CN108028930A - 编码设备、解码设备及其编码方法和解码方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于对包括图像帧的比特流进行编码的编码设备。所述编码设备包括：选择单元，所述选择单元用于在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素；逆变换单元，所述逆变换单元用于生成多个候选代码组，以及根据所生成的多个候选代码组，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换来生成候选重构块，所述多个候选代码组包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；成本计算单元，所述成本计算单元用于基于从所生成的候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其它像素的像素值之间的差来计算成本；以及编码单元，所述编码单元用于基于计算出的成本将不同的预定码字分配给多个候选代码组，并且将所述码字中的一个码字编码成所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。

Description

编码设备、解码设备及其编码方法和解码方法
技术领域
本发明涉及编码设备、解码设备及其编码方法和解码方法，更具体地，涉及可以提高压缩性能的编码设备、解码设备及其编码/解码方法。
背景技术
近来，在各个领域中对高分辨率和高质量图像(诸如高清晰度(HD)图像和超高清晰度(UHD)图像)的需求已经增加。为了提供高分辨率和高质量图像，增加了图像数据的数据量。因此，与现有的图像数据处理方法相比，增加了用于提供高分辨率和高质量图像的图像数据的传输成本和存储成本。因此，高效率的图像压缩技术可以用来解决在使用高分辨率和高质量的图像数据时出现的问题。
同时，基于H.264或HEVC等的常规编码/解码技术是这样的技术：将包括变换系数块的非零变换系数的像素的符号信息分配给每执行一个像素压缩对应的一个比特。然而，在传统技术的情况下，需要将包括在变换系数块中选择的至少一个非零变换系数的像素的代码信息进行压缩并且向解码设备发信号，因此存在压缩效率低下的问题。
因此，我们提出了一种高效地压缩变换系数块中具有非零整数值的每个像素的变换系数的符号(或差分运动矢量)的解决方案。
发明内容
技术任务
本发明的目的是提供能够通过减少指示非零变换系数的符号所需的比特数来提高编码性能和解码性能的编码设备和解码设备，并且提供用于该编码设备和解码设备的编码方法和解码方法。
解决问题的方法
根据示例性实施例，一种用于对包括图像帧的比特流进行编码的编码设备，所述编码设备包括：选择单元，所述选择单元用于在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素；逆变换单元，所述逆变换单元用于生成多个候选代码组，以及根据所生成的多个候选代码组，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换来生成候选重构块，所述多个候选代码组包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；成本计算单元，所述成本计算单元用于基于从所生成的所述候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其它像素的像素值之间的差来计算成本；以及编码单元，所述编码单元用于基于计算出的成本将不同的预定码字分配给多个候选代码组，并且将所述码字中的一个码字编码成所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。
所述选择单元可以从构成所述图像帧的所述变换系数块中按照变换系数值下降的顺序选择预定数目的像素。
所述编码单元可以为具有小成本的代码组分配所述预定码字中构成最少的位的码字，并且将由所述最少的位构成的码字编码为每个像素中所包括的非零变换系数的编码信息。
所述编码单元可以将码字“0”分配给具有最小成本的候选组。
所述逆变换单元可以：生成其中对除了从所述变换系数块中选择的每个像素之外的其余像素中所包括的变换系数被替换为0的每个块执行了逆变换的恢复块，以及，其中对所有从所述变换系数块中选择的像素均被替换为0的块执行了逆变换的恢复快，并且通过所生成的所述重构块的和或差来生成候选块。
所述成本计算单元可以基于像素值差来计算边界匹配成本，所述像素值差是从所述候选恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其它像素的像素值之间的差。
所述成本计算单元可以基于所述候选重构块内的相邻像素之间的像素值差来计算方差成本。
根据示例性实施例，一种编码方法包括：在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素；生成多个候选代码组，所述多个候选代码组包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；根据所生成的多个候选代码组，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换，来生成候选重构块；基于从所生成的候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素的像素值之间的像素值差来计算成本；以及基于计算出的成本将不同的预定码字分配给多个候选代码组，并且将所述码字中的一个码字编码成所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。
