CN108495133A - 推导量化参数的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种方法，该方法恢复当前编码单元的差分量化参数；利用左量化参数、上量化参数和前量化参数的一个或两个量化参数产生当前编码单元的量化参数预测器；以及利用所述差分量化参数和所述量化参数预测器产生所述当前编码单元的量化参数；其中量化单元的最小大小是针对每个图画调节的。因此，通过调节量化单元的最小大小减小编码和解码设备的复杂性。而且，可以通过利用多个量化参数对量化参数编码并通过针对每个图画发送量化单元的最小大小来改善编码效率。

Description

推导量化参数的方法
本案是分案申请，其母案为于2012年11月5日提交的题为“推导量化参数的方法”、申请号为201210436688.9的申请。
技术领域
本发明涉及一种推导量化参数的方法和设备，更具体而言，涉及通过利用相邻量化参数产生类似于量化参数的量化参数预测器来对量化参数编码和解码的方法和设备。
背景技术
在H.264/MPEG-4 AVC中，一幅画面被分成多个宏块，利用帧间预测或帧内预测产生预测块，从而对相应宏块编码。变换初始块和预测块之间的差异以产生变换块，利用量化参数和量化矩阵对变换块进行量化。针对每个宏块调节量化参数，并利用先前的量化参数作为量化参数预测器对其进行编码。
同时，在构建中的HEVC(高效率视频编码)中，引入各种大小的编码单元以获得两倍的压缩效率。编码单元的作用类似于H.264的宏块。
但是，如果针对每个编码单元调节量化参数，那么要编码的量化参数数量随着编码单元的大小越小而增加。因此，针对每个编码单元调节量化参数导致需要更大量的编码比特来对量化参数编码，这降低了编码效率。而且，因为使用各种大小的编码单元使得量化参数和先前量化参数之间的相关性弱于H.264，所以需要一种新的对量化参数编码和解码的方法用于各种大小的编码单元。
发明内容
【技术问题】
本发明涉及这样一种方法：恢复当前编码单元的差分量化参数；产生所述当前编码单元的量化参数预测器；以及利用所述差分量化参数和所述量化参数预测器产生所述当前编码单元的量化参数。
【技术方案】
本发明的一个方面提供了一种对当前编码单元的量化参数解码的方法，包括：恢复当前编码单元的差分量化参数；产生所述当前编码单元的量化参数预测器；以及利用所述差分量化参数和所述量化参数预测器产生所述当前编码单元的量化参数，其中利用左量化参数、上量化参数和前量化参数的一个或两个量化参数产生所述量化参数预测器。
【有利效果】
根据本发明的方法恢复当前编码单元的差分量化参数；利用左量化参数、上量化参数和前量化参数的一个或两个量化参数产生当前编码单元的量化参数预测器；以及利用所述差分量化参数和所述量化参数预测器产生所述当前编码单元的量化参数；其中量化单元的最小大小是针对每个图画调节的。因此，通过调节量化单元的最小大小减小编码和解码设备的复杂性。而且，可以通过利用多个量化参数对量化参数编码并通过针对每个图画发送量化单元的最小大小来改善编码效率。
附图说明
图1是根据本发明的图像编码设备的方框图；
图2是示出了根据本发明的帧内预测模式的示意图；
图3是流程图，示出了根据本发明对量化参数编码的方法；
图4是根据本发明的图像解码设备的方框图；
图5是流程图，示出了根据本发明对量化参数解码的方法；
图6是流程图，示出了根据本发明在帧内预测中产生预测块的方法；
图7是流程图，示出了根据本发明导出帧内预测模式的流程；
图8是示意图，示出了根据本发明当前块参考像素的位置；
图9是方框图，示出了根据本发明在帧内预测中产生预测块的设备。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的各实施例。不过，本发明不限于下文公开的示范性实施例，而是可以通过各种方式实施。因此，本发明很多其他修改和变化都是可能的，要理解的是，在所公开的概念范围之内，可以通过与具体所述不同的方式实践本发明。
图1是根据本发明的图像编码设备100的方框图。
参考图1，根据本发明的图像编码设备100包括图画分割单元101、变换单元103、量化单元104、扫描单元105、熵编码单元106、逆量化单元107、逆变换单元108、后期处理单元110、图画存储单元111、帧内预测单元112、帧间预测单元113、减法器102和加法器109。
图画分割单元101将图画或切片(slice)划分成多个最大编码单元(LCU)，并将每个LCU划分成一个或多个编码单元。图画分割单元101确定每个编码单元的预测模式和预测单元大小与变换单元大小。
LCU包括一个或多个编码单元。LCU具有递归的四叉树结构，以指定LCU的分割结构。指定编码单元的最大大小和最小大小的信息包括在序列参数集中。由一个或多个分裂编码单元标志(split_cu_flag)指定分割结构。编码单元的大小是2N×2N。
编码单元包括一个或多个预测单元。在帧内预测中，预测单元的大小是2N×2N或N×N。在帧间预测中，预测单元的大小是2N×2N、2N×N、N×2N或N×N。当预测单元在帧间预测中是不对称分割时，预测单元的大小也可以是hN×2N、(2-h)N×2N、2N×hN和2N×(2-h)N之一。h的值为1/2。
