CN108141620A - 图像编码系统中的图像解码方法和设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的由解码设备执行的图像解码方法包括以下步骤：生成当前画面内的目标区域的重构区域；推导目标区域的预定多个基本滤波器；更新所述多个基本滤波器当中的至少一个基本滤波器；接收各个基本滤波器的权重信息；基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器；以及通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域。本发明允许利用适合于改进目标区域的视觉质量的滤波器信息来进行更新，从而可改进滤波的准确度和总编码效率。

Description

图像编码系统中的图像解码方法和设备
技术领域
本发明涉及视频编码技术，更具体地，涉及一种在视频编码系统中对视频进行解码的方法和设备。
背景技术
在各个领域中对高分辨率、高质量图像(例如，高清晰度(HD)图像和超高清晰度(UHD)图像)的需求日益增加。由于图像数据具有高分辨率和高质量，所以相对于传统图像数据，要发送的信息或比特的量增加。因此，当使用诸如传统有线/无线宽带线路的介质来发送图像数据或者使用现有存储介质来存储图像数据时，其传输成本和存储成本增加。
因此，需要一种高效图像压缩技术来有效地发送、存储和再现高分辨率和高质量图像的信息。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的在于提供一种用于改进视频编码效率的方法和设备。
本发明的另一目的在于提供一种用于改进视频的主观/客观画面质量的方法和设备。
本发明的另一目的在于提供一种基于频率分量的滤波方法和设备。
本发明的另一目的在于提供一种以特定单元更新滤波器以用于改进视频的主观/客观画面质量的方法和设备。
技术方案
根据本发明的一个实施方式，提供了一种由解码设备执行的视频解码方法。该方法包括以下步骤：通过比特流获得高频(HF)滤波信息；通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；基于对频域重构块的低通滤波来推导频域重构块的低频分量；基于频域重构块和频域重构块的低频分量来推导频域重构块的高频分量；基于HF滤波信息对高频分量进行滤波；基于经滤波的高频分量和低频分量来推导修改的频域重构块；以及基于对修改的频域重构块的频率逆变换来推导当前块的空域的修改的重构块。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种由解码设备执行的视频解码方法。该方法包括以下步骤：生成当前画面内的目标区域的重构区域；推导目标区域的多个特定的基本滤波器；更新所述多个基本滤波器中的至少一个；接收关于各个基本滤波器的权重信息；基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器；以及通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种执行视频解码的解码设备。该解码设备包括：熵解码器，其通过比特流获得高频(HF)滤波信息；变换单元，其通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；滤波器单元，其基于对频域重构块的低通滤波来推导频域重构块的低频分量，基于频域重构块和频域重构块的低频分量来推导频域重构块的高频分量，基于HF滤波信息对高频分量进行滤波，并且基于经滤波的高频分量和低频分量来推导修改的频域重构块；以及逆变换器，其基于对修改的频域重构块的频率逆变换来推导当前块的空域的修改的重构块。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种执行视频解码的解码设备。该解码设备包括：重构区域生成单元，其生成当前画面内的目标区域的重构区域；滤波器单元，其推导目标区域的多个特定基本滤波器，更新所述多个基本滤波器中的至少一个，基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器，并且通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域；以及熵解码器，其接收关于各个基本滤波器的权重信息。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种由编码设备执行的视频编码方法。该方法包括以下步骤：通过对空域中的当前块的原始块执行频率变换来推导频域原始块；通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；基于对频域原始块和频域重构块的低通滤波来推导频域原始块的低频(LF)分量和频域重构块的低频分量；基于频域原始块的低频分量、频域重构块的低频分量、频域原始块的频率分量和频域重构块的频率分量来推导频域原始块的高频分量和频域重构块的高频分量；基于频域原始块的高频分量和频域初步重构块的高频分量来推导HF滤波信息；以及将HF滤波信息编码并输出。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种由编码设备执行的视频编码方法。该方法包括以下步骤：生成当前画面内的目标区域的重构区域；推导目标区域的多个特定基本滤波器；更新所述多个基本滤波器中的至少一个基本滤波器；生成关于各个基本滤波器的权重信息；基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器；通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域；以及将包括权重信息的关于合并滤波器的信息编码并输出。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种视频编码设备。该编码设备包括：变换单元，其通过对空域中的当前块的原始块执行频率变换来推导频域原始块，并且通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；滤波器单元，其基于对频域原始块和频域重构块的低通滤波来推导频域原始块的低频(LF)分量和频域重构块的低频分量，基于频域原始块的低频分量、频域重构块的低频分量、频域原始块的频率分量和频域重构块的频率分量来推导频域原始块的高频分量和频域重构块的高频分量，并且基于频域原始块的高频分量和频域初步重构块的高频分量来推导HF滤波信息；以及熵编码器，其将HF滤波信息编码并输出。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种视频编码设备。该编码设备包括：重构区域生成单元，其生成当前画面内的目标区域的重构区域；滤波器单元，其推导目标区域的多个特定基本滤波器，更新所述多个基本滤波器中的至少一个基本滤波器，生成关于各个基本滤波器的权重信息，基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器，通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域；以及熵编码器，其将包括权重信息的关于合并滤波器的信息编码并输出。
有益效果
根据本发明，可将当前块分成低频分量和高频分量并且可对它们执行滤波。因此，滤波的计算复杂度可降低。
根据本发明，可将当前块分成低频分量和高频分量并且可对它们执行滤波。因此，滤波的准确度可增强，并且总编码效率可改进。
根据本发明，可基于适合于视觉质量改进的滤波器信息来更新滤波目标区域。因此，滤波的准确度可增强，并且总编码效率可改进。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的视频编码器的框图。
图2是示意性地示出根据本发明的实施方式的视频解码器的框图。
图3示出根据8×8大小的离散余弦变换(DCT)基函数的频率分量的示例。
图4示出与各个频率分量对应的滤波器的示例。
图5示出定义LF区域的大小的方法的示例。
图6示出基于LPF分离LF分量和HF分量的示例。
图7示出基于维纳滤波器(Wiener filter)对HF分量执行滤波的示例。
图8示出编码设备基于维纳滤波器对DCT基函数的HF分量和LF分量执行滤波的示例。
图9示出包括用作环路滤波器和/或自适应滤波器的CPF的编码设备的示例。
图10示出推导CPF的滤波器系数的方法的示例。
