CN106131570B - 视频编码设备和运动信息重构方法 - Google Patents

Abstract

一种视频编码设备和运动信息重构方法。该视频编码设备包括：帧内预测单元，其配置成通过使用将被编码的当前块的相邻像素产生预测块；帧间预测单元，其配置成：基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和在参考帧中的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；产生所述当前块的运动信息；以及基于所述当前块的运动矢量和所述参考帧索引信息而产生预测块；减法单元，其配置成从所述当前块减去由所述帧内预测单元或所述帧间预测单元产生的所述预测块，由此产生残余块；变换和量化单元，其配置成将所述残余块变换和量化成频率系数；编码单元，其配置成编码已经通过所述变换和量化单元变换和量化的所述残余块，由此产生位流。

Description

视频编码设备和运动信息重构方法

本申请是原案申请号为201280006102.3的发明专利申请(国际申请号：PCT/KR2012/000555，申请日：2012年1月20日，发明名称：一种视频解码的设备和方法)的分案申请。

技术领域

在一个或更多实施方式中，本公开涉及基于预测运动矢量索引编码产生/恢复运动信息的设备和方法及用于使用该设备和方法进行视频编码/解码的设备和方法。更具体而言，本公开涉及基于预测运动矢量索引编码产生/恢复运动信息的设备和方法及用于使用该运动信息进行视频编码/解码的设备和方法，其可以通过设置参考帧的协同定位块以具有与当前块相同的大小且在编码候选运动矢量的索引值中使用参考帧的协同定位块的信息考虑图像的时间特性，通过有效地编码/解码当前块的运动信息改善压缩和解码效率。

背景技术

MPEG(运动图片专家组)和VCEG(视频编码专家组)已经发展了作为优于现有MPEG-4部分2和H.263标准的视频压缩标准技术的H.264/AVC(增强视频编码)，且这两个组正发展HEVC(高效视频编码)技术。以类似于常规视频压缩技术的方式，TMuC(考虑下的测试模型)通过MPEG和VCEG将图像分割成块，进行运动估算或帧内预测以频率变换和量化残余块且然后熵编码残余块。在HEVC的TMuC中，通过使用多参考帧执行运动预测，从而编码参考帧索引和运动矢量为运动信息且然后将编码的信息输出成位流。

HEVC的TMuC使用将要编码的当前块的外围块的运动矢量和参考帧中与当前块相同位置处的协同定位块的运动矢量形成一组候选预测运动矢量，确定候选预测运动矢量组中具有最低位率失真代价的预测运动矢量，且将预测运动矢量的索引、当前运动矢量和预测运动矢量之间的差分运动矢量和参考帧索引编码为运动信息。

图1说明在HEVC的TM(测试模型)中当前使用的运动矢量编码方法的示例。在图1中，从A至I的字母是相对于当前块识别原先编码的相邻块的ID码。

在HEVC的TM中，为了选择当前块的预测运动矢量，通过作为候选成分预测运动矢量的5个运动矢量配置候选预测运动矢量组，这5个运动矢量包括左运动矢量、上运动矢量、角运动矢量、中值运动矢量和协同定位运动矢量。当这5个预测运动矢量其中任意一个不包括相关预测运动矢量时，它不被包括在候选预测运动矢量组中。

使用通过从下到上向上扫描位于当前块左边的块(图1中的F、G和H)发现的第一有效运动矢量设置左运动矢量。当运动矢量存在且使用与当前块相同的参考帧时确定运动矢量是有效的。

使用通过从左到右横向扫描位于当前块上面的块(图1中的B、C和D)发现的第一有效运动矢量设置上运动矢量。使用从当前块的右上角块(图1中的E)到当前块的左下角块(图1中的I)且到当前块的左上角块(图1中的A)的上述扫描序列发现的第一有效运动矢量设置候选角运动矢量。

按照通过左运动矢量、上运动矢量和角运动矢量中的每一个的X和Y值上的中值操作获得的值来配置中值运动矢量。

通过参考帧中与当前块相同位置处的协同定位块的运动矢量(MVcol)确定协同定位运动矢量(MV)。协同定位块使用与当前块相同的大小。当协同定位块被分割成多个块时，预定位置的块的运动矢量(例如左上块的运动矢量)被设置为协同定位块的运动矢量。在该事件中，如果协同定位块所处的参考帧和被协同定位运动矢量参考的协同定位参考帧之间的时间距离被设置为t1，且当前块和协同定位块所处的参考帧之间的时间距离被设置为t2，则可以通过MV＝MVcol*(t2/t1)的缩放来设置协同定位运动矢量。

在HEVC TM中，基于这样的假设执行熵编码：当预测运动矢量索引根据当前将被编码的块的大小和位置被自适应地分配给如上所述的方法中配置的预测运动矢量组的运动矢量，索引值越小，则预测率越高。

