CN105227958A - 用于解码视频信号的解码装置 - Google Patents

Abstract

用于解码视频信号的解码装置。本发明涉及用于解块滤波的方法和装置并涉及利用该方法和装置进行编码和解码的方法和装置。一种用于解码视频信号的解码装置，所述解码装置包括：残留数据解码单元，其被构造为通过执行逆量化和逆变换来解码残留块；预测单元，其被构造为产生预测块；加法器，其被构造为通过将所述预测块和所述残留块相加来对重建块的像素进行重建；以及解块滤波单元，其被构造为基于对应于所述重建块的块边缘是否对应于预测块之间的边缘，且所述块边缘是否对应于变换块之间的边缘，来在所述块边缘上执行解块滤波。

Description

用于解码视频信号的解码装置

本申请是原案申请号为201180045227.2的发明专利申请(国际申请号：PCT/KR2011/005359，申请日：2011年7月20日，发明名称：用于解块滤波的方法和装置以及利用该方法和装置进行编码和解码的方法和装置)的分案申请。

技术领域

本公开在一个或更多个实施方式中涉及用于缩减在进行图像编码和解码的处理中出现的块(blocking)伪影的解块(deblocking)滤波方法和装置以及利用该方法和装置的编码和解码方法和装置。

背景技术

在视频编码中，当对图像进行编码并接着按照块为单元进行重建时，由于块单元预测和量化而导致块边界出现失真。块边界出现失真的现象被称为块伪影。

在现有的视频编码标准(如MPEG-1、MPEG-2和H.263)中，在没有处理块伪影的情况下将重建的图像存储在基准图片存储器中。因此，图像的主观视频质量劣化。而且，在运动补偿期间参照包含块伪影的图像导致编码图像中累积的视频质量劣化。使得图像的视频质量劣化的结果是缩减了编码效率。

为了解决这些问题，常规H.264/AVC尝试在将重建的图像存储在图片存储器中之前，通过应用解块滤波来使块伪影最小。按照这种方式，常规H.264/AVC通过更准确的信号预测来提高主观视频质量并改进编码效率。然而，如果对未显示块伪影的图像执行解块滤波，则增加了不必要的计算，并且可能不必要地出现不希望的视频质量劣化。因此，为了更有效地执行解块滤波，必需根据块伪影的程度自适应地执行不同级别的解块滤波。

H.264/AVC标准根据块伪影的程度自适应地执行解块滤波。即，确定用于确定滤波强度的边界强度(BS)值，并且根据所确定的BS值执行不同级别的解块滤波。该BS值的范围为0至4。随着BS值更大，必需执行更强的解块滤波。即，当BS值为0时，不执行解块滤波。当滤波强度值为4时，执行最强的解块滤波。

以下将对作为利用解块滤波的常规技术的、H.264/AVC标准的解块滤波方法进行详细描述。

图1示出了应用于常规H.264/AVC标准中使用的解块滤波的块单元和序列。

H.264/AVC标准根据变换块确定应用解块滤波的块单元。即，如果使用4×4单元的变换块，则应用解块滤波的块也成为4×4单元。H.264/AVC标准可以使用8×8单元的变换块以及4×4单元的变换块。因此，如果使用8×8单元的变换块，则应用解块滤波的块也成为8×8单元。为便于描述，图1假设使用4×4单元的变换块的情况。

参照图1，按照4×4单元的垂直方向a、b、c和d以及4×4单元的水平方向e、f、g和h的顺序，对16×16单元的亮度信号块执行解块滤波。按照与亮度信号块相似的方式，按照4×4单元的垂直方向i和j以及4×4单元的水平方向k和l的顺序，对8×8单元的色度信号块执行解块滤波。

图2示出了用于确定BS的邻近块P的像素p0、p1、p2和p3以及邻近块Q的像素q0、q1、q2和q3，图3示出了H.264/AVC标准中的确定BS的处理。

参照图3，确定图2所示的块P或Q是否为帧内预测(intraprediction)块(S310)。如果块P或Q是帧内预测块，则确定像素p0和q0位于宏块边界(S320)。如果像素p0和q0位于宏块边界，则BS值为4。另一方面，如果像素p0和q0不位于宏块边界，则BS值为3。

如果步骤S310确定块P和Q这两者是帧间(inter)模式，则确定像素p0和q0所在的块中是否存在残留数据的非零变换系数(S330)。如果存在非零变换系数，则BS值为2。

然而，如果不存在非零变换系数，则在像素p0和q0使用不同的基准图片或者具有不同的运动矢量值的情况下，BS值为1；否则，BS值为0(S340)。

即，为了选择性地去除块之间的失真(其由于块单元预测和量化而导致)，考虑量化参数(QP)、编码模式、运动信息(基准图片、运动矢量)，H.264/AVC标准选择性地使用具有不同强度的解块滤波。

另外，考虑运动信息等，H.264/AVC标准对帧间预测块执行选择性解块滤波。然而，对于帧间预测块来说，H.264/AVC标准仅参照帧内预测块是否为宏块的边界，而不执行考虑帧内预测信息的选择性解块滤波。因此，为了对帧内预测块执行进一步改进的解块滤波，需要一种根据帧内预测信息来自适应地执行解块滤波的方法。

发明内容

技术问题

因此，本公开致力于通过根据帧内预测信息对帧内预测块自适应地执行解块滤波，来改进主观图片质量和编码效率。

解决手段

本公开的实施方式提供了一种用于进行视频信号编码的编码装置，该编码装置包括：预测单元，该预测单元用于利用帧内预测或帧间预测来生成当前块的预测块；残留数据编码单元，该残留数据编码单元用于利用所述当前块和所述预测块来生成残留块，并且对所述残留块进行变换和量化；残留数据解码单元，该残留数据解码单元用于通过对经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来对所述经变换和量化的残留块进行解码；以及解块滤波单元，该解块滤波单元用于利用经解码的残留块和所述预测块来生成重建块，并且基于所述重建块和与所述重建块邻近的多个块的帧间预测信息和帧内预测信息来执行解块滤波。