图11示出基于ALF更新基本滤波器的示例。
图12示出用作环路滤波器的CPF的示例。
图13示出基于频率响应分解前一帧(或前一切片)的CPF的滤波器系数的方法的示例。
图14示意性地示出根据本发明的编码设备的视频编码方法。
图15示意性地示出根据本发明的编码设备的视频编码方法。
图16示意性地示出根据本发明的解码设备的视频编码方法。
图17示意性地示出根据本发明的解码设备的视频编码方法。
具体实施方式
本发明可按照各种形式来修改，其特定实施方式将在附图中描述和示出。然而，这些实施方式并非旨在限制本发明。以下描述中所使用的术语仅用于描述特定实施方式，而非旨在限制本发明。单数表达包括复数表达，只要其明确不同地解读。诸如“包括”和“具有”的术语旨在指示存在以下描述中所使用的特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合，因此应该理解，不排除存在或添加一个或更多个不同特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合的可能性。
此外，本发明中所描述的附图中的元件为了方便说明图像编码/解码装置中的不同的特定功能而被独立地绘制，并非意指元件由独立硬件或独立软件具体实现。例如，元件中的两个或更多个元件可被组合以形成单个元件，或者一个元件可被分成多个元件。在不脱离本发明的构思的情况下，元件被组合和/或分割的实施方式属于本发明。
以下，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的视频编码器的框图。
参照图1，视频编码器100包括画面分割器105、预测器110、变换器120、量化器125、解量化器140、重排器130、熵编码器135、逆变换器145、滤波器155和存储器160。
画面分割器105可被配置为将输入画面分割成至少一个处理单元块。在这方面，作为处理单元的块可以是预测器PU、变换单元TU或编码单元CU。画面可由多个编码树单元CTU组成。各个CTU可作为四叉树结构被分割成CU。CU可作为四叉树结构被分割成具有更低深度的CU。PU和TU可从CU获得。例如，PU可从CU分割成对称或不对称正方形结构。此外，TU可从CU分割成四叉树结构。
预测器110包括执行帧间预测处理的帧间预测器以及执行帧内预测处理的帧内预测器，如稍后将描述的。预测器110对由画面分割器105划分的画面的处理单元执行预测处理以创建包括预测样本或预测样本阵列的预测块。在预测器110中，画面的处理单元可以是CU、TU或PU。预测器110可确定对对应处理单元执行的预测是帧间预测还是帧内预测，并且可确定例如预测方法的预测模式的具体细节。经受预测处理的处理单元可不同于确定预测方法和具体细节的处理单元。例如，预测方法和预测模式可按照PU为单位来确定，预测处理可按照TU为单位来执行。
在帧间预测中，可基于关于当前画面的先前画面和/或后续画面中的至少一个的信息来执行预测处理以创建预测块。在帧内预测中，可基于当前画面的像素信息来执行预测处理以创建预测块。
帧间预测可使用跳过模式、合并模式或高级运动矢量预测(AMVP)。在帧间预测中，可为PU选择基准画面，并且可选择与PU对应的基准块。基准块可以是整数像素或样本单元，或者分数像素或样本单元。然后生成相对于当前PU的残差信号被最小化并且运动矢量大小被最小化的预测块。
预测块可生成为整数像素单元或分数像素单元(例如，1/2像素单元或1/4像素单元)。在这方面，运动矢量也可表示为分数像素单元。
诸如通过帧间预测选择的基准画面的索引、运动矢量差MDV、运动矢量预测子(MVP)和残差信号等的信息可被熵编码，然后被发送到解码器。当应用跳过模式时，预测块可用作重构块，以使得可不生成、变换、量化或发送残差。
当执行帧内预测时，可按照PU为单位确定预测模式，并且可按照PU为单位执行预测处理。另选地，预测模式可按照PU为单位确定，并且可按照TU为单位执行帧间预测。
作为示例，帧内预测中的预测模式可包括33种定向预测模式和至少两种非定向模式。非定向模式可包括DC预测模式和平面模式。
在帧内预测中，可在对基准样本应用滤波器之后构造预测块。在这种情况下，可根据帧内预测模式和/或当前块的大小来确定是否应该对基准样本应用滤波器。
构造的预测块与原始块之间的残差值(残差块或残差信号)被输入到变换器120。用于预测的预测模式信息、运动矢量信息等连同残差值一起由熵编码器135编码并发送到解码器。
变换器120以TU为单位对残差块执行变换处理并创建变换系数。
变换块是样本的矩形块，并且是应用相同的变换的块。变换块可以是TU并且可具有四叉树结构。
变换器120可根据应用于残差块的预测模式和块的大小来执行变换处理。
例如，当对残差块应用帧内预测并且残差块具有4×4阵列时，使用离散正弦变换DST对残差块进行变换。否则，可使用离散余弦变换DCT对残差块进行变换。
变换器120可通过变换来构造变换系数的变换块。
量化器125可将残差值(即，由变换器120变换的变换系数)量化，并且可创建量化系数。由量化器125计算的值可被供应给解量化器140和重排器130。
重排器130可重排从量化器125供应的变换系数。通过重排量化系数，可增强熵编码器135中的编码效率。
重排器130可使用系数扫描方法将二维块形式的量化的变换系数重排为一维矢量的形式。
熵编码器135可被配置为基于由重排器130重排的量化的变换值或者在编码处理期间计算的编码参数值等根据概率分布来对符号进行熵编码，然后输出比特流。熵编码方法是接收具有各种值的符号并在去除其统计冗余的同时将符号表示为可解码的二进制串的方法。
在这方面，符号意指要编码/解码的语法元素、编码参数、残差信号值等。编码和解码需要编码参数。编码参数可包含在编码或解码期间可推断的信息以及在编码器中编码并类似于语法元素传递给解码器的信息。编码参数是编码或解码图像所需的信息。编码参数可包括诸如例如帧内/帧间预测模式、移动/运动矢量、基准画面索引、编码块图案、残差信号存在或不存在、变换系数、量化的变换系数、量化参数、块大小、块分割信息等的统计或值。此外，残差信号可意指原始信号与预测信号之差。此外，原始信号与预测信号之差可被变换以定义残差信号，或者原始信号与预测信号之差可被变换并量化以定义残差信号。残差信号按照块单元可被称为残差块，按照样本单元可被称为残差样本。
当应用熵编码时，符号可被表示为使得少量比特被分配给出现概率高的符号，大量比特被分配给出现概率低的符号。这可减小用于要编码的符号的比特串的大小。因此，可经由熵编码增加图像编码的压缩性能。
诸如指数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)的编码方案可用于熵编码。例如，熵编码器135中可存储用于执行熵编码的表，例如可变长度编码/码(VLC)表。熵编码器135可使用所存储的VLC表来执行熵编码。此外，熵编码器135推导对应符号的二值化方法和对应符号/比特位(bin)的概率模型，然后使用所推导的二值化方法或概率模型来执行熵编码。
如果需要，熵编码器135可将预定改变给予要发送的参数集或语法。
解量化器140将由量化器125量化的值变换系数解量化。逆变换器145将由解量化器140解量化的值逆变换。
由解量化器140和逆变换器145生成的残差值或残差样本或残差样本阵列以及由预测器110预测的预测块可被组合以形成包括重构样本或重构样本阵列的重构块。
在图1中，由加法单元将残差块和预测块相加以创建重构块。在这种情况下，加法单元可被视为生成重构块的特定元素重构块生成器。
滤波器155对重构画面应用解块滤波器、ALF自适应环路滤波器、样本自适应偏移(SAO)。
解块滤波器去除重构画面中的块之间的边界处所生成的块失真。ALF基于原始画面与通过解块滤波器对块进行滤波的重构画面的比较的结果值来执行滤波处理。可以仅当需要高效率时才应用ALF。SAO重构应用了解块滤波器的残差块与原始画面之间的偏移差，并且以带偏移、边缘偏移等的形式应用。
此外，滤波器155可不对帧间预测中使用的重构块执行滤波操作。
存储器160可存储由滤波器155计算的重构块或画面。存储在存储器160中的重构块或画面可被供应给执行帧间预测的预测器110。
图2是示意性地示出根据本发明的实施方式的视频解码器的框图。参照图2，视频解码器200可包括熵解码器210、重排器220、解量化器230、逆变换器240、预测器250、滤波器单元270和存储器280。
当从视频编码器输入视频比特流时，输入的比特流可基于视频编码器处理视频信息的顺序来解码。
