CN107113434B - 用于视频编码中帧内预测的系统和方法 - Google Patents

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CN107113434B CN201580061074.9A CN201580061074A CN107113434B CN 107113434 B CN107113434 B CN 107113434B CN 201580061074 A CN201580061074 A CN 201580061074A CN 107113434 B CN107113434 B CN 107113434B
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Abstract

用户设备包括收发器和解码器。收发器配置成接收视频的经编码比特流。解码器包括处理电路。解码器配置成相对于视频的经编码比特流的当前预测单元(PU)来识别与顶部PU相关联的第一帧内模式。解码器还配置成相对于当前PU来识别与左侧PU相关联的第二帧内模式。解码器还配置成基于第一帧内模式和第二帧内模式来确定多个最可能模式(MPM)，其中模式的数量大于三十五。

Description

用于视频编码中帧内预测的系统和方法
技术领域
本公开大体涉及视频编码，更具体地，涉及视频编码中的帧内预测。
背景技术
帧内预测探索图片内或图片区域内的空间相关性。为了提高编码效率，高效视频编码(HEVC)标准广泛探索基于块的空间预测。在HEVC中，使用多个帧内预测模式来探索空间特征。用于帧内编码的预测单元(PU)的尺寸可以是32×32、16×16、8×8或4×4。帧内预测模式的数量是35，包括33个方向预测模式、一个DC模式和一个平面模式。
发明内容
技术问题
视频编码标准(诸如，AVC和HEVC)中的帧内预测包括从已经重构的左侧和顶部邻近样本(称为参考样本)预测当前块中的样本。HEVC帧内预测使用具有三十三个角度的角度预测，以沿着三十三个角度中的一个的方向来预测当前块中的样本。除了根据块尺寸和预测的角度之外，还使用[1 2 1]/4滤波器来使参考样本平滑以提供平滑变化的预测信号。
问题的解决方案
本公开的第一实施方式提供用户设备，该用户设备包括收发器和解码器。收发器配置成接收视频的经编码比特流。解码器包括处理电路。解码器配置成相对于视频的经编码比特流的当前预测单元(PU)，识别与顶部PU相关联的第一帧内模式。解码器还配置成相对于当前PU来识别与左侧PU相关联的第二帧内模式。解码器还配置成基于第一帧内模式和第二帧内模式来确定多个最可能模式(MPM)，其中模式的数量大于三十五。
本公开的第二实施方式提供用于对视频的比特流进行解码的方法。该方法包括接收视频的经编码比特流。该方法还包括相对于视频的经编码比特流的当前预测单元(PU)来识别与顶部PU相关联的第一帧内模式。该方法还包括相对于当前PU来识别与左侧PU相关联的第二帧内模式。该方法还包括基于第一帧内模式和第二帧内模式来确定多个最可能模式(MPM)，其中模式的数量大于三十五。
在进行下文的具体实施方式之前，有利的是陈述本专利文件中使用的某些词语和短语的定义：术语“包括(include)”和“包含(comprise)”及其派生表达表示包括但不限于；术语“或”是可兼性含义，意指和/或；短语“与……相关联”和“与此相关联”及其派生表达可意指包括、被包括内、与……相联系、含有、被含于内、连接到或与……连接、联接到或与……联接、可与……通信、与……协作、交错、并置、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质等；以及术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何装置、系统或其一部分，例如，可以在硬件、固件或软件或者它们的至少两者的一些组合中实施的装置。应注意，与任何特定控制器相关联的功能可以集中化或分布化，而无论在本地或远程地。本专利文件中提供某些词语和短语的定义，本领域的一般技术人员应理解，在许多情况下(如果不是多数情况的话)，这种定义适用于如此定义的词语和短语的先前以及未来使用。
本发明的有益效果
本公开的实施方式可以提供针对视频编码中帧内预测而改进的方法。此外，本公开的实施方式可以提供用于在1080p、4K和8K视频序列上在全帧内编码条件下实现比现有技术的HEVC视频编解码器至少更大的平均比特率节省的方法。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现参考结合附图的以下描述，附图中相同的附图标记表示相同的部分：
图1示出根据本公开的示例性无线网络；
图2示出根据本公开的示例性eNodeB(eNB)；
图3示出根据本公开的示例性用户设备(UE)；
图4a示出根据本公开实施方式的示例性视频编码器；
图4b示出根据本公开实施方式的示例性视频解码器；
图5示出根据本公开实施方式的用于帧内预测编码的块；
图6示出根据本公开实施方式的帧内预测角度；
图7示出根据本公开实施方式的用于确定最可能模式(MPM)的过程；
图8示出根据本公开实施方式的用于支持六十五个角度的帧内模式信令的过程；
图9示出根据本公开实施方式的用于传输新角度的过程；
图10示出根据本公开实施方式的用于对角度模式信息进行改进熵编码的过程；
图11示出根据本公开实施方式的用于利用更长且更强的平滑滤波器进行帧内平滑的过程；
