CN106454366A - 对视频量化参数编码的方法和对视频量化参数解码的方法 - Google Patents

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Abstract

一种视频量化参数编码设备提供有：预测单元(11)，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；计算单元(12)，用于根据量化参数和预测量化参数生成差量量化参数；以及量化参数编码装置(13)，用于对指示差量量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在差量量化参数有意义的情况下指示差量量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在差量量化参数有意义的情况下指示差量量化参数的绝对值的另一个二进制比特进行二进制算术编码，其中量化参数编码装置不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术编码，并且其中量化参数编码装置使用用于预定二进制比特和在该预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术编码。

Description

对视频量化参数编码的方法和对视频量化参数解码的方法
相关申请交叉引用
本申请是优先权日为2011年06月28日、国际申请日为2012年06月27日、国际申请号为PCT/JP2012/004162、中国专利申请号为201280025650.0、发明名称为“对视频量化参数编码的方法和对视频量化参数解码的方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于对用于使用基于上下文的自适应二进制算术编码的视频编码的视频量化参数进行编码的技术，并且例如涉及一种适用于视频编码设备、视频解码设备等的视频量化参数编码方法、视频量化参数解码方法、视频量化参数编码器和视频量化参数解码器。
背景技术
非专利文献(NPL)1和2各自公开一种使用基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)的视频编码技术。
图15是示出在使用CABAC的视频编码技术中的视频量化参数编码设备的结构的框图。图15中所示的视频量化参数编码器(下文称为典型视频量化参数编码器)包括预测器101、缓冲器102、二进制化器1030、自适应二进制算术编码器104和开关(SW)111。
从输入到典型视频量化参数编码器的量化参数(QP)减去从预测器101供应的预测量化参数(预测QP：PQP)。已经被减去PQP的QP称为差数(delta)量化参数(差数QP：DQP)。
在NPL 1中，PQP是上一个重建图像块的重建的量化参数(上一个重建QP：LastRQP)。在NPL 2中，PQP是左相邻图像块的重建的量化参数(左重建QP：LeftRQP)或者上一个重建图像块的重建的量化参数(LastRQP)。
将PQP与DQP相加，并且在缓冲器102中存储求和作为重建的量化参数(重建QP：RQP)用于后续量化参数编码。
二进制化器1030对DQP二进制化以获得二进制比特(bin)串。二进制比特串的一个比特称为二进制比特。在二进制比特串中，第一个二进制算术编码的二进制比特称为第一个二进制比特(第1个二进制比特)，第二个二进制算术编码的二进制比特称为第二个二进制比特(第2个二进制比特)，并且第n个二进制算术编码的二进制比特称为第n个二进制比特(第n个二进制比特)。二进制比特和二进制比特串在NPL 1中的3.9和3.12中被定义。
图16是示出NPL 1和2中的在DQP(最右列)与二进制比特串(中心列)之间的对应表的说明图。
在图16中的最左列中的二进制比特串索引指示与DQP值对应的二进制比特串的索引。二进制比特串索引在DQP是0的情况下是1，在DQP大于0的情况下是2*DQP-1，并且在DQP小于0的情况下是-2*DQP+1(其中“*”表示相乘)。
在图16中的最下行中的上下文索引指示用于对应列中的二进制比特的二进制算术编码的上下文的索引。例如与DQP＝-1对应的二进制比特串是110，其中第一个二进制比特的值是1，第二个二进制比特的值是1，并且第三个二进制比特的值是0。用于第一个二进制比特的二进制算术编码的上下文索引是0，用于第二个二进制比特的二进制算术编码的上下文索引是2，并且用于第三个二进制比特的二进制算术编码的上下文索引是3。这里提到的上下文是二进制比特的最可能符号(PS)及其概率的组合。
自适应二进制算术编码器104使用与对应上下文索引关联的上下文从第一个二进制比特开始对经由开关111供应的二进制比特串的每个二进制比特进行二进制算术编码。自适应二进制算术编码器104也根据二进制算术编码二进制比特的值更新与上下文索引关联的上下文用于后续二进制算术编码。在NPL 1中的9.3.4中描述自适应二进制算术编码的具体操作。
典型量化参数编码器基于以上提到的操作对输入视频量化参数进行编码。
引用列表
非专利文献
NPL1:ISO/IEC 14496-10Advanced Video Coding
NPL 2:“WD3:Working Draft 3of High-Efficiency Video Coding”,Document:JCTVC-E603,Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-TSG16WP3and ISO/IEC JTC 1/SC29/WG115th Meeting:Geneva,CH,16-23March,2011
发明内容
技术问题
如从图16可见，典型量化参数编码器执行二进制化，而不在关于有意义的DQP为正还是为负的信息与关于有意义的DQP的绝对值的信息之间进行区分。典型量化参数编码器因此具有由于以下三个因素而不能对有意义的DQP进行适当编码的问题。