当对所述重建块和与所述重建块邻近的所述多个块中的至少一个块进行帧内预测时，所述解块滤波单元可以基于所述重建块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中是否存在非零变换系数、所述重建块和所述邻近块的帧内预测信息、所述重建块和所述邻近块的宏块模式信息以及所述重建块和所述邻近块的块边界方向中的至少一个，来自适应地确定所述滤波强度。

当对所述重建块进行帧内预测时，所述解块滤波单元可以基于所述重建块中是否存在所述非零变换系数以及所述重建块的所述解块方向与所述帧内预测方向是否彼此相同中的至少一个，来确定所述滤波强度。

所述解块滤波单元可以基于所述帧内预测信息来自适应地确定要滤波的目标像素。

所述解块滤波单元可以基于包括在所述帧内预测信息中的帧内预测块尺寸来确定所述目标像素的数量。

所述解块滤波单元可以基于包括在所述帧内预测信息中的帧内预测模式来确定所述目标像素的滤波方向。

本公开的另一实施方式提供了一种用于进行视频信号解码的解码装置，该解码装置包括：残留数据解码单元，该残留数据解码单元用于通过对输入的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换，来对所述经变换和量化的残留块进行解码；预测单元，该预测单元用于基于输入的帧间预测信息或帧内预测信息来生成预测块；以及解块滤波单元，该解块滤波单元用于利用经解码的残留块和所述预测块来生成重建块，并且基于所述重建块和与所述重建块邻近的多个块的所述帧间预测信息和所述帧内预测信息来执行解块滤波。

当对所述重建块和与所述重建块邻近的所述多个块中的至少一个块进行帧内预测时，所述解块滤波单元可以基于所述重建块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中是否存在非零变换系数、所述重建块和所述多个邻近块的帧内预测信息、所述重建块和所述多个邻近块的宏块模式信息以及所述重建块和所述多个邻近块的块边界方向中的至少一个，来自适应地确定所述滤波强度。

当对所述重建块进行帧内预测时，所述解块滤波单元可以基于所述重建块中是否存在所述非零变换系数以及所述重建块的所述解块方向与所述帧内预测方向是否彼此相同中的至少一个，来确定所述滤波强度。

所述解块滤波单元可以基于所述帧内预测信息来自适应地确定要滤波的目标像素。

所述解块滤波单元可以基于包括在所述帧内预测信息中的帧内预测块尺寸来确定所述目标像素的数量。

所述解块滤波单元可以基于包括在所述帧内预测信息中的帧内预测模式来确定所述目标像素的滤波方向。

本公开的另一实施方式提供了一种解块滤波装置，当对两个邻近块中的至少一个邻近块进行帧内预测时，该解块滤波装置基于所述两个邻近块中的至少一个邻近块中存在/不存在非零变换系数、所述两个邻近块的帧内预测信息、所述两个邻近块的宏块模式信息以及所述两个邻近块的块边界方向中的至少一个，来自适应地确定滤波强度。

本公开的另一实施方式提供了一种解块滤波装置，当对当前块进行帧内预测时，该解块滤波装置基于该当前块中是否存在非零变换系数以及该当前块的解块方向与该当前块的帧内预测方向是否彼此相同中的至少一个，来自适应地确定滤波强度。

本公开的另一实施方式提供了一种解块滤波装置，当对两个邻近块中的至少一个邻近块进行帧内预测时，该解块滤波装置基于包括帧内预测模式和帧内预测块尺寸中的至少一个的帧内预测信息，来自适应地确定要滤波的目标像素。

所述解块滤波装置可以基于所述帧内预测块尺寸来自适应地确定所述目标像素的数量。

所述解块滤波装置可以基于所述帧内预测模式来自适应地确定所述目标像素的位置(滤波方向)。

本公开的另一实施方式提供了在以上所述的编码装置、解码装置和解块滤波装置中执行的编码方法、解码方法和解块滤波方法。

有利效果

根据如上所述的本公开，可以通过甚至针对帧内预测块缩减块伪影来改进主观视频质量和编码效率。

附图说明

图1示出了应用如在常规H.264/AVC标准中使用的解块滤波的块单元和序列；

图2示出了用于确定滤波强度的邻近块P的像素p0、p1、p2和p3以及邻近块Q的像素q0、q1、q2和q3；

图3示出了按照H.264/AVC标准确定滤波强度的处理；

图4是示出应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的编码装置的构造的框图；

图5是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波单元的构造的框图；

图6是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的确定滤波强度的处理的流程图；

图7是示出根据本公开的另一实施方式的确定滤波强度的处理的流程图；

图8是用于描述根据块边界方向与帧内预测方向是否彼此相同来确定滤波强度的处理的示例性图示；

图9是示出根据本公开的另一实施方式的确定滤波强度的处理的流程图；

图10是示出根据本公开的另一实施方式的确定滤波强度的处理的流程图；

图11至图13是用于描述根据本公开的一个或更多个实施方式的通过滤波像素确定单元来确定要滤波的目标像素的处理的图示；

图14是示出应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的解码装置的构造的框图；以及

图15是示出在H.264/AVC标准中定义的帧内预测模式的图示。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本公开的实施方式。在下面的描述中，类似的标号指代类似元件，尽管其示出在不同的附图中。另外，在下面对本发明实施方式的描述中，为了清晰起见，将省略对本文包含的已知功能和构造的详细描述。

另外，在描述本公开的组件时，可使用类似第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。这些术语仅是为了将组件彼此区分，而非暗指或暗示这些组件的物质、次序或顺序。如果一个组件被描述为“连接”、“耦接”或“链接”到另一组件，其不仅可指这些组件直接地“连接”、“耦接”或“链接”，而且可指经由第三组件间接地“连接”、“耦接”或“链接”。

图4是示出应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的编码装置的构造的框图。

参照图4，应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的运动图片编码装置可以包括预测单元410、残留数据编码单元420、残留数据解码单元430、熵编码单元440、编码数据生成单元450和解块滤波单元460。

要编码的输入视频可以按照块(例如，宏块)为单元输入。为便于描述，在本公开的实施方式中，将该宏块按照与H.264/AVC标准相同的方式定义为16×16形式。然而，宏块形式可以为M×N。在这种情况下，M和N可以大于16，或者可以是相同或不同的整数。另外，不必将块单元限制成现有技术中称作宏块的特定单元。即，应当明白，该块单元是涵盖诸如编码单元(CU)或最大CU(LCU)的单元的概念。