编码单元包括一个或多个变换单元。变换单元具有递归的四叉树结构，以指定分割结构。由一个或多个分裂变换单元标记(split_tu_flag)指定分割结构。指定变换单元的最大大小和最小大小的信息包括在序列参数集中。
帧内预测单元112确定当前预测单元的帧内预测模式并利用帧内预测模式产生一个或多个预测块。预测块具有与变换单元同样的大小。如果当前块有不可用的参考像素，帧内预测单元112产生参考像素，根据当前块的大小和帧内预测模式自适应地对当前块的参考像素滤波并产生当前块的预测块。当前块具有与预测块同样的大小。
图2是示出了根据本发明的帧内预测模式的示意图。如图2所示，帧内预测模式的数量为35。DC模式和平面模式是非方向性帧内预测模式，其他是方向性帧内预测模式。
帧间预测单元113利用图画存储单元111中存储的一个或多个参考图画确定当前预测单元的运动信息并产生预测单元的预测块。运动信息包括一个或多个参考图画索引和一个或多个运动矢量。
变换单元103利用初始块和预测块变换残余信号以产生变换块。在变换单元中变换残余信号。变换类型由预测模式和变换单元的大小确定。变换类型是基于DCT的整数变换或基于DST的整数变换。
量化单元104确定用于量化变换块的量化参数。量化参数是量化步长。针对编码单元大小等于或大于参考大小的每个量化单元确定量化参数。参考大小是量化单元的最小大小。如果编码单元的大小等于或大于量化单元的最小大小，编码单元变为量化单元。最小量化单元中可以包括多个编码单元。量化单元的最小大小是编码单元可允许大小之一。
量化单元104产生量化参数预测器并通过从量化参数减去量化参数预测器以产生差分量化参数。对差分量化参数进行编码并发送到解码器。如果编码单元之内没有要发送的残余信号，可以不发送编码单元的差分量化参数。
利用相邻编码单元的量化参数和/或先前编码单元的量化参数产生量化参数预测器。
在一个范例中，量化单元104按照下述顺序相继检索左量化参数、上量化参数和左上量化参数，并利用一个或两个可用量化参数产生量化参数预测器。例如，在有至少两个量化参数时，将按照该次序检索的前两个可用量化参数的平均值设置为量化参数预测器。在仅有一个量化参数时，将可用的量化参数设置为量化参数预测器。左量化参数是左相邻编码单元的量化参数。上量化参数是上相邻编码单元的量化参数。左上量化参数是左上相邻编码单元的量化参数。
在另一个范例中，量化单元104按照所述顺序相继检索左量化参数、上量化参数和前量化参数，并利用一个或两个可用量化参数产生量化参数预测器。在有至少两个量化参数时，将按照该次序检索的前两个可用量化参数的平均值设置为量化参数预测器。在仅有一个量化参数可用时，将可用的量化参数设置为量化参数预测器。亦即，如果有左和上量化参数可用，则将左和上量化参数的平均值设置为量化参数预测器。如果有左量化参数和上量化参数之一可用，将可用量化参数和前量化参数的平均值设置为量化参数预测器。如果左量化参数和上量化参数都不可用，将前量化参数设置为量化参数预测器。前量化参数是编码次序中前编码单元的量化参数。对平均值进行四舍五入。
量化单元104利用量化矩阵和量化参数对变换块进行量化以产生量化块。向逆量化单元107和扫描单元105提供量化块。
扫描单元105确定扫描模式并向量化块应用该扫描模式。在将CABAC(语境自适应二进制算术编码)用于熵编码时，如下确定扫描模式。
在帧内预测中，量化变换系数的分布根据帧内预测模式和变换单元的大小而变化。于是，由帧内预测模式和变换单元的大小确定扫描模式。在对角线扫描、垂直扫描和水平扫描间选择扫描模式。将量化块的量化变换系数分成显著标记、系数符号和系数级别。将扫描模式分别应用于显著标记、系数符号和系数级别。
在变换单元的大小等于或小于第一大小时，为垂直模式和垂直模式预定数量的相邻帧内预测模式选择水平扫描，为水平模式和水平模式预定数量的相邻帧内预测模式选择垂直扫描，为其他帧内预测模式选择对角线扫描。第一大小为8×8。
在变换单元的大小大于第一大小时，为所有帧内预测模式选择对角线扫描。
在帧间预测中，使用对角线扫描。
在变换单元的大小大于第二大小时，将量化块分成多个子集并进行扫描。第二大小是4×4。用于扫描子集的扫描模式与用于扫描每个子集的量化变换系数的扫描模式相同。沿相反方向扫描每个子集的量化变换系数。也沿反向扫描子集。
对最后非零位置编码并发送到解码器。最后非零位置指定最后非零量化变换系数在变换单元中的位置。确定非零子集标志并进行编码。非零子集标志表示子集是否包含非零系数。不针对覆盖DC系数的子集和覆盖最后非零系数的子集定义非零子集标志。
逆量化单元107对量化块量化的变换系数进行逆量化。
逆变换单元108对逆量化块进行逆变换以产生空间域的残余信号。
加法器109通过将残余块和预测块相加来产生重构块。
后期处理单元110执行解块过滤过程，以清除重建图画中产生的分块人为噪声。
图画存储单元111从后期处理单元110接收经后期处理的图像并在图画单元中存储图像。图画可以是帧或场。
熵编码单元106对从扫描单元105接收的一维系数信息、从帧内预测单元112接收的帧内预测信息、从帧间预测单元113接收的运动信息等进行熵编码。
图3是流程图，示出了根据本发明对量化参数编码的方法。
确定量化单元的最小大小(S110)。量化单元的最小大小等于LCU的大小或LCU子块的大小。针对每个图画确定量化单元的最小大小。