熵解码器210可根据概率分布对输入的比特流进行熵解码以生成量化的系数形式的符号。熵解码方法是接收二进制数的序列并使用该序列生成各个符号的方法。熵解码方法与上述熵编码方法相似。
例如，当在视频编码器中使用诸如CAVLC的可变长度编码(以下称为“VLC”)来执行熵编码时，熵解码器210可使用与编码器中所使用的编码器相同的VLC表来执行解码。此外，当在视频编码器中使用CABAC来执行熵编码时，熵解码器210可使用CABAC来执行熵解码。
更具体地，CABAC熵解码方法可包括以下步骤：接收与比特流中的各个语法元素对应的比特位；使用要解码的语法元素信息确定上下文模型；对邻近块和要解码的块的信息或者在先前步骤中解码的符号/比特位的信息进行解码；以及根据所确定的上下文模型预测比特位的出现概率并因此执行比特位的算术解码以生成与各个语法元素的值对应的符号。在这方面，在确定上下文模型之后，CABAC熵解码方法还可包括以下步骤：使用解码的符号/比特位的信息更新上下文模型，以确定下一符号/比特位的上下文模型。
熵解码器210所解码的信息中用于构造预测块的信息可被供应给预测器250，并且由熵解码器210熵解码的残差值(即，量化的变换系数)可被输入到重排器220。
重排器220可基于视频编码器中的重排方法来重排由熵解码器210熵解码的比特流信息(即，量化的变换系数)。
重排器220可将以一维矢量形式表示的系数重构并重排为二维块形式的系数。重排器220可基于应用于当前块变换块的预测模式和变换块的大小来扫描系数，并且可按照二维块的形式创建系数量化的变换系数的阵列。
解量化器230可基于从视频编码器供应的量化参数以及重排的块的系数值来执行解量化。
逆变换器240可对来自视频编码器的量化结果执行由视频编码器的变换器执行的DCT和/或DST的逆DCT和/或逆DST。
可基于由视频编码器确定的画面的传送单元或分割单元来执行逆变换。视频编码器的变换器可根据诸如预测方法、当前块的大小和预测方向的多条信息选择性地执行DCT和/或DST，并且视频解码器的逆变换器240可基于关于由视频编码器的变换器执行的变换的变换信息来执行逆变换。
预测器250基于由熵解码器210提供的预测块生成相关信息以及从存储器280提供的先前解码的块和/或画面信息来生成包括预测样本或预测样本阵列的预测块。
如果当前PU的预测模式是帧内预测模式，则预测器250可基于当前画面中的像素信息执行帧内预测以生成预测块。
如果当前PU的预测模式是帧间预测模式，则预测器250可被配置为基于当前画面的先前画面或后续画面中的至少一个画面中所包括的信息来对当前PU执行帧间预测。在这方面，关于视频编码器中提供的当前PU的帧间预测所需的运动信息(例如，运动矢量和基准画面索引)的信息可经由检查从编码器接收的跳过标志和合并标志来推断。
预测器250可生成预测块，使得当对当前画面执行帧间预测时相对于当前块的残差信号被最小化并且运动矢量大小被最小化。
此外，运动信息推导方法可根据当前块的预测模式而改变。应用于帧间预测的预测模式可包括高级运动矢量预测(AMVP)模式、合并模式等。
在一个示例中，当应用合并模式时，编码器和解码器可使用重构空间邻近块的运动矢量和/或与作为时间邻近块的Col块对应的运动矢量来生成合并候选列表。在合并模式下，从合并候选列表选择的候选块的运动矢量用作当前块的运动矢量。编码器可向解码器发送合并索引，该合并索引指示从包括在合并候选列表中的候选块选择的具有最佳运动矢量的候选块。在这方面，解码器可使用合并索引来推导当前块的运动矢量。
在另一示例中，当应用AMVP模式时，编码器和解码器使用重构空间邻近块的运动矢量和/或与作为时间邻近块的Col块对应的运动矢量来生成运动矢量预测子候选列表。即，重构空间邻近块的运动矢量和/或与作为时间邻近块的Col块对应的运动矢量可用作运动矢量候选。编码器可向解码器发送预测运动矢量索引，其指示从包括在运动矢量预测子候选列表中的运动矢量候选当中选择的最佳运动矢量。在这方面，解码器可使用运动矢量索引从包括在运动矢量候选列表中的运动矢量候选选择当前块的预测运动矢量。
编码器可获得当前块的运动矢量与运动矢量预测子之间的运动矢量差MVD，对MVD进行编码，并将编码的MVD发送到解码器。即，MVD可以是通过从当前块的运动矢量(MV)减去运动矢量预测子(MVP)而获得的值。在这方面，解码器可将所接收的运动矢量差解码，并经由解码的运动矢量差与运动矢量预测子之间的相加来推导当前块的运动矢量。
此外，编码器可将指示基准画面的基准画面索引发送到解码器。
解码器可使用邻近块的运动信息来预测当前块的运动矢量并且使用从编码器接收的残差来推导当前块的运动矢量。解码器可基于所推导的运动矢量以及从编码器接收的基准画面索引信息来生成当前块的预测块。
在另一示例中，当应用合并模式时，编码器和解码器可使用重构邻近块的运动信息和/或Col块的运动信息生成合并候选列表。即，当存在重构邻近块和/或Col块的运动信息时，编码器和解码器可使用重构邻近块和/或Col块的运动信息作为当前块的合并候选。
编码器可选择包括在合并候选列表中的合并候选当中提供最佳编码效率的合并候选作为当前块的运动信息。在这方面，指示所选择的合并候选的合并索引可被包括在发送到解码器的比特流中。解码器可使用所发送的合并索引来选择包括在合并候选列表中的合并候选之一，并且解码器可将所选择的合并候选确定为当前块的运动信息。因此，当应用合并模式时，重构邻近块和/或Col块的运动信息可按原样用作当前块的运动信息。解码器可通过将预测块与从编码器发送的残差彼此相加来重构当前块。
在上述AMVP和合并模式下，重构邻近块的运动信息和/或Col块的运动信息可用于推导当前块的运动信息。
在作为用于画面间预测的其它模式之一的跳过模式下，邻近块信息可按原样用于当前块。因此，在跳过模式的情况下，除了指示哪一块的运动信息用作当前块的运动信息的信息之外，编码器不向解码器发送诸如残差的语法信息。
编码器和解码器可通过基于推导的运动信息对当前块执行运动补偿来生成当前块的预测块。在这方面，预测块可指通过对当前块执行运动补偿而生成的运动补偿块。此外，多个运动补偿块可构成单个运动补偿图像。
可使用由预测器250生成的预测块以及由逆变换器225提供的残差块来生成重构块。图2示出使用加法单元、预测块和残差块被组合以生成重构块。在这方面，加法单元可被视为被配置为生成重构块的单独的元件(重构区域生成器)。在这方面，重构块包括如上所述的重构样本或重构样本阵列；预测块包括预测样本或预测样本阵列；残差块可包括残差样本或残差样本阵列。因此，重构样本或重构样本阵列可被视为通过将对应预测样本或预测样本阵列与对应残差样本或残差样本阵列组合来生成。
对于应用跳过模式的块，可不发送残差信号，并且预测块可用作重构块。
重构块和/或画面可被供应给滤波器单元270。滤波器单元270可对重构块和/或画面执行解块滤波操作、SAO操作和/或ALF操作。
存储器280可存储重构画面或块以用作基准画面或基准块，并且可将重构画面供应给输出模块。
包括在视频解码器200中的熵解码器210、重排器220、解量化器230、逆变换器240、预测器250、滤波器单元270和存储器280当中与解码图像直接有关的元件，例如，熵解码器210、重排器220、解量化器230、逆变换器240、预测器250、滤波器单元270等可被表示为解码器或者与其它元件相区别的解码器。
另外，视频解码器200还可包括解析与包括在比特流中的编码图像有关的信息的解析器(图中未示出)。该解析器可包括熵解码器210，并且可被包括在熵解码器210中。这种解析器也可被实现为解码器的元件。
如上所述，可对重构画面应用环路滤波器以便补偿归因于在压缩编码处理(例如，量化)中生成的错误的原始画面与重构画面之间的差异。此外，如上所述，可在编码器和解码器的滤波器单元中执行环路滤波。滤波器单元可对重构画面应用解块滤波器、样本自适应偏移(SAO)和/或自适应环路滤波器(ALF)和聚集预测滤波器(CPF)。在这种情况下，ALF可在执行解块滤波和/或SAO处理之后基于通过将重构画面与原始画面进行比较而获得的值来执行滤波。ALF可在执行解块滤波和/或SAO处理之后自适应地对重构画面应用维纳滤波器。即，ALF可使用维纳滤波器来补偿编码错误。
此外，CPF可通过基于重构画面和原始画面的多个基本滤波器中的每一个推导滤波器系数并基于滤波器系数执行滤波来推导修改的重构画面。在这种情况下，重构画面可以是执行解块滤波和/或SAO处理之后的画面。例如，基本滤波器可包括四种类型的滤波器。
如果应用CPF，则由于原始画面与重构画面之间的错误可减小，所以编码效率可改进，但是执行滤波的处理的计算复杂度以及用于CPF的滤波器信息的数据量可增加。因此，本发明提供了一种与现有CPF相比降低计算复杂度并执行滤波的方法以及通过减少用于块的CPF的滤波器信息的数据量来改进编码效率的方法。