图2(a)至2(e)说明HEVC TM中当前使用的索引分配方法的示例。在HEVC TM中，一个2N×2N方块可以水平或垂直地分割成子块且分割的子块然后可以被预测编码。在图2中，阴影区域对应于当前被编码的当前块。

图2(a)说明将2N×2N方块水平分割成两个子块且然后编码下子块，其中索引值(括号中的数字)可以以左运动矢量(0)、中值运动矢量(1)、上运动矢量(2)、角运动矢量(3)和协同定位运动矢量(4)的顺序分配给候选可配置预测运动矢量。

图2(b)说明将2N×2N方块垂直分割成两个子块且然后编码左子块，其中索引值可以以如图2(a)所示的顺序给出。

图2(c)说明将2N×2N方块水平分割成两个子块且然后编码上子块，其中索引值(数字)可以以上运动矢量(0)、左运动矢量(1)、中值运动矢量(2)、角运动矢量(3)和协同定位运动矢量(4)的顺序分配给候选成分预测运动矢量。

图2(d)是将2N×2N方块垂直分割成两个子块且然后编码右子块的情况，其中索引值(数字)可以以角运动矢量(0)、左运动矢量(1)、上运动矢量(2)、中值运动矢量(3)和协同定位运动矢量(4)的顺序分配给候选成分预测运动矢量。

图2(e)说明不同于图2(a)至2(d)中示出的情况的示例性情况中的编码，其中索引值可以中值运动矢量(0)、左运动矢量(1)、上运动矢量(2)、角运动矢量(3)和协同定位运动矢量(4)的顺序分配给候选成分预测运动矢量。

索引值到候选预测运动矢量的分配旨在根据图像的空间特性实现索引值的有效编码。然而，因为如上所述的候选运动矢量索引编码方法不考虑根据图像的时间特性的编码，难以实现有效的编码。

发明内容

技术问题

因此，本公开努力提供基于预测运动矢量索引编码产生/恢复运动信息的设备和方法及用于使用该运动信息进行图像编码/解码的设备和方法，通过设置参考帧的协同定位块以具有与当前块相同的大小且在编码候选运动矢量的索引值中使用参考帧的协同定位块的信息考虑图像的时间特性，其可以通过有效地编码/解码当前块的运动信息改善压缩和解码效率。

技术方案

根据一些实施方式，本公开提供一种包括视频编码器和视频解码器的视频编码/解码设备。视频编码器被配置成：在通过使用参考帧执行当前块的帧间预测中，基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和所述参考帧的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；并且产生和编码所述当前块的运动信息，所述运动信息包括预测运动矢量索引信息和参考帧索引信息以及通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量产生的差分运动矢量。视频解码器被配置成：基于所述预测运动矢量索引信息而重构预测运动矢量；通过相加重构的预测运动矢量和所述差分运动矢量而重构将被解码的目标块的运动矢量；并且基于所述将被解码的目标块的所述运动矢量而重构所述目标块。

根据一些实施方式，本公开提供一种包括帧内预测单元、帧间预测单元、减法单元、变换和量化单元、和编码单元的视频编码设备。帧内预测单元被配置成通过使用将被编码的当前块的相邻像素产生预测块。帧间预测单元被配置成：基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和参考帧的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；产生所述当前块的运动信息，所述运动信息包括预测运动矢量索引信息和参考帧索引信息以及通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量而获得的差分运动矢量；以及基于产生的运动信息而产生预测块。减法单元被配置成从所述当前块减去由所述帧内预测单元或所述帧间预测单元产生的所述预测块，由此产生残余块。变换和量化单元被配置成将所述残余块变换且然后量化成频率系数。编码单元被配置成编码已经通过所述变换和量化单元变换和量化的所述残余块，由此产生位流。

所述帧间预测单元配置成相对于所述当前块的各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，所述帧间预测单元配置成在配置所述预测运动矢量的索引信息中向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。

所述视频编码设备配置成：通过假设所述协同定位块的空间位置是(Cx,Cy)，所述协同定位块的时间位置是Ct，所述协同定位运动矢量是(MVx，MVy)且由所述协同定位块参考的参考帧的时间位置是Rt，且通过基于相对于所述协同定位块的运动矢量的分量x和y的根据时间变化的直线Lx和Ly计算到位于时间位置CURt的所述当前块的位置(cx，cy)的接近程度d，确定所述协同定位运动矢量是否在所述给定阈值内接近所述当前块的位置，其中

直线Lx通过x-Cx＝MVx/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义，

且直线Ly通过y-Cy＝MVy/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义。

根据一些实施方式，本公开提供一种包括预测运动矢量索引产生器、减法单元、和运动信息构造器的运动信息产生设备。预测运动矢量索引产生器配置成：在通过使用参考帧执行当前块的帧间预测中，基于所述参考帧的协同定位块的运动信息而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息。减法单元配置成通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量而产生差分运动矢量。运动信息构造器配置成配置所述当前块的运动信息，所述运动信息包括参考帧索引、预测运动矢量索引和差分运动矢量。

