CN109792521A - 用于对图像进行编码/解码的方法和设备以及存储比特流的记录介质 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于对图像进行编码/解码的方法和设备。根据本发明的用于对图像进行解码的方法包括以下步骤：对第一信息进行解码，其中，第一信息指示是最多N个帧内预测模式被用于当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于当前块的帧内预测，其中M小于N；推导针对当前块的帧内预测模式；当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。

Description

用于对图像进行编码/解码的方法和设备以及存储比特流的 记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于对图像进行编码/解码的方法和设备以及存储比特流的记录介质。具体地，本发明涉及一种用于使用帧内预测对图像进行编码/解码的方法和设备、以及存储由本发明的图像编码方法/设备所生成的比特流的记录介质。
背景技术
近来，在各种应用领域中对诸如高清晰度(HD)图像和超高清(UHD)图像的高分辨率和高质量图像的需求已经增加。然而，与传统图像数据相比，更高分辨率和质量的图像数据具有增加的数据量。因此，当通过使用诸如传统有线和无线宽带网络的介质发送图像数据时，或者当通过使用传统存储介质存储图像数据时，发送和存储的成本增加。为了解决随着图像数据的分辨率和质量的提高而出现的这些问题，需要高效图像编码/解码技术以用于更高分辨率和更高质量的图像。
图像压缩技术包括各种技术，所述各种技术包括：帧间预测技术，从当前画面的先前画面或后续画面预测包括在当前画面中的像素值；帧内预测技术，通过使用当前画面中的像素信息来预测包括在当前画面中的像素值；变换和量化技术，用于压缩残差信号的能量；熵编码技术，将短码分配给具有高出现频率的值并将长码分配给具有低出现频率的值；等等。图像数据可通过使用这样的图像压缩技术被有效地压缩，并且可被发送或存储。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种用于对图像进行编码和解码以提高压缩效率的方法和设备。
本发明的另一目的是提供一种用于使用帧内预测对图像进行编码和解码以提高压缩效率的方法和设备。
本发明的另一目的是提供一种存储由本发明的图像编码方法/设备生成的比特流的记录介质。
技术方案
一种图像解码方法可包括：对第一信息进行解码，其中，第一信息指示是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；推导当前块的帧内预测模式；当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
在根据本发明的图像解码方法中，当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于当前块的帧内预测时，推导当前块的帧内预测模式的步骤可包括：将当前块的至少一个邻近块的帧内预测模式映射到最多M个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于映射的帧内预测模式，推导当前块的帧内预测模式。
在根据本发明的图像解码方法中，当推导出的当前块的帧内预测模式是非角度模式时，可基于推导出的帧内预测模式执行针对当前块的帧内预测，而不执行逆映射的步骤。
在根据本发明的图像解码方法中，最多N个帧内预测模式之中的n个连续角度模式可与最多M个帧内预测模式之中的一个角度模式相应，其中n是2或更大的整数。
在根据本发明的图像解码方法中，n是2的平方数，并且可通过针对当前块的帧内预测模式应用二进制左移运算来执行逆映射的步骤。
在根据本发明的图像解码方法中，所述方法还可包括：对第二信息进行解码，其中，第二信息指示n个角度模式之中的任意一个模式，其中，逆映射的步骤可包括基于解码的第二信息选择n个角度模式之中的一个模式。
在根据本发明的图像解码方法中，可基于映射表来执行逆映射，其中，所述映射表示出最多N个帧内预测模式中的每个模式与最多M个帧内预测模式中的每个模式之间的映射关系。