所述选择的步骤可以包括从构成所述图像帧的所述变换系数块中按照变换系数值下降的顺序选择预定数目的像素。
所述编码的步骤可以包括为具有小成本的代码组分配所述预定码字中构成最少的位的码字，并且将由所述最少的位构成的码字编码为每个像素中所包括的非零变换系数的编码信息。
所述编码的步骤可以包括将码字“0”分配给具有最小成本的候选组。
所述生成的步骤可以包括：生成其中对除了从所述变换系数块中选择的每个像素之外的其余像素中所包括的变换系数被替换为0的每个块执行了逆变换的恢复块，以及，其中对所有从所述变换系数块中选择的像素均被替换为0的块执行了逆变换的恢复块；以及通过所生成的所述重构块的和或差来生成候选块。
所述计算的步骤可以包括基于像素值差来计算边界匹配成本，所述像素值差是从所述候选恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其它像素的像素值之间的差。
所述计算的步骤可以包括基于所述候选重构块内的相邻像素之间的像素值差来计算方差成本。
一种用于对包括图像帧的比特流进行解码的解码设备，所述解码设备包括：解析单元，所述解析单元用于对用从构成图像帧的变换系数块中选择的多个像素中包括的非零变换系数的符号信息编码的码字进行解析；选择单元，所述选择单元用于在构成图像帧的变换系数块中选择待解码的多个像素；逆变换单元，所述逆变换单元用于生成包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选代码组，并且根据所生成的多个候选代码组，通过对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换来生成候选重构块；成本计算单元，所述成本计算单元用于基于从所生成的所述候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其它像素的像素值之间的差来计算成本；以及解码单元，所述解码单元用于基于计算出的成本将不同的预定码字分配给所述多个候选代码中的每一个候选代码，并且根据被分配了与解析后的所述码字对应的码字的候选组，来确定所选择的多个像素的非零变换系数的代码。
所述选择单元可以在构成所述图像帧的变换系数块中的预定区域中按照系数值下降的顺序来选择预定数目的像素。
另外，所述解码单元可以从所述多个候选组当中为具有最小所述成本的候选组分配所述预定码字中具有最小比特的码字。
发明的有益效果
根据上述本发明的各种实施例，指示非零变换系数的像素值的符号的信息的大小能够得到减小，并且运动图像压缩性能能够得到提高。
附图说明
图1是示出了根据示例性实施例的编码设备的配置的框图；
图2是示出了根据示例性实施例的编码过程的框图；
图3是描述根据示例性实施例的用于在编码设备中发出与原始代码对应的码字的信号的过程的流程图；
图4是示出了根据示例性实施例的选择用于编码的候选代码的方法的视图；
图5是示出了根据示例性实施例的解码设备的配置的框图；
图6是描述根据示例性实施例的用于在解码设备中确定原始代码的过程的流程图；
图7和图8是描述根据各种示例性实施例的用于计算边界匹配成本的方法的视图；
图9是描述根据示例性实施例的用于基于计算出的成本布置候选代码的方法的视图；
图10是描述根据示例性实施例的用于确定候选代码和发出候选代码信号的方法的视图；
图11A至图11E是描述根据示例性实施例的用于生成与每个候选代码对应的候选恢复块的方法的视图；
图12A至12D是描述根据另一示例性实施例的用于生成与每个候选代码对应的候选恢复块的方法的视图；
图13至图16是描述根据示例性实施例的用于将MVD码编码为码字的方法的视图；
图17是根据另一示例性实施例的编码设备的简单框图；
图18是根据另一示例性实施例的解码设备的简单框图；以及
图19是描述根据示例性实施例的编码方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图更详细地描述示例性实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图标记也用于相同的元件。提供描述中定义的内容(诸如详细的构造和元件)来帮助全面理解示例性实施例。然而，显而易见的是，可以在没有那些具体定义的内容的情况下实践示例性实施例。而且，由于公知的功能或构造会以不必要的细节模糊本描述，所以没有对他们进行详细描述。
诸如“第一”、“第二”等的术语可以用来描述各种元件，但是元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元素与另一元素进行区分的目的。
除非另有说明，否则未指明数量的表述包括复数表述。应当理解，诸如“包括”或“由......组成”之类的术语在本文中用于指示特征、数目、步骤、操作、元素、组件或其组合的存在，而不排除一个或更多个其他特征、数目、步骤、操作、元素、组件或其组合的存在或增加的可能性。
在本公开的示例实施例中，“模块”或“单元”可以执行至少一个功能或操作，并且可以被实现为硬件(例如，电路)或软件，或者被实现为硬件和软件的组合。此外，除了必须被实现为特定硬件(例如，专用处理器)的“模块”或“单元”之外，多个“模块”或多个“单元”可以被集成到至少一个模块并且被实现为至少一个处理器。
以下，参照附图将进一步详细说明本发明。
图1是示出了根据本发明实施例的编码设备的配置的框图。参照图1，编码设备100包括选择单元110、逆变换单元120、成本计算单元130和编码单元140。
选择单元110在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素。选择单元110可以在构成图像帧的变换系数块中的预定区域中按照将变换系数值减少到最小的顺序，选择预定数目的像素。