预测单元410接收用于预测当前块的多个宏块模式中的任一个，并且通过按照与所接收到的宏块模式(例如，16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8或4×4像素单元)对应的单元，预测要编码的当前块，来生成预测块。

即，预测单元410利用帧内预测或帧间预测来预测当前块，并且生成具有作为各个像素的像素值的预测像素值的预测块。

在帧内预测的情况下，预测单元410利用空间上邻近当前块定位的像素的可用像素值，来生成当前块的帧内预测块。在这种情况下，针对可用帧内预测模式计算当前块与帧内预测块之间的误差值，并且通过应用具有最小误差值的帧内预测模式来生成帧内预测块。另外，对具有最小误差值的帧内预测模式进行编码，并且将有关帧内预测模式的信息提供给编码数据生成单元450。

在本公开的实施方式中，如图15所示，采取按照与H.264/AVC标准相同的方式的具有方向的九种帧内预测模式(在4×4和8×8帧内块的情况下)和四种帧内预测模式(在16×16帧内块的情况下)，但是这些帧内预测模式可以在更多不同的方法中定义。例如，可以在M×N帧内预测块中使用具有方向的L种帧内预测模式。具体来说，M和N可以大于16，并且可以是相同或不同的整数。

在帧间预测的情况下，预测单元410针对邻近当前图片临时定位的所有可用基准图片计算当前块与帧间预测块之间的误差值，并且生成基准图片的具有最小误差值的帧间预测块，作为当前块的帧间预测块。在这种情况下，基于当前块和具有最小误差值的帧间预测块的位置，估计运动矢量。另外，将所估计的运动矢量和基准图片的索引信息提供给编码数据生成单元450。

通过从当前块中减去利用帧内预测或帧间预测生成的预测块来生成残留块。即，通过计算当前块的各个像素的原始像素值与预测块的各个像素的预测像素值之差来生成残留块。将所生成的残留块提供给残留数据编码单元420。

残留数据编码单元420对残留块进行变换和量化，并且生成经编码的残留块。在这种情况下，该变换方案可以使用用于将空间域信号变换成频域信号的各种方法，如哈达玛(Hadamard)变换、离散余弦变换等。该量化方案可以使用各种量化方法，如具有死区的均匀量化、量化矩阵等。

根据本公开的一个或更多个实施方式，变换块的尺寸可以不超过预测块的尺寸。例如，当预测块的尺寸为16×16时，可以使用不超过16×16的16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8或4×4变换块。当预测块的尺寸为8×8时，可以使用不超过8×8的8×8、8×4、4×8或4×4变换块。当预测块的尺寸为4×4时，可以仅使用4×4变换块。另外，变换块的尺寸可以基于率失真优化来选择。当变换块的尺寸不超过预测块的尺寸时，残留数据编码单元420将残留块划分成尺寸与变换块的尺寸相同的子块，并且随后对这些子块进行变换和量化。

根据本公开的另一实施方式，变换块的尺寸可以超过预测块的尺寸。例如，当预测块的尺寸为16×16时，可以使用32×16、16×32、32×32、64×32、32×64或64×64变换块。当变换块的尺寸大于预测块的尺寸时，残留数据编码单元420通过组合空间上彼此邻近的多个残留块来生成尺寸与变换块的尺寸相同的组合残留块，并且对所组合的残留块进行变换和量化。

残留数据解码单元430通过对由残留数据编码单元420变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换，来重建残留块。该逆量化和逆变换是通过逆向执行由残留数据编码单元420执行的变换处理和量化处理来实现的。该逆量化和逆变换可以按照各种方法实现。例如，可以使用预先布置在残留数据编码单元420与残留数据解码单元430之间的具有相同处理的变换和逆变换或者量化和逆量化。另选地，残留数据解码单元430可以通过利用由残留数据编码单元420的变换和量化处理生成并传送的有关该变换和量化处理的信息(例如，变换尺寸、变换形状、量化类型等)逆向执行残留数据编码单元420的变换和量化处理，来执行逆量化和逆变换。

将从残留数据解码单元430输出的残留块与由预测单元410重建的预测块相加，并接着生成为重建块。

熵编码单元440对从残留数据编码单元420输出的残留块执行熵编码。尽管本公开的实施方式中未示出，但是如果必要，熵编码单元440可以对进行编码比特流解码所必需的各条信息以及残留块进行编码。进行编码比特流解码所必需的各条信息可以包括：有关块类型的信息、在预测模式为帧内预测模式时有关该帧内预测模式的信息、在预测模式为帧间预测模式时有关运动矢量的信息以及有关变换和量化类型的信息。

熵编码单元440可以使用各种熵编码方法，例如，上下文自适应可变长度编码(CAVLC)和上下文自适应二进制算术编码(CABAC)。

编码数据生成单元450安排熵编码残留块、宏块模式以及编码预测信息(例如，在帧内编码的情况下有关帧内预测模式的信息以及在帧间编码的情况下有关基准图片索引和运动矢量的信息)，并输出经编码的数据。

解块滤波单元460对所重建的当前块进行滤波，以便缩减由块单元预测和量化生成的块伪影。根据本公开的一个或更多个实施方式，解块滤波单元460可以利用要与所重建的当前块一起发送的有关块单元预测的信息(例如，在帧内编码的情况下有关帧内预测模式和帧内预测块尺寸的信息以及在帧间编码的情况下有关基准图片索引和运动矢量的信息)或者有关变换和量化的信息(例如，有关变换块的尺寸和形状以及量化参数的信息)，来执行自适应解块滤波。在这种情况下，可以将有关预测或量化的信息传送至编码装置的解块滤波单元460，或者可以由编码数据生成单元450生成为编码数据，并传送至解码装置。