在根据本发明的图像解码方法中，基于映射的帧内预测模式推导当前块的帧内预测模式的步骤可包括：通过使用映射的帧内预测模式来构造列表；对所述列表的索引信息进行解码；并且将包括在所述列表中的帧内预测模式之中的由解码的索引信息指示的帧内预测模式确定为当前块的帧内预测模式。
在根据本发明的图像解码方法中，可基于当前块的大小和形状中的至少任意一个来确定包括在所述列表中的候选模式的最大数量。
在根据本发明的图像解码方法中，当包括在所述列表中的候选模式的数量小于所述最大数量时，通过将偏移值与包括在所述列表中的候选模式的角度模式相加而获得的模式可被添加到所述列表中。
在根据本发明的图像解码方法中，当包括在所述列表中的候选模式的数量小于所述最大数量时，可将预定模式添加到所述列表中，并且所述预定模式可以是非角度模式、垂直模式、水平模式和对角模式中的至少任意一个。
根据本发明的一种图像解码设备可包括帧内预测单元，其中，帧内预测单元执行以下步骤：对第一信息进行解码，其中，第一信息指示是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；推导当前块的帧内预测模式；当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
根据本发明的一种图像编码方法可包括：确定是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；确定当前块的帧内预测模式；当最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
根据本发明的一种图像编码设备可包括帧内预测单元，其中，帧内预测单元执行以下步骤：确定是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；确定当前块的帧内预测模式；当最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
根据本发明的一种记录介质可存储由根据本发明的图像编码方法所生成的比特流。
有益效果
根据本发明，可提供一种用于对图像进行编码和解码以提高压缩效率的方法和设备。
根据本发明，可提供一种用于使用帧内预测对图像进行编码和解码以提高压缩效率的方法和设备。
根据本发明，可提供一种存储由本发明的图像编码方法/设备所生成的比特流的记录介质。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的编码设备的配置的框图。
图2是示出根据本发明的实施例的解码设备的配置的框图。
图3是示意性地示出当对图像进行编码和解码时图像的分区结构的示图。
图4是用于解释帧内预测的处理的实施例的示图。
图5是用于解释根据本发明的帧内预测的示图。
图6是示出在MPM列表的构造中使用的时间和空间邻近块的示图。
图7是示出推导用于当前块的MPM候选的方法的示图。
图8是示出由编码器/解码器允许的帧内预测模式的最大数量与用于当前块的可用帧内预测模式的最大数量之间的关系的示图。
图9是示出对邻近块的帧内预测模式进行映射的处理的示图。
图10是示出用可用重建样点替换不可用重建样点的方法的示图。
图11是示出用可用重建样点替换不可用重建样点的另一方法的示图。
具体实施方式
可对本发明做出各种修改，并且存在本发明的各种实施例，其中，现在将参照附图提供所述各种实施例的示例并且将详细描述所述各种实施例的示例。然而，本发明不限于此，并且示例性实施例可被解释为包括本发明的技术构思和技术范围内的所有修改、等同形式或替换形式。相似的参考标号指在各方面相同或相似的功能。在附图中，为了清楚起见，元件的形状和尺寸可被夸大。在本发明的以下详细描述中，对通过图示的方式示出可实施本发明的具体实施例的附图进行参照。这些实施例被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实施本公开。应该理解，本公开的各种实施例尽管不同，但不必是相互排他的。例如，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，这里描述的与一个实施例关联的特定特征、结构和特性可在其它实施例中被实施。此外，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，每个公开的实施例内的各个元件的位置或布置可被修改。因此，以下详细描述不应以限制的含义来理解，并且本公开的范围仅由所附权利要求(在合适的解释的情况下，还连同权利要求所要求保护的等同物的全部范围)来限定。