所述预测运动矢量索引产生器配置成相对于各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

另外，当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，所述预测运动矢量索引产生器配置成在配置所述预测运动矢量的索引值中向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。

根据一些实施方式，本公开提供一种包括解码器、反量化和反向变换单元、帧间预测单元、和加法器的视频解码设备。解码器配置成解码从视频编码器接收的位流、从所述位流提取量化频率系数串且基于提取的量化频率系数串而产生残余块。反量化和反向变换单元配置成反量化和反向变换所述残余块。帧间预测单元配置成：基于从所述解码器接收的预测运动矢量索引信息而设置预测运动矢量；通过相加设置的预测运动矢量和差分运动矢量而重构将要解码的当前块的运动矢量；以及基于所述当前块的重构的运动矢量和从所述解码器接收的参考帧索引信息而重构所述当前块的预测块。加法器配置成通过相加重构的预测块和所述残余块而重构所述当前块。

所述帧间预测单元配置成相对于所述当前块的参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

另外，所述帧间预测单元配置成：配置包括参考帧的协同定位块和所述当前块的相邻块的运动矢量的候选预测运动矢量组；以及当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时通过向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值来配置所述预测运动矢量的索引值。

根据一些实施方式，本公开提供一种包括预测运动矢量设置单元、加法器、和运动信息构造器的运动信息重构设备。预测运动矢量设置单元配置成通过从位流提取预测运动矢量索引值而配置预测运动矢量。加法器配置成通过相加所述预测运动矢量和从所述位流提取的差分运动矢量而配置当前块的运动矢量。运动信息构造器配置成通过接收被包括在所述位流中的参考帧索引信息以及所述当前块的运动矢量而重构运动信息。

所述预测运动矢量设置单元配置成相对于所述当前块的参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

另外，所述预测运动矢量设置单元配置成：配置包括参考帧的协同定位块和所述当前块的相邻块的运动矢量的候选预测运动矢量组；以及当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时通过向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值来配置所述预测运动矢量的索引值。

根据一些实施方式，本公开提供一种视频编码/解码方法，该视频编码/解码方法包括通过以下步骤执行视频编码：对于通过使用参考帧的当前块的帧间预测，基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和所述参考帧的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；并且产生和编码所述当前块的运动信息，所述运动信息包括预测运动矢量索引信息和参考帧索引信息以及通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量产生的差分运动矢量。该视频编码/解码方法还包括通过以下步骤执行视频解码：基于所述预测运动矢量索引信息而重构预测运动矢量；通过相加重构的预测运动矢量和所述差分运动矢量而重构将被解码的块的运动矢量；并且基于所述将被解码的块的所述运动矢量而重构所述将被解码的块。

根据一些实施方式，本公开提供一种视频编码方法，该视频编码方法包括：对于通过使用参考帧的当前块的帧间预测，基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和参考帧的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；产生所述当前块的运动信息，所述运动信息包括预测运动矢量索引信息和参考帧索引信息以及通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量而获得的差分运动矢量；以及基于产生的运动信息而产生预测块。该视频编码方法还包括从所述当前块减去产生的预测块，由此产生残余块。该方法还包括将所述残余块变换和量化成频率系数。该方法还包括编码经变换和量化的残余块，由此产生位流。

产生所述预测块的步骤包括：相对于各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

产生所述预测块的步骤包括：当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，在配置所述预测运动矢量的索引信息中向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。

该视频编码方法包括以下步骤：通过假设所述协同定位块的空间位置是(Cx,Cy)，所述协同定位块的时间位置是Ct，所述协同定位运动矢量是(MVx，MVy)且由所述协同定位块参考的参考帧的时间位置是Rt，且通过基于相对于所述协同定位块的运动矢量的分量x和y的根据时间变化的直线Lx和Ly计算到位于时间位置CURt的所述当前块的位置(cx，cy)的接近程度d，确定所述协同定位运动矢量是否在所述给定阈值内接近所述当前块的位置，其中

直线Lx通过x-Cx＝MVx/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义，

且直线Ly通过y-Cy＝MVy/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义。

根据一些实施方式，本公开提供一种运动信息产生方法，该运动信息产生方法包括：针对通过使用参考帧的当前块的帧间预测，从相对于所述参考帧配置协同定位块的运动矢量选择所述协同定位块的运动矢量，且基于所述当前块的相邻块而选择预测运动矢量。该运动信息产生方法还包括基于所述协同定位块的运动矢量向所述预测运动矢量分配索引值。该运动信息产生方法还包括选择考虑位率失真要求最低代价的参考帧、所述当前块的运动矢量和预测运动矢量。该运动信息产生方法还包括配置运动信息，所述运动信息包括参考帧索引、预测运动矢量索引和通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量而获得的差分运动矢量。