逆变换单元120生成包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选代码。也就是说，逆变换单元120去除所选择的多个像素的非零变换系数的符号，并且可以为其符号被去除了的像素的非零变换系数，生成与关于可分配的符号(+或-)的组合的情况的数目一样多的数目的候选代码。
例如，如果由选择单元110选择的像素的数目是两个，则可分配给每个像素的代码的组合是(+，+)、(+，-)、(-，+)和(-，-)，因此可以生成四个候选代码。类似地，如果所选择的像素的数目是5，则可以有25个代码的组合，因此可以生成25个候选代码。
逆变换单元120可以根据所生成的多个候选代码，对其中非零变换系数被分配了代码的每个变换系数块执行逆变换，从而生成候选恢复块。
成本计算单元130基于在所生成的候选恢复块中的所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素的像素值之间的差来计算成本。具体地，成本计算单元130可以基于在所生成的候选恢复块中的所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其他像素的像素值之间的相关性，来计算每个候选恢复块的匹配误差。
基于相关性的匹配误差被计算为基于像素值差的特定成本，该像素值差为所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其他像素的像素值之间的差。此时计算出的成本也可以被称为边界匹配成本。
编码单元140基于所计算的成本将预定码字分配给多个候选代码中的每个候选代码，并且将分配给每个信号候选组的码字当中的一个码字编码为所选择的多个像素的非零变换系数的代码信息。这里，码字可以被实现为诸如0、10、110和1110的一元码。然而，对码字的实现方法没有限制，而是能够以包括VLC码的各种方式来实现。
编码单元140可以将码字“0”分配给具有最低成本的代码组。按照较低成本的顺序，可以分配诸如“0”、“10”、“110”和“1110”的码字。
图2是示出了根据示例性实施例的编码过程的框图。
编码设备100可以以诸如帧内模式或帧间模式之类的最佳模式对输入图像进行编码，并输出比特流。帧内预测指示在画面中的预测，帧间预测指示在画面之间的预测。在帧内模式下，开关被切换到帧内模式，在帧间模式下，开关被切换到帧间模式。编码设备100可以生成用于输入图像的输入块的预测块，然后对输入块与预测块之间的差进行编码。
在帧内模式下，编码设备100可以通过使用当前块周围的已编码的块的像素值执行的空间预测来生成预测块。
在帧间模式下，编码设备100可以通过在运动预测过程中搜索参照图像缓冲器190中存储的与输入块最佳匹配的参考图像的区域来获得运动向量。
同时，通过用减法器减去输入块和所生成的预测块来生成残差块，并且变换残差块从而输出变换系数。此时，通过量化参数来量化输入变换系数，并且可以输出量化后的系数。
编码单元140可以根据基于通过量化计算出的值的概率分布或者在编码过程中计算出的编码参数值的概率分布对符号进行熵编码，来输出比特流。
这里，符号意味着待编码/待解码的语法元素、编码参数和残差信号的值等。编码参数是编码和解码所需的参数，并且不仅可以包括在编码设备100中编码并且向解码设备200发送的诸如语法元素的信息，而且可以包括能够在编码或解码过程中被推断出的信息。这意味着编码或解码图像所需的信息。编码参数例如包括以下值：诸如帧内/帧间预测模式、运动/运动矢量、参考图像索引、编码块图案、残差信号存在、变换系数、量化变换系数、量化参数、块大小、块分割信息或可以包括在该编码参数中的统计数据。此外，残差信号可以指原始信号与预测信号的差，或者其中原始信号与预测信号的差被变换的信号，或者其中原始信号与预测的差被变换并且被量化的信号。残差信号可以被称为块单元中的残差块。
当应用熵编码时，将少量比特分配给出现概率高的符号，将大量比特分配给出现概率低的符号，使得用于待编码的符号的比特流的大小得到减小。因此，通过熵编码可以提高图像编码的压缩性能。
对于熵编码，可以使用诸如指数哥伦布(exponential golomb)、上下文自适应可变长度编码(CAVLC)和上下文自适应二进制算术编码(CABAC)的编码方法。例如，编码单元140可以存储用于执行诸如可变长度编码/代码(VLC)表的熵编码的表，并且编码单元140可以包括可变长度编码(VLC)。表可以用来执行熵编码。编码单元140导出目标符号的二值化方法和目标符号/目标的概率模型，然后使用导出的二值化方法或概率模型来执行熵编码。
量化后的系数能够被逆量化和逆变换。可以通过加法器将逆量化和逆变换后的系数与预测块进行相加，并且可以生成恢复块。
恢复块通过滤波器并且滤波器可以将去块滤波器、采样自适应偏移(SAO)和自适应环路滤波器(ALF)中的至少一个应用于恢复块或恢复图片。通过滤波器的恢复块可以被存储在参照图像缓冲器中。
同时，在变换和量化步骤与逆量化和逆变换步骤之间执行以下操作(21)：选择包括非零变换系数的多个像素、生成多个码候选、以及计算成本，并且可以在逆变换步骤中执行逆变换以生成候选恢复块的操作。
选择单元110和成本计算单元130可以被配置为执行变换和量化步骤之间的操作(21)，并且当选择单元110和成本计算单元130被配置为在逆变换单元140中执行操作时，选择单元110和成本计算单元130可以被称为与其他元件分离的逆变换单元140。
图3是描述根据示例性实施例的用于在编码设备中发出与原始代码对应的码字的信号的过程的流程图。