第一因素是由于第二个二进制比特(在“第2”列中的二进制比特)和后续二进制比特(在“第3”以后的列中的二进制比特)包括一个二进制比特不能表达的关于三个或者更多状态的信息，所以不可能使用适当上下文对二进制比特进行二进制算术编码。一个二进制比特可以表达的信息是两个状态中的哪个状态有效的信息。然而第二个二进制比特和后续二进制比特包括一个二进制比特不能表达的关于三个或者更多状态的信息。具体而言，在图16中，第二个二进制比特包括DQP为正还是为负的信息和指示有意义的DQP的绝对值是否大于或者等于1的信息。从第三个二进制比特起的后续二进制比特(在从“第3”以后的列中)包括DQP为正还是为负的信息和指示有意义的DQP的绝对值的量值的信息。因此，不可能利用适当的上下文来对第二个二进制比特和后续二进制比特进行二进制算术编码，这些二进制比特包括关于由一个二进制比特不能表达的三个状态或者更多状态的信息。
第二因素是当DQP范围在正与负之间不对称的情况下不能高效减少冗余二进制比特。当DQP范围在正与负之间不对称时，由于存在未发送的DQP的二进制比特串，所以需要对特定DQP进行编码而不减少冗余二进制比特。例如在NPL 1和2中定义的DQP范围是从-26到25，这在正与负之间不对称。在图16中，由于存在未发送的二进制比特串DQP＝26，所以需要对DQP＝-26进行编码而不减少冗余的第52个和第53个二进制比特。
第三因素是在由典型的量化参数编码器处置的二进制比特串中包括的二进制比特的数目是在对有意义的DQP为正还是为负的信息和有意义的DQP的绝对值分别二进制化的情况下的二进制比特的数目的近似两倍。大量二进制比特造成编码数据量增加并且DQP编码过程和解码过程的速度降低。
本发明具有如下目的：是通过解决以上提到的因素中的每个因素来使得能够对用于使用基于上下文的自适应二进制算术编码的视频编码的视频量化参数进行适当编码。
对问题的解决方案
根据本发明的一种视频量化参数编码方法是一种用于编码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频编码过程的视频量化参数编码方法，该视频量化参数编码方法包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特(二进制比特：通过对差数量化参数DQP进行二进制化而获得的比特串中的每个比特)、在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术编码，并且其中使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术编码。
根据本发明的一种视频量化参数解码方法是一种用于解码量化参数对用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频解码过程的视频量化参数解码方法，该视频量化参数解码方法包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术解码，并且其中使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术解码。
根据本发明的一种视频量化参数编码器是一种用于编码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频编码过程的视频量化参数编码器，该视频量化参数编码器包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；计算装置，用于从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及量化参数编码装置，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中量化参数编码装置不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术编码，并且其中量化参数编码装置使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术编码。
根据本发明的一种视频量化参数解码器是一种用于解码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频解码过程的视频量化参数解码器，该视频量化参数解码器包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及量化参数解码装置，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中量化参数解码装置不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术解码，并且其中量化参数解码装置使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术解码。
根据本发明的一种视频量化参数编码程序使视频量化参数编码器中的计算机执行以下过程，该视频量化参数编码器用于编码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频编码过程：从以往重建的量化参数生成预测量化参数的过程；从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数的过程；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码的过程，其中不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术编码，并且其中使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术编码。