在说明书中使用的术语“第一”、“第二”等可被用于描述各种组件，但这些组件并不被解释为受限于所述术语。所述术语仅被用于将一个组件与另一组件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，“第一”组件可被称为“第二”组件，并且“第二”组件也可被类似地称为“第一”组件。术语“和/或”包括多个项的组合或者是多个项中的任意一项。
将理解的是，在本说明书中，当元件被简单地称为“连接到”或“结合到”另一元件而不是“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，所述元件可以“直接连接到”或“直接结合到”所述另一元件，或者是在其他元件介于所述元件与所述另一元件之间的情况下连接到或结合到所述另一元件。相反，应该理解，当元件被称为“直接结合”或“直接连接”到另一元件时，不存在中间元件。
此外，在本发明的实施例中示出的组成部件被独立地示出，以便呈现彼此不同的特性功能。因此，这并不意味着每个组成部件以单独的硬件或软件的组成单元被组成。换句话说，为了方便，每个组成部件包括枚举的组成部件中的每一个。因此，每个组成部件中的至少两个组成部件可被组合形成一个组成部件，或者一个组成部件可被划分为多个组成部件以执行每个功能。在没有脱离本发明的本质的情况下，每个组成部件被组合的实施例以及一个组成部件被划分的实施例也被包括在本发明的范围中。
在本说明书中使用的术语仅用于描述具体实施例，而不旨在限制本发明。以单数使用的表达包括复数表达，除非它在上下文中具有明显不同的含义。在本说明书中，将理解，诸如“包括...的”、“具有...的”等的术语旨在指明说明书中所公开的特征、数量、步骤、动作、元件、部件、或其组合的存在，而并不旨在排除一个或更多个其它特征、数量、步骤、动作、元件、部件、或其组合可能存在或者可能被添加的可能性。换句话说，当特定元件被称为“被包括”时，除相应元件以外的元件并不被排除，而是，另外的元件可被包括在本发明的实施例中或者是本发明的范围中。
此外，一些组成元件可能不是执行本发明的必要功能的不可缺的组成元件，而是仅提升其性能的可选组成元件。可通过仅包括用于实施本发明的实质的不可缺的组成部件而排除在提升性能时使用的组成元件来实施本发明。仅包括所述不可缺的组成元件而排除在仅提升性能时使用的可选组成元件的结构也被包括在本发明的范围中。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。在描述本发明的示例性实施例时，将不详细描述公知功能或结构，这是因为它们会不必要地模糊对本发明的理解。附图中的相同的组成元件通过相同的参考标号来表示，并且对相同元件的重复描述将被省略。
此外，在下文中，图像可意为构成视频的画面，或者可意为视频本身。例如，“对图像进行编码或解码或者进行编码和解码”可意为“对视频进行编码或解码或者进行编码和解码”，并且可意为“对视频的多个图像之中的一个图像进行编码或解码或者进行编码和解码”。这里，画面和图像可具有相同的含义。
术语描述
编码器：意为执行编码的设备。
解码器：意为执行解码的设备。
块：是M×N矩阵的样点。这里，M和N意为正整数，并且块可意为二维形式的样点矩阵。块可指示单元。当前块可意为在编码时成为目标的编码目标块，或者在解码时成为目标的解码目标块。此外，当前块可以是编码块、预测块、残差块和变换块中的至少一个。
样点：是组成块的基本单元。它可被表示为根据比特深度(Bd)从0至2Bd-1的值。在本发明中，样点可被用作像素的含义。
单元：指示编码和解码单元。在对图像进行编码和解码时，单元可以是通过对单个图像进行分区而生成的区域。此外，单元可意为在编码或解码期间当单个图像被分区为多个子划分单元时的子划分单元。在对图像进行编码和解码时，可执行针对每个单元的预定处理。单个单元可被分区为大小比该单元的大小更小的子单元。依据功能，单元可意为块、宏块、编码树单元、编码树块、编码单元、编码块、预测单元、预测块、残差单元、残差块、变换单元、变换块等。此外，为了将单元与块区分开，单元可包括亮度分量块、与亮度分量块相关联的色度分量块、以及每个颜色分量块的语法元素。单元可具有各种大小和形状，具体而言，单元的形状可以是二维几何图形，诸如矩形、正方形、梯形、三角形、五边形等。此外，单元信息可包括单元类型(指示编码单元、预测单元、变换单元等)、单元大小、单元深度、对单元进行编码和解码的顺序等中的至少一个。