图12示出根据本公开实施方式的用于帧内平滑的过程；以及
图13示出根据本公开实施方式的待预测的块1302。
实施本发明的最佳方式
本专利文件中，以下论述的图1至图13以及用来描述本公开的原理的多种实施方式仅用于说明，而不应解释为限制本公开的范围。本领域的技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的装置或系统中实施。
本公开描述用于视频编码中帧内预测的改进方法的多种实施方式。本公开的一个或多个实施方式通过使用更精细的角度、基于图片/片(slice)/贴片(tile)/区域表示的自适应角度对角度模式信息进行的改进熵编码以及用于较大块尺寸(16×16和32×32)的更长且更强的帧内平滑滤波器来提供改进方法。
本公开的一个或多个实施方式认识并考虑到：当与实现帧间编码增益相比时，帧内编码效率可能更难提高(例如，全帧内中的HEVC对AVC的20+％增益与帧间编码中的HEVC对AVC的35+％增益相比可以证明这一点)。本公开描述用于在1080p、4K和8K视频序列上在全帧内编码的条件下实现比现有技术的HEVC视频编解码器至少更大的平均比特率节省(本发明中呈现的各个工具的编码增益的总和)的多种实施方式。在8K视频序列(这是下一代视频编码的关键目标使用案例)上，与HEVC相比，在全帧内测试条件下，平均比特率节省至少更大(本发明中呈现的各个工具的编码增益的总和)。
图1示出根据本公开的示例性无线网络100。图1中所示的无线网络100的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用无线网络100的其它实施方式。
如图1中所示，无线网络100包括eNodeB(eNB)101、eNB 102和eNB 103。eNB 101与eNB 102和eNB 103通信。eNB 101还与至少一个互联网协议(IP)网络130(诸如，互联网、专有IP网络或者其它数据网络)通信。
eNB 102为eNB 102的覆盖区域120内的多个第一用户设备(UE)提供对网络130的无线宽带接入。多个第一UE包括UE 111、UE 112、UE 113、UE 114、UE 115以及UE 116，其中，UE 111可以位于小型企业(SB)中，UE 112可以位于公司(E)中，UE 113可以位于WiFi热点(HS)中，UE 114可以位于第一住宅(R)中，UE 115可以位于第二住宅(R)中，UE 116可以是移动装置(M)，如手机、无线笔记本电脑、无线PDA等。eNB 103为eNB 103的覆盖区域125内的多个第二UE提供对网络130的无线宽带接入。多个第二UE包括UE 115和UE 116。在一些实施方式中，eNB 101-103中的一个或多个可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX、WiFi或者其它无线通信技术与彼此通信以及与UE 111-116通信。
根据网络类型，可以使用其它公知的术语来代替“eNodeB”或“eNB”，诸如，“基站”或“接入点”。为了方便起见，术语“eNodeB”和“eNB”在本专利文件中用于指代向远程终端提供无线接入的网络基础设施部件。另外，根据网络类型，可以使用其它公知的术语来代替“用户设备”或“UE”，诸如，“移动站”、“订户站”、“远程终端”、“无线终端”或者“用户装置”。为了方便起见，术语“用户设备”和“UE”在本专利文件中用于指代无线接入eNB的远程无线设备，而无论UE是移动装置(诸如，移动电话或智能电话)还是通常被视作固定装置(诸如，台式计算机或自动售货机)。
虚线示出覆盖区域120和覆盖区域125的近似范围，仅仅出于说明和解释的目的，所述覆盖区域被示出为近似圆形。应清楚地理解，与eNB相关联的覆盖区域(诸如，覆盖区域120和覆盖区域125)可以具有取决于eNB的配置及与自然和人为障碍相关联的无线电环境中的变化的其它形状，包括不规则形状。
尽管图1示出无线网络100的一个示例，但可以对图1做出多种改变。例如，无线网络100可以包括以任何合适布置的任何数量的eNB和任何数量的UE。另外，eNB 101可以与任何数量的UE直接通信，以及为这些UE提供对网络130的无线宽带接入。类似地，每个eNB102-103可以与网络130直接通信，以及为UE提供对网络130的直接无线宽带接入。此外，eNB101、eNB 102和/或eNB 103可以提供对其它或附加外部网络(诸如，网络电话网络或者其它类型的数据网络)的接入。
图2示出根据本公开的示例性eNB 102。图2中所示的eNB 102的实施方式仅用于说明，以及图1的eNB 101和eNB103可以具有相同或类似的配置。然而，eNB具有广泛的多种配置，并且图2并不将本公开的范围限于eNB的任何特定实现方式。
如图2中所示，eNB 102包括多个天线205a-205n、多个RF收发器210a-210n、传输(TX)处理电路215和接收(RX)处理电路220。eNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230以及回程或网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收输入的RF信号，诸如，由网络100中的UE传输的信号。RF收发器210a-210n将输入的RF信号向下变频以生成IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路220，其通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成经处理的基带信号。RX处理电路220将经处理的基带信号传输到控制器/处理器225以进一步处理。