选择预测运动矢量的步骤包括相对于各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

向所述预测运动矢量分配索引值的步骤包括：当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，在配置所述预测运动矢量的索引值中向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。

根据一些实施方式，本公开提供一种视频解码方法，该视频解码方法包括解码从视频编码器接收的位流、从所述位流提取量化频率系数串且基于提取的量化频率系数串而产生残余块。该视频解码方法还包括反量化和反向变换所述残余块。该视频解码方法还包括：基于从解码器接收的预测运动矢量索引信息而设置预测运动矢量，通过相加设置的预测运动矢量和差分运动矢量而重构将要解码的当前块的运动矢量，以及基于所述当前块的重构的运动矢量和从所述解码器接收的参考帧索引信息而重构所述当前块的预测块。该视频解码方法还包括通过相加重构的预测块和所述残余块而重构所述当前块。

重构所述预测块的步骤包括相对于所述当前块的参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

另外，重构所述预测块的步骤包括：配置包括参考帧的协同定位块和所述当前块的相邻块的运动矢量的候选预测运动矢量组；以及，当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，通过向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值来配置所述预测运动矢量的索引值。

根据一些实施方式，本公开提供一种运动信息重构方法，该运动信息重构方法包括通过从位流提取预测运动矢量索引值而配置预测运动矢量。该运动信息重构方法还包括通过相加所述预测运动矢量和从所述位流提取的差分运动矢量而重构当前块的运动矢量。该运动信息重构方法还包括通过接收被包括在所述位流中的参考帧索引信息以及所述当前块的运动矢量而重构运动信息。

配置所述预测运动矢量的步骤包括相对于所述当前块的参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

配置所述预测运动矢量的步骤包括：配置包括参考帧的协同定位块和所述当前块的相邻块的运动矢量的候选预测运动矢量组；以及当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时通过向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值来配置所述预测运动矢量的索引值。

有利效果

根据如上所述的本公开，通过设置参考帧的协同定位块具有与当前块相同的大小且在编码候选运动矢量的索引值中使用参考帧的协同定位块的信息，当前块的运动信息可以被有效地编码/解码。

而且，根据本公开的一个实施方式，通过在编码当前块运动信息中使用参考帧的协同定位块的信息考虑图像的时间特性可以改善压缩效率。

附图说明

图1是与HEVC的TM一同使用的现有运动矢量编码方法的示例性示图；

图2是HEVC TM中当前使用的索引分配方法的示例性示图；

图3是根据本公开的至少一个实施方式的视频编码设备的配置的示意性框图；

图4是根据本公开的至少一个实施方式的运动信息产生设备的配置的示意性框图；

图5是可用于编码当前块的运动信息的参考帧的协同定位块和被参考帧的协同定位块参考的帧的示例性示图；

图6是仅通过时间轴上的x坐标表示的运动矢量和块的位置的图表；

图7是根据本公开的至少一个实施方式产生运动信息的方法的流程图；

图8是示出根据本公开的至少一个实施方式的视频解码设备的配置的示意性框图；

图9是示出根据本公开的至少一个实施方式的运动信息重构设备600的配置的示意性框图；以及

图10是根据本公开的至少一个实施方式重构运动信息的方法的流程图。

具体实施方式

此后，将参考附图详细地描述本公开的至少一个实施方式。在下文中，尽管在不同图中示出了元件，相似的参考数字指示相似的元件。而且，在至少一个实施方式的下面描述中，用于清晰和简单目的，将省略此处结合的已知功能和配置的详细描述。

根据一个或更多实施方式的视频编码设备和/或视频解码设备可以对应于诸如PC(个人电脑)、笔记本计算机、PDA(个人数字助理)、PMP(便携式多媒体播放器)、PSP(便携式游戏站)、无线通信终端、智能电话、TV等用户终端。根据一个或更多实施方式的视频编码设备和/或视频解码设备可以对应于诸如应用服务器、服务用服务器等服务器终端。根据一个或更多实施方式的视频编码设备和/或视频解码设备可以对应于各种设备，每个设备均包括(a)通信设备，诸如通信调制解调器等，用于执行与各种类型的装置或有线/无线网络的通信，(b)存储器，用于存储各种程序和数据，所述程序和数据编码或解码视频或执行用于编码或解码的帧间/帧内预测；以及(c)微处理器，执行程序，从而进行计算和控制等。

而且，通过视频编码设备编码成位流的视频可以通过诸如因特网、无线个人局域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、WiBro(无线宽带aka WiMax)网络、移动通信网络等有线/无线通信网络或通过诸如线缆、通用串行总线(USB)等各种通信接口实时或非实时地发送到视频解码设备。根据一个或更多实施方式，位流可以在视频解码设备中解码且可以重构为视频，且视频可以被回放。