根据本发明的一种视频量化参数解码程序使视频量化参数解码器中的计算机执行以下过程，该视频量化参数解码器用于解码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频解码过程：从以往重建的量化参数生成预测量化参数的过程；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码的过程，其中不使用用于符号二进制比特的上下文、使用用于第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于其他二进制比特的与第一上下文不同的上下文，来执行二进制算术解码，并且其中使用用于预定二进制比特和在预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对其他二进制比特进行二进制算术解码。
本发明的有益效果
根据本发明，使得对用于使用基于上下文的自适应二进制算术编码的视频编码的视频量化参数进行适当编码成为可能。
附图说明
[图1]图1是示出示例实施例1中的视频量化参数编码器的结构的框图。
[图2]图2是示出示例实施例1中的视频量化参数编码器的操作的流程图。
[图3]图3是示出在DQP与二进制比特串之间的对应表的示例的说明图。
[图4]图4是示出示例实施例2中的视频量化参数解码器的结构的框图。
[图5]图5是示出示例实施例2中的视频量化参数解码器的操作的流程图。
[图6]图6是示出实施例3中的视频量化参数编码器的结构的框图。
[图7]图7是示出示例实施例3中的视频量化参数解码器的结构的框图。
[图8]图8示出示例实施例3中的视频量化参数解码器的操作的流程图。
[图9]图9示出示例实施例4中的视频量化参数编码器的结构的框图。
[图10]图10示出示例实施例4中的视频量化参数解码器的结构的框图。
[图11]图11是示出在DQP与二进制比特串之间的对应表的另一示例的说明图。
[图12]图12是示出根据本发明的信息处理系统的结构的示例的框图，该信息处理系统能够实现视频量化参数编码器和视频量化参数解码器的功能。
[图13]图13是示出根据本发明的视频量化参数编码器中的特征部件的框图。
[图14]图14是示出根据本发明的视频量化参数解码器中的特征部件的框图。
[图15]图15是示出典型视频量化参数编码器的结构的框图。
[图16]图16是示出在DQP与二进制比特串之间的对应表的典型示例的说明图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的示例实施例。
示例实施例1
图1是示出本发明的示例实施例1中的视频量化参数编码器的结构的框图。图1中所示视频量化参数编码器包括预测器101、缓冲器102、二进制化器1031、自适应二进制算术编码器104、二进制算术编码器105、开关(SW)111和开关(SW)112。
从被输入到视频量化参数编码器的量化参数QP减去从预测器101供应的预测量化参数PQP。
将PQP与差数量化参数DQP(DQP＝QP-PQP)相加，并且在缓冲器102中存储其求和作为重建的量化参数RQP(RQP＝DQP+PQP)用于后续量化参数编码。
作为本发明的特征的二进制化器1031以如下方式二进制化输入DQP，该方式即，指示DQP是否有意义的信息与第一个二进制比特(bin(1))相关联、指示有意义DQP为正或者负的信息与第二个二进制比特(bin(2))相关联并且指示DQP的绝对值的信息与第三个二进制比特以及后续二进制比特(bin(n)：n＝3，4，…)相关联。用公式表示这一点如下。
bin(1)＝func1(DQP) ···(1)
bin(2)＝func2(DQP) ···(2)
bin(n)＝func3(n–2,|DQP|) ···(3)。
这里func1(a)是如下函数：如果a是0则返回0并且如果a不是0则返回1，func2(a)是如下函数：如果a为正则返回0并且如果a不为正则返回1，并且func3(a,b)是如下函数：如果a小于b则返回1、否则返回0。注意，仅在DQP具有有意义的值的情况下(即在func1(DQP)是1的情况下)，bin(n)(n＝2，3，…)才被编码。
自适应二进制算术编码器104使用与经由开关111供应的二进制比特串的、除第二个二进制比特之外的每个二进制比特(bin(n)：n＝1，3，4，…)对应的上下文索引相关联的上下文，来对该二进制比特进行二进制算术编码并且经由开关112输出经编码的数据。自适应二进制算术编码器104根据二进制算术编码二进制比特的值来更新与上下文索引关联的上下文，用于后续二进制算术编码。
二进制算术编码器105利用相等的概率对经由开关111供应的二进制比特串的第二个二进制比特进行二进制算术编码并且经由开关112输出经编码的数据。
这完成对这一示例实施例中的视频量化参数编码器的结构的描述。
以下使用图2中的流程图来描述二进制化器1031、自适应二进制算术编码器104和二进制算术编码器105的操作，其是这一示例实施例中的视频量化参数编码器的特征。
自适应二进制算术编码器104将初始值参数n设置成2而开始该过程。
在步骤S101中，二进制化器1031以如下方式二进制化DQP，该方式即，指示DQP是否有意义的信息与第一个二进制比特相关联、指示有意义的DQP是否为正的信息与第二个二进制比特相关联，并且指示DQP的绝对值的信息与第三个二进制比特和后续二进制比特相关联。
在步骤S102中，自适应二进制算术编码器104对bin(1)进行自适应二进制算术编码。
在步骤S103中，二进制算术编码器105确定DQP是否有意义。在DQP有意义的情况下，二进制算术编码器105继续进行步骤S104。否则，二进制算术编码器105结束该过程。在步骤S104中，二进制算术编码器105对bin(2)进行二进制算术编码。在步骤S105中，自适应二进制算术编码器104对bin(n)进行自适应二进制算术编码。
在步骤S106中，自适应二进制算术编码器104确定二进制比特串的所有二进制比特是否都已经被编码。在所有二进制比特已经被编码的情况下，自适应二进制算术编码器104结束该过程。否则，自适应二进制算术编码器104递增n并且继续进行步骤S105，以对后续bin(n)进行自适应二进制算术编码。
这完成对作为这一示例实施例中的视频量化参数编码器的特征的二进制化器1031、自适应二进制算术编码器104和二进制算术编码器105的操作的描述。
图3是示出根据本发明的在DQP(最右列)与二进制比特串(中心列)之间的对应表的示例的说明图。