首先，选择待编码的候选符号(S41)。这里，可以在构成图像帧的变换系数块中的预定区域中按照较大变换系数值的顺序来选择预定数目的像素。
然后，计算与候选代码对应的成本(S42)。可以基于根据所选择的多个候选代码组生成的候选重构块中的多个所选择的像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的另一像素的像素值之间的差来计算成本。此时，通过基于所生成的候选重构块与另一相邻恢复块之间的边界处的像素值之间的差的方法(边界匹配成本)来确定成本，或者通过计算像素值(可以通过基于差(方差成本)的方法来计算)的方法来确定成本。
之后，将码字分配给对齐的候选代码(S43)。可以将预设的不同的码字分配给对齐的码字组，并且可以将具有最小数目码字的码字分配给多个码字中具有最小成本的候选组。具有最少位数的码字被编码成包括在每个像素中的非零变换系数的符号信息。具体地，可以将码字“0”分配给具有最小成本的候选组。
然后，发出与原始代码对应的码字的信号(S44)。
图4是用于描述根据本发明实施例的选择待编码的候选代码的方法的图。选择单元110可以指定用以选择包括待编码的非零变换系数的多个像素的特定区域。这里，包括所选择的非零变换系数的多个像素与用于将像素的变换系数的符号信息编码为码字的像素相对应。如图4所示，选择单元110可以在对其执行离散余弦变换(DCT)和量化的变换系数块中选择能量相对集中的DC元素区域31作为用于选择包括非零变换系数的多个像素的区域。
选择单元110可以按照较大变换系数值的顺序在指定区域31中选择预定数目的像素。优选地，选择单元110可以在指定区域31中选择三至五个像素。然而，要选择的像素的数目可以根据变换系数块的各种条件而变化，并且下表显示了根据CU内的和CU间的亮度分量、色度分量和TU大小的最高效的选择数目。
【表1】
图5是示出了根据本发明实施例的解码设备的配置的框图。参照图5，解码设备200包括解析单元210、选择单元220、逆变换单元230、成本计算单元240和解码单元250。
解析单元210对用从构成图像帧的变换系数块中选择的多个像素中包括的非零变换系数的符号信息编码的码字进行解析。
选择单元220在构成图像帧的变换系数块中选择待解码的多个像素。解码设备200的选择单元220具有与编码设备100的选择单元110相同的操作。选择单元220可以在构成图像帧的变换系数块的预定区域中按照较大变换系数值的顺序来选择预定数目的像素。
逆变换单元230生成包括可分配给由选择单元220选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选组，并且根据所生成的多个候选代码来输出非零变换系数。对符号被分配给变换系数的每个变换系数块执行逆变换以生成候选恢复块。逆变换单元230的操作与编码设备100的逆变换单元120的操作相同，并且已经参照图1描述了编码设备100的逆变换单元120的操作，将不再进一步描述该操作。
成本计算单元240基于在所生成的候选恢复块中的所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素之间的差来计算成本。成本计算单元240在操作上也与编码设备100的成本计算单元130相同，并且将省略其详细描述。
解码单元250基于所计算的成本将预定码字分配给多个候选代码中的每个候选代码，并且根据被分配了与解析后的码字对应的码字的候选组来确定所选择的多个像素的非零变换系数的代码。解码单元250执行与编码设备100的编码单元140相反的操作，以对包括图像帧的比特流进行解码。
图6是示出了根据本发明实施例的在解码设备中确定原始代码的过程的流程图。解码设备200的解码过程可以按照与图4中描述的编码设备100的编码过程相反的顺序来配置。
首先，根据从编码设备接收到的比特流，对包括非零变换系数的代码信息的码字进行解析(S610)。
在下文中，以下操作均与参照图4描述的编码设备100的那些操作相同：从不包括代码信息的非零变换系数中选择待编码的候选代码的操作S620，计算所选择的候选代码的成本的操作S630，基于计算出的成本来对齐候选代码的操作S640，以及将码字分配给对齐后的候选代码的操作S650，所以省略详细说明。
然后，将与解析后的码字对应的候选代码确定为原始代码S660。根据被确定为原始代码的候选代码，可以为不包括代码的非零变换系数分配代码。
可以在对码字进行解析之后并且在步骤S610之前预处理S620至S650的操作。
图7和图8是描述根据各种示例性实施例的用于计算边界匹配成本的方法的视图。
根据图7的示例性实施例，成本计算单元130可以基于像素值差来计算边界匹配成本，该像素值差为所生成的候选恢复块中的多个所选择的像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其他像素的像素值之间的差。
具体地，如图7所示，编码设备100的选择单元110可以设定用于在变换系数块中选择预定数目的像素的区域。这里，预定区域优选地是在离散余弦变换(DCT)和执行量化的变换系数块中的能量相对集中的DC分量区域。在图7所示的实施例中，将存在于变换系数块的第一行和第一列中的像素(a至n)设定为用于选择预定数目的像素的区域。
逆变换单元120可以生成包括可分配给在对应区域a至n中选择的预定数目的像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选代码，并且通过对分配了根据候选代码组的代码的变换系数块执行逆变换，来生成候选恢复块。
此时，成本计算单元130可以基于在所生成的候选恢复块中的所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素的像素值之间的差来计算成本。在图7的实施例中，成本计算单元130可以计算每个所生成的候选恢复块的a至n像素区域中的所选择的像素的成本以及其他像素A至N的像素值。根据该方法计算出的成本将被称为边界匹配成本。