一般地，视频由一系列图片(此处也称为“图像”或“帧”)形成且每个图片分割成诸如块的预定区域。分割的块可以根据编码方案分成帧内块或帧间块。帧内块表示基于帧内预测编码方案编码的块。帧内预测编码方案通过使用被编码和解码以在将要执行编码的当前图片中重构的块的像素预测当前块的像素，从而产生预测块，且编码预测块和当前块帧间的像素差异。帧间块表示基于帧间预测编码方案编码的块。帧间编码方案参考至少一个在先图片和/或至少一个后续图片预测当前图片的当前块，从而产生预测块，且编码预测块和当前块之间的差异。此处，在编码或解码当前图片(即，当前帧)中被参考的帧被称为参考帧。

图3是示意性说明根据本公开的一个实施方式的视频编码设备的构造的框图。参考图3，根据本公开的一个实施方式的视频编码设备300包括帧内预测单元310、帧间预测单元320、减法单元330、变换和量化单元340、编码单元350、反量化和反向变换单元360、加法器370和帧存储器380。

将被编码的输入图像以编码块为单位被输入。在本公开的实施方式中，编码块具有M×N的形式，其中M和N可以彼此相同或不同。而且，编码块可以分割成各种大小的预测单元块。

帧内预测单元310通过使用相邻像素产生预测块以预测当前预测单元块。即，通过使用已经通过在先编码重构的当前块的相邻像素，帧内预测单元310根据帧内预测单元310的模式产生预测块。

帧间预测单元320通过使用参考帧产生和输出预测块以预测当前预测单元块。即，帧间预测单元320根据在已经通过在先编码重构的在先帧中的帧间单元320的模式通过运动估算产生包括运动矢量、参考帧索引等的运动信息，且然后使用运动信息在运动补偿处理过程中产生预测块。而且，帧间预测单元320基于参考帧的协同定位块的运动信息产生当前块的预测运动矢量的索引信息，且产生当前块的运动信息，包括参考帧索引、预测运动矢量索引信息等以及通过从当前块的运动矢量减去预测运动矢量获得的差分运动矢量。为此，帧间预测单元320可以包括运动信息产生单元(未示出)。和图4中示出的运动信息产生设备400一样，运动信息产生单元可以作为独立硬件或软件模块存在。下面将参考图4详细地描述运动信息产生单元的配置和操作。

减法单元330从当前块减去预测块，由此产生残余块。即，减法单元330通过从当前块的像素值减去帧内预测单元310或帧间预测单元320产生的预测块的像素值产生残余块。

变换和量化单元340将减法单元330产生的残余块变换成频率系数且然后量化它。即，变换和量化单元340通过变换减法单元330产生的残余块的残余系数产生具有频率系数的残余块且然后量化具有频率系数的残余块。在该事件中，诸如哈达马德变换或基于离散余弦变换的整数变换之类将空间域的图像信号变换成频率域的信号的各种变换技术可用于变换，且诸如死区一致性阈值量化(DZUTQ)或量化加权矩阵之类的各种量化技术可用于量化。

编码单元350可以通过编码已经通过变换和量化单元340变换和量化的残余块产生编码数据(位流)。对于编码，可以使用熵编码技术。然而，本公开不限于此且允许使用各种编码技术。

而且，编码单元350可以在编码数据中包括解码编码频率系数位流所需的各种信息(诸如运动信息)以及通过编码量化的频率系数获得的位流。换句话说，编码数据可以包括：第一字段，该第一字段包括位流，该位流中，块编码模式(CBP)、delta量化参数(DQP)和量化频率系数被编码；以及第二字段，该第二字段包括预测所需的信息(例如，在帧内预测情况中是帧内预测模式或者在帧间预测情况中是运动信息)的位。

反量化和反向变换单元360反量化和反向变换通过变换和量化单元340变换和量化的残余块从而重构残余块。反量化和反向变换可以通过反向地执行变换和量化单元340执行的变换和量化实现。即，反量化和反向变换单元360可以通过反量化从变换和量化单元340传递的量化块且然后反向变换经反量化的频率块产生具有残余系数的残余块。

加法器370通过相加帧内预测单元310或帧间预测单元320产生的预测块和通过反量化和反向变换单元360产生的残余块产生重构块。

帧存储器380存储通过加法器370重构的块，使得重构块可以在帧内预测或帧间预测时用作预测块。

图4是示意性说明根据本公开的一个实施方式的运动信息产生设备的构造的框图。根据本公开的一个实施方式的运动信息产生设备400可以包括预测运动矢量索引产生器410、减法单元420和运动信息构造器430。

预测运动矢量索引产生器410基于参考帧的协同定位块的运动信息产生当前块的预测运动矢量的索引信息。在该事件中，参考帧的协同定位块指的是当前块的参考帧中与当前块相同位置的块。为此，预测运动矢量索引产生器410相对于各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与要被编码的当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为协同定位运动矢量。而且，预测运动矢量索引产生器410根据与常规HEVC TMuC方法相同的方法选择左运动矢量、上运动矢量、角运动矢量和中值运动矢量，且通过选择的运动矢量以及协同定位运动矢量配置候选预测运动矢量组。接下来，预测运动矢量索引产生器410基于协同定位运动矢量向预测运动矢量分配索引值。当协同定位运动矢量在预设阈值内接近当前块的位置时，预测运动矢量的索引值配置成使得最低索引值0被赋予协同定位运动矢量，使得协同定位运动矢量的索引值可以使用最少数目的位来编码。