图3示出根据8×8大小的离散余弦变换(DCT)基函数的频率分量的示例。例如，图3可示出通过对当前块的重构块执行频率变换而推导的频域重构块的频率分量。参照图3，频率分量可在基于基函数推导的频域区域中从低频(LF)分量到高频(HF)分量朝着图3的箭头所指示的方向出现。各个频域内的区域，即，与各个频率分量对应的滤波器以及与各个频率分量对应的空域分量可通过与DCT基函数对应的逆离散余弦变换(IDCT)来推导。
图4示出与各个频率分量对应的滤波器的示例。图4是使用5×5大小的DCT基函数的情况的示例。基于DCT基函数的频率分量的左上区域410可具有LF分量。具体地，当基于DCT基函数的频域内的左上分量的坐标为(0,0)时，(0,0)、(0,2)、(2,0)和(2,2)内的位置的区域可被定义为LF区域。即，LF分量的x坐标和y坐标可被包括在0至2中。基于对LF区域的IDCT生成的滤波器的特性可与图4(a)相同。对LF区域的IDCT可被称为“IDCT DC”。
此外，当基于DCT基函数的频域内的右上分量的坐标为(5,0)时，DCT基函数的右上区域420可被定义(2,0)、(2,2)、(5,0)和(5,2)内的位置的区域。即，右上区域的频率分量的x坐标可被包括在2至5中，并且其y坐标可被包括在0至2中。基于对右上区域的IDCT生成的滤波器的特性可与图4(c)相同。对右上区域的IDCT可被称为“IDCT水平”。
此外，当基于DCT基函数的频域内的左下分量的坐标为(0,5)时，DCT基函数的左下区域430可被定义(0,2)、(0,5)、(2,2)和(2,5)内的位置的区域。即，右上区域的频率分量的x坐标可被包括在0至2中，并且其y坐标可被包括在2至5中。基于对左下区域的IDCT生成的滤波器的特性可与图4(b)相同。对左下区域的IDCT可被称为“IDCT垂直”。
此外，当基于DCT基函数的频域内的右下分量的坐标为(5,5)时，DCT基函数的右下区域440可被定义(2,2)、(2,5)、(5,2)和(5,5)内的位置的区域。即，右下区域的频率分量的x坐标可被包括在2至5中，并且其y坐标可被包括在2至5中。基于对右下区域的IDCT生成的滤波器的特性可与图4(d)相同。对右下区域的IDCT可被称为“IDCT对角”。
LF区域将被定义为直至哪一区域(即，定义LF区域的大小)可基于所使用的DCT基函数的大小、输入视频的特性和量化参数(QP)而不同。可针对LF区域预先定义并使用实验确定的大小，并且编码设备可确定最佳大小，可对最佳大小进行编码，并且可输出它。
图5示出定义LF区域的大小的方法的示例。LF区域的阈值可如图5(a)所示被设定为2，并且LF区域的阈值可如图5(b)所示被设定为3。LF区域的阈值可被称为低频分量的阈值，并且LF区域的大小可以是基准值。如果低频分量的阈值为n，则基于DCT基函数的频率分量(即，属于当前块的频域重构块内的变换系数并且在x轴上的第n列和y轴上的第n行内的区域的变换系数)可被包括在LF区域中。该阈值可预先定义或者可不预先定义，并且编码设备可确定该阈值，可为了解码而将该阈值编码，并且可输出编码的阈值。
编码设备和解码设备可基于应用了阈值的低通滤波(LPF)来推导LF分量和HF分量。在这种情况下，如果应用空域中的特定滤波器，则可执行与频域中的LPF基本上相同的功能。例如，如果阈值为2，则LF区域的大小可被定义为2×2，并且LF区域内的频率分量可被推导为LF分量。频率分量中除了LF分量之外的剩余频率分量可被推导为HF分量。
此外，如果阈值为3，则LF区域的大小可被定义为3×3，并且LF区域内的频率分量可被推导为LF分量。频率分量中除了LF分量之外的剩余频率分量可被推导为HF分量。
当通过上述方法定义LPF时，即，当定义LF区域的阈值时，基于DCT基函数的频率分量可基于LPF分离为LF分量和HF分量。
图6示出基于LPF分离LF分量和HF分量的示例。解码设备可使用所获得的滤波器(即，基于已获得包括阈值的信息的LPF)来分离整个频率分量的LF分量，然后可基于LF分量与整个频率分量之差获得HF分量。换言之，整个频率分量除了LF分量之外的剩余频率分量可被推导为HF分量。在上述方法中，可通过将频率区域划分为两个来推导LF分量和HF分量。然而，如图4所示，各个频率分量可使用能够推导与频域内的各个区域对应的频率分量的滤波器来推导。频率分量可如图4中一样根据所使用的滤波器的类型被分离为四种类型，或者可被分离为4种类型以外的各种数量。
如果通过应用上述方法分离LF分量和HF分量，则可至少对HF分量执行滤波。用于滤波的滤波器可以是维纳滤波器。
图7示出基于维纳滤波器对HF分量执行滤波的示例。图7可示出对HF分量滤波的示例。例如，维纳滤波器可用于滤波。执行滤波的处理可如下。
可执行滤波以便推导当前块的重构块(或者包括当前块的重构帧)的LF分量。可基于LPF执行滤波。可根据基于帧内预测模式或帧间预测模式推导的预测块来推导重构块。
如果推导出LF分量，则可基于重构块的频率分量与重构块的LF分量之差来推导重构块的HF分量。接下来，可基于对当前块的原始块的LPF来推导原始块的LF分量。可基于原始块的频率分量与原始块的LF分量之差来推导原始块的HF分量。
使重构块的HF分量与原始块的HF分量之差最小化的滤波可基于分量来执行。即，可执行使重构块的HF分量与原始块的HF分量之间的频域残差信号的数据量最小化的滤波。在这种情况下，可基于维纳滤波器对重构块的HF分量和原始块的HF分量执行滤波。可推导基于滤波推导的频域残差信号的数据量相对于原始块变为最小的经滤波的HF分量。可通过经滤波的HF分量和重构块的LF分量的组合来推导当前块的修改的重构块。此外，编码设备可通过滤波对HF滤波信息进行编码并输出编码的HF滤波信息。
重构块的HF分量可被滤波，但是可存在对重构块的HF分量和重构块的LF分量进行滤波的方法。
图8示出编码设备基于维纳滤波器对DCT基函数的HF分量和LF分量执行滤波的示例。图8可示出对HF分量和LF分量滤波的示例。维纳滤波器可用于滤波。执行滤波的处理可如下。
编码设备可执行滤波以便推导当前块的重构块(或者包括当前块的重构帧)的LF分量。可基于LPF执行滤波。可根据基于帧内预测模式或帧间预测模式推导的预测块来推导重构块。接下来，编码设备可基于对当前块的原始块的LPF来推导原始块的LF分量。
在推导重构块的LF分量和原始块的LF分量之后，编码设备可基于LF分量执行滤波以使重构块的LF分量与原始块的LF分量之差最小化。即，编码设备可执行滤波以使重构块的LF分量与原始块的LF分量之间的频域残差信号的数据量最小化。在这种情况下，编码设备可基于维纳滤波器对重构块的LF分量和原始块的LF分量执行滤波。编码设备可推导频域残差信号的数据量基于滤波变为最小的经滤波的LF分量。
此外，编码设备可基于重构块的频率分量与重构块的LF分量之差来推导重构块的HF分量，并且可基于原始块的频率分量与原始块的LF分量之差来推导原始块的HF分量。
当推导出重构块的HF分量和原始块的HF分量时，编码设备可基于分量执行滤波以使重构块的HF分量与原始块的HF分量之差最小化。即，编码设备可执行滤波以使重构块的HF分量与原始块的HF分量之间的频域残差信号的数据量最小化。在这种情况下，编码设备可基于维纳滤波器对重构块的HF分量和原始块的HF分量执行滤波。编码设备可推导基于滤波推导的频域残差信号的数据量相对于原始块变为最小的经滤波的HF分量。
编码设备可通过经滤波的HF分量和经滤波的LF分量的组合来推导当前块的修改的重构块。此外，编码设备可将LF滤波器信息和HF滤波信息编码并输出编码的信息。
此外，与上述现有CPF和执行滤波相比，通过减少用于当前块的CPF的滤波器信息的数据量以及进一步降低计算复杂度的方法，编码效率可改进。根据下面所述的方法，各个预测块的滤波器的性能可改进，并且可通过自适应地更新用于CPF的基本滤波器来改进预测块和重构视频的视觉质量。
图9示出包括用作环路滤波器和/或自适应滤波器的CPF的编码设备的示例。图9所示的C1、C2、C3和C4指示与CPF的基本滤波器对应的权重信息。如图9所示，CPF可用作用于在当前视频的重构完成之后改进重构视频的视觉质量的环路滤波器。此外，CPF可用作预测块的基准块的自适应滤波器以用于改进应用了帧间预测的预测块的视觉质量。
在视频编码系统中，可使用上述两个滤波器二者或者可仅使用两个滤波器中的一个。如果CPF作为自适应滤波器仅用于预测块的基准块，则自适应环路滤波器(ALF)可用于环路滤波器。