确定量化参数(S120)。针对每个量化单元确定量化参数。如果当前编码单元的大小等于或大于量化单元的最小大小，当前编码单元变为量化单元。如果最小量化单元包括多个编码单元，针对最小量化单元之内的所有编码单元确定量化参数。
产生量化参数预测器(S130)。也针对每个量化单元确定量化参数预测器。如果当前编码单元的大小等于或大于量化单元的最小大小，产生针对当前编码单元的量化参数。如果最小量化单元包括多个编码单元，则确定针对编码次序中第一编码单元的量化参数预测器并用于最小量化单元之内的剩余编码单元。
利用相邻编码单元的量化参数和先前编码单元的量化参数产生量化参数。
在一个范例中，按照所述顺序相继检索左量化参数、上量化参数和左上量化参数，并利用一个或两个可用量化参数产生量化参数预测器。例如，在有至少两个量化参数时，将按照该次序检索的前两个可用量化参数的平均值设置为量化参数预测器。在仅有一个量化参数时，将可用的量化参数设置为量化参数预测器。左量化参数是左相邻编码单元的量化参数。上量化参数是上相邻编码单元的量化参数。左上量化参数是左上相邻编码单元的量化参数。
在另一个范例中，按照所述顺序相继检索左量化参数、上量化参数和前量化参数，并利用一个或两个可用量化参数产生量化参数预测器。在有至少两个量化参数时，将按照该次序检索的前两个可用量化参数的平均值设置为量化参数预测器。在仅有一个量化参数时，将可用的量化参数设置为量化参数预测器。亦即，如果有左和上量化参数，则将左和上量化参数的平均值设置为量化参数预测器。如果有左量化参数和上量化参数之一，将可用量化参数和前量化参数的平均值设置为量化参数预测器。如果左量化参数和上量化参数都不可用，将前量化参数设置为量化参数预测器。前量化参数是编码次序中前编码单元的量化参数。对平均值进行四舍五入。
利用当前编码单元的量化参数和当前编码单元的量化参数预测器产生差分量化参数(dQP)(S140)。
对差分量化参数进行熵编码(S150)。将dQP变换成dQP的绝对值和表示dQP符号的符号标记。将dQP的绝对值二进制化为截断一元码。然后，对绝对值和符号标记进行算术编码。如果绝对值为零，则不存在符号标记。
同时，还向解码设备发送量化单元的最小大小。
需要两个步骤以在构建中的当前HM(HEVC测试模型)中发送量化单元的最小大小。首先，决定是否按照序列级别针对每个LCU或LCU的子块调节量化参数，如果决定按照序列级别针对LCU的每个子块调节量化参数，那么在图画级别上确定量化单元的最小大小。在SPS(序列参数集)中包括表示是否针对每个LCU或LCU的子块调节量化参数的第一参数(cu_qp_delta_enabled_flag)。如果第一参数表示针对每个LCU子块调节量化参数，那么在PPS(图画参数集)中包括第二参数(max_cu_qp_delta)。第二参数指定小于LCU大小的量化单元的最小大小。因此，如果在至少一个图画中使用最小大小的量化单元，则编码过程的复杂性增加且应当发送两个参数。
在本发明中，省去了判断量化单元的最小大小是否在序列级别上小于LCU的大小。亦即，针对每个图画确定量化单元的最小大小。因此，可以使用一个参数(例如，cu_qp_delta_enabled_info)指定量化单元的最小大小。该参数指定最小量化单元的深度。量化单元的最小大小可以等于LCU的大小或LCU子块的大小。因此，发送量化单元最小大小需要的编码比特减少，且编码过程的复杂性也减小。
可以使用预定的量化矩阵和用户定义的量化矩阵对变换块进行量化。在使用一个或多个用户定义的量化矩阵时，一个或多个用户定义的量化矩阵应当包括在SPS或PPS中。为了减少用户定义的量化矩阵的信令比特，利用DPCM(差分脉码调制)对用户定义的量化矩阵的系数编码。向用于DPCM的系数应用对角线扫描。
在用户定义的量化矩阵大小大于预定大小时，对用户定义的量化矩阵的系数进行欠采样以减少信令比特，然后利用DPCM编码。预定大小可以是8×8。例如，如果用户定义的量化矩阵大小为16×16，利用4：1欠采样对除用户定义的量化矩阵的系数之外的系数进行欠采样。独立于欠采样的矩阵发送DC系数。
图4是根据本发明的图像解码设备200的方框图。
根据本发明的图像解码设备200包括熵解码单元201、逆扫描单元202、逆量化单元203、逆变换单元204、加法器205、后期处理单元206、图画存储单元207、帧内预测单元208和帧间预测单元209。
熵解码单元201从接收的比特流提取帧内预测信息、帧间预测信息和一维系数信息。熵解码单元201向帧间预测单元209发送帧间预测信息，向帧内预测单元208发送帧内预测信息，向逆扫描单元202发送系数信息。
逆扫描单元202使用逆扫描模式产生二维量化块。应该将CABAC用作熵编码方法。逆扫描模式是对角线扫描、垂直扫描和水平扫描之一。
在帧内预测中，由帧内预测模式和变换单元的大小确定逆扫描模式。在对角线扫描、垂直扫描和水平扫描间选择逆扫描模式。将选择的逆扫描模式分别应用于显著标记、系数符号和系数级别以产生量化块。
在变换单元的大小等于或小于第一大小时，为垂直模式和垂直模式预定数量的相邻帧内预测模式选择水平扫描，为水平模式和水平模式预定数量的相邻帧内预测模式选择垂直扫描，为其他帧内预测模式选择对角线扫描。第一大小为8×8。
在变换单元的大小大于第一大小时，为所有帧内预测模式选择对角线扫描。
在帧间预测中，使用对角线扫描。
