CN105659602A - 用于视频和图像编码的帧内块复制预测模式的编码器侧选项 - Google Patents

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Abstract

帧内块复制(“BC”)预测模式的编码器侧选项中的创新促成从编码的码率－失真性能和/或计算效率方面来看更有效的帧内BC预测。例如，一些创新涉及并发地执行块矢量(“BV”)估计以及为块作出块拆分决策。其它创新涉及在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块。

Description

用于视频和图像编码的帧内块复制预测模式的编码器侧选项
背景
工程师使用压缩(也叫做源编码或源编码)来降低数字视频的比特率。压缩通过将视频信息转换成较低比特率的形式来降低存储和传送该信息的成本。解压(也被称为解码)从压缩的形式中重构一种版本的原始信息。“编解码器”是编码器/解码器系统。
在过去的二十年中，已采用了各种视频编解码器标准，包括ITU-TH.261、H.262(MPEG-2或ISO/IEC13818-2)、H.263和H.264(MPEG-4AVC或ISO/IEC14496-10)标准、MPEG-1(ISO/IEC111721172-2)和MPEG-4可视(ISO/IEC14496-2)标准以及SMPTE421M标准。最近，HEVC标准(ITU-TH.265或ISO/IEC23008-2)已被批准。当前，正在开发(例如，针对可缩放视频编码/解码、针对在样本比特深度或色度采样率方面具有较高保真度的视频的编码/解码、或针对多视图编码/解码)HEVC标准的扩展。视频编解码器标准通常定义针对经编码的视频位流的句法的选项，从而详述当在编码和解码时使用特定特征时该位流中的参数。在许多情况下，视频编解码器标准还提供关于解码器应当执行以在解码时取得一致的结果的解码操作的细节。除了编解码器标准外，各种专用编解码器格式定义针对经编码的视频位流的句法的其他选项以及相应的解码操作。
帧内块复制(“BC”)是H.265/HEVC扩展的处于考虑中的预测模式。对于帧内BC预测模式，图片的当前块的样本值是使用同一图片中的先前重构的样本值来预测的。块矢量(“BV”)指示从当前块到图片的包括用于预测的先前重构的样本值的区域的位移。BV被信号化在比特流中。帧内BC预测是一种形式的图片内预测—针对图片的块的帧内BC预测不使用除了同一图片中的样本值以外的任何样本值。
如当前在HEVC标准中规定并在针对HEVC标准的某一参考软件中实现的，帧内BC预测模式具有若干问题。例如，并没有有效地作出关于如何使用帧内BC预测的编码器侧决策。
概述
概括而言，详细的描述呈现了在帧内块复制(“BC”)预测模式的编码器侧操作中的创新。例如，一些创新涉及并发地执行块矢量(“BV”)估计以及对块作出块拆分决策。其它创新涉及在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块。
针对帧内BC预测模式的编码器侧选项的创新可以被实现为方法的一部分、被适配成执行该方法的计算系统的一部分或存储用于使计算系统执行该方法的计算机可执行指令的有形计算机可读介质的一部分。各创新可以结合地或分开地使用。
参考附图阅读以下详细描述，将更清楚本发明的前述和其他目标、特征和优点。
附图简述
图1是其中可实现所描述的一些实施例的示例计算系统的示图。
图2a和2b是其中可实现所描述的一些实施例的示例网络环境的示图。
图3是结合其可实现所描述的一些实施例的示例编码器系统的示图。
图4是示例解码器系统的示图。
图5a和5b是示出结合其可实现所描述的一些实施例的示例视频编码器的示图。
图6是示出示例视频解码器的示图。
图7是示出针对图片的块的帧内BC预测的示图。
图8是示出针对BV值的搜索范围的示例约束的示图。
图9是示出用于采用帧内BC预测模式的编码的通用技术的流程图，其中该帧内BC预测模式受制于针对BV值的选择的一个或多个约束。
图10是示出用于图片的块的示例z-扫描顺序的图。
图11a和11b是示出其中未重构样本值被替换为填充值的区域的示图。
图12是示出用于在受约束的帧内预测可被启用时的编码或解码期间使用帧内BC预测模式的通用技术的流程图。
图13是示出在受约束的帧内预测被启用时针对可允许BV值的示例约束的示图。
图14是示出在受约束的帧内预测被启用时禁用帧内BC预测模式的示例方法的表。
图15a和15b是示出具有可在编码时被利用的属性的BV值的示例范围的示图。
图16和17是示出用于分别对BV值进行编码和解码的通用技术的流程图。
图18和19是分别示出用于编码和解码的通用技术的流程图，其中使用了帧内BC预测模式以及替代的正向(或逆向)频率变换。
图20是示出用于取决于块的预测模式改变回路内解块过滤的方法的示例规则的示图。
图21是示出用于在对采用帧内BC预测模式的块进行编码或解码期间进行回路内解块过滤的通用技术的流程图。
图22是示出用于在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块的通用技术的流程图。
图23是示出在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块的优点的示图。
图24是示出用于并发地执行BV估计以及为块作出块拆分决策的通用技术的流程图。
图25是示出用于并发地评估候选BV值以及块的块拆分决策的示例技术的流程图。
详细描述
详细的描述呈现了在编码期间使用帧内块复制(“BC”)预测模式中的创新。具体来说，详细的描述呈现了用于并发地执行块矢量(“BV)估计以及为块作出块拆分决策、以及在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块的创新。
虽然本文中描述的操作是被适当描述为由视频编码器来执行，但在许多情况中，这些操作可由另一类型的媒体处理工具(例如，图像编码器)来执行。
本文中描述的一些创新是参考专用于HEVC标准的句法元素和操作来示出的。例如，对HEVC标准的草稿版本JCTVC-N1005——即2013年7月的“高效视频编码(HEVC)范围扩展文本规范：第3稿”JCTVC-N1005作出参考。本文中描述的各创新还可以被实现为针对其它标准或格式。
更一般地，本文中描述的各示例的各种替代是可能的。例如，本文中描述的一些方法可以通过改变描述的方法动作的顺序、通过拆分、重复或忽略某些方法动作等来更改。所公开的技术的各方面能够被组合地或分开地使用。不同的实施例使用所描述的创新中的一个或多个。本文中描述的一些创新解决了背景中指出的一个或多个问题。通常，所给出的技术/工具并不解决所有这些问题。
I.示例计算系统
图1示出了其中可实现几个所描述的创新的合适计算系统(100)的概括示例。计算系统(100)并不旨对使用范围或功能提出任何限制，因为这些创新可以在不同的通用或专用计算系统中实现。
参考图1，计算系统(100)包括一个或多个处理单元(110、115)和存储器(120、125)。处理单元(110、115)执行计算机可执行指令。处理单元可以是通用中央处理单元(“CPU”)、专用集成电路(“ASIC”)中的处理器或任何其它类型的处理器。在多处理系统中，多个处理单元执行计算机可执行指令以提高处理能力。例如，图1示出中央处理单元(110)以及图形处理单元或协处理单元(115)。有形存储器(120、125)可以是易失性存储器(例如，寄存器、高速缓存、RAM)、非易失性存储器(例如，ROM、EEPROM、闪存等)或两者的某种组合，可由处理单元存取。存储器(120,125)存储实现针对帧内BC预测模式的一个或多个创新的软件(180)，该软件用适用于由(诸)处理单元执行的计算机可执行指令的形式。
计算系统可具有附加的特征。例如，计算系统(100)包括存储(140)、一个或多个输入设备(150)、一个或多个输出设备(160)以及一个或多个通信连接(170)。诸如总线、控制器或网络之类的互连机制(未示出)将计算系统(100)的各组件互连。通常，操作系统软件(未示出)为在计算系统(100)中执行的其它软件提供操作环境，并协调计算系统(100)的各组件的活动。
有形存储(140)可以是可移动或不可移动的，并包括磁盘、磁带或磁带盒、CD-ROM、DVD或可用于储存信息并可在计算系统(100)内访问的任何其他介质。存储(140)存储实现针对帧内BC预测模式的一个或多个创新的软件(180)的指令。
(诸)输入设备(150)可以是触摸输入设备(诸如键盘、鼠标、笔或跟踪球)、语音输入设备、扫描设备或向计算系统(100)提供输入的另一设备。对于视频，(诸)输入设备(150)可以是相机、视频卡、TV调谐卡、或接受模拟或数字形式的视频输入的类似设备、或将视频样本读到计算系统(100)中的CD-ROM或CD-RW。(诸)输出设备(160)可以是显示器、打印机、扬声器、CD刻录机或提供来自计算系统(100)的输出的另一设备。
(诸)通信连接(170)允许通过通信介质与另一计算实体通信。通信介质传达诸如计算机可执行指令、音频或视频输入或输出、或已调制数据信号中的其他数据之类的信息。已调制数据信号是使其一个或多个特征以在信号中编码信息的方式设置或改变的信号。作为示例而非限制，通信介质可以使用电的、光学的、RF或其它载体。
各创新可以在计算机可读介质的一般上下文中描述。计算机可读介质是可在计算环境内访问的任何可用有形介质。作为示例而非局限，对于计算系统(100)，计算机可读介质包括存储器(120、125)、存储(140)、和以上任意的组合。
各创新可在计算机可执行指令(诸如包括在程序模块中的在目标现实或虚拟处理器上在计算系统中执行的那些计算机可执行指令)的一般上下文中描述。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。如各实施例中所描述的，这些程序模块的功能可以被组合，或者在这些程序模块之间拆分。针对各程序模块的计算机可执行指令可以在本地或分布式计算系统中执行。
术语“系统”和“设备”在此被互换地使用。除非上下文明确指示，否则，术语并不暗示对计算系统或计算设备的类型的任何限制。一般说来，计算系统或计算设备可以是本地的或分布式的，并且可以包括具有实现本文中描述的功能的软件的专用硬件和/或通用硬件的任意组合。
所公开的方法还可使用被配置成执行所公开的方法中的任一者的专用计算硬件来实现。例如，所公开的方法可以由被专门设计或配置成实现所公开的方法中的任一者的集成电路(例如，诸如ASIC数字信号处理器(“DSP”)之类的ASIC、图像处理单元(“GPU”)、或诸如场可编程门阵列(“FPGA”)之类的可编程逻辑器件(“PLD”))来实现。
为了呈现起见，本详细描述使用了如“确定”和“使用”等术语来描述计算系统中的计算机操作。这些术语是对由计算机执行的操作的高级抽象，且不应与人类所执行的动作混淆。对应于这些术语的实际的计算机操作取决于实现而不同。如此处所使用的，术语“优化”(包括其变体诸如最优化和最佳化)指的是在给定的决策范围下的各选项中作出的选择，并且不暗指优化的选择对于展开的决策范围而言是“最好的”或“最优的”选择。
II.示例网络环境
图2a和2b示出了包括视频编码器(220)和视频解码器(270)的示例网络环境(201，202)。编码器(220)和解码器(270)使用合适的通信协议通过网络(250)连接。网络(250)可包括因特网或另一计算机网络。