编码树单元：被配置有亮度分量Y的单个编码树块以及与色度分量Cb和Cr相关的两个编码树块。此外，编码树单元可意为包括所述块和每个块的语法元素。每个编码树单元可通过使用四叉树分区方法和二叉树分区方法中的至少一种分区方法被分区，以构成诸如编码单元、预测单元、变换单元等的下级单元。编码树单元可被用作用于指定在对作为输入图像的图像进行编码/解码时成为处理单元的像素块的术语。
编码树块：可用作用于指定Y编码树块、Cb编码树块和Cr编码树块中的任意一个的术语。
邻近块：意为与当前块相邻的块。与当前块相邻的块可意为与当前块的边界接触的块、或者位于距当前块预定距离内的块。邻近块可意为与当前块的顶点相邻的块。这里，与当前块的顶点相邻的块可意为与和当前块水平相邻的邻近块垂直相邻的块、或者与和当前块垂直相邻的邻近块水平相邻的块。
重建邻近块：意为与当前块相邻并已在空间上/时间上被编码或解码的邻近块。这里，重建邻近块可意为重建邻近单元。重建空间邻近块可以是在当前画面内并且已通过编码或解码或编码和解码而被重建的块。重建时间邻近块是参考画面内的与当前画面的当前块位于相同位置处的块或该块的邻近块。
单元深度：意为单元的被分区程度。在树结构中，根节点可以是最高节点，叶节点可以是最低节点。此外，当单元被表示为树结构时，单元存在的等级可以意为单元深度。
比特流：意为包括编码图像信息的比特流。
参数集：与比特流内的构造中的头信息相应。参数集可包括视频参数集、序列参数集、画面参数集和自适应参数集中的至少一个参数集。此外，参数集可包括条带头信息和并行块(tile)头信息。
解析：可意为通过执行熵解码来确定语法元素的值，或者可意为熵解码本身。
符号：可意为编码/解码目标单元的语法元素、编码参数和变换系数值中的至少一个。此外，符号可意为熵编码目标或熵解码结果。
预测单元：意为当执行预测(诸如帧间预测、帧内预测、帧间补偿、帧内补偿以及运动补偿)时的基本单元。单个预测单元可被分区为具有小尺寸的多个分区或者可被分区为下级预测单元。
预测单元分区：意为通过对预测单元进行分区而获得的形状。
变换单元：意为当对残差信号执行编码/解码(诸如变换、逆变换、量化、反量化以及变换系数编码/解码)时的基本单元。单个变换单元可被分区为具有小尺寸的多个变换单元。
图1是示出根据应用了本发明的实施例的编码设备的配置的框图。
编码设备100可以是编码器、视频编码设备或图像编码设备。视频可包括至少一个图像。编码设备100可顺序地对至少一个图像进行编码。
参照图1，编码设备100可包括运动预测单元111、运动补偿单元112、帧内预测单元120、切换器115、减法器125、变换单元130、量化单元140、熵编码单元150、反量化单元160、逆变换单元170、加法器175、滤波器单元180以及参考画面缓冲器190。
编码设备100可通过使用帧内模式或帧间模式或通过使用帧内模式和帧间模式来执行对输入图像的编码。此外，编码设备100可通过对输入图像进行编码来生成比特流，并输出生成的比特流。生成的比特流可被存储在计算机可读记录介质中，或者可通过有线/无线传输介质被流传输。当帧内模式被用作预测模式时，切换器115可切换到帧内。可选地，当帧间模式被用作预测模式时，切换器115可切换到帧间模式。这里，帧内模式可意为帧内预测模式，帧间模式可意为帧间预测模式。编码设备100可生成用于输入图像的输入块的预测块。此外，在生成预测块之后，编码设备100可对输入块和预测块的残差进行编码。输入图像可被称为作为当前编码目标的当前图像。输入块可被称为作为当前编码目标的当前块或者被称为编码目标块。
当预测模式是帧内模式时，帧内预测单元120可使用已被编码/解码的并与当前块相邻的块的像素值作为参考像素。帧内预测单元120可通过使用参考像素来执行空间预测，或者通过执行空间预测来生成输入块的预测样点。这里，帧内预测可意为帧内部的预测。
当预测模式是帧间模式时，运动预测单元111可在执行运动预测时从参考图像检索与输入块最优匹配的区域，并通过使用检索到的区域来推导运动矢量。参考图像可被存储在参考画面缓冲器190中。
运动补偿单元112可通过使用运动矢量执行运动补偿来生成预测块。这里，帧间预测可意为帧之间的预测或运动补偿。