解块滤波装置460对块边界周围的像素执行解块滤波。在本公开的实施方式中，假设使用4×4单元的变换块，如图1所示，举例说明应用解块滤波的块单元和滤波顺序。然而，变换块可以按照各种方法来定义。另外，根据常规H.264标准的解块滤波对4×4变换块或8×8变换块的边界像素进行滤波。然而，根据本公开，如以下实施方式中描述的，预测块之间的边界区域的像素和变换块之间的边界区域的像素可以根据预测块的预测信息来自适应地解块滤波。

下面参照图5至图13对解块滤波单元460进行更详细的描述。

图5是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波单元的构造的框图。

参照图5，解块滤波单元460可以包括滤波强度确定单元510、滤波像素确定单元520和滤波单元530。

滤波强度确定单元510执行滤波强度确定处理，以便自适应地去除由块单元预测和量化生成的块伪影，并且确定要滤波的边界是对应于图像实际上具有的边界，还是对应于由块单元预测和量化生成的边界。是否对相关边界进行滤波以及滤波执行强度可以根据通过滤波强度确定单元510获取的滤波强度而不同地应用。

滤波强度可以按照各种方法来调节。

作为最简单的方法，滤波强度可以通过控制滤波截止频率来调节。例如，滤波强度可以通过设置滤波器使得进一步降低截止频率来增加，并且滤波强度可以通过设置滤波器使得进一步升高截止频率来减小。按照这种方式，可以调节滤波强度。

作为另一种方法，滤波强度可以通过控制滤波特性使得更多或更少地执行平滑来增加或减小。

作为另一种方法，滤波强度被调节成使得因滤波而改变的像素值的最大可变范围被限制。即，滤波强度被调节成使得滤波之后的像素值与滤波之前的像素值之差超过预定阈值(tc)。更具体地说，滤波之后的值可以被限制为相对于滤波之前的值(下面称为A)的+/-tc的范围，即，A-tc至A+tc的范围。该处理通常被称为削波(clipping)。例如，比较tc＝3的情况和tc＝4的情况，可以认为，tc＝3的情况在滤波强度方面比tc＝4弱。这是因为因滤波而造成的可变值的变化被尽可能地限制。即，滤波强度可以通过调整削波阈值tc来调节。

作为又一种方法，滤波强度可以通过不同地设置BS来调节。该方法对应于将调节滤波强度的一个参数设置为BS并接着针对各个BS值调节上述滤波强度的一种方法或一种或更多种方法的组合。例如，如果BS较强，则可以适当地组合上述方法，以使得滤波相对较强。另一方面，如果BS较弱，则可以适当地组合上述方法，以使得滤波相对较弱。

在已经对当前块和该当前块的多个邻近块中的至少一个邻近块进行了帧内预测的情况下，滤波强度确定单元510可以基于当前块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中存在/不存在非零变换系数、当前块和所述多个邻近块的帧内预测信息、当前块和所述多个邻近块的宏块模式信息以及块边界方向当中的至少一条信息，来自适应地确定滤波强度。

例如，在对当前块和该当前块的多个邻近块中的至少一个邻近块进行了帧内预测的情况下，如果当前块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中存在非零变换系数，则滤波强度确定单元510可以分配比不存在非零变换系数的情况高的滤波强度。

另外，在已经对当前块和该当前块的多个邻近块中的至少一个邻近块进行了帧内预测的情况下，滤波强度确定单元510可以根据当前块的帧内预测信息与该邻近块的帧内预测信息是否彼此相同，来自适应地确定滤波强度。例如，在当前块的帧内预测信息与该邻近块的帧内预测信息彼此不同的情况下，滤波强度确定单元510可以分配比当前块的帧内预测信息与该邻近块的帧内预测信息彼此相同的情况高的滤波强度。而且，在当前块与该邻近块具有相同的帧内预测信息的情况下，滤波强度确定单元510可以不执行解块滤波。帧内预测信息可以包括帧内预测模式和帧内预测块尺寸中的至少一个。

另外，在已经对当前块和该当前块的多个邻近块中的至少一个邻近块进行了帧内预测的情况下，滤波强度确定单元510可以基于当前块的宏块模式信息与该邻近块的宏块模式信息是否彼此相同，来自适应地确定滤波强度。例如，在当前块与该邻近块不具有相同的宏块模式信息的情况下，滤波强度确定单元510可以分配比当前块与邻近块具有相同的宏块模式信息的情况高的滤波强度。

另外，在已经对当前块和该当前块的多个邻近块中的至少一个邻近块进行了帧内预测的情况下，滤波强度确定单元510可以根据块边界方向与帧内预测模式(预测方向)是否彼此相同，来自适应地确定滤波强度。例如，在块边界方向与帧内预测方向彼此不同的情况下，滤波强度确定单元510可以分配比块边界方向与帧内预测方向彼此相同的情况高的滤波强度。

另一方面，在当前块和该邻近块都未进行帧内预测的情况下，滤波强度确定单元510可以基于当前块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中存在/不存在非零变换系数并且基于帧间预测信息，来确定滤波强度。例如，在当前块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中存在非零变换系数的情况下，滤波强度确定单元510可以分配比当前块和所述多个邻近块中的至少一个邻近块中不存在非零变换系数的情况高的滤波强度。另外，将当前块的帧间预测信息与该邻近块的帧间预测信息进行比较。如果当前块的帧间预测信息与该邻近块的帧间预测信息彼此不同，则滤波强度确定单元510可以分配比当前块的帧间预测信息与该邻近块的帧间预测信息彼此相同的情况高的滤波强度。而且，如果当前块的帧间预测信息与该邻近块的帧间预测信息彼此相同，则滤波强度确定单元510可以不执行解块滤波。帧间预测信息可以包括有关基准图片/基准帧、运动矢量等的信息。

另一方面，如果当前块是帧内预测块，则滤波强度确定单元510可以仅考虑到当前块的编码信息而不考虑当前块和所有邻近块的编码信息，来确定滤波强度。即，如果当前块是帧内预测块，则滤波强度确定单元510可以根据当前块中是否存在非零变换系数以及解块方向与帧内预测方向是否彼此相同中的至少一个，来确定滤波强度。