在图2a所示的网络环境(201)中，每个实时通信(“RTC”)工具(210)都包括用于双向通信的编码器(220)和解码器(270)两者。给定的编码器(220)可以产生符合HEVC标准、SMPTE421M标准、ISO/IEC14496-10标准(也称为H.264或AVC)、另一标准、或专用格式的变化或扩展的输出，使得相应的解码器(270)接受来自编码器(220)的经编码的数据。双向通信可以是视频会议、视频电话呼叫或其它双方通信场景的部分。虽然，图2a中的网络环境(201)包括两个实时通信工具(210)，但网络环境(201)可改为包括参与多方通信的三个或更多个实时通信工具(210)。
实时通信工具(210)管理编码器(220)做出的编码。图3示出可以被包括在实时通信工具(210)中的示例编码器系统(300)。替换地，实时通信工具(210)使用另一编码器系统。实时通信工具(210)还管理解码器(270)做出的解码。图4示出可以被包括在实时通信工具(210)中的示例解码器系统(400)。替换地，实时通信工具(210)使用另一解码器系统。
在图2b中示出的网络环境(202)中，编码工具(212)包括编码供递送给多个回放工具(214)的视频的编码器(220)，此多个回放工具(214)包括解码器(270)。单向通信可被提供用于视频监视系统、web相机监视系统、远程桌面会议演示或在其中编码视频并将视频从一个位置发送到一个或多个其它位置的其它场景。虽然在图2b中的网络环境(202)包括两个回放工具(214)，但该网络环境(202)可以包括更多或更少的回放工具(214)。一般来说，回放工具(214)与编码工具(212)通信以确定回放工具(214)要接收的视频流。回放工具(214)接收该流、缓冲所接收的经编码的数据达合适的时间段并开始解码和回放。
图3示出可以被包括在编码工具(212)中的示例编码器系统(300)。替换地，编码工具(212)使用另一编码器系统。编码工具(212)还可以包括用于管理与一个或多个回放工具(214)的连接的服务器侧控制器逻辑。图4示出可以被包括在回放工具(214)中的示例解码器系统(400)。替换地，回放工具(214)使用另一解码器系统。回放工具(214)还可以包括用于管理与一个或多个编码工具(212)的连接的客户机侧控制器逻辑。
III.示例编码器系统
图3是结合其可实现所描述的一些实施例的示例编码器系统(300)的框图。编码器系统(300)可以是能够用多种编码模式中的任一者(诸如用于实时通信的低等待时间编码模式、转码模式和针对来自文件或流的媒体回放的常规编码模式)操作的通用编码工具，或它可以是适用于一种这样的编码模式的专用编码工具。编码器系统(300)可以被实现为操作系统模块、应用库的部分、独立的应用。总体上，编码器系统(300)从视频源(310)接收源视频帧序列(311)并产生经编码的数据作为到信道(390)的输出。输出到信道的经编码的数据可包括使用基于散列的块匹配来编码的内容。
视频源(310)可以是相机、调谐卡、存储介质、或其它数字视频源。视频源(310)以例如每秒30帧的帧速率产生视频帧序列。如本文中所使用的，术语“帧”一般指代源、经编码的或经重构的图像数据。对于逐行扫描视频，帧是逐行扫描视频帧。对于隔行视频，在各示例实施例中，隔行视频帧可以在编码之前被去隔行。替换地，两个示例性隔行视频场被编码成经隔行的视频帧或分开的场。除了指示逐行扫描视频帧之外，术语“帧”或“图片”可以指示单个非成对的视频场、互补的成对视频场、表示在给定时间的视频对象的视频对象平面、或较大图像中的感兴趣区域。视频对象平面或区域可以是包括场景的多个对象或区域的较大图像的一部分。
抵达的源帧(311)被存储在包括多个帧缓冲器存储区域(321、322、…、32n)的源帧临时存储器存储区域(320)中。帧缓冲区(321、322等)在源帧存储区域(320)中保持一个源帧。在一个或多个源帧(311)已被存储在帧缓冲器(321,322等)中后，帧选择器(330)周期性地从源帧存储区域(320)中选择一个体源帧。帧选择器(330)选择帧以供输入到编码器(340)的次序可不同于视频源(310)产生这些帧的次序，例如帧可在次序上领先，以促成时间上向后的预测。在编码器(340)之前，编码器系统(300)可包括预处理器(未示出)，该预处理器在编码之前执行对选中的帧(331)的预处理(例如滤波)。预处理还可包括到供编码的到主要和次要分量的色彩空间转换。通常，在编码之前，视频已被转换成诸如YUV的色彩空间，其中亮度(Y)分量的样本值表示明亮度或强度值，而色度(U,V)分量的样本值表示色差值。色度采样值可以被子采样到较低的色度采样率(例如用于YUV4:2:0格式)，或者色度采样值可以具有与亮度采样值相同的分辨率(例如用于YUV4:4:4格式)。或者，视频可用另一格式(例如，RGB4:4:4格式)来编码。
编码器(340)编码选中的帧(331)以产生经编码的帧(341)并且还产生存储器管理控制操作(“MMCO”)信号(342)或参考图片集(“RPS”)信息。如果当前帧不是已被编码的第一帧，则在执行其编码处理时，编码器(340)可以使用已经被存储在经解码帧的临时存储器存储区域(360)中的一个或多个先前被编码/解码的帧(369)。这样的存储的经解码帧(369)被用作用于当前源帧(331)的内容的帧间预测的参考帧。一般来说，编码器(340)包括执行编码任务的多个编码模块，编码任务为诸如分割成小块、帧内预测估计和预测、运动估计和补偿、频率变换、量化和熵编码。由编码器(340)执行的确切操作可以取决于压缩格式而变化。输出的经编码数据的格式可以是HEVC格式、Windows媒体视频格式、VC-1格式、MPEG-x格式(例如，MPEG-1、MPEG-2或MPEG-4)、H.26x格式(例如，H.261、H.262、H.263或H.264)或其它格式的变体或扩展。
编码器(340)可以将帧分割成相同尺寸或不同尺寸的多个小块。例如，编码器(340)沿小块行和小块列来拆分帧，这些小块行和小块列利用帧边界定义在该帧内的小块的水平和垂直边界，其中每个小块是矩形区域。小块通常被用于改善针对并行处理的选项。帧还可以被组织成一个或多个片，其中一个片可以是整个帧或该帧的区域。片可以独立于帧中的其它片编码，这改善了错误复原性。出于编码和解码的目的，片或小块的内容被进一步分割成块或其它样本值集。
对于根据HEVC标准的句法来说，编码器将帧(或片或小块)的内容拆分成编码树单元。编码树单元(“CTU”)包括被组织为亮度编码树块(“CTB”)的亮度采样值，并且对应的色度采样值被组织为两个色度CTB。CTU(及其CTB)的尺寸由编码器来选择，并且可例如为64x64、32x32或16x16个样本值。CTU包括一个或多个编码单元。编码单元(“CU”)具有亮度编码块(“CB”)和两个对应的色度CB。例如，具有64x64亮度CTB和两个64x64色度CTB(YUV4:4:4格式)的CTU可以被拆分成4个CU，其中每个CU包括一32x32亮度CB和两个32x32色度CB，并且每个CU可能被进一步拆分成更小的CU。或者，作为另一示例，具有64x64亮度CTB和两个32x32色度CTB(YUV4:2:0格式)的CTU可以被拆分成4个CU，其中每个CU包括一32x32亮度CB和两个16x16色度CB，并且每个CU可能被进一步拆分成更小的CU。CU的最小允许尺寸(例如8×8、16×16)可被信号化在比特流中。通常，CU具有诸如帧间或帧内之类的预测模式。出于信号化预测信息(例如预测模式细节、移位值等)和/或预测处理的目的，CU包括一个或多个预测单元。预测单元(“PU”)具有亮度预测块(“PB”)和两个对应的色度PB。对于帧内预测的CU，PU与CU具有相同的尺寸，除非CU具有最小尺寸(例如8×8)。在那个情况下，CU可被拆分成四个较小的PU(例如，如果最小CU尺寸为8x8，则PU为4x4)，或者PU可具有最小CU尺寸，如针对CU的句法元素所指示的。出于残留编码/解码的目的，CU还具有一个或多个变换单元，其中变换单元(“TU”)具有一变换块(“TB”)和两个色度TB。帧内预测CU中PU可以包含单个TU(在大小上与PU相等)或多个TU。如本文中所使用的，术语“块”可以指示CB、PB、TB或某些其它样本值集，这取决于上下文。编码器决定如何将视频分割成CTU、CU、PU、TU等。
回到图3，编码器根据来自源帧(331)中的其它、先前重构的样本值的预测来表示该帧(331)内编码的块。对于帧内BC预测，图片内估计器估计块相对于其它、先前重构的采样值的块的位移。帧内预测参考区域是帧中用于生成块的BC预测值的样本区域。对于块的空间内预测，图片内估计器估计相邻的经重构的样本值到该块的外插。图片内估计器可以输出经熵编码的预测信息(例如帧内BC预测的BV值或帧内空间预测的预测模式(方向))。帧内预测预测器应用预测信息来确定帧内预测值。
编码器(340)依据来自参考帧的预测来表示源帧(331)的帧间编码的预测的块。运动估计器估计块相对于一个或多个参考帧(369)的运动。当使用多个参考帧时，这多个参考帧可来自不同的时间方向或相同的时间方向。经运动补偿的预测参考区域是(诸)参考帧中用于生成当前帧中的样本块的经运动补偿的预测值的样本区域。运动估计器输出诸如运动矢量信息之类被熵编码的运动信息。运动补偿器将运动矢量应用于参考帧(369)以确定经运动补偿的预测值。
编码器可以确定在块预测值(帧内或帧间)和对应的原始值之间的差值(如果有的话)。这些预测残留值将进一步使用频率变换、量化和熵编码来编码。例如，编码器(340)为图片、小块、片和/或视频的其它部分设置量化参数(“QP”)的值，并相应地量化变换系数。编码器(340)的熵编码器压缩经量化的变换系数值以及某些辅助信息(例如运动矢量信息、BV值、QP值、模式决策、参数选择)。典型的熵编码技术包括指数-Golomb编码、算术编码、差分编码、Huffman编码、行程长度编码、可变长度到可变长度(“V2V”)编码、可变长度到固定长度(“V2F”)编码、LZ编码、词典编码、概率区间划分熵编码(“PIPE”)和上述编码的组合。熵编码器可针对不同种类的信息使用不同的编码技术，并可从特定编码技术内的多个代码表中进行选择。
经编码的帧(341)和MMCO/RPS信息(342)通过解码处理仿真器(350)来处理。解码处理仿真器(350)实现了解码器的一些功能，例如对任务进行解码以重构参考帧。解码处理仿真器(350)使用MMCO/RPS信息(342)来确定给定的经编码帧(341)是否需要被重构并被存储以供在对要编码的后续帧的帧间预测中用作参考帧。如果MMCO/RPS信息(342)指示经编码的帧(341)需要被存储，则解码处理仿真器(350)对将由解码器进行的解码处理进行建模，该解码器接收经编码的帧(341)并产生相应的经解码的帧(351)。通过这么做，当编码器(340)已经使用已被存储在经解码帧存储区域(360)中的经解码的帧(369)时，解码处理仿真器(350)还使用来自存储区域(360)的经解码的帧(369)作为解码处理的一部分。
经解码帧临时存储器存储区域(360)包括多个帧缓冲存储区域(361,362,…,36n)。解码处理仿真器(350)使用MMCO/RPS信息(342)来管理存储区域(360)中的内容，以便标识出具有编码器(340)不再需要将其用作参考帧的帧的任何帧缓冲器(361、362等)。在对解码处理进行建模之后，解码处理仿真器(350)在帧缓冲区(361、362等)中存储已经以此方式标识出的新解码的帧(351)。
经编码的帧(341)和MMCO/RPS信息(342)被缓冲在临时的经编码数据区域(370)中。被聚集在经编码数据区域(370)中的经编码数据包含一个或多个图片的经编码数据作为基本经编码视频位流的句法的一部分。在经编码数据区域(370)中被聚集的经编码数据还可包括与经编码的视频数据相关的媒体元数据(例如作为一个或多个补充增强信息(“SEI”)消息或视频可用性信息(“VUI”)消息中的一个或多个参数)。