减法器125可通过使用输入块和预测块的残差来生成残差块。残差块可被称为残差信号。残差信号可意为原始信号和预测信号之间的差。此外，残差信号可以是通过对原始信号和预测信号之间的差进行变换或量化或者进行变换和量化而生成的信号。残差块可以是块单元的残差信号。
变换单元130可通过对残差块执行变换来生成变换系数，并可输出所生成的变换系数。这里，变换系数可以是通过执行对残差块的变换而生成的系数值。在应用变换跳过模式时，变换单元130可跳过对残差块的变换。
可通过对变换系数或残差信号应用量化来生成量化的等级。在下文中，量化的等级在实施例中还可被称为变换系数。
量化单元140可通过根据参数对变换系数或残差信号进行量化来生成量化的等级，并可输出所生成的量化的等级。这里，量化单元140可通过使用量化矩阵来对变换系数进行量化。
熵编码单元150可通过根据概率分布对由量化单元140计算出的值或对在执行编码时计算出的编码参数值执行熵编码来生成比特流，并输出生成的比特流。熵编码单元150可对图像的像素信息和用于对图像进行解码的信息执行熵编码。例如，用于对图像进行解码的信息可包括语法元素。
当熵编码被应用时，符号被表示使得较少量比特被分配给具有高生成可能性的符号并且较大量比特被分配给具有低生成可能性的符号，并且因此可减少用于将被编码的符号的比特流的大小。熵编码单元150可使用诸如指数哥伦布、上下文自适应变长编码(CAVLC)以及上下文自适应二进制算术编码(CABAC)等的用于熵编码的编码方法。例如，熵编码单元150可通过使用变长编码/码(VLC)表来执行熵编码。此外，熵编码单元150可推导目标符号的二值化方法以及目标符号/二进制位的概率模型，并且通过使用推导出的二值化方法和上下文模型来执行算术编码。
为了对变换系数等级进行编码，熵编码单元150可通过使用变换系数扫描方法将二维块形式的系数改变为一维矢量形式。
编码参数可包括在编码器中被编码并被用信号发送到解码器的诸如语法元素的信息(标志、索引等)以及在执行编码或解码时推导出的信息。编码参数可意为在对图像进行编码或解码时所需要的信息。例如，编码参数可包括以下项中的至少一个值或组合形式：单元/块大小、单元/块深度、单元/块分区信息、单元/块分区结构、是否以四叉树形式进行分区、是否以二叉树形式进行分区、二叉树形式的分区方向(水平方向或垂直方向)、二叉树形式的分区形式(对称分区或非对称分区)、帧内预测模式/方向、参考样点滤波方法、预测块滤波方法、预测块滤波器抽头、预测块滤波器系数、帧间预测模式、运动信息、运动矢量、参考画面索引、帧间预测角度、帧间预测指示符、参考画面列表、参考画面、运动矢量预测因子候选、运动矢量候选列表、是否使用合并模式、合并候选、合并候选列表、是否使用跳过模式、插值滤波器类型、插值滤波器抽头、插值滤波器系数、运动矢量大小、运动矢量的表示精确度、变换类型、变换大小、首次(第一)变换是否被使用的信息、二次变换是否被使用的信息、首次变换索引、二次变换索引、残差信号是否存在的信息、编码块样式、编码块标志(CBF)、量化参数、量化矩阵、是否应用帧内环路滤波器、帧内环路滤波器系数、帧内环路滤波器抽头、帧内环路滤波器形状/形式、是否应用去块滤波器、去块滤波器系数、去块滤波器抽头、去块滤波器强度、去块滤波器形状/形式、是否应用自适应样点偏移、自适应样点偏移值、自适应样点偏移类别、自适应样点偏移类型、是否应用自适应环内滤波器、自适应环内滤波器系数、自适应环内滤波器抽头、自适应环内滤波器形状/形式、二值化/反二值化方法、上下文模型确定方法、上下文模型更新方法、是否执行常规模式、是否执行旁通模式、上下文二进制位、旁通二进制位、变换系数、变换系数等级、变换系数等级扫描方法、图像显示/输出顺序、条带识别信息、条带类型、条带分区信息、并行块识别信息、并行块类型、并行块分区信息、画面类型、比特深度、以及亮度信号或色度信号的信息。
这里，用信号发送标志或索引可意为通过编码器对相应标志或索引进行熵编码并将相应标志或索引包括在比特流中，并且可意为通过解码器从比特流对相应的标志或索引进行熵解码。
当编码设备100通过帧间预测执行编码时，编码的当前图像可被用作针对将被随后处理的另一图像的参考图像。因此，编码设备100可对编码的当前图像进行重建或解码，或者将重建或解码的图像存储为参考图像。
量化的等级可在反量化单元160中被反量化，或者可在逆变换单元170中被逆变换。可由加法器175将经过反量化或逆变换的系数或者经过反量化和逆变换两者的系数与预测块相加。通过将经过反量化或逆变换的系数或者经过反量化和逆变换两者的系数与预测块相加，可生成重建块。这里，经过反量化或逆变换的系数或者经过反量化和逆变换两者的系数可意为被执行了反量化和逆变换中的至少一个的系数，并且可意为重建残差块。