具体地，根据示例性实施例的边界匹配成本可以通过如下所示的等式来计算。
【等式1】
Boundary Matching Cost＝|a-A|+|b-B|+|c-C|+…+|n-N|
另外，根据另一示例性实施例的边界匹配成本能够通过如下所示的等式来计算。
【等式2】
Boundary Matching Cost＝(a-A)2+(b-B)2+(c-C)2+…+(n-N)2
换句话说，当在与预先恢复的其他块的边界中的像素被选择为用以在变换系数块中生成候选代码组的像素时，编码设备100可以基于变换系数块的像素值与在预先恢复的其它块的边界上彼此相邻的像素之间的差来计算边界匹配成本。这里，具有最小边界匹配成本的候选恢复块很可能是代码被移除之前的原始变换系数块。因此，对于具有最小边界匹配成本的候选恢复块的候选代码组，编码单元140可以将由最少位数组成的码字编码为代码信息。
图8示出了根据另一示例性实施例的用于计算成本的方法。
如图8所示，成本计算单元130可以通过计算基于在所生成的候选恢复块中的相邻像素之间的像素值差的方差值，来计算成本。以这种方式计算出的成本被称为方差成本。
具体地，根据示例性实施例的方差成本可以通过如下所示的等式来计算。
【等式3】
variance cost＝|a-b|+|c-d|+|e-f|+…+|o-p|
即，成本计算单元130可以计算方差成本作为指示候选恢复块中的像素的像素值之间的相似度的量度。具有最小方差成本的候选恢复块具有成为代码被移除之前的原始变换系数块的最高概率。因此，编码单元140可以将由预设码字中的最少位数组成的码字编码为用于具有最小方差成本的候选恢复块的候选代码组的代码信息。
总之，在图7和图8的两个实施例中的变换系数块中，随机地使用作为指示相似度的索引的成本来对代码信息进行编码和解码。
图9是描述根据示例性实施例的用于基于计算出的成本来布置候选代码的方法的视图。
编码单元140可以根据多个候选代码，基于针对候选恢复块而计算出的成本来对候选代码进行排序。此时，编码单元140可以基于成本以降序或升序的方式对码候选进行排序。
图9是示出了如下内容的视图：当在变换系数块中选择了两个非零变换系数时，可以基于根据与(+，+)、(+，-)、(-，+)、(-，-)对应的候选恢复块计算出的成本来对齐候选代码组，其中(+，+)、(+，-)、(-，+)、(-，-)是可以对齐到每个非零变换系数的代码的组合。如图9所示，针对候选代码组(-，-)计算出的成本21为最小，并且当根据图7或图8所示的方法计算成本时，候选代码组(-，-)是原始变换系数块的代码信息的概率最高。此时，编码单元140可以对候选代码组进行排序，使得具有最小成本的候选代码组(-，-)被布置在最上面的位置处。
图10是描述根据示例性实施例的用于确定候选代码和发出候选代码信号的方法的视图。
如图10所示，编码单元140可以将不同的一元码分配给每个候选代码组。此时，编码单元140可以将码字“0”分配给具有最小成本的候选代码组(-，-)，并且将码字“10”分配给具有第二小成本的候选代码组。以类似的方式，编码单元140可以将码字“110”分配给具有第三小成本的候选代码组(+，-)，并且将码字“1110”分配给具有最大成本的候选代码组(-，+)。在这种情况下，对于候选代码组(-，-)，可以从代码字“1110”中省略“0”，而可以被分配“111”。
同时，实现码字的方法不限于此，码字可以被实现为包括VLC而不是如上所述的一元码的各种方法。
图11A至图11E是描述根据示例性实施例的用于生成与每个候选代码对应的候选恢复块的方法的视图。
图11A示出了用于将包括4×4TU中的非零变换系数的两个像素111和112的符号信息编码为码字的方法。当在如图11A中的(a)所示的TU中选择用于编码符号信息的两个像素111和112时，逆变换单元120生成包括可分配给所选择的像素的非零变换系数的代码的组合的候选代码组(+，+)、(+，-)、(-，+)和(-，-)。与每个候选代码组对应的像素111和像素112的非零变换系数的组合是(+8，+2)、(+8，-2)、(-8，+2)和(-8，-2)。
在这种情况下，如上所述，可以通过对根据每个候选代码组将符号分配给非零变换系数的每个变换系数块执行逆变换，来生成候选恢复块。在这种情况下，每个变换系数块必须执行总共四次逆变。然而，根据11A至图11E的实施例，通过使用逆变换的线性特性可以减少进行逆变换的次数。
如图11A中的(b)所示，逆变换单元120将除了所选择的像素的一个像素111之外的具有非零变换系数的像素113、114和115的变换系数值变换为零。逆变换单元120可以生成相对于所生成的变换系数块而被逆变换的恢复块C1。
以相同的方式，如图11A中的(c)所示，逆变换单元120将除了所选择的像素的另一像素112之外的具有非零变换系数的像素113、114和115的变换系数值全部变换为零。逆变换单元120可以相对于如此生成的变换系数块而生成逆变换后的恢复块C2。
如图11A中的(d)所示，逆变换单元120仅保持除了所选择的像素111和像素112之外的具有非零变换系数的像素113、114和115的变换系数值。可以生成其中所选择的像素111和像素112的所有变换系数值都被替换为零的变换系数块。逆变换单元120可以相对于所生成的变换系数块而生成逆变换后的恢复块C3。
如图11B所示，根据候选符号组(+，+)对将符号分配给非零变换系数111和112的变换系数块进行逆变换，所生成的恢复块为C3+C1+C2。