来自临时的经编码数据区域(370)的经聚集的数据(371)由信道编码器(380)处理。信道编码器(380)可以(例如根据诸如ISO/IEC13818-1的媒体流复用格式)来分组化经聚集的数据以供作为媒体流来传输，在这种情况中，信道编码器(380)可以添加句法元素作为媒体传输流的句法的一部分。或者，信道编码器(380)可以组织经聚集的数据以供存储成文件(例如根据媒体容器格式，诸如ISO/IEC14496-12)，在这种情况中信道编码器(380)可添加句法元素作为媒体存储文件的句法的一部分。或者，更一般地，信道编码器(380)可以实现一个或多个媒体系统复用协议或传输协议，在这种情况中，信道编码器(380)可以添加句法元素作为(诸)协议的句法的一部分。信道编码器(380)将输出提供给信道(390)，该信道(390)表示存储、通信连接或该输出的另一信道。
IV.示例解码器系统
图4是示例解码器系统(400)的框图。解码器系统(400)可以是能够在多种解码模式(例如针对实时通信的低等待时间解码模式以及针对来自文件或流中的媒体回放的常规解码模式)中的任一者操作的通用解码工具，或它可以是适用于一种这样的解码模式的专用解码工具。解码器系统(400)可以被实现为操作系统模块、应用库的一部分或独立的应用。总体上，解码器系统(400)从信道(410)接收经编码的数据并产生经重构的帧作为针对输出目的地(490)的输出。经编码的数据可包括使用帧内BC预测模式编码的内容。
解码器系统(400)包括信道(410)，该信道(410)可以表示存储、通信连接或针对作为输入的经编码数据的另一信道。信道(410)产生已经被信道编码的经编码数据。信道解码器(420)可以处理经编码的数据。例如，信道解码器(420)可以(例如根据诸如ISO/IEC13818-1的媒体流复用格式)来去分组化已被聚集以供作为媒体流来传输的数据，在这种情况中，信道解码器(420)可以解析所添加的作为媒体传输流的句法的一部分的句法元素。或者，信道解码器(420)可以(例如根据诸如ISO/IEC14496-12的媒体容器格式)来将已被聚集以供作为文件来存储的经编码的视频数据分开，在这种情况中，信道解码器(420)可以解析所添加的作为媒体存储文件的句法的一部分的句法元素。或者，更一般地，信道解码器(420)可以实现一个或多个媒体系统去复用协议或传输协议，在这种情况中，信道解码器(420)可以解析所添加的作为(诸)协议的句法的一部分的句法元素。
从信道解码器(420)输出的经编码的数据(421)被存储在临时的经编码数据区域(430)中，直到已经接收到足够数量的这样的数据。经编码的数据(421)包括经编码的帧(431)和MMCO/RPS信息(432)。在经编码数据区域(430)中的经编码数据(421)包含一个或多个图片的经编码数据作为基本编码的视频比特流的句法的一部分。在经编码数据区域(430)中的经编码数据(421)还可包括与经编码的视频数据相关的媒体元数据(例如作为一个或多个SEI消息或VUI消息中的一个或多个参数)。
一般来说，经编码数据区域(430)临时存储经编码数据(421)，直到这样的经编码数据(421)被解码器(450)使用。此时，经编码帧(431)和MMCO/RPS信息(432)的经编码数据被从经编码数据区域(430)传输到解码器(450)。当解码继续时，新的经编码数据被添加到经编码数据区域(430)并且保留在经编码数据区域(430)中的最旧的经编码数据被传输到解码器(450)。
解码器(450)解码经编码帧(431)以产生相应的经解码帧(451)。在适当时，当执行其解码处理时，解码器(450)可以将一个或多个先前解码的帧(469)用作帧间预测的参考帧。解码器(450)从经解码帧临时存储器存储区域(460)中读取这样的先前解码的帧(469)。通常，解码器(450)包括执行诸如熵解码、逆量化、逆频率变换、帧内预测、运动补偿和小块合并之类的解码任务的多个解码模块。由解码器(450)执行的确切操作可以取决于压缩格式而变化。
例如，解码器(450)接收经压缩的帧或帧序列的经编码数据，并产生包括经解码的帧(451)的输出。在解码器(450)中，缓冲器接收针对经压缩的帧的经编码数据，并在适当时，使得接收到的经编码数据对熵解码器可用。熵解码器对经熵编码的量化数据以及经熵编码的辅助信息进行熵解码，通常应用编码器中执行的熵编码的逆来进行熵解码。运动补偿器将运动信息应用于一个或多个参考帧以形成针对正被重构的帧的任何帧间编码块的经运动补偿的预测值。帧内预测模块可从相邻的、先前重构的样本值中空间地预测当前块的样本值，或者对于帧内BC预测，使用帧中的帧内预测区域的先前重构的样本值来预测当前块的样本值。解码器(450)还重构预测残留值。逆量化器对经熵解码的数据进行逆量化。例如，解码器(450)基于比特流中的句法元素来设置图片、小块、片和/或其它视频部分的QP值，并相应地对变换系数进行逆量化。逆频率变换器将经量化的频域数据转换成空间域信息。对于帧间预测的块，解码器(450)将经重构的预测残留值与经运动补偿的预测组合。解码器(450)可以类似地将预测残留值与来自帧内预测的预测组合。视频解码器(450)中的运动补偿环路包括用于平滑经解码的帧(451)中的块边界行和/或列上的间断的自适应去块滤波器。
经解码帧临时存储器存储区域(460)包括多个帧缓冲器存储区域(461、462、…、46n)。经解码帧存储区域(460)是经解码图片缓冲区的一个示例。解码器(450)使用MMCO/PS信息(432)来标识该解码器可将经解码帧(451)存储在其中的帧缓冲器(461、462等)。解码器(450)将经解码的帧(451)存储在那个帧缓冲器中。
输出序列发生器(480)使用MMCO/RPS信息(432)来标识按输出次序将产生的下一帧何时可在经解码帧存储区域(460)中获得。当按输出顺序将产生的下一帧(481)可在经解码帧存储区域(460)中获得时，输出序列发生器(480)读取该下一帧并将其输出到输出目的地(490)(例如显示器)。一般来说，输出序列发生器(480)将帧从经解码帧存储区域(460)中输出的次序可以与解码器(450)解码这些帧的次序不同。
V.示例视频编码器
图5a和5b是可结合其实现所描述的一些实施例的通用视频编码器(500)的框图。编码器(500)接收包括当前图片的视频图片序列作为输入视频信号(505)并在经编码视频位流(595)中产生经编码的数据作为输出。
编码器(500)是基于块的并使用取决于实现的块格式。块还可在不同的阶段上被进一步细分，例如在预测、频率变换和/或熵编码阶段。例如，图片可以被划分成64x64块、32x32块或16x16块，这些块随后可以被划分成更小的样本值块以用于编码和解码。在针对HEVC标准的编码的实现中，编码器将图片分割成CTU(CTB)、CU(CB)、PU(PB)和TU(TB)。
编码器(500)使用图片内编码和/或图片间编码来压缩图片。编码器(500)的许多组件被用于图片内编码和图片间编码两者。由这些组件执行的确切操作可取决于所压缩的信息的类型而变化。
小块化模块(510)可选地将图片分割成相同尺寸或不同尺寸的多个小块。例如，小块化模块(510)沿小块行和小块列来拆分图片，所述小块行和小块列利用图片边界定义在图片内的小块的水平和垂直边界，其中每个小块是矩形区域。小块化模块(510)可随后将这些小块分组成一个或多个小块集合，其中一小块集合是这些小块中的一个或多个的群组。
通用编码控件(520)接收输入视频信号(505)的图片以及来自编码器(500)的各个模块的反馈(未示出)。整体上，通用编码控件(520)将控制信号(未示出)提供给其它模块(例如小块化模块(510)、变换器/缩放器/量化器(530)、缩放器/逆变换器(535)、图片内估计器(540)、运动估计器(550)以及帧内/帧间切换)以设置和改变编码期间的编码参数。特别是，通用编码控件(520)可以决定在编码期间是否和如何使用帧内BC预测。通用编码控件(520)还可以估计编码期间的中间结果，例如执行速率-失真分析来估计。通用编码控件(520)产生指示在编码期间所做出的决定的通用控制数据(522)，使得对应的解码器可以作出一致的决定。通用控制数据(522)被提供给头部格式化器/熵编码器(590)。
如果使用图片间预测来预测当前的图片，运动估计器(550)相对于一个或多个参考图片估计输入视频信号(505)的当前图片的采样值的块的运动。经解码的图片缓冲器(570)缓冲一个或多个经重构的先前编码的图片以供用作参考图片。当使用多个参考图片时，这多个参考图片可以来自不同的时间方向或相同的时间方向。运动估计器(550)产生诸如运动矢量数据和参考图片选择数据之类的辅助信息运动数据(552)。运动数据(552)被提供给头部格式化器/熵编码器(590)以及运动补偿器(555)。
运动补偿器(555)将运动矢量应用于来自经解码图片缓冲器(570)的(诸)经重构的参考图片。运动补偿器(555)产生针对当前图片的经运动补偿的预测。
在编码器(500)内的分开的路径中，图片内估计器(540)确定如何执行对输入视频信号(505)的当前图片的样本值块的图片内预测。当前图片可全部或部分使用图片内编码来编码。对于空间内预测，使用当前图片的重构(538)的值，图片内估计器(540)确定如何从当前图片的邻近的、先前重构的样本值中空间地预测当前图片的当前块的样本值。或者，对于帧内BC预测，图片内估计器(540)估计当前块的样本值到当前图片内的不同候选区域的位移。对于帧内BC预测，帧内预测估计器(540)可使用以下所描述的一个或多个约束来约束BV选择过程。在受约束的帧内预测被启用时，帧内预测估计器(540)还可限制帧内BC预测的使用，如以下所描述的。
帧内预测估计器(540)产生辅助信息帧内预测数据(542)，诸如指示帧内预测使用空间预测还是帧内BC预测的信息(例如，每帧内块的标志值)、(针对帧内空间预测的)预测模式方向、以及(针对帧内BC预测的)BV值。帧内预测数据(542)被提供给头部格式化器/熵编码器(590)以及图片内预测器(545)。
根据帧内预测数据(542)，图片内预测器(545)从当前图片的邻近的先前重构的采样值中在空间上预测当前图片的当前块的采样值。或者，对于帧内BC预测，图片内预测器(545)使用帧内预测区域的先前重构的样本值来预测当前块的样本值，帧内预测区域由针对当前块的BV值来指示。当图片的色度数据具有与亮度数据相同的分辨率时(例如，当格式为YUV4:4:4格式或RGB4:4:4格式时)，对色度块应用的BV值可与对亮度块应用的BV值相同。另一方面，当图片的色度数据相对于亮度数据具有降低的分辨率时(例如，当格式为YUV4:2:0格式时)，对色度块应用的BV值可被缩小并可能被四舍五入以对色度分辨率方面的差异进行调整(例如，通过将BV值的垂直和水平分量除以2并且将其截短或四舍五入成整数值来调整)。
帧内/帧间切换选择运动补偿的预测或图片内预测的值用作给定块的预测(558)。预测(558)的块和输入视频信号(505)的原始当前图片的对应部分之间的差异(如果有的话)提供残留值(518)。在当前图片的重构期间，经重构的残留值与预测(558)组合来从视频信号(505)中产生对原始内容的重构(538)。然而，在有损压缩中，还是从视频信号(505)中丢失了一些信息。