TX处理电路215接收来自控制器/处理器225的模拟或数字数据(诸如，语音数据、网络数据、电子邮件或者交互式视频游戏数据)。TX处理电路215对输出的基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成经处理的基带或IF信号。RF收发器210a-210n从TX处理电路215接收输出的经处理的基带或IF信号，并且将基带或IF信号向上变频为经由天线205a-205n传输的RF信号。
控制器/处理器225可以包括一个或多个处理器或者控制eNB 102的整体操作的其它处理装置。例如，控制器/处理器225可以根据公知的原理控制RF收发器210a-210n、RX处理电路220和TX处理电路215对前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。控制器/处理器225也可以支持附加功能，诸如，更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束形成或定向路由操作，其中来自多个天线205a-205n的输出信号被不同地加权，以将输出信号引导在所需方向上。在eNB 102中，控制器/处理器225可以支持广泛的多种其它功能中的任一个。在一些实施方式中，控制器/处理器225包括至少一个微处理器或微控制器。
控制器/处理器225还能够执行驻存在存储器230中的程序和其它过程，诸如，基本OS。控制器/处理器225可以根据执行过程的需要将数据移动到存储器230中或从该存储器230中移出。
控制器/处理器225还联接到回程或网络接口235。回程或网络接口235允许eNB102通过回程连接或通过网络与其它装置或系统通信。接口235可以支持通过任何合适的有线或无线连接的通信。例如，当eNB 102被实施为蜂窝通信系统(诸如，支持5G、LTE或LTE-A的系统)的一部分时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线回程连接与其它eNB通信。当eNB 102被实施为接入点时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线局域网或者通过连接到更大网络(诸如，互联网)的有线或无线连接进行通信。接口235包括支持通过有线或无线连接进行通信的任何合适结构，诸如，以太网或RF收发器。
存储器230联接到控制器/处理器225。存储器230的一部分可以包括RAM，以及存储器230的另一部分可以包括闪存或其它ROM。
尽管图2示出eNB 102的一个示例，但可以对图2做出多种改变。例如，eNB 102可以包括任何数量的图2中所示的每个部件。作为特定示例，接入点可以包括若干接口235，以及控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同网络地址之间路由数据。作为另一特定示例，尽管被示出为包括TX处理电路215的单个实例和RX处理电路220的单个实例，但eNB 102可以包括每者的多个实例(诸如，每个RF收发器一个)。另外，图2中的各种部件可以被组合、进一步细分或者省略，以及可以根据特定需要添加附加部件。
图3示出根据本公开的示例性UE 116。图3中所示的UE 116的实施方式仅用于说明，以及图1的UE 111-115可以具有相同或类似的配置。然而，UE具有广泛的多种配置，并且图3并不将本公开的范围限于UE的任何特定实现方式。
如图3中所示，UE 116包括天线305、射频(RF)收发器310、传输(TX)处理电路315、麦克风320和接收(RX)处理电路325。UE 116还包括扬声器330、主处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、键盘350、显示器355和存储器360。存储器360包括基本操作系统(OS)程序361和一个或多个应用362。
RF收发器310从天线305接收由网络100的eNB传输的输入RF信号。RF收发器310将输入RF信号向下变频，以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路325，其通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成经处理的基带信号。RX处理电路325将经处理的基带信号传输到扬声器330(诸如，针对语音数据)或者传输到主处理器340以进一步处理(诸如，针对网络浏览数据)。
TX处理电路315接收来自麦克风320的模拟或数字语音数据或者来自主处理器340的其它输出基带数据(诸如，网络数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路315对输出的基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成经处理的基带或IF信号。RF收发器310接收从TX处理电路315输出的经处理的基带或IF信号，以及将基带或IF信号向上变频为经由天线305传输的RF信号。