重建块可通过滤波器单元180。滤波器单元180可向重建块或重建图像应用去块滤波器、样点自适应偏移(SAO)以及自适应环路滤波器(ALF)中的至少一个。滤波器单元180可被称为环路滤波器。
去块滤波器可去除在块之间的边界处生成的块失真。为了确定是否应用去块滤波器，可基于被包括在块中所包括的若干行或列中的像素来确定是否将去块滤波器应用于当前块。当去块滤波器被应用于块时，可根据所需的去块滤波强度来应用另一滤波器。
为了对编码误差进行补偿，可通过使用样点自适应偏移将合适的偏移值与像素值相加。样点自适应偏移可按像素单元对经过去块的图像偏离原始图像的偏移进行校正。可使用考虑关于每个像素的边缘信息来应用偏移的方法，或可使用以下方法：将图像的像素分区为预定数量的区域，确定偏移被应用的区域，并对所确定的区域应用偏移。
自适应环路滤波器可基于已滤波的重建图像与原始图像的比较结果来执行滤波。可将包括在图像中的像素分区为预定组，可确定将被应用于每个组的滤波器，并且可针对每个组执行不同的滤波。是否应用ALF的信息可通过编码单元(CU)被用信号发送，并且将被应用于每个块的ALF的形式和系数可变化。
已经过滤波器单元180的重建块或重建图像可被存储在参考画面缓冲器190中。图2是示出根据应用了本发明的实施例的解码设备的配置的框图。
解码设备200可以是解码器、视频解码设备或图像解码设备。
参照图2，解码设备200可包括熵解码单元210、反量化单元220、逆变换单元230、帧内预测单元240、运动补偿单元250、加法器255、滤波器单元260以及参考画面缓冲器270。
解码设备200可接收从编码设备100输出的比特流。解码设备200可接收存储在计算机可读记录介质中的比特流，或者可接收通过有线/无线传输介质被流传输的比特流。解码设备200可通过使用帧内模式或帧间模式对比特流进行解码。此外，解码设备200可生成解码图像或通过解码而生成的重建图像，并输出重建图像或解码图像。
当在解码时使用的预测模式是帧内模式时，切换器可切换到帧内。可选地，当在解码时使用的预测模式是帧间模式时，切换器可切换到帧间模式。
解码设备200可通过对输入的比特流进行解码来获得重建残差块，并生成预测块。当重建残差块和预测块被获得时，解码设备200可通过将重建残差块与预测块相加来生成成为解码目标的重建块。解码目标块可被称为当前块。
熵解码单元210可通过根据概率分布对比特流执行熵解码来生成符号。生成的符号可包括具有量化的等级形式的符号。这里，熵解码方法可以是上述熵编码方法的逆处理。
为了对变换系数等级进行解码，熵解码单元210可通过使用变换系数扫描方法将一维矢量形式的系数改变为二维块形式。
量化的等级可在反量化单元220中被反量化，或者可在逆变换单元230中被逆变换。量化的等级可以是进行反量化或逆变换或进行反量化和逆变换的结果，并且可被生成为重建残差块。这里，反量化单元220可对量化的等级应用量化矩阵。
当帧内模式被使用时，帧内预测单元240可通过执行空间预测来生成预测块，其中，空间预测使用与解码目标块相邻并且已被解码的块的像素值。
当帧间模式被使用时，运动补偿单元250可通过执行运动补偿来生成预测块，其中，运动补偿使用存储在参考画面缓冲器270中的参考图像以及运动矢量。
加法器255可通过将重建残差块和预测块相加来生成重建块。滤波器单元260可对重建块或重建图像应用去块滤波器、样点自适应偏移和自适应环路滤波器中的至少一个。滤波器单元260可输出重建图像。重建块或重建图像可被存储在参考画面缓冲器270中并在执行帧间预测时被使用。
图3是示意性地示出当对图像进行编码和解码时图像的分区结构的示图。图3示意性地示出将单个单元分区为多个下级单元的示例。
为了有效地对图像进行分区，当进行编码和解码时，可使用编码单元(CU)。当对图像进行编码/解码时，编码单元可被用作基本单元。此外，编码单元可被用作用于在对图像进行编码/解码时区分帧内模式和帧间模式的单元。编码单元可以是用于变换系数的预测、变换、量化、逆变换、反量化或编码/解码处理的基本单元。