在变换器/缩放器/量化器(530)中，频率变换器将空间域视频信息转换为频域(即频谱、变换)数据。对于基于块的视频编码，频率变换器将离散余弦变换(“DCT”)、其整数近似、或另一类型的正向块变换应用于预测残留数据的块(或者在预测(558)为空的情况下，应用于样本值数据)，从而产生频率变换系数的块。当使用了帧内BC预测时，编码器(500)可对帧内BC预测残留值的至少一些大小的块应用离散正弦变换(“DST”)、DST的整数逼近或者其它类型的正块变换(不同于应用于其它块的变换)，如以下所描述的。解码器(500)还可能够指示这一变换步骤被跳过。缩放器/量化器对变换系数进行缩放和量化。例如，量化器将用步骤尺寸将非统一的标量量化应用于频域数据，该步骤尺寸在逐帧的基础、逐小块的基础、逐片的基础、逐块的基础、或其它基础上变化。经量化的变换系数数据(532)被提供给头部格式化器/熵编码器(590)。
在缩放器/逆变换器(535)中，缩放器/逆量化器对经量化的变换系数执行逆缩放和逆量化。逆频率变换器执行逆频率变换，从而产生经重构的预测残留值或样本值的块。编码器(500)将经重构的残留值与预测(558)的值(例如，经运动补偿的预测值、图片内预测值)组合以形成重构(538)。
对于图片内预测，重构(538)的值可以被馈送回图片内估计器(540)和图片内预测器(545)。同样，重构(538)的值可以被用于对后续图片的经运动补偿的预测。重构(538)的值可被进一步滤波。对于视频信号(505)的给定图片，滤波控件(560)确定如何对重构(538)的值执行去块滤波和样本自适应偏移(“SAO)滤波。”滤波控件(560)生成滤波控制数据(562)，它被提供给头部格式化器/熵编码器(590)和合并器/(诸)滤波器(565)。
在合并器/(诸)滤波器(565)中，编码器(500)将来自不同小块的内容合并到图片的经重构版本中。编码器(500)根据滤波器控制数据(562)选择性地执行去块滤波和SAO滤波，以便自适应地平滑各帧中的各边界上的间断。在对图片的各块之间的边界进行回路内解块过滤时，取决于对于各块的预测模式是帧内空间预测、帧内BC预测还是帧间预测，编码器(500)可应用不同方法，如以下所描述的。取决于编码器(500)的设置，小块边界可以被选择性地滤波或根本不被滤波，并且编码器(500)可以在经编码的位流内提供指示是否应用这样的滤波的句法。经解码的图片缓冲器(570)缓冲经重构的当前图片以供在后续的经运动补偿的预测中使用。
头部格式化器/熵编码器(590)对通用控制数据(522)、经量化的变换系数数据(532)、帧内预测数据(542)、运动数据(552)以及滤波器控制数据(562)进行格式化和/或熵编码。例如，头部格式化器/熵编码器(590)将上下文自适应二进制算法编码用于对各句法元素进行熵编码。具体来说，在其编码BV值时，头部格式化器/熵编码器(590)可利用考虑了BV的另一分量(例如，垂直分量)的值的情况下BV的一个分量(例如，水平分量)的值出现的概率，如以下所描述的。
头部格式化器/熵编码器(590)在经编码的视频位流(595)中提供经编码的数据。经编码的视频比特流(595)的格式可以是HEVC格式、Windows媒体视频格式、VC-1格式、MPEG-x格式(例如，MPEG-1、MPEG-2或MPEG-4)、H.26x格式(例如，H.261、H.262、H.263或H.264)或其它格式的变体或扩展。
取决于所需的压缩的实现和类型，编码器的模块可被添加、省略、拆分成多个模块、与其它模块组合、和/或用相似的模块来替代。在替换实施例中，具有不同模块和/或其它配置的模块的编码器执行一个或多个所描述的技术。编码器的具体实施例通常使用编码器(500)的变型或补充版本。所示的编码器(500)内的各模块之间的关系指示了信息在编码器中的一般流动；为简明起见，未示出其它关系。
VI.示例视频解码器
图6是通用解码器(600)的框图。解码器(600)接收经编码的视频比特流(605)中的经编码的数据并产生包括经重构视频(695)的图片的输出。经编码的视频比特流(605)的格式可以是HEVC格式、Windows媒体视频格式、VC-1格式、MPEG-x格式(例如，MPEG-1、MPEG-2或MPEG-4)、H.26x格式(例如，H.261、H.262、H.263或H.264)或其它格式的变体或扩展。
解码器(600)是基于块的并使用取决于实现的块格式。块可以在不同的阶段被进一步细分。例如，图片可以被划分成64x64块、32x32块或16x16块，这些块随后可以被划分成更小的样本值块。在针对HEVC标准的解码实现中，将图片分割成CTU(CTB)、CU(CB)、PU(PB)和TU(TB)。
解码器(600)使用图片内解码和/或图片间解码来对图片进行解压缩。解码器(600)的许多组件被用于图片内解码和图片间解码这两者。由这些组件执行的确切操作可以取决于正被解压缩的信息的类型而变化。
缓冲器接收经编码的视频比特流(605)中的经编码数据，并使得接收到的经编码数据可用于解析器/熵解码器(610)。解析器/熵解码器(610)通常应用在编码器(500)中执行的熵编码的逆(例如上下文自适应二进制算术解码)对经熵编码的数据进行熵解码。具体来说，当其解码BV值时，解析器/熵解码器(610)可解码BV的各个分量，如以下所描述的。作为解析和熵解码的结果，解析器/熵解码器(610)产生通用控制数据(622)、经量化的变换系数数据(632)、帧内预测数据(642)、运动数据(652)以及滤波器控制数据(662)。
通用解码控件(620)接收通用控制数据(622)并将控制信号(未示出)提供给其它模块(例如缩放器/逆变换器(635)、图片内预测器(645)、运动补偿器(655)以及帧内/帧间切换)以设置和改变解码期间的解码参数。
如果当前图片是使用图片间预测来预测的，则运动补偿器(655)接收运动数据(652)，诸如运动矢量数据和参考图片选择数据。运动补偿器(655)将运动矢量应用于来自经解码图片缓冲器(670)的(诸)经重构的参考图片。运动补偿器(655)产生针对当前图片中的帧间编码块的运动补偿的预测。经解码图片缓冲器(670)存储一个或多个先前重构的图片以供用作参考图片。
在解码器(600)内的分开路径中，图片内预测预测器(645)接收帧内预测数据(642)，诸如指示帧内预测是否使用空间预测或帧内BC预测(例如，每个帧内块的标记值)、预测模式方向(对于帧内空间预测)、和BV值(对于帧内BC预测)的信息。对于帧内空间内预测，根据预测模式数据使用当前图片的重构(638)的值，图片内预测器(645)从当前图片的相邻的、先前重构的样本值中空间地预测当前图片的当前块的样本值。或者，对于帧内BC预测，图片内预测器(645)使用帧内预测区域的先前重构的样本值来预测当前块的样本值，帧内预测区域由针对当前块的BV值指示。如以下描述的，当采用了受约束的帧内预测时，图片内预测器(645)也可限制帧内BC预测的使用。
帧内/帧间切换选择运动补偿的预测或图片内预测的值用作给定块的预测(658)。例如，当遵循HEVC句法时，可以基于为图片中的CU编码的句法元素来控制帧内/帧间切换，该CU可以包括帧内预测的CU和帧间预测的CU。解码器(600)将预测(658)与重构的残留值组合以产生来自视频信号的内容的重构(638)。
为了重构残留值，缩放器/逆变换器(635)接收并处理经量化的变换系数数据(632)。在缩放器/逆变换器(635)中，缩放器/逆量化器对经量化的变换系数执行逆缩放和逆量化。逆频率变换器执行逆频率变换，从而产生经重构的预测残留值或样本值的块。例如，逆频率变换器将逆块变换应用到频率变换系数，从而产生样本值数据或预测残留数据。逆频率变换可以是逆DCT、其整数近似或另一种类型的逆频率变换。当使用了帧内BC预测时，解码器(600)可对帧内BC预测残留值的至少一些大小的块应用逆DST、逆DST的整数逼近或者其它类型的逆块变换(不同于应用于其它块的变换)，如以下所描述的。
对于图片内预测，重构(638)的值可以被馈送回图片内预测器(645)。对于图片间预测，重构(638)的值可以被进一步滤波。在合并器/(诸)滤波器(665)中，解码器(600)将来自不同小块的内容合并到图片的经重构版本中。解码器(600)根据滤波器控制数据(662)和滤波自适应规则来执行去块滤波和SAO滤波，以便自适应地平滑各帧中的各边界上的间断。在对图片的各块之间的边界进行回路内解块过滤时，取决于对于各块的预测模式是帧内空间预测、帧内BC预测还是帧间预测，解码器(600)可应用不同方法，如以下所描述的。小块边界可以被选择性地滤波或根本不滤波，这取决于解码器(600)的设置或者编码的比特流数据内的句法指示。经解码的图片缓冲器(670)缓冲经重构的当前图片以供在后续的经运动补偿的预测中使用。
解码器(600)还可包括后处理解块滤波器。后处理去块滤波器可选地平滑经重构图片中的间断。其他滤波(诸如去振铃滤波)还可作为后处理滤波的一部分被应用。
取决于所希望的解压缩的实现和类型，解码器的模块可以被添加、省略、拆分成多个模块、与其他模块组合和/或用类似的模块来替代。在替换实施例中，具有不同模块和/或其它配置的模块的解码器执行一个或多个所描述的技术。解码器的具体实施例通常使用解码器(600)的变型或补充版本。所示的解码器(600)内的模块之间的关系指示信息在解码器中的一般流动；为简明起见，未示出其它关系。
VII.帧内块复制预测模式
本章节呈现对于帧内块复制(“BC”)预测模式的各项特征。一些创新涉及选择块矢量(“BV”)值，而另一些创新涉及BV值的编码/解码。还有一些创新涉及帧内BC预测模式与受约束帧内预测的整合、在使用了帧内BC预测模式时正向和逆向频率变换的选择、或采用帧内BC预测模式情况下跨块的边界的回路内解块过滤。这些创新可促成从编码和解码的码率失真性能和/或计算效率方面来看更有效的帧内BC预测。具体地，帧内BC预测可在编码诸如屏幕捕捉内容之类的某种“人工”创建的视频内容时改善速率－失真性能。屏幕捕捉内容典型地包括重复的结构(例如图形、文本字符)，其为帧内BC预测提供了改善性能的机会。屏幕捕捉内容一般以具有高色度的采样分辨率的格式(例如，YUV4:4:4或RGB4:4:4)来编码，但是也可以具有较低色度的采样分辨率的格式(例如，YUV4:2:0)来编码。
A.帧内BC预测模式-介绍
对于帧内BC预测模式，图片的当前块的样本值是使用同一图片中的样本值来预测的。BV指示从当前块到图片的包括用于预测的样本值的区域的位移。典型地，用于预测的样本值是之前重构的样本值。BV被信号化在比特流中。帧内BC预测是一种形式的图片内预测—针对图片的块的帧内BC预测不使用除了同一图片中的样本值以外的任何样本值。
图7示出针对当前帧(710)的当前块(730)的帧内BC预测。当前块可以是编码单元(“CU”)的编码块(“CB”)、预测单元(“PU”)的预测块(“PB”)、变换单元(“TU”)的变换块(“TB”)或其它块。当前块的尺寸可以是64×64、32×32、16×16、8×8或某个其它尺寸。更一般地，当前块的尺寸为m×n，其中m和n中的每一者都是整数，并且其中m和n可彼此相等或可具有不同的值。替换地，当前块可具有某一其他形状(例如，经编码视频对象的具有非矩形形状的区域)。
BV(740)指示当前块(730)到图片的包括用于预测的样本值的区域(750)的位移(或偏移)。假设当前块的左上位置是在当前帧的位置(x0,y0)处，并假设帧内预测区域的左上位置在当前帧的位置(x1,y1)处。BV指示位移(x1-x0,y1-y0)。例如，如果当前块的左上位置在位置(320,256)处，并且帧内预测区域的左上位置在位置(295,270)处，则BV值为(-25，14)。负水平位移指示在当前块的左边的位置，而负垂直位移指示在当前块之上的位置。