图10示出推导CPF的滤波器系数的方法的示例。CPF可被称为“合并滤波器”。合并滤波器的滤波器系数可包括可被指示为基本滤波器和权重的固定滤波器。换言之，可通过对基本滤波器应用权重来推导合并滤波器的滤波器系数。图10所示的G1至G4指示基本滤波器，并且C1至C4指示与基本滤波器对应的权重。权重可被称为“调制权重”。参照图10，可推导合并滤波器的滤波器系数。G1至G4可被应用于基准图像或基准块，并且可通过将C1至C4应用于各个基本滤波器来推导合并滤波器的滤波器系数。
通常可用于所有输入的视频的基本滤波器可被定义并用作合并滤波器。因此，滤波器性能可根据各个输入的视频内的图像(例如，重构画面)而不同。
因此，根据本发明所提出的上述方法，基本滤波器可按照特定单元(画面、帧或块)更新以使得可基于视频特性使用有效的基本滤波器，并且滤波器性能可改进。
图11示出基于ALF更新基本滤波器的示例。如果如上所述合并滤波器作为自适应滤波器仅用于预测块的基准块，则ALF可用于改进包括基准块的重构视频的视觉质量。在这种情况下，可使用ALF的滤波器系数来更新基本滤波器。ALF的滤波器系数可以是当前帧(或当前画面)的先前帧(或先前画面)中所使用的ALF系数，并且可以是具有与当前帧(或当前画面)相同的量化参数(QP)和时间级别的先前解码的先前帧(或先前画面)中所使用的ALF系数集合。如果使用ALF的滤波器系数更新基本滤波器，则可按照切片、帧或PPS单元更新基本滤波器。
编码设备可生成指示基本滤波器是否已被更新的标志，并且可将该标志编码并输出。因此，可自适应地更新CPF基本滤波器。该标志可被称为“CPF更新标志”。CPF更新标志的值可指示CPF的基本滤波器是否已被更新。例如，当CPF更新标志的值为1时，CPF的基本滤波器可被更新。当CPF更新标志的值为0时，CPF的基本滤波器可不被更新。
如果使用ALF的滤波器系数更新CPF的基本滤波器并且ALF包括多个滤波器系数集合，则可能需要关于将更新包括在ALF中的多个滤波器系数集合中的哪一个的附加信息。在这种情况下，编码设备可生成指示滤波器系数集合中包括在ALF中并用于更新合并滤波器的基本滤波器的一个滤波器系数集合的ALF滤波器索引，并且可将ALF滤波器索引编码并输出。由ALF滤波器索引指示的ALF的滤波器系数集合可以是当前帧(或当前切片)的先前帧(或先前切片)中所使用的ALF系数集合，并且可以是具有与当前帧(或当前切片)相同的量化参数(QP)和时间级别的先前解码的先前帧(或先前切片)中所使用的ALF系数集合。
CPF更新标志和ALF滤波器索引可通过诸如表1的语法来发送。
[表1]
参照表1，语法元素“num_cpf_filters”可对应于指示基本滤波器的数量的语法元素。语法元素“cpf_update_flag”可对应于CPF更新标志。语法元素“cpf_update_idx”可对应于ALF滤波器索引。
图12示出用作环路滤波器的CPF的示例。CPF可用在基准块中以用于在帧间预测中改进预测块的视觉质量，但是可作为环路滤波器用于改进重构视频的视觉质量。在这种情况下，与图11中不同，不使用ALF，但是可使用CPF。即，当前帧(或当前切片)的先前帧(或先前切片)中所使用的先前合并滤波器的滤波器系数可用于更新基本滤波器的滤波器系数。在这种情况下，如上所述，无法基于ALF更新基本滤波器，并且如图12所示，可基于先前帧的先前CPF的滤波器系数更新当前帧的基本滤波器的滤波器系数。先前帧(或先前切片)的先前CPF可指示在包括滤波的目标区域的当前帧(或当前切片)的解码处理之前先前解码的先前帧(或先前切片)中所使用的先前CPF。
先前帧的先前CPF的滤波器系数可具有单一滤波器形式。相比之下，可对多个基本滤波器执行更新。为了更新基本滤波器，可能需要多个滤波器形式。具体地，例如，CPF的基本滤波器的滤波器系数中的一个可由先前CPF的滤波器系数代替，或者可从先前CPF的滤波器系数生成各种滤波器形式，并且可基于滤波器形式更新CPF的基本滤波器。
如果CPF的基本滤波器中的一个被更新，则编码设备可生成指示属于CPF的基本滤波器并且将利用先前帧的先前CPF的滤波器系数更新的基本滤波器的关于基本滤波器更新的信息，并且可将该信息编码并发送。关于基本滤波器更新的信息可通过诸如表2的语法来发送。
[表2]
参照表2，语法元素“cpf_update_pos”可对应于关于基于先前帧的CPF的滤波器系数的CPF的基本滤波器更新的信息。换言之，语法元素“cpf_update_pos”可指示将基于先前帧的先前CPF的滤波器系数更新当前帧的CPF的基本滤波器中的哪一个。解码设备可更新属于CPF的基本滤波器并且由语法元素“cpf_update_pos”指示的基本滤波器。语法元素“cpf_update_pos”可按照切片、帧或PPS单元发送。
如果CPF的基本滤波器中的一个被更新，则解码设备可选择基本滤波器中的一个而无需发送用于CPF的基本滤波器的更新的语法元素，并且可更新所选择的基本滤波器。例如，解码设备可基于调制权重的值来选择CPF的基本滤波器中的一个。具体地，解码设备可更新具有调制权重的最大值的基本滤波器。解码设备可更新具有调制权重的最小值的基本滤波器。
如果基于先前帧的先前CPF的滤波器系数更新多个基本滤波器，则其可使用各种方法来更新。
图13示出基于频率响应分解先前帧(或先前切片)的先前CPF的滤波器系数的方法的示例。参照图13，先前帧的先前CPF的滤波器系数可基于频率响应(即，频域内的分量)被分解为多个滤波器形式。编码设备/解码设备可基于频率变换来推导与空间区域中定义的先前帧的先前CPF的滤波器系数对应的频域中的先前帧的CPF的滤波器系数。如果推导出频域中的先前帧的先前CPF的滤波器系数，则编码设备/解码设备可分解使用图13的方法推导的频域中的先前帧的先前CPF的滤波器系数。
先前帧的先前CPF的滤波器系数可被分解为与当前帧的CPF的多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数。
参照图13(a)，可推导发送先前帧(或先前切片)的先前CPF的滤波器系数的低频(LF)分量的低频通滤波器。参照图13(b)，可推导在频域上在垂直方向上发送先前帧的先前CPF的滤波器系数的高频(HF)分量的高频通滤波器。参照图13(c)，可推导在频域上在水平方向上发送先前帧的先前CPF的滤波器系数的高频(HF)分量的高频通滤波器。参照图13(d)，可推导在频域上在基于原点的对角方向上发送先前帧的先前CPF的滤波器系数的高频(HF)分量的高频通滤波器。
可基于图13(a)至图13(d)所示的频率带通滤波器来生成与各个频率带通滤波器对应的空间区域滤波器。可基于所生成的空间区域滤波器将应用于先前帧(或先前切片)的先前CPF的滤波器系数推导为与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数。可基于对应滤波器系数更新多个基本滤波器。解码设备可通过上述方法更新基本滤波器而无需附加语法信息。
在上述实施方式中，描述了CPF包括四个基本滤波器的示例，但是CPF可包括更多基本滤波器。可基于上述实施方式扩展这种情况。此外，发送图13(a)至图13(d)所示的各种频率带通滤波器的频率分量的位置可按照各种方式改变。
图14示意性地示出根据本发明的编码设备的视频编码方法。图14中所公开的方法可由图1中所公开的编码设备执行。具体地，例如，图14的S1400至S1410可由编码设备的变换器执行，S1420至S1440可由编码设备的滤波器单元执行，S1450可由编码设备的熵编码器执行。
编码设备通过对空域的当前块执行频率变换来推导频域原始块(S1400)。编码设备可对空域中的当前块的原始块进行频率变换。编码设备可基于与频域中的原始块对应的频率分量来推导频域原始块。
编码设备通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块(S1410)。编码设备可对空域中的当前块的重构块进行频率变换。重构块可以是通过帧内预测模式推导的当前块的重构块。此外，重构块可以是通过帧间预测模式推导的当前块的重构块。编码设备可基于与频域中的重构块对应的频率分量来推导频域重构块。
编码设备基于对频域原始块和频域重构块的低通滤波(LPF)来推导频域原始块的低频(LF)分量和频域重构块的低频分量(S1420)。编码设备可基于对频域重构块的低通滤波来推导频域重构块的低频分量。编码设备可基于对频域原始块的低通滤波来推导频域原始块的低频分量。在这种情况下，如果应用空域中的特定滤波器，则可基本上执行与频域中的LPF相同的功能。