在变换单元的大小大于第二大小时，在子集的单元中逆扫描显著标记、系数符号和系数级别以产生子集。并对子集进行逆扫描以产生量化块。第二大小是4×4。
用于产生每个子集的逆扫描模式与用于产生量化块的逆扫描模式相同。沿相反方向扫描显著标记、系数符号和系数级别。也沿反向扫描子集。
从编码器接收最后非零位置和非零子集标志。使用最后非零位置确定要产生的子集数量。使用非零子集标志确定要通过应用逆扫描模式产生的子集。利用逆扫描模式产生覆盖DC系数的子集和覆盖最后非零系数的子集，因为未发送针对覆盖DC系数的子集和覆盖最后非零系数的子集的非零子集标志。
逆量化单元203从熵解码单元201接收差分量化参数并产生量化参数预测器。通过图1的量化单元104的相同操作产生量化参数预测器。然后，逆量化单元203将差分量化参数和量化参数预测器相加以产生当前编码单元的量化参数。如果当前编码单元等于或大于最小量化单元且不从编码器接收用于当前编码单元的差分量化参数，将差分量化参数设置为0。
逆量化单元203对量化块进行逆量化。
逆变换单元204对逆量化块进行逆变换以恢复残余块。根据预测模式和变换单元的大小自适应地确定逆变换类型。逆变换类型是基于DCT的整数变换或基于DST的整数变换。
帧内预测单元208利用接收的帧内预测信息恢复当前预测单元的帧内预测模式，并根据恢复的帧内预测模式产生预测块。预测块的大小与变换单元相同。如果当前块有不可用的参考像素，帧内预测单元208产生参考像素，根据当前块的大小和帧内预测模式自适应地对当前块的参考像素滤波。当前块的大小与变换单元相同。
帧间预测单元209利用接收的帧间预测信息恢复当前预测单元的运动信息，并利用运动信息产生预测块。
后期处理单元206与图1的后期处理单元110同样工作。
图画存储单元207从后期处理单元206接收经后期处理的图像并在图画单元中存储图像。图画可以是帧或字段。
加法器205将恢复的残余块和预测块相加以产生重构块。
图5是流程图，示出了根据本发明对量化参数解码的方法。
导出量化单元的最小大小(S210)。从PPS提取指定最小量化单元深度的参数(cu_qp_delta_enabled_info)。如下针对每个图画导出量化单元的最小大小：
Log2(MinQUSize)＝Log2(MaxCUSize)–cu_qp_delta_enabled_info
MinQUSize是量化单元的最小大小。MaxCUSize是LCU的大小。
恢复当前编码单元的差分量化参数(dQP)(S220)。针对每个量化单元恢复dQP。例如，如果当前编码单元的大小等于或大于量化单元的最小大小，则为当前编码单元恢复dQP。如果当前编码单元不包含编码的dQP，将dQP设置为零。如果量化单元包括多个编码单元，包含解码次序中至少一个非零系数的第一编码单元包含编码的dQP。
对编码的dQP进行算术解码以产生dQP的绝对值和表示dQP符号的符号标记。DQP的绝对值是二进制化为截断一元码的二进制串。然后，从绝对值的二进制串和符号标记恢复dQP。如果绝对值为零，则不存在符号标记。
产生当前编码单元的量化参数预测器(S230)。利用图3的步骤S130的相同操作产生量化参数预测器。如果量化单元包括多个编码单元，产生解码次序中第一编码单元的量化参数预测器，将产生的量化参数预测器用于量化单元之内所有的编码单元。
利用dQP和量化参数预测器产生量化参数(S240)。
同时，还恢复用户定义的量化矩阵。通过SPS或PPS从编码设备接收一组用户定义的量化矩阵。利用逆DPCM恢复用户定义的量化矩阵。将对角线扫描用于DPCM。在用户定义的量化矩阵大小大于8×8时，通过对接收的8×8量化矩阵的系数进行过采样来恢复用户定义的量化矩阵。从SPS或PPS提取用户定义的量化矩阵的DC系数。例如，如果用户定义的量化矩阵大小为16×16，利用1：4过采样对接收的8×8量化矩阵的系数进行过采样。
图6是流程图，示出了根据本发明在帧内预测中产生预测块的方法。
对当前预测单元的帧内预测信息进行熵解码(S310)。
帧内预测信息包括模式组指示符和预测模式索引。模式组指示符是表示当前预测单元的帧内预测模式是否属于最可能的模式组(MPM组)的标志。如果标志是1，当前预测单元的帧内预测单元属于MPM组。如果标志是0，当前预测单元的帧内预测单元属于残余模式组。残余模式组包括除属于MPM组的帧内预测模式之外的所有帧内预测模式。预测模式索引指定由模式组指示符指定的组之内当前预测单元的帧内预测模式。
利用帧内预测信息导出当前预测单元的帧内预测模式(S320)。
图7是流程图，示出了根据本发明导出帧内预测模式的流程。利用以下有次序的步骤恢复当前预测单元的帧内预测模式。
利用相邻预测单元的帧内预测模式构造MPM组(S321)。由左帧内预测模式和上帧内预测模式自适应地确定MPM组的帧内预测模式。左帧内预测模式是左相邻预测单元的帧内预测模式，上帧内预测模式是上相邻预测单元的帧内预测模式。MPM组由三个帧内预测模式构成。