主处理器340可以包括一个或多个处理器或者其它处理装置，以及执行存储在存储器360中的基本OS程序361以便控制UE 116的整体操作。例如，主处理器340可以根据公知的原理控制RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315对前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。在一些实施方式中，主处理器340包括至少一个微处理器或微控制器。
主处理器340还能够执行驻存在存储器360中的其它过程和程序。主处理器340可以根据执行过程的需要将数据移动到存储器360中或从存储器360中移出。在一些实施方式中，主处理器340被配置成基于OS程序361或响应于从eNB或操作员接收的信号来执行应用362。主处理器340还联接到I/O接口345，其向UE 116提供连接到其它装置(诸如，膝上型计算机和手持式计算机)的能力。I/O接口345是这些附件与主处理器340之间的通信路径。
主处理器340还联接到键盘350和显示单元355。UE 116的操作员可以使用键盘350将数据输入到UE 116。显示器355可以是液晶显示器或者能够渲染诸如来自网页的文本和/或至少有限图形的其它显示器。
存储器360联接到主处理器340。存储器360的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，以及存储器360的另一部分可以包括闪存或其它只读存储器(ROM)。
尽管图3示出UE 116的一个示例，但可以对图3做出多种改变。例如，图3中的各种部件可以被组合、进一步细分或者省略以及可以根据特定需要添加附加部件。作为特定示例，主处理器340可以分成多个处理器，诸如，一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。另外，尽管图3示出配置成为移动电话或智能电话的UE 116，但UE可以配置成作为其它类型的移动或固定装置操作。
图4a示出根据本公开实施方式的示例性视频编码器400。图4a中所示的编码器400的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用编码器400的其它实施方式。
如图4a中所示，编码器400可以基于编码单元。帧内估算器407和帧内预测单元411可以对当前帧405中帧内模式的预测单元执行帧内预测。运动估算器412和运动补偿器415可以使用当前帧405和参考帧445对帧间预测模式的预测单元分别执行帧间预测和运动补偿。帧内/帧间模式选择单元409可以在帧内预测单元411与运动补偿器415之间进行选择。基于从帧内估算器407、帧内预测单元411、运动估算器412和运动补偿器415输出的预测单元，可以生成残余值。所生成的残余值可以通过穿行经过变换单元420和量化器422而输出为经量化的变换系数。
经量化的变换系数可以通过穿行经过逆量化器432和逆变换单元430而恢复成残余值。恢复的残余值可以通过穿行经过去块化单元435和样本自适应偏移单元440被后处理，并输出为参考帧445。经量化的变换系数可以通过穿行经过熵编码器425而输出为比特流427。
图4b示出根据本公开实施方式的示例性视频解码器450。图4b中所示的解码器450的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用解码器450的其它实施方式。
如图4b中所示，解码器450可以基于编码单元。具有经编码图像数据的比特流可以通过穿行经过熵解码器462和逆量化器465而输出为经逆量化的数据，以及通过穿行经过逆变换单元470而恢复成残余值。残余值可以根据矩形块编码单元通过被添加到帧内预测单元472的帧内预测结果或运动补偿器475的运动补偿结果而恢复。帧内/帧间模式选择单元473可以在帧内预测单元472与运动补偿器475之间进行选择。经恢复的编码单元可以通过穿行经过去块化单元480和样本自适应偏移单元482而用于预测接下来的编码单元或下一帧。为了执行解码，图像解码器450的部件(诸如，熵解码器462、逆量化器465、逆变换单元470、帧内预测单元472、运动补偿器475、去块化单元480和样本自适应偏移单元482)可以执行图像解码过程。
现在将描述编码器400和解码器450的每个功能方面。
帧内预测(单元411和472)：帧内预测利用每个帧中的空间相关性以减少表示图片所需的传输数据的量。帧内帧(intra-frame)本质上是随机接入点。第一帧是帧内帧，以及附加帧也可以是帧内帧以提供随机接入能力，例如，倒回和快进。此外，帧间帧(interframe)中可以存在一些帧内块。帧内预测与在帧之内进行预测相关联，而帧间预测涉及在帧之间进行预测。
运动估算(单元412)：视频压缩的概念是为了在执行帧间预测时只存储帧之间的增量变化。两个帧中的块之间的差异可以由运动估算工具获取。此处，待编码的当前帧被减少至运动矢量和帧间预测残余的集合。
运动补偿(单元415和475)：运动补偿可以用于对经由运动估算编码的图像进行解码。图像的这种重构根据接收的运动矢量和参考帧中的块执行。
变换/逆变换(单元420、430和470)：变换单元可以用于压缩帧间帧中或帧内帧中的图像。一种常用的变换是离散余弦变换(DCT)。
量化/逆量化(单元422、432和465)：通过将每个变换系数除以特定数字减少每个变换系数值可以具有的可能值的数量，量化阶段可以减少信息的量。由于这使得值落入较窄范围内，因此，这允许熵编码更简洁地表达值。