例如，如果当前块中存在非零变换系数，则滤波强度确定单元510可以分配比当前块中不存在非零变换系数的情况高的滤波强度。另外，如果块边界方向与帧内预测方向不同，则滤波强度确定单元510可以分配比块边界方向与帧内预测方向相同的情况高的滤波强度。下面参照图9和图10来描述细节。解块方向是指执行解块滤波的方向。即，如图10所示，解块方向是与要解块的块边界成直角的方向。另选地，如图12所示，解块方向可以是与块边界成预定角的方向。另外，当确定当前块的解块方向与帧内预测方向彼此相同时，如果解块方向与帧内预测方向彼此不精确地相同但处于预定差异范围内，则根据实现，可以认为解块方向与帧内预测方向相同。

下面，参照各种实施方式，对通过滤波强度确定单元510确定滤波强度的处理进行更详细的描述。

图6是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的确定滤波强度的处理的流程图。

参照图6，确定邻近要滤波的边界的块P和块Q中的至少一个块(如图2所示)是否按照帧内模式进行了预测(S610)。如果块P或块Q是帧内模式，则顺序地执行步骤S620和S630；如果不是，则顺序地执行步骤S640和S650。

如果在步骤S610中确定块P或块Q是帧内预测块，则确定块P和块Q的残留数据中是否存在非零变换系数(S620)。如果块P和块Q的残留数据中不存在非零变换系数，则执行步骤S630；否则，滤波强度值变为4。即，在块P和块Q的残留数据中存在非零变换系数的情况下，通过变换和量化显著地生成块伪影。因此，执行强滤波。例如，根据块边界是否为宏块边界或者哪一个块使用帧内编码来自适应地确定滤波强度。对容易出现块失真的区域应用强滤波。在相反情况下，使滤波最小化。按照这种方式，可以防止因不必要的滤波而出现视频质量劣化。如果出现严重块伪影，则甚至可以影响该块的内部。因此，通过对该块内的更多像素执行滤波来减小块伪影。例如，参照下面要描述的式1和式2，可以通过在块伪影不严重的情况下仅对p1、p0、q0和q1执行滤波(如式1所示)，并且通过在块伪影严重的情况下对p2、p1、p0、q0、q1和q2执行滤波(如式2所示)，来减轻块伪影。

如果步骤S620确定块P和块Q的残留数据中不存在非零变换系数，则确定块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息是否彼此相同(S620)。在本公开的实施方式中，如果块P与块Q的帧内预测块尺寸和帧内预测模式相同，则将块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息确定为彼此相同。例如，当块P是帧内预测模式并且块Q是帧间预测模式时，当块P是帧内16×16预测模式并且块Q是帧内4×4预测模式时，或者当块P是帧内4×4第零预测模式并且块Q是帧内4×4第一预测模式时，将块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息确定为彼此不同。在本公开的实施方式中，基于使用H.264/AVC标准的帧内预测方法的假设对步骤S620的确定处理进行了定义，但是还可以根据应用和目的按照各种方法来对步骤S620的确定处理进行定义。

如果步骤S620确定块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息彼此相同，则滤波强度值变为0；否则，滤波强度值变为3。即，因为块P和块Q在块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息彼此不同时使用不同的预测方法，所以出现因预测而造成的块伪影。因此，与块P或块Q的残留数据中存在非零变换系数的情况相比，执行更弱的解块滤波。因为块P和块Q在块P的帧内预测模式与块Q的帧内预测模式彼此相同时使用相同的预测方法，所以没有出现因预测而造成的块伪影。因此，不执行解块滤波。

如果步骤S610确定块P或块Q都不是帧内预测块，则确定块P或块Q的残留数据中是否存在非零变换系数(S640)。如果块P或块Q的残留数据中不存在非零变换系数，则执行步骤S650；否则，滤波强度值变为2。

如果步骤S640确定块P或块Q的残留数据中不存在非零变换系数，则确定块P的帧间预测信息与块Q的帧间预测信息是否彼此相同(S650)。当块P和块Q使用不同的基准图片或者在使用相同基准图片的同时参照不同的块时，或者当块P和块Q具有不同的运动矢量值时，将块P的帧间预测信息与块Q的帧间预测信息确定为彼此不同。

如果在步骤S650中确定块P的帧间预测信息与块Q的帧间预测信息彼此相同，则滤波强度值变为0；否则，滤波强度值变为1。

图7是示出根据本公开的另一实施方式的确定滤波强度的处理的流程图。

因为图7的步骤S710、S760和S770与图6的步骤S610、S640和S650基本相同，所以将更详细地描述步骤S720至S750。

如果步骤S710确定已经对块P和块Q中的至少一个进行了帧内预测，则确定块P的宏块模式信息与块Q的宏块模式信息是否彼此相同(S720)。如果块P的宏块模式信息与块Q的宏块模式信息彼此不同，则滤波强度值变为4。

另一方面，如果块P的宏块模式信息与块Q的宏块模式信息彼此相同，则确定块P和块Q中的至少一个块中是否存在非零变换系数(S730)。如果块P和块Q中的至少一个块中存在非零变换系数，则滤波强度值变为3。

如果在步骤S730中确定块P和块Q中不存在非零变换系数，则该处理进行至步骤S740，以确定块P的帧内预测信息与块Q的帧内预测信息是否彼此相同。如果确定块P的帧内预测模式与块Q的帧内预测模式彼此不同，则滤波强度值变为2。

另一方面，如果块P的帧内预测模式被确定成与块Q的帧内预测模式相同，则确定块边界方向与帧内预测方向是否彼此相同(S750)。如果两个块沿水平方向彼此邻近，则垂直地形成块边界(即，边缘)。另一方面，如果两个块沿垂直方向彼此邻近，则水平地形成块边界(即，边缘)。因此，在步骤S750中，将帧内预测方向与块边界方向(即，块边缘是垂直的还是水平的)进行比较。在帧内预测方向与块边界方向彼此不同的情况下，分配比帧内预测方向与块边界方向彼此相同的情况高的滤波强度。即，如图8的(a)所示，如果块边界(即，边缘)方向与帧内预测方向彼此相同，则分配滤波强度0。如图8的(b)所示，如果块边界(即，边缘)方向与帧内预测方向彼此不同，则分配滤波强度1。