如图11C所示，根据候选符号组(+，-)对将符号分配给非零变换系数111和112的变换系数块进行逆变换，所生成的恢复块为C3+C1-C2。
如图11D所示，根据候选符号组(-，+)对将符号分配给非零变换系数111和112的变换系数块进行逆变换，所生成的恢复块为C3-C1+C2。
如图11E所示，根据候选符号组(-，-)对将符号分配给非零变换系数111和112的变换系数块进行逆变换，所生成的恢复块为C3-C1-C2。
也就是说，使用通过以图11A中的(b)、(c)和(d)所示的方式执行三次逆变换而计算出的C1、C2和C3来计算候选代码(+，+)、(+，-)、(-，+)和(-，-)。根据该实施例，由于要执行四次的逆变换的次数被减少到三次，所以能够降低编码设备100的负载，并且能够提高操作速度。
图12A至图12D是描述根据另一示例性实施例的用于生成与每个候选代码对应的候选恢复块的方法的视图。
图12A示出了用于将包括4×4TU中的非零变换系数的两个像素121和122的符号信息编码为码字的方法。当在图12A(a)所示的TU中选择用于编码符号信息的两个像素121和122(符号已去除)时，逆变换单元120生成包括可分配给所选择的像素的非零变换系数的代码组合的候选代码组(+，+)、(+，-)、(-，+)、(-，-)。与每个候选代码组对应的像素121和像素122的非零变换系数的组合是(+8，+2)、(+8，-2)、(-8，+2)和(-8，-2)。
在图12A至图12D的示例性实施例中，也使用逆变换的线性特性减少了逆变换的次数。
如图12A中的(b)所示，逆变换单元120可以执行逆变换，并且根据候选代码组(+，+)来生成关于将代码分配给非零变换系数121和122的变换系数块的候选恢复块A1。
如图12A中的(c)所示，逆变换单元120可以仅保持所选择的像素的一个像素122的变换系数值，生成其中具有非零变换系数的像素121、123、124、125的所有变换系数值为零的变换系数块，并且生成相对于变换系数块进行逆变换的恢复块C1。
类似地，如图12A中的(d)所示，逆变换单元120可以仅保持所选择的像素的一个像素121的变换系数值，生成其中具有非零变换系数的像素122、123、124、125的所有变换系数值为零的变换系数块，并且生成相对于变换系数块进行逆变换的恢复块C1。
逆变换单元120可以通过使用恢复块A1、C1和C2生成针对候选代码组(+，-)、(-，-)和(-，+)的恢复块A2、A3和A4。
具体地，如图12B所示，逆变换单元120可以通过在重构块A1中减去通过将重构块C1的每个像素值乘以2而获得的重构块来生成针对候选代码组(+，-)的重构块A2。
以相同的方式，如图12C所示，逆变换单元120可以通过在重构块A2中减去通过将重构块C2的每个像素值乘以2而获得的重构块来生成针对候选代码组(-，-)的恢复块A3。
如图12D所示，逆变换单元120可以通过在重构块A3中加上通过将重构块C1的每个像素值乘以2而获得的重构块来生成针对候选代码组(-，+)的恢复块A4。
也就是说，通过以图12A中的(b)、(c)、(d)所示的方式根据候选代码组(+，+)对变换系数块进行逆变换而生成的候选恢复块A1，根据候选代码组(+，-)、(-，-)和(-，+)中的每一个候选代码组，使用通过以图12A中的(c)、(d)所示的方式执行逆变换而计算出的C1和C2，可以生成候选恢复块。同样在本实施例中，由于要执行四次的逆变换的次数减少到三次，所以能够降低编码设备100的负载，并且能够提高操作速度。
图13至图16是描述根据示例性实施例的用于将MVD代码编码为码字的方法的视图。
本发明的技术构思是，使用PMV作为起点，检测通过运动预测获得的运动矢量(PMV)与实际运动矢量(MV)之间的差。本发明也适用于压缩计算出的运动矢量差(MVD)的符号的技术。在帧内压缩方法中，根据图像周围的块来生成最相似的预测因子，并且通过在待编码的当前块中减去所生成的预测因子来执行残差变换。帧间压缩方法通过使用先前帧或后续帧作为参照帧来生成预测因子。此时，在帧间压缩方法中，块被匹配以便确定最相似块的MVD的x值和y值，并且将所确定的x和y值发送到解码器。在对MVD值的代码进行压缩的方法中，能够扩展技术构思。
根据图13，编码设备100的运动预测单元(未示出)可以针对预测单元(PU)的MVD生成四个候选代码组(+，+)、(+，-)、(-，+)和(-，-)。如图14所示，运动预测单元通过将根据所生成的多个候选代码而参照的预测因子与残差块相加来生成总共四个运动向量，计算每个运动向量的成本。可以将预设的码字分配给最小MVD的候选代码组，并将其与不具有代码信息的MVD值一起发送给解码器。计算成本的方式与图7和图8所示的方式相同。
图15是示出了编码单元140计算在与可分配给MVD的代码组合(+，+)、(+，-)、(-，+)和(-，-)对应的预测块中计算出的成本的情况的视图。如图15所示，针对候选代码组(+，-)计算出的成本25为最小，并且编码单元140计算具有最小成本的候选代码组(+，-)。可以确定的是代码信息的概率是最高的。此时，编码单元140可以对候选代码进行排序，使得具有最小成本的候选代码组(+，-)被布置在最上面的位置处。
如图16所示，编码单元140可以将不同的一元码分配给每个候选代码组。此时，编码单元140可以将码字“0”分配给具有最小成本的候选代码组(+，-)。类似地，编码单元140可以将码字“110”分配给具有第三小成本的候选代码组(-，+)。可以将码字“1110”分配给具有最高成本的候选代码组(+，+)。此时，对于候选代码组(-，-)，可以从码字“1110”中省略“0”，从而可以被分配“111”。
图17是根据另一示例性实施例的编码设备的简化框图。
根据另一示例性实施例的编码设备100可以包括通信单元301、处理器302和存储器303。