去块化和样本自适应偏移单元(单元435、440和482)：去块化可以去除因图像的逐块编码而产生的编码伪影。去块化滤波器用于图像块的边界上并去除块化伪影。样本自适应偏移单元可以使振铃伪影(ringing artifact)最小化。
在图4a和图4b中，编码器400和解码器450的一部分示出为分开的单元。然而，本公开不限于示出的实施方式。另外，如此处所示，编码器400和解码器450包括若干共同部件。在一些实施方式中，编码器400和解码器450可以实施为集成的单元，以及编码器的一个或多个部件可以用于解码(反之亦然)。此外，编码器400和解码器450中的每个部件可以使用任何合适的硬件或者硬件和软件/固件指令的组合来实施，以及多个部件可以实施为集成的单元。例如，编码器400或解码器450的一个或多个部件可以在一个或多个场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、数字信号处理器或者它们的组合中实施。
图5示出根据本公开实施方式的用于帧内预测编码的块500。图2中所示的块500的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用块500的其它实施方式。视频编码标准(诸如，AVC和HEVC)中的帧内预测包括：从邻近的已经重构的左侧样本502和顶部样本504(称为参考样本)预测块500中的样本。
HEVC帧内预测使用具有33个角度的角度预测，以沿着33个角度中的一个的方向来预测块500中的样本。除了根据块尺寸和预测的角度之外，还使用[1 2 1]/4滤波器来使参考样本平滑以提供平滑变化的预测信号。
图6示出根据本公开实施方式的帧内预测角度600。图6中所示的帧内预测角度600的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用帧内预测角度600的其它实施方式。
如图6中所示，示出用于HEVC的统一角度预测(UAP)。帧内预测角度600包括竖直模式26和水平模式10。HEVC使用总共三十三个角度方向。本公开的多种实施方式使用超过三十三个角度方向。帧内预测角度600包括六十五个角度方向。
帧内预测角度600包括HEVC中使用的角度方向(黑线)以及本公开的一个或多个实施方式中使用的附加角度方向(红线)。
表1列出了由HEVC使用的角度方向。
predModeIntra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
intraPredAngle - 32 26 21 17 13 9 5 2 0 -2 -5 -9 -13 -17 -21 -26
predModeIntra 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
intraPredAngle -32 -26 -21 -17 -13 -9 -5 -2 0 2 5 9 13 17 21 26 32
在表1中，predModeIntra是发送至解码器的帧内预测模式，以及intraPredAngle是相应角度。
表2列出了本公开的实施方式中使用的角度的示例。
predModeIntra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
intraPredAngle - 32 29 26 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 2 1
predModeIntra 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
intraPredAngle 0 -1 -2 -3 -5 -7 -9 -11 -13 -15 -17 -19 -21 -23 -26 -29 -32
predModeIntra 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
intraPredAngle 29 26 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 2 1 0 1
predModeIntra 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
intraPredAngle 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 26 29 32
当角度的数量大于六十四时，可以使用如在HEVC中的双线性插值以提高的精度来计算预测的样本。HEVC使用下列等式进行双线性插值，以分数像素分辨率1/32：
Figure GDA0002354633030000121
一个或多个实施方式包括更精细的角度帧内模式信令(signaling)。
由于角度的数量增加，因此，帧内模式的数量增加。因此，也需要改变帧内模式信令。
图7示出根据本公开实施方式的用于确定最可能模式(MPM)的过程700。图7中所示的过程700的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程700的其它实施方式。