在一些示例实现中，帧内预测区域(750)被约束到在与当前块(730)相同的片或小块内。这样的帧内BC预测不使用在其它片或小块中的采样值。帧内预测区域(750)的位置可受制于一个或多个其它约束(例如，对于搜索范围的约束，与对帧间编码的块的重构的采样值的使用有关的约束)。
具有帧内BC预测的预测模式的块可以是CB、PB或其它块。当块是CB时，可以在CU级上用信号通知块的BV值(而CU中的其它CB使用相同的BV或其经缩放的版本)。或者，当块是PB时，可以在PU级上用信号通知块的BV值(而PU中的其它PB使用相同的BV或其经缩放的版本)。更一般地，在块的适当的句法级上用信道通知帧内-BC预测块的BV。
根据帧内BC预测模式，预测的块复制操作可以在CB级(当根据CB信号化BV时)或PB(当根据PB信号化BV时)被执行。例如，假设16×16CB具有单个16×16PB。(PB的)BV被应用于块复制16×16区域。当帧内预测区域被约束为不与正被预测的16×16块重叠时，BV在水平或垂直上具有至少16的幅值(绝对值)。
替换地，即使当为PB或CB信号化BV时，可以在PB或CB内的TB级执行块复制操作。在这种方式中，BV，就像应用于TB一样，可参考相同PB或CB中的其它TB的位置。例如，假设16×16CB具有单个16×16PB，但是出于残留编码/解码的目的被拆分成十六个4×4TB。(PB的)BV被应用以按照光栅扫描次序对第一TB的4×4区域进行块复制，随后同一BV被应用以按照光栅扫描次序对第二TB的4×4区域进行块复制，依此类推。在将残留值与对那些之前重构的TB的预测值组合之后，用于TB的BC操作中的4×4区域可包括在同一CB中之前被重构的TB中的位置。(BV仍然不参考正被预测的同一TB中的位置。)在TB级应用BC操作促进了对于具有相对小的幅值的BV的使用。
对于CU的色度块的帧内BC预测操作一般对应于对于CU的亮度块的帧内BC预测操作。一般来说，色度PB和色度TB的分割直接对应于CU中亮度PB和亮度TB的分割。当视频的格式是YUV4:4:4时，色度PB和TB的大小与对应的亮度PB和TB的大小匹配。当视频的格式是YUV4:2:0时，色度PB和TB的宽度和高度是对应的亮度PB和TB的一半。然而，如果亮度TB具有最小变换尺寸，则使用具有该最小变换尺寸的单个色度TB。
在一些实现中，对于帧内BC预测的CU，对PU中的色度块的帧内BC预测使用与对于PU中的亮度块的帧内BC预测相同的BV值，这通常是当色度数据已减少了相对于亮度数据的分辨率时(例如，当格式是YUV4:2:0时)在缩放和舍入之后进行的。替代地，可针对PU的亮度块和色度块用信号指示不同的BV值。
在一些实现中，如果PU的亮度块的预测模式是帧内BC预测，则该PU的色度块的预测模式也是帧内BC预测。例如，用信号指示该PU的预测模式。替代地，PU的亮度块或色度块的预测模式可以是帧内BC预测，但不都是帧内BC预测。
B.约束针对帧内BC预测模式的BV搜索
在一些示例实现中，编码器根据一个或多个约束来限制BV范围。通过限制BV范围，编码和解码期间为了帧内BC预测而进行的快速存储器存取所参考的重构的样本值的区域可被缩小，这有助于得到较低的实现成本。
图8示出了针对BV值的搜索范围的示例约束。除了当前帧(810)的当前块(830)，图8还示出了通过两个CTB(820、822)来限定的搜索范围。当前CTB(820)是当前CTU的一部分并且包括当前块(830)。在CTB(822)在其左侧的情况下，当前CTB(820)限定了能够在其中找到当前块(830)的可允许BV的搜索范围。BV(842、844)参考区域位于该搜索范围之外，因此那些BV值(842、844)不被允许。
在一些示例实现中，当前块的BV值的搜索范围是当前CTB和其左侧的CTB。例如，CTB可具有64x64、32x32或16x16个样本值的大小，这产生128x64、64x32或32x16个样本值的搜索范围。只有在当前CTB和左侧CTB中的样本值被用于当前块的帧内BC预测。这通过对搜索过程进行约束而简化了编码器实现。还通过限制解码器在快速存储器中缓冲的用于帧内预测的样本值的数量而简化了解码器实现。另一约束是帧内预测不能参考来自另一片或小块的样本值。对于具有位于(x0,y0)处的左上位置的当前的块mxn以及各自具有尺寸CTBsizeYxCTBsizeY的CTB，编码器可如下地为具有水平分量BV[0]和垂直分量BV[1]的二维BV检查这些约束。
●BV[0]≥-((x0％CTBsizeY)+CTBsizeY)
●BV[1]≥-(y0％CTBsizeY)
●位于位置(x0,y0)、(x0+BV[0],y0+BV[1])和(x0+BV[0]+m-1,y0+BV[1]+n-1)处的样本值应当在同一片中。
●位于位置(x0,y0)、(x0+BV[0],y0+BV[1])和(x0+BV[0]+m-1,y0+BV[1]+n-1)处的样本值应当在同一小块中。
图9示出用于采用帧内BC预测模式的编码的技术(900)，其中该帧内BC预测模式受制于针对BV值的选择的一个或多个约束。编码器(诸如参考图3或图5a-5b描述的编码器)可执行技术(900)。
作为开始，编码器确定(910)图片的当前块的BV。当前块可以是CB、PB或其他块。该BV指示到图片内的一区域的位移。在确定BV时，编码器检查一个或多个约束。
根据一个可能的约束，编码器检查用于帧内BC预测的样本值的范围。编码器可检查候选帧内预测区域是否位于当前CTB和一个或多个其它CTB(例如，当前CTB左侧的CTB)所限定的范围内。例如，当BV具有第一分量BV[0]和第二分量BV[1]，当前块具有位置(x0,y0)处的左上位置，并且每一个CTB具有宽度CTBwidth和高度CTBheight时，如果BV[0]>＝-((x0％CTBwidth)+CTBwidth)且BV[1]>＝-(y0％CTBheight)，则满足约束。编码器可类似地检查搜索范围内BV[0]和BV[1]的值的上限：BV[0]<(CTBwidth-m-(x0％CTBwidth))以及BV[1]<(CTBheight-n-(y0％CTBheight))。替代地，搜索范围包括更多或更少个CTB，或者搜索范围以某种其它方式来限定。
根据另一可能约束，编码器将搜索限制于当前片和小块(即，当前块和区域是图片的不大于1个片和图片的不大于1个小块的一部分)。编码器可检查当前块的左上位置、候选帧内预测区域的左上位置以及候选帧内预测区域的右下位置是否是单个片和单个小块的一部分。例如，如果(x0,y0)、(x0+BV[0],y0+BV[1])和(x0+BV[0]+m-1,y0+BV[1]+n-1)是单个片和单个小块的一部分，则满足约束。
替代地，编码器检查其它和/或附加约束。
编码器使用BV来执行(920)对于当前块的帧内BC预测。例如，编码器对整个当前块执行帧内BC预测。或者，编码器对与当前块相关联的多个块(例如，以逐TB为基础地针对多个TB，其中TB与具有该BV的当前PB相关联)执行帧内BC预测。
编码器对BV进行编码(930)。例如，编码器如以下所描述的对BV进行编码(930)。编码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(900)。
对于帧内BC预测，编码器和解码器使用重构的样本值。未重构的样本值可被呈现作为尚未被编码和重构的图片的部分。为了避免将未重构的样本值用于帧内BC预测，编码器可设置针对可允许的BV值的约束，使得只有真实的、之前被重构的样本值被用于根据BV进行的帧内BC预测。
在一些示例实现中，编码器通过考虑当前块和包含候选帧内预测区域的右下位置的块的z-扫描次序来检查BV值。更具体地，编码器检查包含位置(x0+BV[0]+m-1,y0+BV[1]+n-1)的块的z-扫描次序是否小于包含(x0,y0)的块的z-扫描次序。如果是，则包含帧内预测区域的右下位置的块已经在先前被重构(并且因此具有该帧内预测区域的剩余部分)。BV还满足条件V[0]+m≤0和BV[1]+n≤0中的至少一个，确保帧内预测区域不覆盖当前块。
z-扫描次序遵循分隔图片的顺序指定的块排序。图10示出用于当前块(1030)和可能包括候选BV的帧内预测区域的右下位置的块的示例z-扫描次序(1000)。当前块(1030)可以是CB、PB或其他块。z-扫描次序通常被以在行中从左到右顺序分派给块，在从上到下的连续行中重复。当块被拆分时，可以在被拆分的块内递归地分派z-扫描次序。对于用于HEVC标准的编码/解码的实现，z-扫描次序通过CTB光栅扫描模式(在CTB行中从左到右，从上到下在连续CTB行中重复)从CTB到CTB开始行进。如果CTB被拆分，z-扫描次序遵循在经拆分的CTB内的四叉树的CB的光栅扫描模式。并且，如果CB被拆分(例如，拆成多个CB或拆成多个PB)，z-扫描次序遵循在经拆分的CB内的块的光栅扫描模式。
替代地，为了避免将未重构的样本值用于帧内BC预测，编码器(和解码器)可将未重构的样本值替换为默认值或以其它方式确定的值。图11a和11b示出帧内预测区域的示例，其中未重构样本值被替换为填充值。在图11a中，当前块(1130)的帧内预测区域(1150)包括在之前重构的一行块中的一些样本值，而且还包括在该行以下的未重构的样本值。在图11b中，帧内预测区域(1152)包括在当前块(1130)上方的之前重构的块中的一些样本值，而且还包括在当前块(1130)中的一些未重构的样本值。编码器(和解码器)可将未重构的样本值填充为预定义的值。例如，对于具有比特深度为8的样本值，预定义的值是128(灰阶)。或者，预定义的值是另一值。或者，替代用预定义的值来填充，未重构的样本值可通过水平或垂直展开或内插、或通过某种其它形式的展开或内插(诸如角方向展开、平面拟合展开、或使用一些可用的重构样本值的平均值来展开)来填充。在这种情况下，编码器可仍然检查各约束使得不在搜索范围中的样本值不被用于帧内BC预测。编码器还可在经编码的比特流数据内提供句法信息以控制对未重构的样本值进行填充的过程——诸如通过发送要使用的常数值、通过发送用于角方向展开的预测角的指示符、或者通过发送用于在多个展开方法之间选择的指示符。
在编码期间，编码器可将帧内预测区域中的未重构的样本值填充为填料样本值(例如，基于在实际重构的样本值内的内插或者根据实际重构的样本值进行的外推)或者填充具有预定义的值(例如，灰度值)的样本值作为帧内BC预测过程的一部分。在解码期间，以同样方式，解码器可将帧内预测区域中的未重构的样本值填充为填料样本值或者填充具有预定义的值的样本值作为帧内BC预测过程的一部分。
替代地，当帧内BC预测可在逐TB的基础上执行时(参见章节G)，编码器和解码器可检查帧内预测区域和当前块(TB)之间的可能重叠，随后使用检查的结果来决定当前TB是否应当被拆分成更小的TB来应用帧内BC预测操作。假设当前TB具有mxn的大小，其中m和n可以彼此相等或可具有不同值。如果BV[0]>-m并且BV[1]>-n，则帧内预测区域与当前的mxnTB重叠，这会产生问题，除非该当前的mxnTB被拆分成更小的TB来应用帧内BC预测操作。因此，如果BV[0]>-m并且BV[1]>-n，则编码器和解码器将当前TB拆分成更小的TB。对于更小的TB检查同一条件(例如，递归地检查)，如果对于拆分后的更小的m和n值，还是BV[0]>-m且BV[1]>-n，则这些更小的TB可被进一步拆分。
例如，假设PB的BV是(-9,-5)，并且当前TB是32x32的块。编码器和解码器确定-9>-32且-5>-32，这表示帧内预测区域(其左上角位移-9,-5)将与当前的32x32TB重叠。编码器和解码器将该32x32TB拆分成四个16x16TB。对于每一个16x16TB，编码器和解码器确定-9>-16且-5>-16，这表示帧内预测区域(其左上角位移-9,-5)将与当前的16x16TB重叠。编码器和解码器继续将每个16x16TB拆分成四个8x8TB。对于8x8TB，(-9,-5)的BV不是问题，因此8x8TB不被进一步执行拆分。