在图3中，在二进制比特串的第二列中的X代表指示DQP是否为正(即DQP为正还是为负)的1位信息。假设X＝0表示正并且X＝1表示负。例如，DQP＝1的二进制比特串是100，并且DQP＝-1的二进制比特串是110。同时，在上下文索引行中的na表示没有上下文被使用(即，最可能的符号及其概率是固定的)。
根据本发明的二进制化过程如下解决引起上述问题的三个因素。
通过使用适当的上下文对第二个二进制比特和后续二进制比特进行二进制算术编码，来解决第一因素。在图3中，第二个二进制比特仅指示DQP为正还是为负的信息，也即，两个状态中的哪个状态有效(hold true)的信息。类似地，第三个二进制比特仅指示DQP的绝对值是否大于1的信息，也即，两个状态中的哪个状态有效的信息。因此，使用适当的上下文对第二个二进制比特和第三个二进制比特进行二进制算术编码。可以通过根据列来添加上下文索引而等同地设计第四个二进制比特和后续二进制比特，以仅指示DQP的绝对值是否大于给定的值的信息，也即两个状态中的哪个状态有效的信息。
第二因素被解决，因为假如解码器能够从第二个二进制比特的值识别出DQP是否为正还是为负，则编码器即使在DQP范围在正与负之间不对称时仍然可以高效地减少冗余二进制比特。具体而言，在图3中，在对DQP＝-26进行编码的情况下，冗余的第28个二进制比特无需被编码，因为解码器能够当第27个二进制比特是1时根据DQP的最小值是-26来标识DQP＝-26。另外，在对DQP＝25进行编码的情况下，冗余的第27个二进制比特无需被编码，因为解码器能够当第26个二进制比特是1时根据DQP的最大值是25来标识DQP＝25。
第三因素被解决，因为如从在图16中所示对应表与图3中所示对应表之间的比较中清楚的那样，在这一示例实施例中的二进制比特串中所包括的二进制比特的数目与在对有意义的DQP是否为正还是为负的信息和有意义的DQP的绝对值进行分别二进制化的情况下的二进制比特的数目相同。
示例实施例2
图4是示出与示例实施例1中的视频量化参数编码器对应的视频量化参数解码器的结构的框图。图4中所示视频量化参数解码器包括预测器201、缓冲器202、解二进制化器2031、自适应二进制算术解码器204、二进制算术解码器205、开关(SW)211和开关(SW)212。
自适应二进制算术解码器204对来自经由开关212供应的编码数据的bin(1)进行二进制算术解码，并且经由开关211向解二进制化器2031供应解码数据。自适应二进制算术解码器204也根据二进制算术解码二进制比特的值来更新与第一个二进制比特对应的上下文索引的上下文，用于后续二进制算术解码。
在bin(1)是1的情况下，二进制算术解码器205对来自经由开关212供应的编码数据的bin(2)进行二进制算术解码，并且经由开关211向解二进制化器2031供应解码数据。
在bin(1)是1的情况下，自适应二进制算术解码器204还对来自经由开关212供应的编码数据的bin(n)(n＝3，4，…)进行二进制算术解码直至值为0的二进制比特被解码，并且经由开关SW 211向解二进制化器2031供应经解码的数据。自适应二进制算术解码器204根据二进制算术解码二进制比特的值更新与第n个二进制比特对应的上下文索引相关联的上下文，用于后续二进制算术解码。
解二进制化器2031在二进制比特串是0(n＝1)的情况下输出如下DQP，该DQP的值为0。否则(n≥3)，解二进制化器2031输出如下DQP，该DQP的值按照下式获得。
DQP＝(1–2*bin(2))*(n–2) ···(4)。
这里，等式(4)中的“*”表示相乘。
将从预测器201供应的PQP与从解二进制化器2031供应的DQP相加以获得RQP。
在缓冲器202中也存储RQP用于后续量化参数解码。
这完成对这一示例实施例中的视频量化参数解码器的结构的描述。
以下使用图5中的流程图来描述作为这一示例实施例中的视频量化参数解码器的特征的解二进制化器2031、自适应二进制算术解码器204和二进制算术解码器205的操作。
自适应二进制算术解码器204将初始值参数n设置成2开始该过程。
在步骤S201中，自适应二进制算术解码器204对bin(1)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S202中，二进制算术解码器205确定bin(1)的值是否为1。在这一示例中，“1”指示DQP有意义。在bin(1)的值是1的情况下，二进制算术解码器205继续进行步骤S203。否则，二进制算术解码器205继续进行步骤S206。
在步骤S203中，二进制算术解码器205对bin(2)进行二进制算术解码。在步骤S204中，自适应二进制算术解码器204对bin(n)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S205中，自适应二进制算术解码器204确定所有二进制比特是否已经被解码，即bin(n)的值是否为0。在所有二进制比特已经被解码的情况下，自适应二进制算术解码器204继续进行步骤S206。否则，自适应二进制算术解码器204递增n并且继续进行步骤S204以对后续bin(n)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S206中，解二进制化器2031对二进制比特串解二进制化解码，以确定DQP。
这完成对作为这一示例实施例中的视频量化参数解码器的特征的解二进制化器2031、自适应二进制算术解码器204和二进制算术解码器205的操作的描述。
示例实施例3
示例实施例1和2描述对DQP范围无约束的视频量化参数编码器和视频量化参数解码器。在对DQP范围有约束的情况下，有可能使用DQP范围来减少DQP的冗余二进制比特。图6和图7是示出作为对示例实施例1和2的改进的视频量化参数编码器和视频量化参数解码器的结构的框图，该改进用于使用DQP范围(最小DQP和最大DQP的组合)。
图6中的二进制化器1032使用最小DQP(minDQP≤0)和最大DQP(maxDQP≥0)的组合。二进制化器1032按照下式计算DQP的第一个二进制比特、第二个二进制比特以及在第三个二进制比特和后续二进制比特中的最大数cMax。