在HEVC中，当前块的帧内模式是从邻近块的帧内模式而预测的。使用邻近帧内模式可以限定三个最可能模式(MPM)。ModeA是当前块左侧的块的帧内模式，以及ModeB是当前块上方的块的帧内模式。本公开的多种实施方式对MPM确定和帧内模式传输逻辑进行修改以处理更大数量的角度。
在图7中，在操作702处，处理器确定ModeA是否等于ModeB。如果ModeA等于ModeB，则在操作704处，处理器确定ModeA或ModeB是否小于二。如果ModeA或ModeB等于或大于二，则在操作706处，将MPM确定为：MPM[0]＝ModeA；MPM[1]＝2+((ModeA+61)％64)；MPM[2]＝2+((ModeA-1)％64)。如果ModeA或ModeB小于二，则在操作708处，将MPM确定为：MPM[0]＝平面；MPM[1]＝DC；MPM[2]＝Mode50。
如果在操作702处，ModeA不等于ModeB，则在操作710处，处理器将MPM[0]确定为ModeA并且将MPM[1]确定为ModeB。随后，在操作712处，处理器确定ModeA和ModeB是否为平面模式。如果ModeA和ModeB都不是平面模式，则在操作714处，处理器将MPM[2]确定为平面模式。
如果ModeA或ModeB中的一个是平面模式，则在操作716处，处理器确定ModeA和ModeB是否为DC模式。如果ModeA和ModeB都不是DC模式，则在操作718处，处理器将MPM[2]确定为DC模式。如果ModeA或ModeB中的一个是DC模式，则在操作720处，处理器将MPM[2]确定为Mode50。
图8示出根据本公开实施方式的用于支持六十五个角度的帧内模式信令的过程800。图8中所示的过程800的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程800的其它实施方式。
在图8中，在操作802处，处理器将三个MPM分类。在操作804处，处理器确定当前块的帧内模式是否等于三个MPM中的一个。如果当前块的帧内模式不等于三个MPM中的一个，则在操作806处，处理器控制收发器发送表明MPM将不被用于表示当前块的帧内模式的标记。在操作808处，处理器通过减去小于帧内模式的任何MPM来从帧内模式中确定rem_intra_luma_pred_mode(亮度帧内模式)。在操作810处，处理器使用六个比特对rem_intra_luma_pred_mode进行编码。
在操作804处，如果当前块的帧内模式等于三个MPM中的一个，则在操作812处，处理器控制收发器发送指示MPM将被用于表示当前块的帧内模式的标记。在操作814处，处理器控制收发器发送匹配MPM的索引。
图9示出根据本公开实施方式的用于传输新角度的过程900。图9中所示的过程900的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程900的其它实施方式。
本公开的多种实施方式提供自适应角度和用于实现自适应角度的方法。在图9中，在操作902处，处理器将N个方向角度设置为默认值。如果需要自适应角度，则在操作904处，传输标记以指示自适应角度。更新角度的选项有两个：更改所有的角度或更改角度的子集。在操作906处，处理器确定是否启用更改所有角度的标记。如果启用更改所有角度标记，则在操作908处，处理器控制收发器传输N个新角度。如果待更新角度的子集，则在操作910处，处理器控制收发器传输待更新的角度M个数量。在操作912处，针对待更新的M个角度中的每一个，处理器控制收发器传输角度表索引和新角度。在一个或多个实施方式中，可以使用熵编码来传输标记、新角度的数量和其它信息，例如，上下文自适应二进制算术编码(CABAC)或上下文自适应可变长度编码(CAVLC)。
本公开的不同实施方式可以提供用于传输自适应角度的其它方法，诸如，更新前P个角度或后Q个角度或者中间L个角度。可以在序列水平、图片水平、片水平、贴片水平或者图像的任何区域上实现自适应角度。图像的不同部分可以使用角度的不同集合。
本公开的多种实施方式提供对角度模式信息进行的改进熵编码。
图8示出用于更精细角度的帧内模式信息的熵编码的一种方式。利用更精细的角度，大约67％的rem_intra_luma_pred_mode角度模式在MPM[2]的+/-16内。本公开的一个或多个实施方式限定用于对rem_intra_luma_pred_mode进行编码的以下映射以使得这种相关性可以用来提高编码效率：new_rem_intra_luma_pred_mode＝(rem_intra_luma_pred_mode-MPM[2]+16)&0x3F。这个等式是针对使用65个角度时的示例的示例。当角度的数量不同时，可以适当地修改等式。例如，当角度的数量是129时，等式可以是new_rem_intra_luma_pred_mode＝(rem_intra_luma_pred_mode-MPM[2]+32)&0x7F。
通过使用这个映射，第一二进数(或比特)等于0的概率比等于1的概率大，因为MPM[2]的+/-16映射到new_rem_intra_luma_pred_mode的0到31。为了利用这个冗余，随后，针对第一二进制数，使用上下文编码对new_rem_intra_luma_pred_mode进行CABAC编码。在HEVC中，直接使用旁路编码(bypass coding)对rem_intra_luma_pred_mode进行编码。