在这一场景中，当TB由于BV值和TB的大小的缘故而被拆分时，编码器可省略对于标志值的信令，该标志值原本会指示当前TB是否要拆分成更小的TB。编码数据的比特流缺少指导解码器将当前TB拆分成更小TB的标志值。替代地，解码器可根据BV值和TB的大小来推导TB应当被拆分。这可节省原先被花费在指示关于拆分TB的信息的比特。
C.在启用了受约束帧内预测的情况下的帧内BC预测模式
在一些示例实现中，如何执行帧内BC预测取决于是否启用了受约束的帧内预测。受约束的帧内预测是一种用于控制对可能被引入到编码的视频数据中(例如，由于干扰导致的分组丢失或比特翻转的缘故)的错误的顺应性的设置。受约束的帧内预测限制哪些重构的样本值可被用于帧内预测。当受约束的帧内预测被启用时，来自帧间编码的重构的样本值不可被用于帧内BC预测或帧内空间预测。比特流中的标志可指示受约束的帧内预测是否被启用。
图12示出用于在受约束的帧内预测可被启用时使用帧内BC预测模式的技术(1200)。编码器(诸如参考图3或图5a－5b描述的编码器)可执行技术(1200)。或者，解码器(诸如参考图4或图6描述的解码器)可执行技术(1200)。
编码器或解码器确定(1210)受约束的帧内预测是否被启用。例如，编码器或解码器检查控制受约束的帧内预测是否被启用的标志的值。该标志可被用信号发出作为图片参数集的一部分或至少某个其它等级。
编码器或解码器(1220)至少部分取决于受约束的帧内预测是否被启用来执行当前块的帧内BC预测。存在若干种用于取决于受约束的帧内预测是否被启用来调整帧内BC预测的方法，如以下所描述的。编码器或解码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(1200)。
在一个方法中，当编码器确定当前块的BV时，如果受约束的帧内预测被启用，则编码器检查是否候选帧内预测区域中没有样本值是根据帧间编码的块重构样本值。如果受约束的帧内预测未被启用，则该约束不适用，并且帧内BC预测可使用根据帧间编码的块重构的样本值。
图13示出在受约束的帧内预测被启用时针对可允许BV值的这一约束。帧内编码的块中的帧内预测区域的BV(1342、1344)被允许，无论块是使用帧内空间预测还是帧内BC预测来编码的。未完全或部分处于帧内编码的块中的帧内预测区域的BV(1346、1348)不被允许。例如，如果受约束的帧内预测被启用，则在确定当前块的BV时，编码器检查候选帧内预测区域中的任何样本值p是否处于帧内编码的块内。也就是说，对于具有位于位置(x0,y0)处的左上位置的当前的mxn块，编码器针对这一条件检查所有的p，其中x＝x0+BV[0]…x0+BV[0]+m-1并且y＝y0+BV[1]…y0+BV[1]+n-1。
另一方法在受约束的帧内预测被启用的情况下使用填充样本值来代替帧内编码的块的重构样本值。如果受约束的帧内预测被启用，则帧内BC预测包括确定要代替根据帧间预测区域中是根据帧间编码的块重构的样本值的任何样本值的填充样本值或填料样本值(通过外推或内插)。
在又一种方法中，如果受约束的帧内预测被启用，则帧内BC预测在非帧内片中被禁用。帧内BC预测对于帧内片(其仅具有帧内编码的内容)仍然被允许，并且在受约束的帧内预测未被启用时对于非帧内片被允许。图14示出了这一方法。在图14中，句法表(1400)中的条件指示用于帧内BC预测的intra_bc_flag句法元素的存在或缺失。即使帧内BC预测被启用(intra_block_copy_enabled_flag为1)，帧内BC标志仅在当前片为帧内片(slice_typeisI)或受约束的帧内预测未被启用(constrained_intra_pred_flag为0)的情况下来发信号通知。
D.对BV值的编码和解码
在一些示例实现中，通过利用给定第二分量的值的情况下的第一分量的值的出现的概率来有效地对二维BV值进行编码。
图15a和15b示出具有可在编码时被利用的属性的BV值的示例范围。在图15a和15b中，找出针对当前的mxn块(1530)的BV。BV具有水平分量BV[0]和垂直分量BV[1]。帧内BC预测被约束为仅使用真实重构的样本值。(其中参考未重构样本值的其它BV值被允许的替代方案在本章节的末尾来讨论。)
由于帧内BC预测仅使用真实重构的样本值，在BV[0]>-m且BV[1]>-n的范围中的BV值不被允许。在这一范围中，候选帧内预测区域将具有至少一些未重构的样本值。
如图15a中所示，当BV[1]≤-n时，BV[0]可具有正值或负值。然而，当BV[1]>-n时，可允许的BV具有BV[0]≤-m(假设帧内BC预测被约束为仅使用真实重构的样本值)。BV的水平分量可通过偏移值来调整。由于越靠近零的值使用越少的比特来编码，因此这改善了典型熵编码方案中的编码效率。例如，替代直接编码BV[0]，水平分量被编码为DV[0]＝BV[0]+m。DV[0]值比BV[0]更靠近0，并且典型地使用更少的比特来编码。当DV[0]从比特流中解码时，BV[0]可被重构为DV[0]-m。具体地，BV被重构如下。首先，BV[1]被解码。如果BV[1]>-n，则BV[0]＝DV[0]-m。否则(当BV[1]≤-n)，则BV[0]＝DV[0]。
类似地，如图15b中所示，当BV[0]≤-m时，BV[1]可具有正值或负值。然而，当BV[1]>-m时，可允许的BV具有BV[1]≤-n(假设帧内BC预测被约束为仅使用真实重构的样本值)。BV的垂直分量可通过偏移值来调整，例如调整为DV[1]＝BV[1]+n。当DV[1]从比特流中解码时，BV[1]可被重构为DV[1]-n。
替代地，代替基于当前块的尺寸m或n，偏移值可被设置在比特流中(例如，在序列参数集、图片参数集或片头部中)或被给定一个预定义的值。例如，偏移值可被设置成8、16或某个其它值。在大部分情况下，经调整的BV分量值将仍然比不调整时更靠近零。
图16示出用于编码BV值的技术(1600)。编码器(诸如参考图3或图5a－5b描述的编码器)可执行技术(1600)。
编码器确定(1610)图片的当前块的二维BV。该BV具有第一分量以及第二分量。例如，编码器在受制于一个或多个约束的搜索范围中搜索BV，如以上所描述的。编码器使用BV来执行(1620)对于当前块的帧内BC预测。例如，编码器对整个当前块执行帧内BC预测。或者，编码器对与当前块相关联的多个块(例如，对于逐TB为基础的多个TB，其中TB与具有该BV的当前PB相关联)执行帧内BC预测。
编码器对BV进行编码(1630)。对BV的编码利用了在给定第二分量的值的情况下第一分量的值出现的概率。在一些实现中，对第一BV分量的值的编码取决于第二BV分量的值。编码器可将第二分量的值与第一偏移值作比较，随后选择性地使用第二偏移值来调整第一分量的值。例如，第一分量是水平分量BV[0]，第二分量是垂直分量BV[1]，并且当前块是一个mxn块。第一偏移值取决于n，而第二偏移值取决于m。如果垂直分量BV[1]的值大于-n，则水平分量BV[0]的值增加m。在这一调整之后，对BV的编码可包括二进制算术编码或另一种形式的熵编码。
编码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(1600)。
图17示出用于解码BV值的技术(1700)。解码器(诸如参考图4或图6描述的解码器)可执行技术(1700)。
解码器对图片的当前块的二维BV进行解码(1710)。该BV具有第一分量以及第二分量。解码器对利用了在给定第二分量的值的情况下第一分量的值出现的概率的BV编码进行逆操作。对BV的解码可包括二进制算术解码或另一种形式的熵解码。
在二进制算术解码或其它熵解码之后，第一BV分量的值被调整。在一些实现中，对第一BV分量的值的解码取决于第二BV分量的值。解码器可将第二分量的值与第一偏移值作比较，随后选择性地使用第二偏移值来调整第一分量的值。例如，第一分量是水平分量BV[0]，第二分量是垂直分量BV[1]，并且当前块是一个mxn块。第一偏移值取决于n，而第二偏移值取决于m。如果垂直分量BV[1]的值大于-n，则水平分量BV[0]的值减少m。
解码器使用BV来执行(1720)对于当前块的帧内BC预测。例如，解码器对整个当前块执行帧内BC预测。或者，解码器对与当前块相关联的多个块(例如，对于多个TB以逐TB为基础，其中TB与具有该BV的当前PB相关联)执行帧内BC预测。解码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(1700)。
替代地，对于图16和17示出的技术(1600、1700)，第一分量是垂直分量BV[1]，第二分量是水平分量BV[0]，第一偏移值取决于m，并且第二偏移值取决于n。如果水平分量BV[0]的值大于-m，则垂直分量BV[1]的值增加n(在编码期间)或减少n(在解码期间)。
或者，对于图16和17示出的技术(1600、1700)，第一分量和第二分量可以利用第一分量和第二分量的至少一些组合的代码的缺失的方式被联合编码。例如，编码器和解码器使用可变长度代码表，其中对于第一分量和第二分量的位于构成当前块的边界的范围中的组合的代码缺失。
如果允许参考具有未重构的样本值的帧内预测区域的BV值，则编码器和解码器仍然可调整BV分量值。例如，考虑另一BV分量的值，编码器调整BV分量中的一个的值以使其平均起来更靠近零。经调整的BV分量的值可具有正值，但是其更可能更靠近零并因此使用更少的比特来编码。
在示例实现中，帧内BC预测为BV使用整数值。分数位移(以及重构的样本值之间的分数内插)不被使用。替代地，BV可具有分数位移。
替代地，当搜索范围被约束时，BV值的编码和解码可使用模环绕(modulowrapping)。如果BV值的分量指示位于搜索范围以外的位置，则组件“环绕”到搜索范围的相对侧并从那里继续。这可使得对位移的极限值编码变得更有效率。例如，如果大于x的正的位移将导致指向搜索范围之外的BV[0]值，则BV[0]的x的位移可被用于指示在搜索范围的相对侧处的极限的负值。
除了包括对于偏移值的使用的对BV值的熵编码/解码(如以上所描述的)，编码器和解码器可在对BV值进行编码/解码时使用BV预测和/或合并模式/BV竞争。
对于编码和解码期间的基本BV预测，当前块的BV值可基于一个或多个之前的块的BV值来预测。相邻块(例如，当前块左侧的块)的BV值可被用于确定当前块的BV值的BV预测符。或者，当前块的BV值的BV预测符可以是多个相邻块(例如，当前块的左侧、上方以及左上的块)的BV值的分量级的中值或平均。在编码期间，使用BV值和BV预测符来确定BV差，并且该BV差被编码。在解码期间，重构的BV差与BV预测符组合。
或者，编码器和解码器在用于空间上与当前块邻近的重构块(例如，当前块左侧的块、当前块上方的块等等)的BV值中确定用于当前块的一个或多个候选BV值。候选BV值还可包括用于时间上与当前块相邻的重构块的一个或多个BV值，其中时间上相邻的块处于另一图片中与当前块对应的位置(例如，同一位置或重叠的位置)。在编码和解码期间，通过规则确定候选BV值的列表以消除冗余BV值。在编码期间，编码器可信号通知一个或多个句法元素以指示哪个候选BV值被用作为当前块的BV预测符。在一些模式中，该BV预测符可被用作为当前块的BV值，这有效地将当前块的BV值与提供候选BV值的邻居的BV值“合并”。或者，编码器可基于BV值和BV预测符来确定并编码BV差。当BV差用信号通知时，对于BV预测符的选择可自动发生(而不需要对句法元素进行信号通知来选择候选BV值)。在解码期间，解码器可接收一个或多个句法元素以指示哪个候选BV值被用作为当前块的BV预测符。在一些模式中，该BV预测符可被用作为当前块的BV值，这有效地将当前块的BV值与提供候选BV值的邻居的BV值“合并”。或者，解码器可接收和解码BV差，该BV差被解码器用来与BV预测符组合以重构BV值。当BV差用信号通知时，对于BV预测符的选择可自动发生(而不需要对句法元素进行用信号通知来选择候选BV值)。BV“跳过”或BV“直接”模式可被提供，其中(根据规则而选择的)BV预测符被用作为当前块的BV值，其中没有为当前块用信号通知的残留值。