减法单元420通过从当前块的运动矢量减去预测运动矢量产生差分运动矢量。

运动信息构造器430通过参考帧索引、预测运动矢量索引和差分运动矢量等配置当前块的运动信息。

图5说明可用于当前块的运动信息的编码的参考帧的协同定位块和被参考帧的协同定位块参考的帧的示例。

如图5所示，参考帧的协同定位块表示在参考帧中的具有与当前帧的通过运动补偿来编码的当前块相同的空间位置的协同定位块。在该事件中，参考帧的协同定位块可以具有不同于当前块的大小。在本公开的一个实施方式中，示为示例的协同定位块的水平和垂直尺寸分别对应于当前块的水平和垂直尺寸的两倍。

协同定位块的大小可以以序列、片段等为单位编码且然后被包括在位流中。而且，协同定位块可以具有多个运动矢量，如在这样的情况：其在被分割成多个块之后被编码或通过压缩方法编码。在图5中示出的示例中，协同定位块在分割成两个块之后被编码，这两个块具有其自己的运动矢量。图6是仅通过时间轴上的x坐标说明运动矢量和块的位置的图表。图4的预测运动矢量索引产生器410可以基于在参考帧中的与当前块在相同的空间位置的协同定位块的运动信息来产生当前块的预测运动矢量的索引信息。

图7是说明根据本公开的一个实施方式产生运动信息的方法的流程图。

参考图4和7，预测运动矢量索引产生器410首先相对于各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与要被编码的当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为协同定位运动矢量。而且，预测运动矢量索引产生器410根据与常规HEVC TMuC方法相同的方法选择左运动矢量、上运动矢量、角运动矢量和中值运动矢量，且通过选择的运动矢量以及协同定位运动矢量配置候选预测运动矢量组(步骤S710)。

接下来，预测运动矢量索引产生器410基于协同定位运动矢量向预测运动矢量分配索引值(步骤S720)。在该事件中，选择考虑位率失真要求最低代价的参考帧、当前运动矢量和预测运动矢量(步骤S730)。

当协同定位运动矢量在预设阈值内接近当前块的位置时，预测运动矢量的索引值配置成使得最低索引值0被赋予协同定位运动矢量，使得协同定位运动矢量的索引值可以使用最少数目的位来编码。在一个实施方式中，在常规TMuC的索引分配方法中，在维持其它预测运动矢量的索引序列的同时，最低值可以被赋予协同定位运动矢量。在图1的(a)的情况中，索引值可以如下分配：

协同定位运动矢量(0)、左运动矢量(1)、中值运动矢量(2)、上运动矢量(3)和角运动矢量(4)。

可以如下做出协同定位运动矢量是否在给定阈值内接近当前块的位置的确定(参加图5和6)。

如果协同定位块的空间位置是(Cx，Cy)，其时间位置是Ct，协同定位运动矢量是(MVx，MVy)，且被协同定位块参考的参考帧的时间位置是Rt，可以如下计算到位于时间位置CURt的当前块的位置(cx，cy)的接近程度d。首先，可以获得如下的相对于协同定位运动矢量的分量x和y的根据时间变化的直线Lx和Ly。

Lx直线等式

x-Cx＝MVx/(Ct-Rt)*(t-Ct)，

Ly直线等式

y-Cy＝MVy/(Ct-Rt)*(t-Ct)。

从上面的直线等式，可以获得如下的从当前帧的时间位置CURt延伸的位置(Ex，Ey)。

Ex＝MVx/(Ct-Rt)*(CURt-Ct)+Cx

Ey＝MVy/(Ct-Rt)*(CURt-Ct)+Cy

可以从自延伸位置(Ex，Ey)的距离获得到当前块的位置(cx，cy)的接近程度d。通过诸如欧几里得方法、街区距离等各种方法可以计算距离。本公开的实施方式采用街区距离。

街区距离对应于通过以下等式定义的差异的绝对值的和：

d＝||cx-Ex||+||cy-Ey||

在确定协同定位运动矢量是否在阈值内接近当前块的位置时，阈值可以以序列、片段等为单位编码，且然后被包括在位流中。在实验中示出最佳压缩比的值被确定为阈值。

减法单元420通过从当前块的运动矢量减去预测运动矢量产生差分运动矢量。

运动信息构造器430配置包括差分运动矢量、预测运动矢量索引和参考帧索引的运动信息(步骤S740)。

根据本公开的一个实施方式的运动信息包括参考帧索引、预测运动矢量索引和差分运动矢量。当使用TMuC的运动矢量分辨率技术时，运动信息还可以包括该信息。

根据本公开的一个实施方式，协同定位运动矢量可以被确定为如下的块的运动矢量，即，当被映射到根据协同定位块运动矢量编码的当前帧时，在协同定位块当中，该块包含将被编码的当前块的最大部分。当确定的运动矢量的块包含当前块的比例处于阈值内时，预测运动矢量的索引值配置成使得最低索引值0被赋予协同定位运动矢量，使得协同定位运动矢量的索引值可以使用最少的位来编码。