bin(1)＝func1(DQP) ···(5)
bin(2)＝func2(DQP) ···(6)
cMax＝max(0,func4(minDQP,maxDQP,DQP)–1) ···(7)。
这里，func4(a,b,c)是如果c为正则返回-a并且如果c为正则返回b的函数。注意仅在DQP具有有意义的值的情况下(即在func1(DQP)是1的情况下)，bin(n)(n＝2，3，…)才被编码。
当cMax≥1时，二进制化器1032按照下式计算bin(n)(n＝3，…，2+cMax)。
bin(n)＝func5(n–2,cMax,|DQP|) ···(8)。
这里，func5(a,b,c)是如果b和c相等则返回1、如果c小于b并且a也小于c则返回1、否则(如果c小于b并且a和c也相等)返回0的函数。按照等式(8)获得的第三个二进制比特和后续二进制比特(具有语法元素值|DQP|)与二进制比特串的通过在NPL 1中的9.3.2.2中描述的截断的一元(TU)二进制化过程获得的二进制比特相同。
在与图6中所示视频量化参数编码器对应的图7中所示视频量化参数解码器中，解二进制化器2032按照下式基于minDQP、maxDQP和二进制算术解码bin(2)计算cMax。
cMax＝max(0,func6(minDQP,maxDQP,bin(2))–1)···(9)。
这里，func6(a,b,c)是如下函数：如果c是1(即如果经解码的DQP的值根据func2(a)的定义为负)则返回-a，并且如果c是0(即如果经解码的DQP的值根据func2(a)的定义为正)则返回b。
解二进制化器2032进一步确定DQP。具体而言，在cMax≥1并且上一个解码二进制比特的值是1的情况下，解二进制化器2032使用下式(10)。
DQP＝(1–2*bin(2))*(n–1) ···(10)。
在cMax＝0并且bin(1)＝1的情况下，解二进制化器2032使用下式(11)。
DQP＝(1–2*bin(2)) ···(11)。
否则，解二进制化器2032使用等式(4)。
如从等式(10)和(11)清楚的那样，解二进制化器2032通过由DQP范围确定的第三个二进制比特和后续二进制比特的最大数cMax以及bin(2)(DQP的正或者负号)而估计在视频编码过程中减少的任何冗余二进制比特的值，来确定DQP。
以下使用图8中的流程图来描述图7中的视频量化参数解码器中的解二进制化器2032、自适应二进制算术解码器204和二进制算术解码器205的操作。
自适应二进制算术解码器204将初始值参数n设置成3开始该过程。
在步骤S301中，自适应二进制算术解码器204对bin(1)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S302中，二进制算术解码器205确定bin(1)的值是否为1。在bin(1)的值是1的情况下，二进制算术解码器205继续进行步骤S303。否则，二进制算术解码器205继续进行步骤S308。
在步骤S303中，二进制算术解码器205对bin(2)进行二进制算术解码。
在步骤S304中，解二进制化器2032计算cMax。在步骤S305中，解二进制化器2032确定cMax是否大于或者等于1。在cMax大于或者等于1的情况下，解二进制化器2032继续步骤S306。否则，解二进制化器2032继续步骤S308。
在步骤S306中，自适应二进制算术解码器204对bin(n)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S307中，自适应二进制算术解码器204确定是否所有二进制比特已经被解码。如果满足bin(n)的值是0的条件、n-2的值等于cMax或者这两个条件，则所有二进制比特已经被解码。在|所有二进制比特已经被解码的情况下，自适应二进制算术解码器204继续步骤S308。否则，自适应二进制算术解码器204递增n并且继续步骤S306，以对后续bin(n)进行自适应二进制算术解码。
在步骤S308中，解二进制化器2032对二进制比特串解二进制化解码，以确定DQP。
这完成对图7中的视频量化参数解码器中的解二进制化器2032、自适应二进制算术解码器204和二进制算术解码器205的操作的描述。
图3也示出减少图6中所示视频量化参数编码器的DQP的冗余二进制比特的示例，其中minDQP＝-26并且maxDQP＝25。关于DQP＝-26的二进制比特串，清楚的是冗余的第28个二进制比特未被编码，因为解码器能够在第26个二进制比特是1时标识DQP＝-26。也就是说，在上述这一示例实施例中的视频量化参数编码器即使在DQP的绝对值的范围在正与负之间不同的情况下，仍然可以通过使用DQP范围和经编码的第二个二进制比特(DQP的正或者负号)，来减少在DQP的在DQP的正或者负号之后被编码的二进制比特之中的任何冗余二进制比特。类似地，在上述这一示例实施例中的视频量化参数解码器即使在DQP的绝对值的范围在正与负之间不同的情况下，仍然可以通过使用DQP范围和DQP的经编码的正或者负号来估计在视频量化参数编码过程中在DQP的正或者负号之后解码的DQP的二进制比特之中减少的任何冗余二进制比特的值，从而确定DQP。
在以上提到的图6中所示视频量化参数编码器和图7中所示视频量化参数解码器中，可以根据预测量化参数PQP和量化参数的范围(最小QP和最大QP的组合)，来生成minDQP和maxDQP。
示例实施例4
图9和10是示出作为对基于PQP以及最小QP(minQP)和最大QP(maxQP)的组合生成minDQP和maxDQP的改进的视频量化参数编码器和视频量化参数解码器的结构的框图。
如从与图6和7的比较中可见，图9中所示视频量化参数编码器还包括范围确定器106，并且图10中所示视频量化参数解码器还包括范围确定器206。范围确定器106和206各自按照下式计算minDQP和maxDQP。
minDQP＝minQP-PQP ···(12)
maxDQP＝maxQP-PQP ···(13)。
包括范围确定器106和206使得的其能够将被编码的QP的值更接近minQP或者maxQP时能够更有效地减少冗余二进制比特。