在以上参照图7和图8进行了描述的本公开的实施方式中，参照当前块和所有邻近块的编码信息分配针对解块滤波的滤波强度。然而，本公开不限于此。如下所述，还可以仅参照当前块的编码信息，来分配针对解块滤波的滤波强度。例如，滤波强度可以基于当前块中是否存在非零变换系数以及当前块的帧内预测方向与解块方向是否彼此相同中的至少一个来自适应地分配。

图9是示出根据本公开的另一实施方式的确定滤波强度的处理的流程图。

因为图9的步骤S940、S950和S960与图6的步骤S610、S640和S650基本相同，所以下面将对步骤S910、S920和S930进行更详细的描述。

首先，确定作为当前块P的块P是否为帧内预测块(S910)。如果确定块P不是帧内预测块，则该处理进行至与步骤S610、S640和S650基本相同的步骤S940至S960。

另一方面，如果在步骤S910中确定作为当前块的块P是帧内预测块，则仅参照当前块的编码信息而不必考虑当前块的邻近块的信息，例如，根据当前块中是否存在非零变换系数、当前块的解块方向与帧内预测方向(预测模式)是否彼此相同等，来确定针对解块滤波的滤波强度。

例如，如果作为当前块的块P是帧内预测块，则确定块P中是否存在非零变换系数(S920)。在存在非零变换系数的情况下，可以分配比不存在非零变换系数的情况高的滤波强度。例如，可以分配滤波强度2。

另一方面，在作为当前块的块P中不存在非零变换系数的情况下，确定块P的解块方向与根据帧内预测模式确定的块P的帧内预测方向是否彼此相同(S930)。在块P的解块方向与块P的帧内预测方向彼此不同的情况下，分配比存在非零变换系数的情况低的滤波强度。例如，分配滤波强度0。在块P的解块方向与块P的帧内预测方向彼此相同的情况下，分配比块P的解块方向与块P的帧内预测方向彼此不同的情况低的滤波强度。例如，分配滤波强度0。

如图10的(A)所示，在作为当前块的块P的解块方向与块P的帧内预测方向彼此不同的情况下，滤波强度变为1。

另一方面，如图10的(B)所示，在块P的解块方向与块P的帧内预测方向彼此相同的情况下，分配比它们彼此不同的情况低的滤波强度。例如，分配滤波强度0。

如上所述，在本公开的另一实施方式中，在当前块是帧内预测块的情况下，可以仅参照当前块的编码信息来确定针对解块滤波的滤波强度，而不必考虑当前块的编码信息和邻近块的编码信息这两者。

例如，参照图10的(A)，在已经对作为当前块的块P进行了帧内预测的情况下，如果块P中不存在非零变换系数并且解块方向与帧内预测方向彼此相同，则意指块P的边界处不出现因预测和量化而导致的块伪影。即，因为块P的预测值是根据任意邻近块预测的，所以不出现因预测导致的块伪影。因为块P中不存在非零变换系数，所以也不出现因量化导致的块伪影。因此，可以仅参照当前块的编码信息(如当前块是否为帧内预测块、当前块中是否存在非零变换系数或者当前块的解块方向与帧内预测方向是否彼此相同)，来确定针对解块的滤波强度。

在图9中，尽管在步骤S920和S930中确定的滤波强度被描述为与在步骤S940、S950和S960中确定的滤波强度相同，但是这两种情况的滤波强度可以不同。它们中的全部或部分可以具有不同的值。

在对当前块和邻近块中的至少一个进行帧内预测的情况下或者在对当前块进行帧内预测的情况下，参照图6至图10，对确定滤波强度的详细实施方式进行了描述。然而，显而易见，这些实施方式对于实现本公开来说仅是示例性的，而不是限制本公开的范围。例如，为了确定滤波强度，可以使用有关存在/不存在非零变换系数的信息、当前块和邻近块的帧内预测信息、当前块和邻近块的宏块模式信息、块边界方向和解块方向中的仅一个或者两个或者更多个。另外，在使用两条或更多条信息的情况下，滤波强度可以通过除了图6、图7和图9的序列以外的序列来确定。

再次参照图5，解块滤波单元460还可以包括针对具有非零滤波强度的块确定要进行解块滤波的目标像素的滤波像素确定单元520。

具体来说，在对当前块和邻近块中的至少一个进行帧内预测的情况下，滤波像素确定单元520可以基于帧内预测信息确定目标像素。例如，滤波像素确定单元520可以基于帧内预测块尺寸确定目标像素的数量。而且，还可以基于帧内预测模式来确定目标像素的位置，即，滤波方向。换句话说，可以将目标像素的位置，即，滤波方向设置为与上述解块方向相同的概念，但是滤波像素确定单元520还可以基于帧内预测模式来新确定滤波方向(目标像素的位置)。为了避免与术语“解块方向”混淆，由滤波像素确定单元520新确定的解块方向被新定义为滤波方向(目标像素的位置)。

下面，参照图11至图13，对通过滤波强度确定单元520确定目标像素的实施方式进行描述。

参照图11，滤波像素确定单元520可以利用不同的帧内预测尺寸，来确定帧内预测块的边界处的要进行解块滤波的像素的数量。即，滤波像素确定单元520可以标识帧内预测块的尺寸，并确定要进行解块滤波的像素的数量。例如，在对帧内4×4预测块与另一帧内4×4预测块之间的边界进行解块滤波的情况下，块P中的要进行解块滤波的像素的数量为四个(p0、p1、p2、p3)，并且块Q中的要进行解块滤波的像素的数量为四个(q0、q1、q2、q3)。然而，在对帧内16×16预测块与帧内4×4预测块之间的边界进行解块滤波的情况下，利用帧内4×4预测的块P中的要进行解块滤波的像素的数量可以为四个(p0、p1、p2、p3)，并且利用帧内16×16预测的块Q中的要进行解块滤波的像素的数量可以为六个(q0、q1、q2、q3、q4、q5)。这意指随着帧内预测块的尺寸更大，可以使更多像素进行解块滤波。

参照图12，滤波像素确定单元520可以利用不同帧内预测模式，来确定帧内预测块的边界处的要进行解块滤波的像素的位置。即，滤波像素确定单元520可以标识帧内预测块模式，并确定要进行解块滤波的像素的位置。