通信单元301可以包括Wi-Fi芯片、蓝牙芯片和无线通信芯片等。编码设备300可以通过通信单元301与包括解码设备400的外部设备进行通信。特别地，通信单元301可以向解码设备200发送编码后的比特流。
存储器303可以存储编码应用。特别地，存储器303可以包括计算机程序或应用，该计算机程序或应用包括将处理器302配置为执行如本文所述的步骤或操作的命令。例如，编码应用可以根据本文所描述的码字分配过程来对比特流进行编码以及输出编码后的比特流。编码应用可以使用本文所描述的一个或更多个处理器来对输入序列进行熵编码并输出比特流。编码应用可以被存储在诸如光盘、闪速存储器设备、随机存取存储器和硬盘驱动器之类的计算机可读介质上。
图18是根据另一示例性实施例的解码设备的简化框图。
根据另一示例性实施例的解码设备400可以包括通信单元401、处理器402和存储器403。
以与编码设备300相同的方式，通信单元401可以根据各种类型的通信方法与外部设备进行通信，并且可以从编码设备300接收比特流。
存储器403可以包括计算机程序或应用，该计算机程序或应用包括将处理器402配置为执行如本文所描述的步骤或操作的命令。例如，解码应用可以接收根据本文所描述的码字分配过程而进行编码的比特流，并且如本文所描述的可以对编码后的码字进行解析从而对比特流进行解码。可以根据被分配了与解析后的码字对应的码字分配给其的候选组来确定多个像素的非零变换系数的符号。解码应用可以被存储在诸如光盘、闪速存储器设备、随机存取存储器和硬盘驱动器之类的计算机可读介质上。
图19是描述根据示例性实施例的编码方法的流程图。
首先，在构成图像帧的变换系数块中，选择包括非零变换系数的多个像素(S1910)。此时，可以按照在构成图像帧的变换系数块中的预定区域中的变换系数值下降的顺序来选择预定数目的像素。
此后，生成了包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选代码组(S1920)。
此后，根据所生成的多个候选代码，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块进行逆变换，从而生成候选重构块(S1930)。在这种情况下，作为生成候选重构块的示例，生成了其中对除了从变换系数块中选择的每个像素之外的其余像素中所包括的变换系数被替换为零的每个块执行了逆变换的重构块，其中对所有从变换系数块中选择的像素均被替换为0的块执行了逆变换的恢复块。可以通过所生成的重构块的和或差来生成候选重构块。
此后，基于所选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的另一像素的像素值之间的差来计算成本(S1940)。此时，成本可以是基于像素值差的边界匹配成本，该像素值差是从候选恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其他像素的像素值之间的差。或者，该成本可以是基于候选重构块内的相邻像素之间的像素值差的方差成本。
此后，基于计算出的成本将预定码字分配给多个候选代码，并且码字当中的一个码字被编码成所选择的多个像素的非零变换系数的代码信息(S1950)。此时，将具有最少位数的码字分配给多个候选组中具有最小成本的候选组，并且将具有最少位数的码字分配给可以用代码的代码信息来编码的非零变换系数。根据一个实施例，码字“0”可以被分配给具有最小成本的候选组。
根据各种示例性实施例的前述控制方法可以被实现为程序并且可以被存储在各种记录介质中。也就是说，通过各种过程进行处理并且可以执行该控制方法的计算机程序可以被存储在可记录介质中以供使用。
在一个示例中，提供了一种在构成图像帧的变换系数块中的非暂时性计算机可读介质，其执行以下步骤：选择包括非零变换系数的多个像素；生成包括多个组合的候选块，该多个组合包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；根据所生成的多个候选代码组，针对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块生成逆变换块；基于从恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素的像素值之间的差来计算成本；并且基于计算出的成本，针对多个候选代码中的每个候选代码计算成本；将码字中的一个码字分配给所选择的多个像素的非零变换系数作为符号信息；以及将码字中的一个码字编码为所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。
非暂时性计算机可记录介质不是被配置为临时存储数据的介质(诸如寄存器、高速缓存或存储器)，而是被配置为半永久性地存储数据的装置可读的介质。具体地，上述各种应用或程序可以被存储并且被提供在非暂时性装置可读的介质中，诸如光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、硬盘、蓝光盘、通用串行总线(USB)、存储卡或只读存储器(ROM)。
前述示例性实施例和优点仅是示例性的，不应被解释为限制本发明的构思。示例性实施例可以很容易地应用于其他类型的设备或装置。而且，示例性实施例的描述旨在是说明性的，而不限制本发明构思的范围，并且对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种用于对包括图像帧的比特流进行编码的编码设备，所述编码设备包括：
选择单元，所述选择单元用于在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素；