图10示出根据本公开实施方式的用于对角度模式信息进行改进熵编码的过程1000。图10中所示的过程1000的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程1000的其它实施方式。
在图10中，在操作1002处，处理器将三个MPM分类。在操作1004中，处理器确定当前块的帧内模式是否等于三个MPM中的一个。如果当前块的帧内模式不等于三个MPM中的一个，则在操作1006处，处理器控制收发器来发送指示MPM将不被用于表示当前块的帧内模式的标记。
在操作1008处，处理器通过减去小于帧内模式的任何MPM而从帧内模式中确定rem_intra_luma_pred_mode(亮度帧内模式)。在操作1010处，处理器计算new_rem_intra_luma_pred_mode＝(rem_intra_luma_pred_mode-MPM[2]+16)&0x3F。在操作1012处，处理器使用六个比特对new_rem_intra_luma_pred_mode进行编码。
在操作1004处，如果当前块的帧内模式不等于三个MPM中的一个，则在操作1014处，处理器控制收发器发送指示MPM将被用于表示当前块的帧内模式的标记。在操作1016处，处理器控制收发器发送匹配MPM的索引。
图11示出根据本公开实施方式的利用更长且更强的平滑滤波器进行帧内平滑的过程1100。图11中所示的过程1100的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程1100的其它实施方式。
本公开的多种实施方式提供用于较大块尺寸(16×16和32×32)的更长且更强的帧内平滑滤波器。HEVC使用[1 2 1]/4滤波器以用于使参考样本平滑。滤波改善预测质量，从而提高压缩效率。在HEVC中，左侧和顶部参考样本组一起，并使用[1 2 1]/4滤波器进行滤波。令y(n)表示平滑后的信号。y(n)由y(n)＝(1*x(n-1)+2*x(n)+1*x(n+1)+2)>>2给出。随着视频分辨率增加，较长滤波器在较低分辨率图像上可以提供与较小滤波器相同的覆盖范围。另外，当图像中存在细节时，可以使用较小块尺寸。较大块可以用于较平滑的块。
在图示1102处，待预测的块1104靠近顶部参考样本1106和左侧参考样本1108。在图示1110处，示出平滑后的输入。
本公开的实施方式提供更长且更强的帧内平滑滤波器，以更好地对较大块尺寸进行滤波。改进的滤波可以提高预测质量，从而提高压缩效率。在本公开的多种实施方式中使用更长且更强的帧内平滑滤波器，诸如[1 2 3 4 3 2 1]/16或[1 2 2 2 1]/8。
当使用[1 2 2 2 1]/8滤波器时，输出的平滑后信号由y(n)＝(1*x(n-2)+2*x(n-1)+2*x(n)++2*x(n+1)+1*x(n+2)+4)>>3给出。
当使用[1 2 3 4 3 2 1]/16滤波器时，输出的平滑后信号由y(n)＝(1*x(n-3)+2*x(n-2)+3*x(n-1)+4*x(n)++3*x(n+1)+2*x(n+2)+1*x(n+3)+8)>>4给出。
图12示出根据本公开实施方式的用于帧内平滑的过程1200。图12中所示的过程1200的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用过程1200的其它实施方式。
在图12中，在操作1202处，处理器确定块尺寸是否等于八。如果块尺寸等于八，则在操作1204处，处理器使用[1 2 1]/4滤波器来执行帧内平滑。如果块尺寸不等于八，则在操作1106处，处理器确定块尺寸是否等于十六或三十二。如果块尺寸等于十六或三十二，则在操作1108处，处理器使用更长且更强的滤波器(例如，[1 2 2 2 1]/8滤波器)来执行帧内平滑。
图13示出根据本公开实施方式的待预测的块1302。图13中所示的块1302的实施方式仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用块1302的其它实施方式。将使用参考样本1304-1310来预测块1302。在图13中，参考样本1304是第一级别顶部参考样本，参考样本1306是第二级别顶部参考样本，参考样本1308是第一级别左侧参考样本，以及参考样本1310是第二级别左侧参考样本。
帧内平滑滤波器1312是帧内平滑滤波器的一个示例。帧内平滑滤波器1314是帧内平滑滤波器的另一示例。
角度预测还可以通过使用2D内插滤波器而类似地扩展至使用2个行和2个列。
尽管参考示例性实施方式描述了本发明，但可以暗示本领域的技术人员进行多种改变和修改。本发明意图涵盖落入所附权利要求书的范围内的这种改变和修改。

Claims (12)

1.用户设备，包括：
收发器，配置成接收视频的经编码比特流；以及
解码器，包括处理电路，所述解码器配置成：
相对于视频的所述经编码比特流的当前预测单元PU，识别与顶部PU相关联的第一帧内模式；
相对于所述当前PU，识别与左侧PU相关联的第二帧内模式；以及
基于所述第一帧内模式和所述第二帧内模式来确定多个最可能模式MPM，其中模式的数量大于三十五，
其中，所述第一帧内模式等于所述第二帧内模式，且所述第一帧内模式或所述第二帧内模式等于或大于二，以及
其中，所述多个MPM由下列项给出：
MPM[0]＝来自所述第一帧内模式或所述第二帧内模式之一的选择模式，所述选择模式等于或大于二；
MPM[1]＝2+((所述选择模式+61)％64)；以及
MPM[2]＝2+((所述选择模式-1)％64)。