如果不存在左或上相邻预测单元，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。例如，如果当前预测单元位于图画的左或上边界，则不存在左或上相邻预测单元。如果左或上相邻单元位于其他切片或其他区块之内，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。如果左或上相邻单元是帧间编码的，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。如果上相邻单元位于其他LCU之内，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都可用且彼此不同时，将左帧内预测模式和上帧内预测模式包括在MPM组中，将一个额外的帧内预测模式加到MPM组。将索引0分配给模式编号小的一个帧内预测模式，将索引1分配给另一个。或将索引0分配给左帧内预测模式，将索引1分配给上帧内预测模式。如下由左和上帧内预测模式确定增加的帧内预测模式。
如果左和上帧内预测模式之一是非方向性模式，另一个是方向性模式，将另一个非方向性模式加到MPM组。例如，如果左和上帧内预测模式之一是DC模式，将平面模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式之一是平面模式，将DC模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式都是非方向性模式，将垂直模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式都是方向性模式，将DC模式或平面模式加到MPM组。
在仅有左帧内预测模式和上帧内预测模式之一可用时，将可用的帧内预测模式包括在MPM组中，将增加的两个帧内预测模式加到MPM组。如下通过可用的帧内预测模式确定增加的两个帧内预测模式。
如果可用的帧内预测模式是非方向性模式，将其他非方向性模式和垂直模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是DC模式，将平面模式和垂直模式增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是平面模式，将DC模式和垂直模式增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是方向性模式，将两个非方向性模式(DC模式和平面模式)增加到MPM组。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都可用且彼此相同时，将可用帧内预测模式包括在MPM组中，将两个增加的帧内预测模式增加到MPM组。如下通过可用的帧内预测模式确定增加的两个帧内预测模式。
如果可用的帧内预测模式是方向性模式，将两个相邻方向性模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是模式23，将左相邻模式(模式1)和右相邻模式(模式13)增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是模式30，将两个相邻模式(模式2和模式16)增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是非方向性模式，将其他非方向性模式和垂直模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是DC模式，将平面模式和垂直模式增加到MPM组。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都不可用时，将三个额外的帧内预测模式增加到MPM组。这三个帧内预测模式是DC模式、平面模式和垂直模式。按照DC模式、平面模式和垂直模式的次序或平面模式、DC模式和垂直模式的次序将索引0、1和2分配给三个帧内预测模式，
判断模式组指示符是否指示MPM组(S322)。
如果模式组指示符指示MPM组，将预测模式索引指定的MPM组的帧内预测模式设置为当前预测单元的帧内预测模式(S323)。
如果模式组指示符不指示符指示MPM组，将预测模式索引指定的残余模式组的帧内预测模式设置为当前预测单元的帧内预测模式(S324)。如以下顺序步骤那样利用预测模式索引和MPM组的帧内预测模式导出当前单元的帧内预测模式。
在MPM组的三个帧内预测模式中，将模式编号最低的帧内预测模式设置为第一候选，将模式编号中间的帧内预测模式设置为第二候选，将模式编号最高的帧内预测模式设置为第三候选。
1)将预测模式索引与第一候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第一候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
2)将预测模式索引与第二候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第二候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
3)将预测模式索引与第三候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第三候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
4)将最后预测模式索引的值设置为当前预测单元的帧内预测模式的模式编号。