E.对于帧内BC预测模式块的正变换和逆变换
当帧内BC预测被使用时，在一些示例实现中，某些大小的亮度残留块使用离散正弦变换(“DST”)或其整数逼近来编码并且使用逆DST或其整数逼近来解码。具体来说，DST(或其整数逼近)和逆DST(或其整数逼近)被用于来自帧内BC预测的残留值的4x4亮度块。更具体地，当使用帧内BC预测时，编码器为一些尺寸的来自帧内BC预测的残留值的亮度块以及为色度块使用第一类型的正变换(“规则的”变换)，而解码器为这些块使用第一类型的逆变换(“规则的”逆变换)。然而，对于其它大小的残留值的亮度块，编码器使用第二类型的正变换(“替代”变换)，而解码器使用第二类型的逆变换(“替代”逆变换)。
图18示出用于用帧内BC预测模式和替代变换来进行编码的通用技术(1800)。编码器(诸如参考图3或图5a－5b描述的编码器)可执行技术(1800)。
编码器使用帧内BC预测模式来预测(1810)样本值，随后基于预测的样本值和原始的样本值来确定(1820)残留值。
编码器检查(1825)是否正编码特殊块(例如，具有特殊尺寸的亮度块)。如果是，则编码器对残留值应用(1832)替代正变换以生成变换系数，该变换系数被量化和熵编码(1840)。例如，编码器对来自帧内BC预测的残留值的4x4亮度块应用DST、DST的整数逼近或其它类型的正变换。否则，编码器对残留值应用(1830)规则正变换以生成变换系数，该变换系数被量化和熵编码(1840)。例如，编码器对来自帧内BC预测的残留值的其它尺寸的块以及对色度块应用DCT、DCT的整数逼近或其它类型的正变换。编码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(1800)。
图19示出用于用帧内BC预测模式和替代逆变换来进行解码的通用技术(1900)。解码器(诸如参考图4或图6描述的解码器)可执行技术(1900)。
解码器熵编码和逆量化(1910)各变换系数。解码器检查(1915)是否正解码特殊块(例如，具有特殊尺寸的亮度块)。如果是，解码器对变换系数应用(1922)替代逆变换以生成残留值。例如，解码器对来自帧内BC预测的残留值的4x4亮度块的变换系数应用逆DST、逆DST的整数逼近或其它类型的逆变换。否则，解码器对变换系数应用(1920)规则逆变换。例如，编码器对来自帧内BC预测的其它尺寸的块以及对色度块应用逆DCT、逆DCT的整数逼近或其它类型的逆变换。解码器使用帧内BC预测模式来预测(1930)样本值。解码器将残留值和预测的样本值组合(1940)来重构样本值。解码器可为另一帧内BC预测模式块重复该技术(1900)。
F.对于帧内BC预测模式块的回路内解块过滤
在一些示例实现中，跨各块之间的边界的解块过滤取决于各块的预测模式(例如，帧内空间预测、帧内BC预测或帧间预测)。另外，在一些示例实现中，跨各个帧内BC预测块之间的边界进行的解块过滤取决于BV值来适配。
一般来说，解块过滤器被选择性地应用于毗邻块(例如，PB、TB)的块边界的样本值。特殊规则可被应用以禁用或更改图片边界、片边界或小块边界处的过滤。编码器或解码器取决于各个因素来设置解块过滤的强度，因素包括预测模式(帧内空间、帧内BC预测、帧间)、参考索引值以及运动矢量值(对于帧间编码的块)、BV值(对于帧内BC预测的块)以及非零变换系数的存在/缺失。
例如，假设块P和Q是具有公共边界的相邻块。如果块P和Q中的一个或两者具有帧内空间预测的预测模式，则过滤强度为第一值(例如，指示最强过滤)。另一方面，如果块P和Q都是帧间编码的、都是帧内BC预测的、或者一个是帧间编码一个是帧内BC预测的，则过滤强度具有另一值(例如，指示中等过滤或指示不进行过滤)。
如果块P和Q两者都是帧间编码的，则如果以下情况则分派指示中等过滤的过滤强度值：(a)任意一个块具有任何非零变换系数、(b)两个块的参考索引值不相等、(c)两个块的运动矢量值不相等、或者(d)任意一个块的两个运动矢量分量之间的差值大于阈值量(例如，一个样本)。否则(没有条件满足)，分派指示不进行过滤的过滤强度值。
如果块P和Q两者都是帧内BC预测的，则如果以下情况则分派指示中等过滤的过滤强度值：(a)任意一个块具有任何非零变换系数、(b)两个块的BV值不相等、或(c)任意一个块的BV分量之间的差大于阈值量(例如，一个样本)。否则(没有条件满足)，分派指示不进行过滤的过滤强度值。
如果块P和Q中的一个是帧间编码的并且另一个是帧内BC预测的，则如果(a)任意一个块具有任何非零变换系数，则分派指示中等过滤的过滤强度值。否则，分派指示不进行过滤的过滤强度值。替代地，如果块P和Q中的一个是帧间编码的而另一个是帧内BC预测的，则过滤强度可具有第一值(例如，指示最强过滤)。
对于强和中等过滤，过滤可进一步取决于量化参数值或其它考虑来调整。替代地，过滤强度可根据其它规则来分派和/或调整。
图20示出用于取决于块的预测模式改变回路内解块过滤的方法的示例规则(2000)。如果两个相邻块中的任意一个具有帧内空间预测的预测模式，则对于块之间的边界，编码器或解码器应用第一方法来解块过滤(例如，强过滤)。否则，如果两个块中的一个的预测模式是帧间预测，而另一个的预测模式是帧内BC预测，则编码器或解码器应用第二方法来解块过滤(例如，取决于非零变换系数等级的存在/缺失采取中等过滤或不进行过滤)。否则，如果两个块中的两者的预测模式都是帧内BC预测，则编码器或解码器应用第三方法来解块过滤(例如，取决于非零变换系数等级的存在/缺失以及取决于BV值采取中等过滤或不进行过滤)。否则(两个块中的两者的预测模式都是帧间预测；未在图20中示出)，编码器或解码器应用第四方法来解块过滤(例如，取决于非零变换系数等级的存在/缺失、参考索引值以及运动矢量值采取中等过滤或不进行过滤)。对于所有的方法，过滤可进一步取决于量化参数值或其它考虑来调整。
图21示出用于对具有帧内BC预测模式的块进行回路内解块过滤的技术(2100)。编码器(诸如参考图3或图5a－5b描述的编码器)可执行技术(2100)。或者，解码器(诸如参考图4或图6描述的解码器)可执行技术(2100)。
编码器或解码器重构(2110)图片的第一块和第二块，该图片包括至少一些采用帧内BC预测的预测模式的块。
编码器或解码器跨第一块和第二块之间的边界来执行回路内解块过滤。作为回路内解块过滤的一部分，编码器或解码器确定(2120)第一块和第二块中的每一个的预测模式，并且使用(2130)用于至少部分取决于预测模式来进行解块过滤的方法。具体来说，如果第一块和第二块中的两者的预测模式都是帧内BC预测，则编码器或解码器至少部分地分别基于第一块和第二块的BV值来调整回路内解块过滤。
编码器或解码器可对图片的其他块边界重复技术(2100)。关于解块过滤(以及诸如SAO过滤之类的其它回路内操作)相对于帧内BC预测的时序，在一些实现中，帧内BC预测操作在要被应用于图片的之前部分的任何解块过滤和SAO过滤操作之前。例如，帧内BC预测操作可在应用过滤过程之前使用所存储的样本值的副本。这消除了将过滤过程与帧内BC预测过程同步的需求。这还避免了在过滤使用片、小块等之外的样本值(或者当受约束的帧内预测被启用时在帧间编码的块内的样本值)时对于这些样本值的间接依赖性。
替代地，帧内BC预测操作接在要被应用于图片的之前部分的任何解块过滤和SAO过滤操作之后。这可能要求过滤和预测操作同步，并且可产生对于另一片、小块等中的样本值的依赖性。另一方面，将经过滤的样本值用于帧内BC预测可提供在速率-失真性能方面的高效压缩。
G.组合帧内BC预测的各特征的示例实现
如所提到的，以上的帧内BC预测的各特征可被分开和单独地使用。或者，以上的帧内BC预测的各特征可被组合使用。
例如，在一个组合的一般遵循HEVC句法的实现中，为PU(其可以是CU或者CU的一部分)用信号通知BV值。PU可包括一个或多个TU。帧内BC预测过程工作在TB级、以逐TB为基础地进行、并且使用所为PU信号通知的BV值。(所有的TB使用相同的BV值，并且对于当前TB的帧内BC预测可使用同一CU中其它早前的TB的重构的样本值。)BV值可使用一个或多个相邻PU的BV值来预测。无论BV预测是否被使用，BV值(或BV差值)可以考虑了可允许的BV值的方式来编码(例如通过考虑水平/垂直上被允许的值或者通过在对BV值进行编码时使用模环绕)。BV值的选择被约束：(a)使得编码器被禁止选择将导致位于还未被编码/重构的区域内的任何样本值被参考的BV值(即，当前TB的帧内预测区域的样本值必须在被按照解码/比特流次序位于当前TB之前的其它TB所覆盖的区域中；也就是说，对于给定TB，BV值被约束为参考位于该TB之外的区域)；(b)以减少解码器中的必需的存储器容量(例如，通过将根据BV值的参考约束为处于当前CTB和当前CTB的左侧的一个或两个CTB内)；(c)以禁止根据BV值的参考处于当前片之外、处于当前小块之外、或者处于图片之外；以及(d)当受约束的帧内预测被启用时，禁止编码器使用将参考使用了帧间图片预测的样本值的BV值。
VIII.帧内块复制预测模式的编码器侧选项
本章节呈现对于帧内块复制(“BC”)预测的编码器侧选项的各项创新。一些创新涉及并发地执行块矢量(“BV”)估计以及为块作出块拆分决策。其它创新涉及在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块。总得来说，这些创新改善了帧内BC预测的编码效率。
作为BV估计的一部分，编码器可使用若干种方法中的任意一种。编码器可使用完整搜索，即评估搜索范围中所允许的每一个候选BV值。或者，编码器可使用部分搜索，即仅评估搜索范围中所允许的候选BV值中的一些。例如，编码器可在当前块的预测的BV值(例如，基于一个或多个相邻块的BV值来预测的)处开始部分搜索。在评估了部分搜索的开始位置处的候选BV值之后，编码器可评估从开始位置开始递增距离处的一个或多个其它候选BV值(例如，根据螺旋搜索图案或某个其它图案)。当评估给定候选BV值时，编码器可比较帧内预测区域和当前块中的所有的样本值。或者，编码器可评估样本值的一个子集(即，其值被评估的子样本)。当比较帧内预测区域和当前块之间的样本值以确定失真成本时，编码器可计算失真的均方差、平方差的和、或某个其它度量。编码器还可确定与对候选BV值进行编码相关联的码率成本。
在编码期间，在各个阶段，编码器可使用码率－失真优化(“RDO”)，其中各个选项的码率成本和失真成本被评估。总得来说，一个选项的码率－失真成本由D+λR(或R+λD)给出，其中R表示以编码数据的比特来衡量的码率成本，D表示使用诸如均方差或感知失真度量之类的度量的失真成本，而λ是对码率成本R相比于失真成本D进行加权的拉格朗日倍数(加权参数的示例)。编码器通常选择给出最低码率－失真成本的那个选项。
A.在BV估计期间选择性地将块合并成更大的块
在BV估计期间，编码器可将块合并成一个更大的块。以此方式，编码器可减少用于信号通知BV信息的比特数。具体来说，当逐TB的执行帧内BC预测时，编码器可逐CB的执行BV估计，随后将小的CB合并成更大的CB，这依赖于在帧内BC预测期间将CB拆分成较小的TB以避免TB及其帧内预测区域之间的重叠。