2.根据权利要求1所述的用户设备，其中，所述MPM的数量为六十五。
3.根据权利要求1所述的用户设备，其中，所述解码器还配置成：
对指示所述当前PU的帧内模式是否等于所述MPM中的一个的信息进行解码；
当所述当前PU的所述帧内模式不等于所述多个MPM中的任一个时，通过将所述当前PU的所述帧内模式与所述多个MPM进行比较来确定剩余帧内模式，其中使用六个比特对所述剩余帧内模式进行编码；以及
确定新的剩余帧内模式，其中所述新的剩余帧内模式由下列项给出：
new_rem_intra_luma_pred_mode＝(rem_intra_luma_pred_mode-MPM[2]+16)&0x3F，
其中new_rem_intra_luma_pred_mode为所述新的剩余帧内模式，其中rem_intra_luma_pred_mode为所述剩余帧内模式，以及其中MPM[2]为所述多个MPM中的一个，以及
其中使用上下文自适应二进制算术编码(CABAC)对所述new_rem_intra_luma_pred_mode的至少一个二进数进行编码。
4.根据权利要求1所述的用户设备，其中，所述解码器还配置成：
确定所述当前PU的块尺寸；
当所述块尺寸为8时，使用[1 2 1]/4滤波器执行帧内平滑；以及
当所述块尺寸为16或32时，使用[1 2 2 2 1]/8滤波器或[1 2 3 4 3 2 1]/16滤波器执行帧内平滑，
其中所述[1 2 2 2 1]/8滤波器由下列项给出：
y(n)＝(1*x(n-2)+2*x(n-1)+2*x(n)++2*x(n+1)+1*x(n+2)+4)>>3，以及
其中所述[1 2 3 4 3 2 1]/16滤波器由下列项给出：
y(n)＝(1*x(n-3)+2*x(n-2)+3*x(n-1)+4*x(n)++3*x(n+1)+2*x(n+2)+1*x(n+3)+8)>>4。
5.根据权利要求1所述的用户设备，其中，所述收发器还配置成接收角度的集合，其中所述角度的集合是全部新角度的集合或部分新角度的集合之一。
6.根据权利要求1所述的用户设备，其中，所述解码器还配置成：
使用两个级别的参考样本执行帧内平滑。
7.用于对视频的比特流进行解码的方法，包括：
接收视频的经编码比特流；以及
相对于视频的所述经编码比特流的当前预测单元PU，识别与顶部PU相关联的第一帧内模式；
相对于所述当前PU，识别与左侧PU相关联的第二帧内模式；以及
基于所述第一帧内模式和所述第二帧内模式来确定多个最可能模式MPM，其中模式的数量大于三十五，
其中，所述第一帧内模式等于所述第二帧内模式，且所述第一帧内模式或所述第二帧内模式等于或大于二，以及
其中，所述多个MPM由下列项给出：
MPM[0]＝来自所述第一帧内模式或所述第二帧内模式之一的选择模式，所述选择模式等于或大于二；
MPM[1]＝2+((所述选择模式+61)％64)；以及
MPM[2]＝2+((所述选择模式-1)％64)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述MPM的数量为六十五。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
对指示所述当前PU的帧内模式是否等于所述MPM中的一个的信息进行解码；
当所述当前PU的所述帧内模式不等于所述多个MPM中的任一个时，通过将所述当前PU的所述帧内模式与所述多个MPM进行比较来确定剩余帧内模式，其中使用六个比特对所述剩余帧内模式进行编码；以及
确定新的剩余帧内模式，其中所述新的剩余帧内模式由下列项给出：
new_rem_intra_luma_pred_mode＝(rem_intra_luma_pred_mode-MPM[2]+16)&0x3F，
其中new_rem_intra_luma_pred_mode是所述新的剩余帧内模式，其中rem_intra_luma_pred_mode是所述剩余帧内模式，以及其中MPM[2]是所述多个MPM中的一个，以及
其中使用上下文自适应二进制算术编码(CABAC)对所述new_rem_intra_luma_pred_mode的至少一个二进数进行编码。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定所述当前PU的块尺寸；
当所述块尺寸为8时，使用[1 2 1]/4滤波器来执行帧内平滑；以及
当所述块尺寸为16或32时，使用[1 2 2 2 1]/8滤波器或[1 2 3 4 3 2 1]/16滤波器来执行帧内平滑，
其中所述[1 2 2 2 1]/8滤波器由下列项给出：
y(n)＝(1*x(n-2)+2*x(n-1)+2*x(n)++2*x(n+1)+1*x(n+2)+4)>>3，以及
其中所述[1 2 3 4 3 2 1]/16滤波器由下列项给出：
y(n)＝(1*x(n-3)+2*x(n-2)+3*x(n-1)+4*x(n)++3*x(n+1)+2*x(n+2)+1*x(n+3)+8)>>4。
11.根据权利要求7所述的方法，还包括：
接收角度的集合，其中所述角度的集合是全部新角度的集合或者部分新角度的集合之一。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括：
使用两个级别的参考样本来执行帧内平滑。
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