参照图3，图像300按照最大编码单元(LCU)被顺序地分区，并且LCU单元被确定为分区结构。这里，LCU可以以与编码树单元(CTU)相同的含义被使用。单元分区可意指对与单元相关联的块进行分区。在块分区信息中，可包括单元深度的信息。深度信息可表示单元被分区的次数或单元被分区的程度或表示所述次数和所述程度。单个单元可基于树结构按照与深度信息相关联的层被分区。分区出的下级单元中的每一个可具有深度信息。深度信息可以是表示CU的大小的信息，并且可被存储在每个CU中。
分区结构可意为LCU 310内的编码单元(CU)的分布。这种分布可根据是否将单个CU分区为多个(等于或大于2的正整数，包括2、4、8、16等)CU而被确定。通过分区而生成的CU的水平大小和垂直大小可分别为分区之前的CU的水平大小和垂直大小的一半，或者，根据分区的次数可分别具有小于分区之前的水平大小和垂直大小的大小。CU可被递归地分区为多个CU。可以递归地执行对CU的分区直到预定义的深度或预定义的大小。例如，LCU的深度可以是0，并且最小编码单元(SCU)的深度可以是预定义的最大深度。这里，LCU可以是具有最大编码单元大小的编码单元，并且SCU可以是如上所述的具有最小编码单元大小的编码单元。分区从LCU 310开始，当CU的水平大小或垂直大小或水平大小和垂直大小通过分区而减小时，CU深度增加1。
此外，可通过使用CU的分区信息来表示关于CU是否被分区的信息。分区信息可以是1比特信息。除SCU之外的所有CU可包括分区信息。例如，当分区信息的值是第一值时，CU可不被分区，当分区信息的值是第二值时，CU可被分区。
参照图3，具有深度0的LCU可以是64×64的块。0可以是最小深度。具有深度3的SCU可以是8×8的块。3可以是最大深度。32×32的块和16×16的块的CU可被分别表示为深度1和深度2。
例如，当单个编码单元被分区为四个编码单元时，分区出的所述四个编码单元的水平大小和垂直大小可以是在被分区之前的CU的水平大小和垂直大小的一半大小。在一个实施例中，当大小为32×32的编码单元被分区为四个编码单元时，分区出的所述四个编码单元中的每一个的大小可以是16×16。当单个编码单元被分区为四个编码单元时，这可被称为编码单元可被分区为四叉树形式。
例如，当单个编码单元被分区为两个编码单元时，所述两个编码单元的水平大小或垂直大小可分别为被分区之前的编码单元的水平大小或垂直大小的一半。例如，当大小为32×32的编码单元沿垂直方向被分区时，分区出的两个编码单元中的每一个的大小可以是16×32。当单个编码单元被分区为两个编码单元时，这可被称为编码单元按照二叉树形式被分区。图3的LCU 320是应用了四叉树形式的分区和二叉树形式的分区两者的LCU的示例。
图4是示出帧内预测处理的示图。
帧内预测模式可以是非角度模式或角度模式。非角度模式可以是DC模式或平面模式，并且角度模式可以是具有特定方向或角度的预测模式。帧内预测模式可以由模式编号、模式值、模式数字和模式角度中的至少一个来表示。帧内预测模式的数量可以是大于1的包括非角度模式和角度模式的M。
无论块大小如何，都可将帧内预测模式的数量固定为N。可选地，帧内预测模式的数量可根据块大小或颜色分量类型或根据块大小和颜色分量类型而变化。例如，随着块大小变大，帧内预测模式的数量可增加。可选地，亮度分量块的帧内预测模式的数量可大于色度分量块的帧内预测模式的数量。
为了对当前块进行帧内预测，可执行以下步骤：确定包括在重建邻近块中的样点是否可被用作当前块的参考样点。当存在不可用作当前块的参考样点的样点时，可使用通过对包括在重建邻近块中的样点之中的至少一个样点值进行复制或执行插值或进行复制和执行插值而获得的值来替换样点的非可用样点值，因此替换后的样点值被用作当前块的参考样点。
当进行帧内预测时，可基于帧内预测模式和当前块大小将滤波器应用于参考样点和预测样点中的至少一个。
在平面模式的情况下，当生成当前块的预测块时，根据预测块内的预测目标样点的位置，可通过使用当前样点的左上侧参考样点以及当前块的右上侧参考样点和左下侧参考样点的加权和来生成预测目标样点的样点值。此外，在DC模式的情况下，当生成当前块的预测块时，可使用当前块的上侧参考样点和左侧参考样点的平均值。此外，在角度模式的情况下，可通过使用当前块的上侧参考样点、左侧参考样点、右上侧参考样点和/或左下侧参考样点来生成预测块。为了生成预测样点值，可执行实数单元的插值。