图22示出用于在BV估计期间选择性地将块合并成一个更大的块的技术(2200)。技术(2200)可由编码器(诸如参考图3或图5a和5b描述的编码器)或由另一编码器来执行。
根据该技术，当编码器使用帧内BC预测来对图片的数据进行编码时，对于具有第一尺寸的多个块中的每一个，编码器使用BV估计来标识(2210)BV值。第一尺寸可以是8×8、16×16、32×32、或某个其它尺寸。总得来说，对于具有第一尺寸的块中的每一个，BV估计包括确定候选BV值的成本。该成本可包括码率成本和/或失真成本。经标识的BV值参考不与具有第一尺寸的块重叠的帧内预测区域。
编码器选择性地将两个或更多个块合并(2220)成具有大于第一尺寸的第二尺寸的块。第二尺寸可以是16×16、32×32、64×64或某个其它尺寸。例如，编码器比较具有第一尺寸的多个块中的两个或更多个相邻块的BV值，如果被比较的BV值相同，则将该两个或更多个相邻块合并成具有第二尺寸的块。该具有第二尺寸的块被分派相同的BV值。与具有第一尺寸的块不同，该BV值可参考与具有第二尺寸的块重叠的帧内预测区域。
编码器可为另一块重复该技术(2200)。最终，编码器输出图片的编码数据。
在一些示例实现中，具有第一尺寸的多个块中的每一个块是CB，并且具有第二尺寸的块也是CB。然而，帧内BC预测是逐TB地执行的。对于具有第一尺寸的多个块中的每一个块，BV估计可使用搜索范围的完整搜索。或者，对于具有第一尺寸的多个块中的每一个块，BV估计可使用搜索范围的部分搜索，例如从该块的预测的BV值开始，并且至少部分基于已被评估的候选BV值的成本可能终止该部分搜索。
图23示出在BV估计期间选择性地将块合并(2300)成一个更大的块的优点。在图23中，被编号为0、1、2和3的四个块(用细实线指示)分别具有参考对应的帧内预测区域0’、1’、2’和3’的BV值。也就是说，块0的BV值参考帧内预测区域0’，块1的BV值参考帧内预测区域1’，以此类推。帧内预测区域用虚线指示。块0、1、2或3中没有一个与其对应的帧内预测区域重叠。然而，包括块0、1、2和3的更大的块(用粗实线指示)确是与其对应的帧内预测区域重叠。如果编码器要对该更大的块执行BV估计，则当帧内预测区域和块之间的重叠被禁止时，编码器将不能够将如图23中所示的BV值标识为可允许的BV值。相反，当编码器对较小的块0、1、2和3执行BV估计时，编码器为所有的四个块标识相同的BV值，并且编码器可将这四个块合并成具有相同BV值的更大的块。在编码或解码期间，该更大的块将被拆分成较小的块以供实际的帧内BC预测操作。例如，具有给定尺寸的CB被拆分成较小的TB以逐TB地执行帧内BC预测操作，其中TB与其帧内预测区域不重叠。
B.并发的块矢量估计和块拆分决策
编码器可对当前块并发地执行BV估计和块拆分决策。具体来说，当逐TB地执行帧内BC预测操作时，编码器可对当前块并发地估计候选BV值和可能的块拆分决策。
图24是示出用于并发地为块执行BV估计以及作出块拆分决策的通用技术的流程图。技术(2400)可由编码器(诸如参考图3或图5a和5b描述的编码器)或由另一编码器来执行。
当编码器使用帧内BC预测对图片的数据进行编码时，编码器对当前块的数据进行编码(2410)。作为编码(2410)的一部分，编码器并发地执行BV估计操作和块拆分决策操作。在一些示例实现中，当前块是尺寸上对应于TB的CB，并且帧内BC预测逐TB地执行。例如，作为编码(2410)的一部分，编码器执行图25中所示的技术(2500)以为当前块并发地估计候选BV值和可能的块拆分决策。
图25是示出用于为块并发地评估候选BV值以及块拆分决策的示例技术的流程图。技术(2500)可由编码器(诸如参考图3或图5a和5b描述的编码器)或由另一编码器来执行。
编码器使用BV估计操作来标识(2510)当前块的候选BV值。当前块具有第一尺寸。例如，第一尺寸可以是8×8、16×16、32×32、64×64或某个其它尺寸。
编码器检查(2520)是否要拆分当前块。例如，编码器评估采用当前块的候选BV值进行的帧内BC预测是否导致当前块和候选BV值所参考的帧内预测区域之间的重叠。
取决于检查(2520)的结果，编码器选择性地将当前块拆分(2530)成各自具有小于第一尺寸的第二尺寸的多个块。例如，第二尺寸可以是4×4、8×8、16×16、32×32或某个其它尺寸。随后(当前块已被拆分)，编码器为每一个较小的块重复(2540)该技术(2500)。也就是说，对于具有第二尺寸的块中的每一个块，编码器重复标识、评估、选择性拆分等，其中具有第二尺寸的块被当作当前块来处理。
另一方面，如果当前块未被拆分，则编码器对当前块进行编码(2550)并且测量(2560)对当前块进行编码的成本。例如，当其对当前块进行编码时，编码器(a)使用帧内BC预测来预测当前块的样本值、(b)使用预测的样本值和当前块的样本值来确定当前块的残留值、(c)可选地对残留值应用频率变换来生成变换系数并对变换系数进行量化、(d)可选地对变换系数逆量化并应用逆频率变换来重构残留值、以及(e)将残留值与预测的样本值组合。测得的成本可以是码率－失真成本、码率成本或失真成本。码率成本可考虑信号通知BV值的成本和信号通知块拆分决策信息的成本两者。
替代地，编码器以某种其它方法为当前块评估候选BV值以及可能的块拆分决策。例如，除了考虑帧内预测区域和块之间的重叠之外，编码器还考虑块是否已具有最小的可允许尺寸。如果是，则块不被拆分，但是候选BV值不被允许。
回到图24，作为编码(2410)的一部分，编码器可记录候选BV值的成本。编码器可随后评估一个或多个其它候选BV值。例如，编码器为另一候选BV值重复该技术(2500)。最终，编码器为当前块(以及在当前块内的块)选择导致最低成本(例如，码率－失真成本、码率成本或失真成本)的一个或多个BV并作出块拆分决策。
编码器输出(2420)块的编码数据。编码器可为另一块重复该技术(2400)。
鉴于可应用所公开的本发明的原理的许多可能的实施例，应当认识到，所示实施例仅是本发明的优选示例，并且不应认为是限制本发明的范围。相反，本发明的范围由后续的权利要求来界定。我们要求作为我们的发明保护落入这些权利要求范围和精神内的所有内容。

Claims (20)

1.一种在具有视频编码器或图像编码器的计算设备中的方法，该方法包括：
使用帧内块复制预测来对图片的数据进行编码，包括：
对于具有第一尺寸的多个块中的每一个块，使用块矢量估计来标识块矢量值；以及
选择性地将所述多个块中的两个或更多个块合并成具有大于所述第一尺寸的第二尺寸的块；
输出所述图片的编码数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述第一尺寸的多个块和具有所述第二尺寸的块中的每一个块是编码块，并且其中所述帧内块复制预测是逐变换块地执行的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性合并包括：
比较具有所述第一尺寸的多个块中的两个或更多个相邻块的块矢量值；以及如果被比较的块矢量值是相同的，则将所述两个或更多个相邻块合并成具有所述第二尺寸的块。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，被合并成具有所述第二尺寸的块的多个块中的两个或更多个块的块矢量值是相同的，并且其中具有第二尺寸的块被分派该相同的块矢量值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对于具有第二尺寸的块，所述块矢量值参考与具有所述第二尺寸的块重叠的帧内预测区域。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于具有所述第一尺寸的多个块中的每一个块，块矢量估计使用开始于该块的预测的块矢量处的搜索范围的部分搜索。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对于具有所述第一尺寸的多个块中的每一个块，块矢量估计包括确定候选块矢量值的成本，并且其中所述部分搜索至少部分基于所确定的成本而终止。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于具有所述第一尺寸的多个块中的每一个块，块矢量估计包括确定候选块矢量值的成本。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述成本包括码率成本和失真成本。
10.一种在具有视频编码器或图像编码器的计算设备中的方法，该方法包括：
使用帧内块复制预测来对图片的数据进行编码，包括为当前块并行地执行块矢量估计操作和块拆分决策操作；
输出所述图片的编码数据。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前块是尺寸上对应于变换块的编码块，并且其中所述帧内块复制预测被逐变换块地执行。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述当前块具有第一尺寸，并且所述编码进一步包括：
使用所述块矢量估计操作来标识所述当前块的候选块矢量值；
评估采用所述当前块的候选块矢量值进行的帧内块复制预测是否导致所述当前块和所述候选块矢量值所参考的帧内预测区域之间的重叠；以及
选择性地将所述当前块拆分成具有小于所述第一尺寸的第二尺寸的多个块。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述编码进一步包括如果所述当前块被拆分，则对于具有所述第二尺寸的多个块中的每一个块，为具有第二尺寸的被当作当前块来处理的块重复所述标识、所述评估以及所述选择性拆分。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述编码进一步包括如果所述当前块未被拆分：
对所述当前块进行编码；以及
测量所述当前块的成本。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，编码所述当前块包括：
使用帧内块复制预测来预测所述当前块的样本值；
使用所预测的样本值和所述当前块的样本值来确定所述当前块的残留值；
可选地对所述残留值应用频率变换以生成变换系数并对所述变换系数进行量化；
可选地对所述变换系数进行逆量化并应用逆频率变换以重构所述残留值；以及
将所述残留值和所预测的样本值组合。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述成本是码率－失真成本。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述编码进一步包括：
为所述当前块以及在所述当前块内的块选择导致最低码率－失真成本的一个或多个块矢量并作出块拆分决策。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述块矢量估计操作使用开始于所述当前块的预测的块矢量处的搜索范围的部分搜索。
19.一种被适配成执行权利要求1－18中的任一项所述的方法的计算设备。
20.一个或多个存储计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令使得计算设备因此被编程为执行如权利要求1－18中的任一项所述的方法。
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