逆变换单元，所述逆变换单元用于生成多个候选代码组，以及根据所生成的多个候选代码组，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换来生成候选重构块，所述多个候选代码组包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；
成本计算单元，所述成本计算单元用于基于从所生成的候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其它像素的像素值之间的差来计算成本；以及
编码单元，所述编码单元用于基于计算出的成本将不同的预定码字分配给多个候选代码组，并且将所述码字中的一个码字编码成所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。
2.根据权利要求1所述的编码设备，其中所述选择单元从构成所述图像帧的所述变换系数块中按照变换系数值下降的顺序选择预定数目的像素。
3.根据权利要求1所述的编码设备，其中所述编码单元为具有小成本的代码组分配所述预定码字中构成最少的位的码字，并且将由最少的位构成的码字编码为每个像素中所包括的非零变换系数的编码信息。
4.根据权利要求3所述的编码设备，其中所述编码单元将码字“0”分配给具有最小成本的候选组。
5.根据权利要求1所述的编码设备，其中所述逆变换单元：
生成其中对除了从所述变换系数块中选择的每个像素之外的其余像素中所包括的变换系数被替换为0的每个块执行了逆变换的恢复块，以及，其中对所有从所述变换系数块中选择的像素均被替换为0的块执行了逆变换的恢复块，并且
通过所生成的所述重构块的和或差来生成候选块。
6.根据权利要求1所述的编码设备，其中所述成本计算单元基于像素值差来计算边界匹配成本，所述像素值差是从候选恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其它像素的像素值之间的差。
7.根据权利要求1所述的编码设备，其中所述成本计算单元基于所述候选重构块内的相邻像素之间的像素值差来计算方差成本。
8.一种编码方法，包括：
在构成图像帧的变换系数块中选择包括非零变换系数的多个像素；
生成多个候选代码组，所述多个候选代码组包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合；
根据所生成的多个候选代码组，对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换，来生成候选重构块；
基于从所生成的候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其他像素的像素值之间的像素值差来计算成本；以及
基于计算出的成本将不同的预定码字分配给多个候选代码组，并且将所述码字中的一个码字编码成所选择的多个像素的非零变换系数的编码信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述选择包括从构成所述图像帧的所述变换系数块中按照变换系数值下降的顺序选择预定数目的像素。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述编码包括为具有小成本的代码组分配所述预定码字中构成最少的位的码字，并且将由最少的位构成的码字编码为每个像素中所包括的非零变换系数的编码信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述编码包括将码字“0”分配给具有最小成本的候选组。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述生成包括：
生成其中对除了从所述变换系数块中选择的每个像素之外的其余像素中所包括的变换系数被替换为0的每个块执行了逆变换的恢复块，以及，其中对所有从所述变换系数块中选择的像素均被替换为0的块执行了逆变换的恢复块；以及
通过所生成的所述重构块的和或差来生成候选块。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述计算包括基于像素值差来计算边界匹配成本，所述像素值差是从所述候选恢复块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的预先恢复的另一块中的其它像素的像素值之间的差。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述计算包括基于所述候选重构块内的相邻像素之间的像素值差来计算方差成本。
15.一种用于对包括图像帧的比特流进行解码的解码设备，所述解码设备包括：
解析单元，所述解析单元用于对用从构成图像帧的变换系数块中选择的多个像素中包括的非零变换系数的符号信息编码的码字进行解析；
选择单元，所述选择单元用于在构成图像帧的变换系数块中选择待解码的多个像素；
逆变换单元，所述逆变换单元用于生成包括可分配给所选择的多个像素的非零变换系数的代码的组合的多个候选代码组，并且根据所生成的多个候选代码组，通过对其中非零变换系数被分配了符号的每个变换系数块执行逆变换来生成候选重构块；
成本计算单元，所述成本计算单元用于基于从所生成的所述候选重构块中选择的多个像素的像素值与相邻于所选择的多个像素的其它像素的像素值之间的差来计算成本；以及
解码单元，所述解码单元用于基于计算出的成本将不同的预定码字分配给所述多个候选代码中的每一个候选代码，并且根据被分配了与解析后的码字对应的码字的候选组，来确定所选择的多个像素的非零变换系数的代码。
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