此外，编码设备可基于包括在低频分量中的频域重构块内的变换系数来设定低频分量的阈值。即，低频分量的阈值可指示属于频域重构块内的变换系数并且包括在低频分量中的变换系数的区域的大小。例如，如果频域重构块的大小为N×N，频域重构块的左上频率分量的坐标为(0,0)，并且属于频域重构块内的变换系数并且包括在x轴上的第n列和y轴上的第n行内的区域中的变换系数被包括在低频分量中，则低频分量的阈值可被推导为“n”。具体地，如果属于频域重构块内的变换系数并且包括在x轴上的第二列和y轴上的第二行内的区域中的变换系数被包括在低频分量中，则低频分量的阈值可被推导为2。如果属于频域重构块内的变换系数并且包括在x轴上的第三列和y轴上的第三行内的区域中的变换系数被包括在低频分量中，则低频分量的阈值可被推导为3。
编码设备基于频域原始块的低频分量、频域重构块的低频分量、频域原始块的频率分量和频域重构块的频率分量来推导频域原始块的高频(HF)分量和频域重构块的高频分量(S1430)。编码设备可基于频率分量与频域重构块的低频分量之差来推导频域重构块的高频分量。此外，编码设备可基于频率分量与频域原始块的低频分量之差来推导频域原始块的高频分量。
编码设备基于频域原始块的高频分量和频域重构块的高频分量来推导HF滤波器分量(S1440)。编码设备可根据基于高频分量的相位来执行滤波以使频域原始块的高频分量与频域重构块的高频分量之差最小化。即，编码设备可执行滤波以使频域原始块的高频分量与频域重构块的高频分量之间的频域残差信号的数据量最小化。编码设备可基于滤波来推导HF滤波信息。
可基于维纳滤波器来执行滤波。换言之，编码设备可基于维纳滤波器来对频域原始块的高频分量和频域重构块的高频分量执行滤波。编码设备可基于滤波来推导HF滤波信息。HF滤波信息可包括频域重构块的高频分量的维纳滤波器系数。在这种情况下，编码设备可基于频域重构块的经滤波的高频分量和低频分量来推导修改的频域重构块。修改的频域重构块可以是频域重构块的经滤波的高频分量和低频分量的组合。
此外，尽管未示出，编码设备可根据基于低频分量的相位执行滤波以使频域原始块的低频分量与频域重构块的低频分量之差最小化。即，编码设备可执行滤波以使频域原始块的低频分量与频域重构块的低频分量之间的频域残差信号的数据量最小化。编码设备可基于滤波来推导LF滤波信息。
可基于维纳滤波器来执行滤波。换言之，编码设备可基于维纳滤波器来对频域原始块的低频分量和频域重构块的低频分量执行滤波。编码设备可基于滤波来推导LF滤波器信息。LF滤波器信息可包括频域重构块的低频分量的维纳滤波器系数。在这种情况下，编码设备可基于频域重构块的经滤波的高频分量和频域重构块的经滤波的低频分量来推导修改的频域重构块。修改的频域重构块可以是频域重构块的经滤波的高频分量和频域重构块的经滤波的低频分量的组合。
编码设备将HF滤波信息编码并输出(S1440)。编码设备可将HF滤波信息熵编码并将其以比特流形式输出。此外，编码设备可将LF滤波器信息熵编码并将其以比特流形式输出。输出的比特流可经由网络或通过存储介质发送或传送到解码设备。
尽管未示出，编码设备可将关于当前块的残差样本的信息编码并输出。关于残差样本的信息可包括关于残差样本的变换系数。
图15示意性地示出根据本发明的编码设备的视频编码方法。图15中所公开的方法可由图1中所公开的编码设备执行。具体地，例如，图15的S1500可由编码设备的重构区域生成单元执行，S1510至S1540可由编码设备的滤波器单元执行，并且S1550可由编码设备的熵编码器执行。
编码设备生成当前画面内的目标区域的重构区域(S1500)。编码设备可通过帧内预测模式或帧间预测模式生成目标区域的预测区域，并且可基于预测区域生成目标区域的重构区域。
编码设备推导目标区域的多个特定基本滤波器(S1510)。编码设备可推导用于目标区域的合并滤波器的多个基本滤波器。例如，基本滤波器可包括四个基本滤波器。
编码设备更新多个基本滤波器中的至少一个(S1520)。编码设备可更新关于对包括目标区域的当前切片(或当前帧)的先前切片(或先前帧)应用了多个基本滤波器中的至少一个的滤波器信息。
例如，编码设备可基于对包括目标区域的当前切片的先前切片应用的ALF系数来更新多个基本滤波器中的至少一个。
具体地，编码设备可推导应用于包括目标区域的当前切片的先前切片的自适应线性滤波器(ALF)系数。先前切片可具有与目标区域相同的量化参数，或者先前切片可具有与目标区域相同的时间级别。
编码设备可生成指示多个基本滤波器中的每一个是否已被更新的标志。该标志可被称为“CPF更新标志”。CPF更新标志的值可指示CPF更新标志的基本滤波器是否已被更新。例如，当CPF更新标志的值为1时，CPF更新标志的基本滤波器的滤波器系数可更新。当CPF更新标志的值为0时，CPF更新标志的基本滤波器的滤波器系数不可更新。
此外，如果ALF包括多个滤波器系数集合，则可能需要关于将使用包括在ALF中的多个滤波器系数集合中的哪一个来更新至少一个基本滤波器的附加信息。在这种情况下，编码设备可生成指示包括在ALF中的将用于更新基本滤波器的一个滤波器系数集合的ALF滤波器索引。
又如，编码设备可基于应用于包括目标区域的当前切片的先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数来更新多个基本滤波器中的至少一个。应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数可具有单一滤波器形式。因此，编码设备可选择多个基本滤波器中的一个，并且可基于应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数来更新所选择的基本滤波器的滤波器系数。在这种情况下，编码设备可生成关于基本滤波器更新的信息，其指示属于CPF的基本滤波器并且将利用先前帧的先前合并滤波器的滤波器系数更新的基本滤波器。与该信息对应的语法元素可按照切片、帧或PPS单元发送。另选地，编码设备可选择一个基本滤波器而无需发送该信息，并且可更新该基本滤波器的滤波器系数。例如，编码设备可选择属于多个基本滤波器并且具有权重信息的最小值的基本滤波器，或者可选择属于多个基本滤波器并且具有权重信息的最大值的基本滤波器。权重信息可被称为“调制权重”。
此外，编码设备可基于频率响应将应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数推导为与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数，并且可基于与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数来更新多个基本滤波器中的每一个的滤波器系数。与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数可基于包括多个频率带通滤波器的频率带通滤波器和先前合并滤波器的滤波器系数来推导。频率带通滤波器可包括发送低频(LF)分量的低频通滤波器、在频域上在垂直方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器、在频域上在水平方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器以及在频域上基于原点在对角方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器中的至少一个。与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数可通过将频率带通滤波器应用于先前合并滤波器的滤波器系数来推导。
尽管更新单元被示出为切片，可使用切片、帧或PPS作为更新单元来执行更新。
编码设备生成关于各个基本滤波器的权重信息(S1530)。编码设备可生成关于包括更新的基本滤波器的多个基本滤波器中的每一个的权重信息。
编码设备基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器(S1540)。编码设备可将关于各个基本滤波器的权重信息应用于各个基本滤波器的滤波器系数，并且可基于基本滤波器的滤波器系数来推导合并滤波器的滤波器系数。编码设备可将各个基本滤波器的滤波器系数乘以关于各个基本滤波器的权重信息的值，并且可基于基本滤波器的相乘的滤波器系数来推导合并滤波器的滤波器系数。权重信息可被称为“调制权重”。
编码设备通过基于合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域(S1550)。编码设备可基于合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波。编码设备可基于滤波的目标区域来生成修改的重构区域。所生成的重构区域可被存储在存储器中并且随后用于帧内预测和/或帧间预测。