在其中minDQP＝-26并且maxDQP＝25的视频量化参数编码器和视频量化参数解码器中，等式(12)和(13)可以替换为下式(12)’和(13)’。
minDQP＝max(-26,minQP-PQP) ···(12)’
maxDQP＝min(25,maxQP-PQP) ···(13)’。
以上提到的根据本发明的视频量化参数编码器和视频量化参数解码器可以基于图11中所示对应表而不是使用图3中所示示例来操作，在该对应表中上下文索引的值对于来自以后的预定列的二进制比特是固定的。
在图11中所示对应表中，上下文索引的值对于在第四列和后续列中的二进制比特被固定成3。在图11中，第一个二进制比特仅指示DQP是否有意义的信息，即，两个状态中的哪个状态有效的信息。第二个二进制比特仅指示DQP为正还是为负的信息，即，两个状态中的哪个状态有效的信息。第三个二进制比特仅指示DQP的绝对值是否大于1的信息，即，两个状态中的哪个状态有效的信息。第四个二进制比特和后续二进制比特仅指示二进制比特串是否终止的信息，即，两个状态中的哪个状态有效的信息。
因此，根据本发明的视频量化参数编码器可以对指示DQP是否有意义的第一个二进制比特、指示DQP为正还是为负的第二个二进制比特、指示DQP的绝对值是否大于1的第三个二进制比特和指示二进制比特串是否终止的二进制比特进行二进制算术编码。
如以上描述的那样，根据本发明，可以通过提供用于以如下方式执行二进制化的手段来对用于使用基于上下文的自适应二进制算术编码的视频编码的视频量化参数适当进行编码，该方式为：指示差数量化参数是否有意义的信息与第一个二进制比特相关联，指示有意义的差数量化参数为正还是为负的信息与第二个二进制比特相关联，并且指示差数量化参数的绝对值的信息与第三个二进制比特和后续二进制比特相关联。
根据本发明，以上提到的适当编码由三个特征实现：向差数量化参数的每个二进制比特指派适当上下文；减少差数量化参数的冗余二进制比特；以及减少在差数量化参数的二进制比特串中包括的二进制比特的数目。
上述示例实施例中的每个示例实施例可以不仅由硬件而且由计算机程序实现。
图12中所示信息处理系统包括处理器1001、程序存储器1002、用于存储视频数据的存储介质1003和用于存储比特流的存储介质1004。存储介质1003和存储介质1004可以是单独存储介质或者在相同存储介质中包括的存储区域。作为存储介质，诸如硬盘之类的磁存储介质是可用的。
在图12中所示信息处理系统中，用于实现图1、4、6、7、9和10中的每幅图中所示块(除缓冲器的块之外)的功能的程序存储于程序存储器1002中。处理器1001通过根据程序存储器1002中存储的程序执行过程来实现图1、4、6、7、9和10中的每幅图中所示视频量化参数编码器或者视频量化参数解码器的功能。
图13是示出根据本发明的视频量化参数编码器中的特征部件的框图。如图13中所示，根据本发明的视频量化参数编码器包括：预测单元11，用于根据以往重建的量化参数生成预测量化参数；计算单元12，用于根据量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及量化参数编码单元13，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在差数量化参数有意义的情况下指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码。
图14是示出根据本发明的视频量化参数解码器中的特征部件的框图。如图14中所示，根据本发明的视频量化参数解码器包括：预测单元21，用于根据以往重建的量化参数来生成预测量化参数；以及量化参数解码单元22，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码。
可以在以下补充附注中部分或者完全描述上述示例实施例，但是本发明不限于以下结构。
(补充附注1)一种视频量化参数编码方法，包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及在该差数量化参数有意义的情况下对指示该差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示该差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中该视频量化参数编码方法包括步骤：使用该差数量化参数的范围来减少其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注2)根据补充附注1所述的视频量化参数编码方法，包括步骤：将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注3)根据补充附注2所述的视频量化参数编码方法，包括步骤：从该重建的量化参数的范围和该预测量化参数的值生成该范围。
(补充附注4)一种视频量化参数解码方法，包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中该视频量化参数解码方法包括步骤：使用该差数量化参数的范围来估计在视频编码过程中减少的其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注5)根据补充附注4所述的视频量化参数解码方法，包括步骤：将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注6)根据补充附注5所述的视频量化参数解码方法，包括步骤：根据该重建的量化参数的范围和该预测量化参数的值生成范围。