上面参考图4至7描述的运动信息产生设备可以根据图像的时间特性有效地编码运动信息，由此改善图像的压缩效率。

图8是示意性说明根据本公开的一个实施方式的视频解码设备的构造的框图。

根据本公开的一个实施方式的视频解码设备800包括解码器810、反量化和反向变换单元820、帧内预测单元830、帧间预测单元840、加法器850和帧存储器860。

解码器810解码编码的数据(位流)以由此提取块解码所必须的数据，诸如帧间预测模式、编码运动信息、帧内预测模式和结构分析。即，解码器810解码经编码的数据以提取量化频率系数串且通过诸如反向锯齿扫描之类各种扫描方案反向扫描量化频率系数串，从而产生具有量化频率系数的残余块。在该事件中，解码器810可以从被包括在编码数据中的第一字段提取和解码经编码的残余块，从被包括在编码数据中的第二字段提取预测所必须的信息，诸如帧内预测模式、帧间预测模式和运动信息，且向帧内预测单元830或帧间预测单元840传递提取的预测所必须的信息，从而使得相应预测器能够根据与视频编码设备300(见图3)的相应预测器相同的方案来预测当前块。

反量化和反向变换单元820反量化经量化的残余块以产生反量化的残余块，且反向变换产生的反量化的残余块以产生残余块。

帧内预测单元830通过使用从解码器810传递的帧内预测所必须的信息产生当前块的预测块。

帧间预测单元840通过使用从解码器810传输的帧间预测所必须的信息产生当前块的预测块。在该事件中，帧间预测单元840从解码器810接收运动信息，根据被包括在接收的运动信息中的预测运动矢量索引值重构预测运动矢量且然后相加重构的预测运动矢量和被包括在接收的运动信息中的差分运动信息，从而重构当前块的运动信息，且通过使用重构的运动信息产生当前块的预测块。帧间预测单元840可以包括运动信息重构单元(未示出)，该单元可以作为独立硬件或软件模块存在，且可以作为如图9中示出的运动信息重构设备900存在。下面将参考图9详细地描述运动信息重构设备900的操作。

加法器850通过相加残余块和预测块重构当前块。通过加法器850重构的当前块可以传递到帧存储器860以用在通过预测器830或840预测另一块中。

帧存储器860存储重构图像以实现帧内和帧间预测块的产生。

帧内预测单元830包括用于接收预测运动矢量索引、参考帧索引和差分运动矢量且重构当前运动矢量以配置运动信息的运动信息重构单元。运动信息重构单元可以作为独立硬件或软件模块存在，且可以作为如图9中示出的运动信息重构设备900存在。

图9是示意性说明根据本公开的一个实施方式的运动信息重构设备900的构造的框图。

根据本公开的一个实施方式的运动信息重构设备900包括：预测运动矢量设置单元910，用于通过从解码器810接收被包括在运动信息中的预测运动矢量索引值来配置预测运动矢量；加法器920，用于通过相加被包括在运动信息中的差分运动矢量和该预测运动矢量来配置当前运动矢量；以及运动信息构造器930，用于通过接收被包括在运动信息中的参考帧索引以及重构的运动矢量来重构运动信息。

以与编码时相同或类似的方法，预测运动矢量设置单元910检查协同定位块的运动矢量，选择与要被编码的当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为协同定位运动矢量，且配置包括协同定位运动矢量、左运动矢量、上运动矢量、角运动矢量和中值运动矢量的候选预测运动矢量组。而且，当协同定位运动矢量在预设阈值内接近当前块的位置时，预测运动矢量设置单元910可以配置预测运动矢量的索引值，使得最低索引值0被赋予协同定位运动矢量且对应于接收的索引值的运动矢量被设置为预测运动矢量。

图10是说明根据本公开的一个实施方式重构运动信息的方法的流程图。

参考图10，根据本公开的一个实施方式的运动信息重构设备900从解码器810接收预测运动矢量索引值且设置预测运动矢量(步骤S1010)，相加从解码器810输入的差分运动矢量和该预测运动矢量以重构当前运动矢量(步骤S1020)，且通过从解码器输入的参考帧索引以及重构的运动矢量来配置运动信息(步骤S1030)。

同时，可以通过连接图3中示出的视频编码设备300的编码数据(位流)输出端口到如图8中示出的视频解码设备800的编码数据(位流)的输入端口来实施根据本公开的一个实施方式的视频编码/解码设备。