例如，在对4×4预测块(模式1)与另一帧内4×4预测块(模式1)之间的边界进行解块滤波的情况下，针对块P的要进行解块滤波的像素的位置为水平方向(p0、p1、p2、p3)，并且针对块Q的要进行解块滤波的像素的位置为水平方向(q0、q1、q2、q3)(图12的(A))。然而，在对帧内4×4预测块(模式3)与另一帧内4×4预测块(模式3)之间的边界进行解块滤波的情况下，块P中的要进行解块滤波的像素的位置为对角下左方向(p0、p1、p2、p3)，并且块Q中的要进行解块滤波的像素的位置为对角下左方向(q0、q1、q2、q3)(图12的(B))。在对帧内4×4预测块(模式4)与另一帧内4×4预测块(模式4)之间的边界进行解块滤波的情况下，块P中的要进行解块滤波的像素的位置为对角下右方向(p0、p1、p2、p3)，并且块Q中的要进行解块滤波的像素的位置为对角下右方向(q0、q1、q2、q3)(图12的(C))。这意指要进行解块滤波的像素的位置可以考虑根据帧内预测模式的方向来确定。

另外，即使当邻近帧内预测块的预测模式不同时，也可以应用同一思路。例如，在对帧内4×4预测块(模式4)与另一帧内4×4预测块(模式1)之间的边界进行解块滤波的情况下，块Q中的要进行解块滤波的像素的位置为对角下右方向(q0、q1、q2、q3)，并且块P中的要进行解块滤波的像素的位置为水平方向(p0、p1、p2、p3)(图12的(D))。

另一方面，滤波像素确定单元520可以利用不同的帧内预测块尺寸和不同的预测模式，来确定帧内预测块的边界处的要进行解块滤波的像素的数量和位置。即，滤波像素确定单元520可以标识帧内预测块尺寸和预测模式，并确定要进行解块滤波的像素的数量和位置。

例如，参照图13，在对帧内16×16预测块(水平模式)与帧内4×4预测块(模式4)之间的边界进行解块滤波的情况下，块P中的要进行解块滤波的像素的数量和位置为四个(p0、p1、p2、p3)和对角下右方向，并且块Q中的要进行解块滤波的像素的数量和位置为六个(q0、q1、q2、q3、q4、q5)和水平方向。

再次参照图5，当通过滤波强度确定单元510和滤波像素确定单元520确定对应块的滤波强度和要滤波的像素时，由滤波单元530执行解块滤波。

滤波单元530参照要滤波的像素的数量和位置执行滤波，要滤波的像素的数量和位置由滤波像素确定单元520根据由滤波强度确定单元510确定的对应块的滤波强度来确定。

下面，对根据本公开的实施方式的滤波方法进行详细描述。

在滤波强度低于四并且要滤波的像素的数量等于或小于四个的情况下，如下式1所示执行滤波。

$\mathrm{\&Delta;}=Clip\&lsqb;-tc,tc,\frac{\{(q0-p0)<<2+(p1-q1)+4\}}{8}\&rsqb;$

p′0＝p0+Δ

q′0＝q0+Δ

式1

式1中，tc的值根据β的值来确定，β由要进行解块滤波的像素的像素值的绝对值差|p2-p0|和|q2-q0|以及量化系数来确定。在式1中，Clip采用值{(q0-p0)<<2+(p1-q1)+4}/8，并且执行削波，使得Clip的值不超过-tc和+tc。

如式1所示，作为p0和q0的经解块滤波的像素值的像素值p'0和q'0可以通过使用q0、q1、p0和p1的4阶有限脉冲响应(FIR)滤波器来确定。另外，可以通过类似方法对像素值p'1和q'1执行滤波。块P中的要滤波的像素的数量为四个，并且块Q中的要滤波的像素的数量为四个。块P中的经滤波的像素的数量为两个，并且块Q中的经滤波的像素的数量为两个。

在滤波强度为四并且要滤波的像素的数量等于或小于四个的情况下，如式2所示执行滤波。

$q^{\&prime;}0=\frac{1\&times;q2+2\&times;q1+2\&times;q0+2\&times;p0+1\&times;p1+4}{8}$

式2

式2是用于在滤波强度为四的情况下获取q'0的式的示例。如式2所示，应用使用q2、q1、q0、p0和p1的5阶滤波。另外，利用类似方式对像素值p'2、p'1、p'0、q'0、q'1和q'2执行滤波。块P中的要滤波的像素的数量为四个，并且块Q中的要滤波的像素的数量为四个。块P中的经滤波的像素的数量为三个，并且块Q中的经滤波的像素的数量为三个。

在本公开的实施方式中，根据帧内预测块尺寸和帧内预测模式来提供不同数量和位置的解块滤波。即，如图7和图9所示，可以进行解块滤波，以影响更多的内部像素。

因此，本公开的实施方式举例说明了在要滤波的像素的数量为六个的情况下的滤波方法，如下式3所示。

$q^{\&prime;}0=\frac{1\&times;q3+2\&times;q2+3\&times;q1+4\&times;q0+3\&times;p0+2\&times;p1+1\&times;p2+8}{16}$

式3

式3是用于在滤波强度为四的情况下获取q'0的式的示例。如式3所示，应用使用q3、q2、q1、q0、p0、p1和p2的7阶滤波。另外，按照类似方式对像素值p'3、p'2、p'1、p'0、q'0、q'1、q'2和q'3执行滤波。块P中的要滤波的像素的数量为六个，并且块Q中的要滤波的像素的数量为六个。块P中的经滤波的像素的数量为四个，并且块Q中的经滤波的像素的数量为四个。

如图13的示例中，在要滤波的像素的数量在块P与块Q之间不同的情况下，可以将式2应用于块P，而将式3应用于块Q。这里，块P中的要滤波的像素的数量为四个，并且块Q中的要滤波的像素的数量为六个。块P中的经滤波的像素的数量为两个，并且块Q中的经滤波的像素的数量为四个。

图14是示出应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的解码装置的构造的框图。

应用了根据本公开的一个或更多个实施方式的解块滤波装置的解码装置可以包括编码数据提取单元1410、熵解码单元1420、残留数据解码单元1430、预测单元1440和解块滤波单元1450。