编码设备将包括权重信息的关于合并滤波器的信息编码并输出(S1560)。编码设备可将关于合并滤波器的信息熵编码并将其以比特流形式输出。关于合并滤波器的信息可包括关于基本滤波器的权重信息。此外，编码设备可生成指示基本滤波器是否已被更新的CPF更新标志，并且可将CPF更新标志编码并以比特流形式输出。此外，编码设备可生成关于基本滤波器更新的信息，其指示属于当前块的基本滤波器并且将被推导为更新目标基本滤波器的当前块的基本滤波器，并且可将该信息编码并以比特流形式输出。此外，编码设备可生成ALF滤波器索引，其指示属于包括在ALF中的滤波器系数集合并且用于更新基本滤波器的滤波器系数集合，并且可将ALF滤波器索引编码并以比特流形式输出。比特流可经由网络或通过存储介质发送到解码设备。
尽管未示出，编码设备可将关于当前块的残差样本的信息编码并输出。关于残差样本的信息可包括关于残差样本的变换系数。
图16示意性地示出根据本发明的解码设备的视频编码方法。图16中所公开的方法可由图2中所公开的解码设备执行。具体地，例如，图16的S1600可由解码设备的熵解码器执行，S1610可由解码设备的变换器执行，S1620至S1640可由解码设备的滤波器单元执行，S1650可由解码设备的逆变换器执行。
解码设备通过比特流获得高频(HF)滤波器信息(S1600)。HF滤波信息可包括关于当前块的高频分量的滤波的滤波器信息。解码设备可通过比特流获得HF滤波信息。此外，HF滤波信息可根据基于维纳滤波器执行的滤波来推导。HF滤波信息可包括当前块的高频分量的维纳滤波器系数。
此外，尽管未示出，解码设备可通过比特流获得低频(LF)滤波器信息。LF滤波器信息可包括关于当前块的低频分量的滤波的滤波器信息。此外，LF滤波器信息可根据基于维纳滤波器执行的滤波来推导。LF滤波器信息可包括当前块的低频分量的维纳滤波器系数。
解码设备通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块(S1610)。解码设备可对空域中的当前块的重构块进行频率变换。重构块可以是通过帧内预测模式推导的当前块的重构块。此外，重构块可以是通过帧内预测模式推导的当前块的重构块。解码设备可基于与频域中的重构块对应的频率分量来推导频域重构块。
解码设备基于对频域重构块的低通滤波(LPF)来推导频域重构块的低频(LF)分量(S1620)。解码设备可基于对频域重构块的低通滤波来推导频域重构块的低频分量。在这种情况下，如果应用空域中的特定滤波器，则可执行与频域中的LPF基本上相同的功能。
此外，解码设备可推导低频分量的阈值，其指示包括频域重构块的低频分量的区域的大小。低频分量的阈值可预先定义，并且可通过比特流获得。
如果频域初步重构块的大小为N×N，频域初步重构块的左上频率分量的坐标为(0,0)，并且低频分量的阈值为n，则属于频域重构块内的变换系数并且包括在x轴上的第n列和y轴上的第n行内的区域中的变换系数可被包括在低频分量中。具体地，例如，低频分量的阈值可为2，并且低频分量的阈值可为3。
解码设备基于频域重构块和频域重构块的低频分量来推导频域重构块的高频(HF)分量(S1630)。解码设备可基于频率分量与频域重构块的低频分量之差来推导频域重构块的高频分量。
解码设备基于HF滤波信息对高频分量进行滤波(S1640)。解码设备可基于HF滤波信息对频域重构块的高频分量执行滤波。
例如，HF滤波信息可包括频域重构块的高频分量的维纳滤波器系数。在这种情况下，解码设备可通过基于该维纳滤波器系数的维纳滤波器对高频分量执行滤波。
此外，尽管未示出，解码设备可基于LF滤波器信息对频域重构块的低频分量执行滤波。
例如，LF滤波器信息可包括频域重构块的低频分量的维纳滤波器系数。在这种情况下，解码设备可通过基于该维纳滤波器系数的维纳滤波器对低频分量执行滤波。
解码设备基于经滤波的高频分量和低频分量来推导修改的频域重构块(S1650)。修改的频域重构块可以是频域重构块的经滤波的高频分量和低频分量的组合。
如果已对频域重构块的低频分量执行了滤波，则可基于LF滤波器信息对低频分量进行滤波。在这种情况下，修改的频域重构块可以是经滤波的高频分量和经滤波的低频分量的组合。
解码设备基于对修改的频域重构块的频率逆变换来推导空域中的当前块的修改的重构块(S1660)。解码设备可通过对修改的频域重构块执行频率逆变换来生成空域的修改的重构块。解码设备可基于修改的重构块生成重构画面。修改的频域重构块和/或空域的修改的重构块可被存储在存储器中并且随后用于帧内预测和/或帧间预测。
图17示意性地示出根据本发明的解码设备的视频编码方法。图17中所公开的方法可由图2中所公开的解码设备执行。具体地，例如，在图17中，S1700可由解码设备的重构区域生成单元执行，S1710至S1720和S1740至S1750可由解码设备的滤波器单元执行，并且S1730可由解码设备的熵解码器执行。
解码设备生成当前画面内的目标区域的重构区域(S1700)。解码设备可通过帧内预测模式或帧间预测模式生成目标区域的预测区域，并且可直接使用预测区域作为重构区域，或者可通过将残差信号与预测区域相加来生成重构区域。
解码设备推导目标区域的多个特定基本滤波器(S1710)。解码设备可推导目标区域的合并滤波器的多个基本滤波器。例如，基本滤波器可包括四个基本滤波器。
解码设备更新多个基本滤波器中的至少一个(S1720)。解码设备可基于关于对包括目标区域的当前切片(或当前帧)的先前切片(或先前帧)应用多个基本滤波器中的至少一个的滤波器信息来更新。
例如，解码设备可基于应用于包括目标区域的当前切片的先前切片的ALF系数来更新多个基本滤波器中的至少一个。
具体地，解码设备可推导应用于包括目标区域的当前切片的先前切片的自适应线性滤波器(ALF)系数。先前切片可具有与目标区域相同的量化参数，或者先前切片可具有与目标区域相同的时间级别。
解码设备可通过比特流获得指示多个基本滤波器中的每一个是否已被更新的标志。该标志可被称为“CPF更新标志”。CPF更新标志的值可指示CPF更新标志的基本滤波器是否已被更新。例如，当CPF更新标志的值为1时，CPF更新标志的基本滤波器的滤波器系数可更新。当CPF更新标志的值为0时，CPF的基本滤波器的滤波器系数可不更新。
此外，如果ALF包括多个滤波器系数集合，则可能需要关于将使用包括在ALF中的多个滤波器系数集合中的哪一个更新至少一个基本滤波器的附加信息。在这种情况下，解码设备可通过比特流获得ALF滤波器索引，其指示包括在ALF中的要用于更新基本滤波器的一个滤波器系数集合。
又如，解码设备可基于应用于包括目标区域的当前切片的先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数来更新多个基本滤波器中的至少一个。应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数可具有单一滤波器形式。因此，解码设备可选择多个基本滤波器中的一个，并且可基于应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数来更新所选择的基本滤波器的滤波器系数。在这种情况下，解码设备可通过比特流获得关于基本滤波器更新的信息，其指示属于CPF的基本滤波器并且要利用先前帧的先前合并滤波器的滤波器系数更新的基本滤波器。与该信息对应的语法元素可按照切片、帧或PPS单元发送。另选地，解码设备可选择一个基本滤波器而无需发送该信息，并且可更新基本滤波器的滤波器系数。例如，解码设备可选择属于多个基本滤波器并且具有权重信息的最小值的基本滤波器，或者可选择属于多个基本滤波器并且具有权重信息的最大值的基本滤波器。权重信息可被称为“调制权重”。
此外，解码设备可基于频率响应将应用于先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数推导为与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数，并且可基于与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数来更新多个基本滤波器中的每一个的滤波器系数。与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数可基于包括多个频率带通滤波器的频率带通滤波器和先前合并滤波器的滤波器系数来推导。频率带通滤波器可包括发送低频(LF)分量的低频通滤波器、在频域上在垂直方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器、在频域上在水平方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器以及在频域上基于原点在对角方向上发送高频(HF)分量的高频通滤波器中的至少一个。与多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数可通过将频率带通滤波器应用于先前合并滤波器的滤波器系数来推导。
