算；及
所述视频编码系统的计算能力。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当所述处理块包含多个变换块时，为所述处理块内的多个变换块分享帧内预测信息的步骤。
8.一种对视频编码系统中的视频数据应用变换的方法，所述方法包括：接收所述视频数据的一个处理块，其中，所述处理块包括至少一预测块；
为所述至少一预测块确定变换尺寸，其中，所述变换尺寸选自于包含所支持的变换尺寸的第一组；
为每一预测块评估预测单元成本；及
为每一预测块重构形成重构预测块；
其中，仅在为每一预测块评估所述预测单元成本中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块或者仅在为每一预测块重构形成所述重构预测块中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理块相应于一预测编码块。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理块相应于一编码块，且所述编码块依据自一分区组中选择的编码单元分区，被划分成一个或多个预测块，其中，所述方法进一步包括：
依据与所述分区组的所述编码单元分区相关的编码单元成本，选择所需编码单元分区，其中与一个编码单元分区相关的所述编码单元成本被确定，是基于依据所述一个编码单元分区，所述编码块产生的所述一个或多个预测单元的预测单元成本，及
重构所述编码块，是基于依据所述所需编码单元分区，所述编码块产生的所述重构预测块。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述编码块相应于帧内预测编码块。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，每一预测块包括多个使用帧内预测产生的多个像素。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述变换尺寸选自于包含编码器信息和外部信息的第二组。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述编码器信息选自与包含所述编码块的尺寸信息和所述处理块的预测信息的第三组。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预测信息包括至少一预测方向和自预测处理产生的冗余的分析结果。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述外部信息选自于包含以下内容的第四组：
第一数量的系统带宽；
第二数量的网络带宽；
第三数量的系统能源；
第四数量的移动装置的电池续航；
第五数量的编码多个像素的时间预算；及
所述视频编码系统的计算能力。
17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括为每一预测块内的多个变换块分享帧内预测信息。
18.一种应用变换于视频编码系统中的视频数据的装置，其中，所述视频数据被划分成多个编码块，所述装置包括：
选择一个处理块的模块，其中，所述处理块对应来自于一编码块的一预测块或者所述处理块对应一个编码块；
为所述处理块确定变换尺寸的模块，其中所述变换尺寸选自于基于编码器信息及/或外部信息的第一组支持的变换尺寸，其中，未在所述第一组的支持的变换尺寸中执行成本比较来选择所述变换尺寸；及
使用所述变换尺寸于所述处理块上执行变换的模块。
19.一种对视频编码系统中的视频数据应用变换的装置，所述装置包括：
接收所述视频数据的一个处理块的模块，其中，所述处理块包括至少一预测块；
为所述至少一个预测块确定变换尺寸的模块，其中，所述变换尺寸选自于包含所支持的变换尺寸的第一组；
为每一预测块评估预测单元成本的模块；及
为每一预测块重构形成重构预测块的模块；
其中，仅在为每一预测块评估所述预测单元成本中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块或者仅在为每一预测块重构形成所述重构预测块中，应用具有被确定的变换尺寸的变换至每一预测块。
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