编码数据提取单元1410提取并分析所接收到的编码数据，将关于残留块的数据传送至熵解码单元1420，并且向预测单元1440传送宏块模式和编码预测信息(例如，在帧内编码的情况下的帧内预测模式以及在帧间编码的情况下的有关基准图片索引和运动矢量的信息)。

熵解码单元1420通过对从编码数据提取单元1410接收到的残留块执行熵解码，来生成经量化的残留块。尽管本公开的实施方式中未示出，但是如果需要，熵解码单元1420可以对进行编码数据解码所必需的各条信息以及残留块进行解码。进行编码数据解码所必需的各条信息可以包括：有关块类型的信息、在预测模式为帧内预测模式时有关该帧内预测模式的信息、在预测模式为帧间预测模式时有关运动矢量的信息以及有关变换和量化类型的信息。熵解码单元1420可以根据在应用了本公开的实施方式的编码装置的熵编码单元440中使用的熵编码方法，来按照各种方法定义。

残留数据解码单元1430通过执行与根据本公开的实施方式的编码装置的残留数据解码单元430相同的处理，来重建残留块。

预测单元1440通过执行与根据本公开的实施方式的编码装置的预测单元410相同的处理，来生成预测块。

通过组合经由解码单元1430重建的残留块与经由预测单元1440预测的预测块，来生成经重建的当前块。

解块滤波单元1450通过执行与根据本公开的实施方式的编码装置的解块滤波单元460相同的处理，来对经重建的当前块进行滤波。因为解块滤波单元1450的构造与编码装置的解块滤波装置460的构造基本相同，所以省略其详细描述。

在利用本公开的实施方式时，可以同等地实现应用于亮度(luma)信号的解块方法和应用于色度信号的解块方法。在另一实施方式中，在其应用中，可以不同地实现应用于亮度信号的解块方法和应用于色度信号的解块方法。

在本公开的上述实施方式中，已经描述了基于两个邻近块来执行解块滤波，然而本公开不限于此。即，在限定针对执行解块滤波的滤波强度和目标像素时，可以涉及两个或更多个块，并且应当理解，这也落入本公开的精神内，而不脱离本公开的范围。

在上面的描述中，尽管本公开的实施方式的所有组件可能被解释为组装或操作上连接成一个单元，但是本公开并非旨在限于这些实施方式。相反，在本公开的客观范围内，各个组件可按照任何数量在操作上选择性地组合。各个组件本身还可以按照硬件实现，而各个组件可选择性地作为组件组合或作为整体实现在具有用于执行硬件等同物的功能的程序模块的计算机程序中。构成此类程序的代码或代码段可由本领域技术人员容易地推导。计算机程序可存储在计算机可读介质中，其在运行时可实现本公开的实施方式。计算机可读介质可以包括磁记录介质、光学记录介质和载波介质。

另外，类似“包括”、“包含”和“具有”的术语应默认解释为非排他性的或开放式的，而非排他性或封闭式的，除非明确相反地定义。所有这些术语(技术术语、科学术语或其它术语)与本领域技术人员理解的含义相符，除非相反地定义。可在字典中找到的常见术语应该在有关技术著作的上下文中不过于理想化或不切实际地解释，除非本公开明确将其如此定义。

尽管为了说明性目的已描述了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的基本特征的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。因此，并非出于限制性目的而描述本公开的示例性实施方式。因此，本公开的范围不由上述实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定。

工业实用性

如上所述，本公开对于解块滤波和视频编码与解码领域中的应用来说非常有用。可以通过缩减帧内预测块的块伪影来改进主观视频质量和编码效率。

相关申请的交叉引用

如果可应用，本申请要求保护在韩国于2010年7月20日提交的专利申请No.10-2010-0070180、2011年3月15日提交的专利申请No.10-2011-0022666以及2011年7月20日提交的专利申请No.10-2011-0072071在U.S.C§119(a)下的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。另外，此非临时申请以与韩国专利申请相同的原因在除美国之外的国家要求优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

Claims (7)

1.一种用于解码视频信号的解码装置，所述解码装置包括：

残留数据解码单元，其被构造为通过执行逆量化和逆变换来解码残留块；

预测单元，其被构造为产生预测块；

加法器，其被构造为通过将所述预测块和所述残留块相加来对重建块的像素进行重建；以及

解块滤波单元，其被构造为基于对应于所述重建块的块边缘是否对应于预测块之间的边缘，且所述块边缘是否对应于变换块之间的边缘，来在所述块边缘上执行解块滤波。

2.根据权利要求1所述的解码装置，其中，所述变换块能够具有超过所述预测块的尺寸的尺寸。

3.根据权利要求1所述的解码装置，其中，所述块边缘对应于8x8块之间的边缘。

4.根据权利要求3所述的解码装置，其中，只在所述块边缘对应于所述变换块之间的所述边缘或所述预测块之间的所述边缘，且所述块边缘对应于所述8x8块之间的所述边缘时，所述解块滤波单元计算用于所述解块滤波的边界强度。

5.根据权利要求1所述解码装置，其中，所述解块滤波单元通过使用如下各项中的至少一个来执行所述解块滤波：

第一滤波模式，其对应于第一滤波强度，并更新邻接所述块边缘的六个像素；以及

第二滤波模式，其对应于第二滤波强度，并更新邻接所述块边缘的四个或更少像素，所述第一滤波强度强于所述第二滤波强度。

6.根据权利要求5所述的解块装置，其中，所述第二滤波模式通过使用到所述块边缘的第一最邻近像素和到所述块边缘的第二最邻近像素之间的第一差异以及分别与所述第一最邻近像素和所述第二最邻近像素邻近且与所述块边缘具有相同距离的两个像素之间的第二差异，来计算Δ值，并通过使用所述Δ值，来更新所述第一最邻近像素和所述第二最邻近像素。

7.根据权利要求6所述的解块装置，其中，所述第一滤波模式通过使用对应于与所述块边缘邻近的5个像素的5阶滤波，来更新所述第一最邻近像素和所述第二最邻近像素中的每一个。