(补充附注7)一种视频量化参数编码器，包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；计算装置，用于从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及在差数量化参数有意义的情况下量化参数编码装置，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中该视频量化参数编码器包括：减少装置，用于使用该差数量化参数的范围来减少其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注8)根据补充附注7所述的视频量化参数编码器，其中该减少装置将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注9)根据补充附注8所述的视频量化参数编码器，其中该减少装置根据该重建的量化参数的范围和该预测量化参数的值生成该范围。
(补充附注10)一种视频量化参数解码器，包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及量化参数解码装置，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的第二个二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中该视频量化参数解码器包括：估计装置，用于使用该差数量化参数的范围来估计在视频编码过程中减少的其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注11)根据补充附注10所述的视频量化参数解码器，其中该减少装置将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注12)根据补充附注11所述的视频量化参数解码器，其中该减少装置根据该重建的量化参数的范围和该预测量化参数的值生成该范围。
(补充附注13)一种视频量化参数编码方法，包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；从量化参数和该预测量化参数生成差数量化参数；并且在差数量化参数有意义的情况下对指示该差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示该差数量化参数为正还是为负的二进制比特和指示该差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中该视频量化参数编码方法包括步骤：使用该差数量化参数为正还是为负的信息和该差数量化参数的范围来减少其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注14)根据补充附注13所述的视频量化参数编码方法，包括步骤：将不同上下文用于第一个二进制比特和指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特来执行二进制算术编码。
(补充附注15)根据补充附注13所述的视频量化参数编码方法，包括步骤：将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注16)一种视频量化参数解码方法，包括：从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中该视频量化参数解码方法包括步骤：使用差数量化参数为正还是为负的信息和差数量化参数的范围来估计在视频编码过程中减少的其它二进制比特中的冗余二进制比特，该信息是通过对指示该差数量化参数为正还是为负的二进制比特进行解码而获得的。
(补充附注17)根据补充附注16所述的视频量化参数解码方法，包括步骤：使用用于第一个二进制比特和指示该差数量化参数为正还是为负的二进制比特的不同上下文来执行二进制算术解码。
(补充附注18)根据补充附注16所述的视频量化参数解码方法，包括步骤：将范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注19)一种视频量化参数编码器，包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；计算装置，用于从量化参数和预测量化参数生成差数量化参数；以及量化参数编码装置，用于在该差数量化参数有意义的情况下对指示该差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示该差数量化参数为正还是为负的二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，其中该视频量化参数编码器包括：减少装置，用于使用该差数量化参数为正还是为负的信息和该差数量化参数的范围来减少其它二进制比特中的冗余二进制比特。
(补充附注20)根据补充附注19所述的视频量化参数编码器，其中使用用于第一个二进制比特和指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特的不同上下文来执行二进制算术编码。
(补充附注21)根据补充附注19所述的视频量化参数编码器，其中该减少装置将该范围设置成在标准等中定义的范围。
(补充附注22)一种视频量化参数解码器，包括：预测装置，用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及量化参数解码装置，用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特和指示差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，其中该视频量化参数解码器包括：估计装置，用于使用该差数量化参数为正还是为负的信息和该差数量化参数的范围来估计在视频编码过程中减少的其它二进制比特中的冗余二进制比特，该信息是通过对指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特进行解码而获得的。
(补充附注23)根据补充附注22所述的视频量化参数解码器，其中使用用于第一个二进制比特和指示差数量化参数为正还是为负的二进制比特的不同上下文来执行二进制算术解码。
(补充附注24)根据补充附注22所述的视频量化参数解码器，其中该减少装置将该范围设置成在标准等中定义的范围。