尽管更新单元被示出为切片，可使用切片、帧或PPS作为更新单元来执行更新。
解码设备接收关于各个基本滤波器的权重信息(S1730)。解码设备可通过比特流获得关于包括更新的基本滤波器的多个基本滤波器中的每一个的权重信息。
解码设备基于基本滤波器和权重信息来确定目标区域的合并滤波器(S1740)。解码设备可将关于各个基本滤波器的权重信息应用于各个基本滤波器的滤波器系数，并且可基于基本滤波器的滤波器系数来推导合并滤波器的滤波器系数。解码设备可将各个基本滤波器的滤波器系数乘以关于各个基本滤波器的权重信息的值，并且可基于基本滤波器的相乘的滤波器系数来推导合并滤波器的滤波器系数。权重信息可被称为“调制权重”。
解码设备通过基于合并滤波器的滤波器系数对目标区域执行滤波来生成修改的重构区域(S1750)。解码设备可基于合并滤波器的滤波器系数来对目标区域执行滤波。解码设备可基于滤波的目标区域来生成修改的重构区域。所生成的重构区域可被存储在存储器中并且随后用于帧内预测和/或帧间预测。
根据本发明，当前块的低频分量和高频分量可被分离并滤波，因此滤波的计算复杂度可降低。
此外，根据本发明，当前块的低频分量和高频分量可被分离并滤波。因此，滤波的准确度可增加，并且总编码效率可增强。
此外，根据本发明，可更新适合于滤波目标区域的视觉质量改进的滤波器信息。因此，滤波的准确度可增加，并且总编码效率可改进。
在上述实施方式中，基于具有一系列步骤或方框的流程图来描述方法。本公开不限于上述步骤或方框的顺序。一些步骤或方框可同时进行或者按照与如上所述的其它步骤或方框不同的顺序进行。此外，本领域技术人员将理解，上述流程图中所示的步骤不是排他性的，在不影响本公开的范围的情况下，可包括另外的步骤或者可删除流程图中的一个或更多个步骤。
根据本发明的上述方法可按照软件形式来实现。根据本发明的编码器和/或解码器可被包括在例如TV、计算机、智能电话、机顶盒、显示装置等中执行图像处理的装置中。
当本发明的实施方式以软件实现时，上述方法可通过执行上述功能的模块(进程、函数等)来实现。这些模块可被存储在存储器中并由处理器执行。存储器可在处理器的内部或外部，并且存储器可使用各种熟知手段联接到处理器。处理器可包括专用集成电路(ASIC)、其它芯片组、逻辑电路和/或数据处理装置。存储器可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、存储卡、存储介质和/或其它存储装置。

Claims (15)

1.一种由视频解码设备执行的视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：
通过比特流获得高频HF滤波信息；
通过对空域中的当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；
基于对所述频域重构块的低通滤波来推导所述频域重构块的低频分量；
基于所述频域重构块和所述频域重构块的所述低频分量来推导所述频域重构块的高频分量；
基于所述HF滤波信息来对所述高频分量进行滤波；
基于经滤波的高频分量和所述低频分量来推导修改的频域重构块；以及
基于对所述修改的频域重构块的频率逆变换来推导所述当前块的空域的修改的重构块。
2.根据权利要求1所述的视频解码方法，该视频解码方法还包括以下步骤：通过所述比特流获得LF滤波器信息，
其中，基于所述LF滤波器信息对所述低频分量进行滤波。
3.根据权利要求2所述的视频解码方法，其中，所述修改的频域重构块是所述经滤波的高频分量和经滤波的低频分量的组合。
4.根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述HF信息包括所述高频分量的维纳滤波器系数。
5.根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，如果频域初步重构块的大小为N×N，所述频域初步重构块的左上频率分量的坐标为(0,0)，并且所述低频分量的阈值为n，则属于所述频域重构块内的变换系数并且被包括在x轴上的第n列和y轴上的第n行内的区域中的变换系数被包括在所述低频分量中。
6.根据权利要求5所述的视频解码方法，该视频解码方法还包括以下步骤：通过所述比特流获得所述低频分量的所述阈值。
7.一种由视频解码设备执行的视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤：
生成当前画面内的目标区域的重构区域；
推导所述目标区域的多个特定的基本滤波器；
更新所述多个基本滤波器中的至少一个基本滤波器；
接收关于所述基本滤波器中的每一个的权重信息；
基于所述基本滤波器和所述权重信息来确定所述目标区域的合并滤波器；以及
通过基于所确定的合并滤波器的滤波器系数对所述目标区域执行滤波来生成修改的重构区域。
8.根据权利要求7所述的视频解码方法，其中，更新所述多个基本滤波器中的所述至少一个基本滤波器的步骤包括以下步骤：
推导应用于包括所述目标区域的当前切片的先前切片的自适应线性滤波器ALF系数；以及
基于所述ALF系数来更新所述至少一个基本滤波器的滤波器系数。
9.根据权利要求8所述的视频解码方法，该视频解码方法还包括以下步骤：通过比特流获得所述多个基本滤波器中的每一个的聚集预测滤波器CPF更新标志，
其中，当所述基本滤波器的所述CPF更新标志的值为1时，所述基本滤波器的滤波器系数被更新。
10.根据权利要求8所述的视频解码方法，其中，所述先前切片具有与所述目标区域的量化参数相同的量化参数。
11.根据权利要求7所述的视频解码方法，其中，更新所述多个基本滤波器中的所述至少一个基本滤波器的步骤包括以下步骤：
推导应用于包括所述目标区域的当前切片的先前切片的先前合并滤波器的滤波器系数；以及
基于应用于所述先前切片的所述先前合并滤波器的滤波器系数来更新所述至少一个基本滤波器的滤波器系数。
12.根据权利要求11所述的视频解码方法，其中，基于应用于所述先前切片的所述先前合并滤波器的滤波器系数来更新所述至少一个基本滤波器的滤波器系数的步骤包括以下步骤：
选择属于所述多个基本滤波器并且具有所述权重信息的最小值的基本滤波器；以及
基于应用于所述先前切片的所述先前合并滤波器的滤波器系数来更新所选择的基本滤波器的滤波器系数。
13.根据权利要求11所述的视频解码方法，其中，基于应用于所述先前切片的所述先前合并滤波器的滤波器系数来更新所述至少一个基本滤波器的滤波器系数的步骤包括以下步骤：
基于频率响应将应用于所述先前切片的所述先前合并滤波器的滤波器系数推导为与所述多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数；以及
基于与所述多个基本滤波器中的每一个对应的滤波器系数来更新所述多个基本滤波器中的每一个的滤波器系数。
14.一种由视频编码设备执行的视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤：
通过对空域中的当前块的原始块执行频率变换来推导频域原始块；
通过对所述空域中的所述当前块的重构块执行频率变换来推导频域重构块；
基于对所述频域原始块和所述频域重构块的低通滤波来推导所述频域原始块的低频LF分量和所述频域重构块的低频分量；
基于所述频域原始块的低频分量、所述频域重构块的低频分量、所述频域原始块的频率分量和所述频域重构块的频率分量来推导所述频域原始块的高频分量和所述频域重构块的高频分量；
基于所述频域原始块的高频分量和频域初步重构块的高频分量来推导HF滤波信息；以及
将所述HF滤波信息编码并输出。
15.根据权利要求14所述的视频编码方法，该视频编码方法还包括以下步骤：
基于所述频域原始块的低频分量和所述频域初步重构块的低频分量来推导LF滤波器信息；以及
将所述LF滤波器信息编码并输出。
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