基于指定变换单元大小的变换大小信息确定预测块的大小(S330)。变换大小信息可以是一个或多个指定变换单元大小的split_transform_flag。
如果变换单元的大小等于当前预测单元的大小，则预测块的大小等于当前预测单元的大小。
如果变换单元的大小小于当前预测单元的大小，则预测块的大小等于变换单元的大小。在这种情况下，对当前预测单元的每个子块执行产生重构块的过程。亦即，产生当前子块的预测块和残余块，通过将预测块和残余块相加产生每个子块的重构块。然后，产生解码次序中下一子块的预测块、残余块和重构块。使用恢复的帧内预测模式产生所有子块的所有预测块。将当前子块的重构块的一些像素用作下一子块的参考像素。因此，能够产生更类似于初始子块的预测块。
接下来，判断是否当前块的所有参考像素都可用，如果一个或多个参考像素不可用，产生参考像素(S340)。当前块是当前预测单元或当前子块。当前块的大小是变换单元的大小。
图8是示意图，示出了根据本发明当前块参考像素的位置。如图8所示，当前块的参考像素由位于(x＝0，…，2N-1，y＝-1)的上参考像素、位于(x＝-1，y＝0，…，2M-1)的左参考像素和位于(x＝-1，y＝-1)的角像素构成。N是当前块的宽度，M是当前块的高度。
如果在对应位置不存在重构像素或重构像素位于另一切片之内，将参考像素设置为不可用。在受约束帧内预测模式(CIP模式)中，也将帧间模式的重构像素设置为不可用。
如果一个或多个参考像素不可用，如下针对一个或多个不可用的参考像素产生一个或多个参考像素。
如果所有参考像素都不可用，用值2L-1替代所有参考像素的值。L的值是用于表示亮度像素值的比特数量。
如果可用参考像素仅位于不可用参考像素的一侧，则用最接近不可用像素的参考像素值替代不可用参考像素。
如果可用参考像素位于不可用参考像素的两侧，则用在每侧最接近不可用像素的参考像素的平均值或在预定方向上最接近不可用像素的参考像素值替代每个不可用参考像素。
接下来，基于帧内预测模式和当前块的大小自适应地对参考像素进行过滤(S350)。当前块的大小是变换单元的大小。
在DC模式中，不对参考像素进行过滤在垂直模式和水平模式中，不对参考像素进行过滤。在除了垂直和水平模式的方向性模式中，根据当前块的大小调整参考像素。
如果当前的大小是4×4，在所有帧内预测模式中都不对参考像素过滤。对于8×8、16×16和32×32的大小，随着当前块的大小变大，对参考像素进行过滤的帧内预测模式数量增大。例如，在垂直模式和垂直模式预定数量的相邻帧内预测模式中不对参考像素进行过滤。在水平模式和水平模式预定数量的相邻帧内预测模式中也不对参考像素进行过滤。预定数量是0～7之一，随着当前块大小变大而减小。
接下来，根据恢复的帧内预测模式利用参考像素产生当前块的预测块(S360)。
在DC模式中，通过对位于(x＝0，…N-1，y＝-1)的N个参考像素和位于(x＝-1，y＝0，..M-1)的M个参考像素求平均值来产生不与参考像素相邻的预测块的预测像素。利用平均值和一个或两个相邻参考像素产生与参考像素相邻的预测像素。
在垂直模式中，通过拷贝垂直参考像素的值来产生与左参考像素不相邻的预测像素。由垂直参考像素以及角像素和左相邻像素间的方差产生与左参考像素相邻的预测像素。
在水平模式中，使用相同方法产生预测像素。
图9是方框图，示出了根据本发明在帧内预测中产生预测块的设备。
根据本发明的设备300包括语法分析单元310、预测模式解码单元320、预测大小确定单元330、参考可用性检查单元340、参考像素产生单元350、参考像素过滤单元360和预测块产生单元370。
语法分析单元310从比特流恢复当前预测单元的帧内预测信息。
帧内预测信息包括模式组指示符和预测模式索引。模式组指示符是表示当前预测单元的帧内预测模式是否属于最可能的模式组(MPM组)的标志。如果标志是1，当前预测单元的帧内预测单元属于MPM组。如果标志是0，当前预测单元的帧内预测单元属于残余模式组。残余模式组包括除属于MPM组的帧内预测模式之外的所有帧内预测模式。预测模式索引指定由模式组指示符指定的组之内当前预测单元的帧内预测模式。
预测模式解码单元320包括MPM组构造单元321和预测模式恢复单元322。
MPM组构造单元321构造当前预测单元的MPM组。利用相邻预测单元的帧内预测模式构造MPM组。由左帧内预测模式和上帧内预测模式自适应地确定MPM组的帧内预测模式。左帧内预测模式是左相邻预测单元的帧内预测模式，上帧内预测模式是上相邻预测单元的帧内预测模式。MPM组由三个帧内预测模式构成。
MPM组构造单元321检查左帧内预测模式和上帧内预测模式的可用性。如果不存在左或上相邻预测单元，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。例如，如果当前预测单元位于图画的左或上边界，则不存在左或上相邻预测单元。如果左或上相邻单元位于其他切片或其他区块之内，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。如果左或上相邻单元是帧间编码的，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。如果上相邻单元位于其他LCU之内，将左或上相邻单元的帧内预测模式设置为不可用。