尽管已经参照以上示例实施例和示例描述本发明，但是本发明不限于以上示例实施例和示例。可以在本发明的范围内对本发明的结构和细节进行本领域技术人员可理解的各种改变。
本申请基于2011年6月28日提交的第2011-142453号日本专利申请要求优先权，该申请的公开内容通过完全引用结合于此。
标号列表
11 预测单元
12 计算单元
13 量化参数编码单元
21 预测单元
22 量化参数解码单元
101 预测器
102 缓冲器
1031，1032 二进制化器
104 自适应二进制算术编码器
105 二进制算术编码器
106 范围确定器
111 开关
112 开关
201 预测器
202 缓冲器
2031，2032 解二进制化器
204 自适应二进制算术解码器
205 二进制算术解码器
206 范围确定器
211 开关
212 开关

Claims (4)

1.一种视频量化参数编码方法，所述视频量化参数编码方法用于编码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频编码过程，所述视频量化参数编码方法包括：
从以往重建的量化参数生成预测量化参数；
从量化参数和所述预测量化参数生成差数量化参数；以及
对指示所述差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在所述差数量化参数有意义的情况下指示所述差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在所述差数量化参数有意义的情况下指示所述差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，
其中不使用用于所述符号二进制比特的上下文、使用用于所述第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于所述其他二进制比特的与所述第一上下文不同的上下文，来执行所述二进制算术编码，并且
其中使用用于预定二进制比特和在所述预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对所述其他二进制比特进行二进制算术编码。
2.一种视频量化参数解码方法，所述视频量化参数解码方法用于解码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频解码过程，所述视频量化参数解码方法包括：
从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及
对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示所述差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特以及指示所述差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，
其中不使用用于所述符号二进制比特的上下文、使用用于所述第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于所述其他二进制比特的与所述第一上下文不同的上下文，来执行所述二进制算术解码，并且
其中使用用于预定二进制比特和在所述预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对所述其他二进制比特进行二进制算术解码。
3.一种视频量化参数编码器，所述视频量化参数编码器用于编码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频编码过程，所述视频量化参数编码器包括：
预测装置，所述预测装置用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；
计算装置，所述计算装置用于从量化参数和所述预测量化参数生成差数量化参数；以及
量化参数编码装置，所述量化参数编码装置用于对指示所述差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、在所述差数量化参数有意义的情况下指示所述差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特、以及在所述差数量化参数有意义的情况下指示所述差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术编码，
其中所述量化参数编码装置不使用用于所述符号二进制比特的上下文、使用用于所述第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于所述其他二进制比特的与所述第一上下文不同的上下文，来执行所述二进制算术编码，并且
其中所述量化参数编码装置使用用于预定二进制比特和在所述预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对所述其他二进制比特进行二进制算术编码。
4.一种视频量化参数解码器，所述视频量化参数解码器用于解码量化参数以用于以基于上下文的自适应二进制算术编码为基础的视频解码过程，所述视频量化参数解码器包括：
预测装置，所述预测装置用于从以往重建的量化参数生成预测量化参数；以及
量化参数解码装置，所述量化参数解码装置用于对指示差数量化参数是否有意义的第一个二进制比特、指示所述差数量化参数为正还是为负的符号二进制比特以及指示所述差数量化参数的绝对值的其它二进制比特进行二进制算术解码，
其中所述量化参数解码装置不使用用于所述符号二进制比特的上下文、使用用于所述第一个二进制比特的第一上下文、并使用用于所述其他二进制比特的与所述第一上下文不同的上下文，来执行所述二进制算术解码，并且
其中所述量化参数解码装置使用用于预定二进制比特和在所述预定二进制比特之后的二进制比特的相同上下文，来对所述其他二进制比特进行二进制算术解码。
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