尽管用于说明性目的描述了本公开的示例性实施方式，但是，本领域技术人员将意识到，在不偏离本公开的本质特性的条件下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，为了简单和清晰目的，描述了本公开的示例性实施方式。因此，本领域技术人员将理解本公开的范围不受上面明确描述的实施方式限制而受权利要求及其等价限制。

工业适用性

如上所述，本公开高度地可用于这些领域中的应用：通过设置参考帧的协同定位块以具有与当前块相同的大小且在编码候选运动矢量的索引值中使用参考帧的协同定位块的信息考虑图像的时间特性，可以通过有效地编码/解码当前块的运动信息来改善图像的压缩和解码效率。

相关申请的交叉引用

如果可应用，本申请在35U.S.C§119(a)下要求2011年1月21日在韩国提交的专利申请No.10-2011-0006248的优先权，此处通过引用并入该韩国申请的全部内容以作参考。另外，由于基于韩国专利申请的相同原因，该非临时申请在除了美国以外的国家要求优先权，此处通过引用并入该韩国申请的全部内容以作参考。

Claims (7)

1.一种视频编码设备，该视频编码设备包括：

帧内预测单元，其配置成通过使用将被编码的当前块的相邻像素产生预测块；

帧间预测单元，其配置成：基于与所述当前块相邻的块的运动矢量和在参考帧中的协同定位块的运动矢量而产生所述当前块的预测运动矢量的索引信息；产生所述当前块的运动信息，所述运动信息包括所述预测运动矢量的索引信息和参考帧索引信息以及通过从所述当前块的运动矢量减去所述预测运动矢量而获得的差分运动矢量；以及基于所述当前块的运动矢量和所述参考帧索引信息而产生预测块；

减法单元，其配置成从所述当前块减去由所述帧内预测单元或所述帧间预测单元产生的所述预测块，由此产生残余块；

变换和量化单元，其配置成将所述残余块变换和量化成频率系数；以及

编码单元，其配置成编码已经通过所述变换和量化单元变换和量化的所述残余块，由此产生位流，

其中，所述当前块的相邻块包括位于所述当前块的左侧的块，以及

其中，通过向上扫描位于所述当前块的左侧的块而发现的第一有效运动矢量被选择作为候选预测运动矢量，

其中，当所述当前块的左侧的块的运动矢量存在且使用与所述当前块相同的参考帧时，确定所述左侧的块的运动矢量是有效的。

2.根据权利要求1所述的视频编码设备，其中，所述帧间预测单元配置成相对于所述当前块的各个参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

3.根据权利要求1所述的视频编码设备，其中，当协同定位运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，所述帧间预测单元配置成在配置所述预测运动矢量的索引信息时向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。

4.根据权利要求3所述的视频编码设备，所述视频编码设备配置成：通过假设所述协同定位块的空间位置是(Cx,Cy)，所述协同定位块的时间位置是Ct，所述协同定位运动矢量是(MVx，MVy)且由所述协同定位块参考的参考帧的时间位置是Rt，且通过基于相对于所述协同定位块的运动矢量的分量x和y的根据时间变化的直线Lx和Ly计算到位于时间位置CURt的所述当前块的位置(cx，cy)的接近程度d，确定所述协同定位运动矢量是否在所述给定阈值内接近所述当前块的位置，其中

直线Lx通过x-Cx＝MVx/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义，

且直线Ly通过y-Cy＝MVy/(Ct-Rt)*(t-Ct)定义。

5.一种运动信息重构方法，该方法包括以下步骤：

通过以下步骤产生预测运动矢量：

通过使用当前块的相邻块的运动矢量和参考帧中协同定位块的运动矢量来配置候选预测运动矢量组，以及

从位流提取预测运动矢量索引值；

通过对所述预测运动矢量和从所述位流提取的差分运动矢量相加而重构所述当前块的运动矢量；以及

通过接收被包括在所述位流中的参考帧索引信息以及所述当前块的经重构的运动矢量来配置运动信息，

其中，所述当前块的所述相邻块包括位于所述当前块的左侧的块，以及

其中，通过向上扫描位于所述当前块的左侧的块而发现的第一有效运动矢量被选择作为候选预测运动矢量，

其中，当所述当前块的左侧的块的运动矢量存在且使用与所述当前块相同的参考帧时，确定所述左侧的块的运动矢量是有效的。

6.根据权利要求5所述的运动信息重构方法，其中，配置所述预测运动矢量的步骤包括相对于所述当前块的参考帧在协同定位块的运动矢量中选择与所述当前块的位置最邻近地延伸的运动矢量作为所述协同定位块的运动矢量。

7.根据权利要求5所述的运动信息重构方法，其中，当所述协同定位块的运动矢量在给定阈值内接近所述当前块的位置时，向所述协同定位块的运动矢量分配最低索引值。