MPM组构造单元321如下构造MPM组。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都可用且彼此不同时，将左帧内预测模式和上帧内预测模式包括在MPM组中，将一个额外的帧内预测模式加到MPM组。将索引0分配给模式编号小的一个帧内预测模式，将索引1分配给另一个。或将索引0分配给左帧内预测模式，将索引1分配给上帧内预测模式。如下由左和上帧内预测模式确定增加的帧内预测模式。
如果左和上帧内预测模式之一是非方向性模式，另一个是方向性模式，将另一个非方向性模式加给MPM组。例如，如果左和上帧内预测模式之一是DC模式，将平面模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式之一是平面模式，将DC模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式都是非方向性模式，将垂直模式加到MPM组。如果左和上帧内预测模式都是方向性模式，将DC模式或平面模式加到MPM组。
在仅有左帧内预测模式和上帧内预测模式之一可用时，将该可用的帧内预测模式包括在MPM组中，将另外两个帧内预测模式加到MPM组。如下通过可用的帧内预测模式确定增加的两个帧内预测模式。
如果可用的帧内预测模式是非方向性模式，将其他非方向性模式和垂直模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是DC模式，将平面模式和垂直模式增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是平面模式，将DC模式和垂直模式增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是方向性模式，将两个非方向性模式(DC模式和平面模式)增加到MPM组。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都可用且彼此相同时，将可用帧内预测模式包括在MPM组中，将两个额外的帧内预测模式增加到MPM组。如下通过可用的帧内预测模式确定增加的两个帧内预测模式。
如果可用的帧内预测模式是方向性模式，将两个相邻方向性模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是模式23，将左相邻模式(模式1)和右相邻模式(模式13)增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是模式30，将两个相邻模式(模式2和模式16)增加到MPM组。如果可用的帧内预测模式是非方向性模式，将其他非方向性模式和垂直模式增加到MPM组。例如，如果可用的帧内预测模式是DC模式，将平面模式和垂直模式增加到MPM组。
在左帧内预测模式和上帧内预测模式都不可用时，将三个额外的帧内预测模式增加到MPM组。这三个帧内预测模式是DC模式、平面模式和垂直模式。按照DC模式、平面模式和垂直模式的次序或平面模式、DC模式和垂直模式的次序将索引0、1和2分配给三个帧内预测模式。
预测模式恢复单元322如下利用模式组指示符和预测模式索引导出当前预测单元的帧内预测模式。
预测模式恢复单元322判断模式组指示符是否表示MPM组。
如果模式组指示符指示MPM组，预测模式恢复单元322将预测模式索引指定的MPM组的帧内预测确定为当前预测单元的帧内预测模式。
如果模式组不指示符指示MPM组，预测模式恢复单元322将预测模式索引指定的残余模式组的帧内预测确定为当前预测单元的帧内预测模式。如以下顺序步骤那样利用预测模式索引和MPM组的帧内预测模式导出当前单元的帧内预测模式。
在MPM组的三个帧内预测模式中，将模式编号最低的帧内预测模式设置为第一候选，将模式编号中间的帧内预测模式设置为第二候选，将模式编号最高的帧内预测模式设置为第三候选。
1)将预测模式索引与第一候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第一候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
2)将预测模式索引与第二候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第二候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
3)将预测模式索引与第三候选比较。如果预测模式索引等于或大于MPM组的第三候选，将预测模式索引的值增加一。否则，维持预测模式索引的值。
4)将最后预测模式索引的值设置为当前预测单元的帧内预测模式的模式编号。
预测大小确定单元330基于指定变换单元大小的变换大小信息确定预测块的大小。变换大小信息可以是一个或多个指定变换单元大小的split_transform_flag。
如果变换单元的大小等于当前预测单元的大小，预测块的大小等于当前预测单元的大小。
如果变换单元的大小小于当前预测单元的大小，预测块的大小等于当前预测单元的大小。在这种情况下，对当前预测单元的每个子块执行产生重构块的过程。亦即，产生当前子块的预测块和残余块，通过将预测块和残余块相加产生每个子块的重构块。然后，产生解码次序中下一子块的预测块、残余块和重构块。使用恢复的帧内预测模式产生所有子块的所有预测块。将当前子块的重构块的一些像素用作下一子块的参考像素。因此，能够产生更类似于初始子块的预测块。
参考像素可用性检查单元340判断是否当前块的所有参考像素都可用。当前块是当前预测单元或当前子块。当前块的大小是变换单元的大小。
如果当前块的一个或多个参考像素不可用，参考像素产生单元350产生参考像素。
如果所有参考像素都不可用，用值2L-1替代所有参考像素的值。L的值是用于表示亮度像素值的比特数量。
如果可用参考像素仅位于不可用参考像素的一侧，则用最接近不可用像素的参考像素值替代不可用参考像素。
如果可用参考像素位于不可用参考像素的两侧，则用在每侧最接近不可用像素的参考像素的平均值或在预定方向上最接近不可用像素的参考像素值替代每个不可用参考像素。
参考像素过滤单元360基于帧内预测模式和当前块的大小自适应地对参考像素进行过滤。
在DC模式中，不对参考像素进行过滤。在垂直模式和水平模式中，不对参考像素进行过滤。在除了垂直和水平模式的方向性模式中，根据当前块的大小调整参考像素。
如果当前的大小是4×4，在所有帧内预测模式中都不对参考像素过滤。对于8×8、16×16和32×32的大小，随着当前块的大小变大，对参考像素进行过滤的帧内预测模式数量增大。例如，在垂直模式和垂直模式预定数量的相邻帧内预测模式中不对参考像素进行过滤。在水平模式和水平模式预定数量的相邻帧内预测模式中也不对参考像素进行过滤。所述预定数量是0～7之一，并且随着当前块大小变大而减小。
预测块产生单元370根据恢复的帧内预测模式利用参考像素产生当前块的预测块。
在DC模式中，通过对位于(x＝0，…N-1，y＝-1)的N个参考像素和位于(x＝-1，y＝0，..M-1)的M个参考像素求平均值来产生不与参考像素相邻的预测块的预测像素。利用所述平均值和一个或两个相邻参考像素产生与参考像素相邻的预测像素。
在垂直模式中，通过拷贝垂直参考像素的值来产生与左参考像素不相邻的预测像素。由垂直参考像素以及角像素和左相邻像素间的方差产生与左参考像素相邻的预测像素。
在水平模式中，使用相同方法产生预测像素。
尽管已经参考其某些示范性实施例示出并描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，可以在其中做出各种形式和细节的改变而不脱离如所附权利要求界定的本发明精神和范围。

Claims (7)

1.一种图像解码设备，所述设备包括：
帧内预测单元，用于利用当前预测单元的帧内预测模式来产生预测块；
逆扫描单元，用于根据基于所述帧内预测模式和变换单元的大小选择的逆扫描模式逆扫描显著标记、系数符号和系数级别以产生量化块；
逆量化单元，用于利用量化参数和量化矩阵逆量化所述量化块以产生变换块；
逆变换单元，用于逆变换所述变换块以产生残余块；以及
加法器，用于将所述预测块和所述残余块相加以产生重构块，
其中，利用差分量化参数和量化参数预测器产生所述量化参数，
利用指示所述差分量化参数的绝对值的二进制串和指示所述差分量化参数的符号的二进制码来恢复所述差分量化参数，
如果当前编码单元的左量化参数、上量化参数和前量化参数中的两个或更多个量化参数可用，通过以下方式利用两个可用的量化参数产生所述量化参数预测器：
如果所述左量化参数和所述上量化参数可用，将所述左量化参数和所述上量化参数的平均值设置为所述量化参数预测器，
如果所述左量化参数不可用，将所述上量化参数和所述前量化参数的平均值设置为所述量化参数预测器，以及
如果所述上量化参数不可用，将所述左量化参数和所述前量化参数的平均值设置为所述量化参数预测器，
针对每个量化单元恢复所述量化参数，并且通过图画参数集调整所述量化单元的最小大小，并且如果编码单元的大小等于或大于所述量化单元的最小大小，将所述编码单元设置为所述量化单元。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，如果所述左量化参数、所述上量化参数和所述前量化参数中仅一个量化参数可用，该可用的量化参数被设置为所述量化参数预测器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，利用最大编码单元的大小和指定所述量化单元的最小大小的深度的参数来导出所述量化单元的大小。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，如果所述左量化参数和所述上量化参数可用，将所述左量化参数和所述上量化参数的平均值设置为所述量化参数预测器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，如果所述变换单元的大小等于或大于8×8，则利用最后非零系数位置和非零子集标志来产生所述量化块。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述量化单元的大小是编码单元的可允许大小之一。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，通过对编码的差分量化参数进行算术解码来产生所述二进制串和所述二进制码。
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