可通过预测与当前块相邻的块的帧内预测模式来对当前块的帧内预测模式进行熵编码/解码。在当前块的帧内预测模式和邻近块的帧内预测模式相同时，可通过使用预定标志信息来用信号发送当前块的帧内预测模式和邻近块的帧内预测模式是相同的信息。此外，多个邻近块的帧内预测模式之中的与当前块的帧内预测模式相同的帧内预测模式的指示符信息可被用信号发送。在当前块的帧内预测模式和邻近块的帧内预测模式不同时，可基于邻近块的帧内预测模式，通过执行熵编码/解码来对当前块的帧内预测模式信息进行熵编码/解码。
图5是示出根据本发明的帧内预测的示图。
当前块的帧内预测可包括以下步骤：步骤S510，推导帧内预测模式；步骤S520，配置参考样点；和/或步骤S530，执行帧内预测。
在步骤S510，可推导当前块的帧内预测模式。可通过使用以下方法来推导当前块的帧内预测模式：使用邻近块的帧内预测模式的方法、对当前块的帧内预测模式进行熵编码/从比特流解码当前块的帧内预测模式的方法、或使用邻近块的编码参数的方法。根据使用邻近块的帧内预测模式的方法，可通过使用经由使用邻近块的帧内预测模式而推导出的至少一个帧内预测模式、邻近块的至少一个帧内预测模式的组合、以及至少一个MPM(MPM和次要MPM)来推导当前块的帧内预测模式。
在步骤S520，可通过执行参考样点选择和参考样点滤波中的至少一个来配置参考样点。
在步骤S530，可通过执行非角度预测、角度预测、基于位置信息的预测和基于亮度/色度信号的预测中的至少一个来执行帧内预测。当执行角度预测时，可执行具有按照预定单元而不同的角度的预测，其中，所述预定单元包括当前块的至少一个样点。所述预定单元可以是例如单个样点、样点组、线和块中的至少一个。在步骤S530，可另外执行对预测样点的滤波。
在下文中，将描述根据本发明的推导帧内预测模式步骤S510。
如上所述，可以通过使用基于当前块的邻近块的帧内预测模式所合成的最可能模式(MPM)来推导当前块的帧内预测模式。在这种情况下，对关于一个或更多个帧内预测的信息进行熵编码/解码，从而推导出当前块的帧内预测模式。
可基于邻近块的帧内预测模式来推导包括在MPM列表中的候选模式。MPM候选的数量可依据当前块的块大小和/或块形状而变化。可选地，MPM候选的数量可以是固定值N。当存在多个MPM列表时，各个MPM列表中的MPM候选的数量可以彼此相等或不同。
在当前块具有预定大小时，可为当前块构造一个MPM列表。在当前块被分区为多个子块时，子块可共享为当前块准备的MPM列表。当前块和子块可分别具有M×N的大小(M和N都是正整数)。当前块的大小或子块的大小的示例可包括编码树单元(CTU)、编码单元(CU)、信令单元(SU)、QTMax、QTMin、BTMax、BTMin、4x4、8x8、16x16、32x32、64x64、128x128、256x256、4x8、8x16、16x8、32x64、32x8和4x32。在这种情况下，QTMax和QTMin分别指可通过进行四叉树分区而获得的最大大小和最小大小。BTMax和BTMin分别表示可通过进行二叉树分区而获得的最大大小和最小大小。在下文中，子块的大小还可指子块的分区结构。
指示MPM列表是否包括与当前块的帧内预测模式相同的模式的指示符(MPM标志或prev_intra_luma_pred_flag)可被编码或解码。
当所述指示符指示与当前块的帧内预测模式相同的模式包括在MPM列表中时，指示MPM列表中的哪个模式与当前块的帧内预测模式相同的索引信息(mpm_idx)被编码或解码，以便可推导当前块的帧内预测模式。
当所述指示符指示与当前块的帧内预测模式相同的模式未包括在MPM列表中时，可通过编码/解码来推导当前块的帧内预测模式。在这种情况下，可按升序或降序对未包括在MPM列表中的帧内预测模式进行排序。
当所述指示符为0时，可通过使用未包括在MPM列表中的一个或更多个帧内预测模式来构造次要MPM候选列表。
在当前块的帧内预测模式包括在次要MPM候选列表中时，将次要MPM标志设置为1，并且可通过对次要MPM索引(2nd_mpm_idx)进行编码/解码来推导当前块的帧内预测模式。当次要MPM标志是1时，可通过使用编码或解码的邻近单元的帧内预测模式中的至少任意一个和次要MPM索引来推导亮度分量的帧内预测模式。
当MPM标志和次要MPM标志都是0时，可使用亮度分量帧内预测模式索引(rem_intra_luma_pred_mode)对亮度分量的帧内预测模式进行编码或解码。
可通过使用色度分量帧内预测模式索引(intra_chroma_pred_mode)和相应亮度块的帧内预测模式中的至少一个来推导色度分量的帧内预测模式。
当以帧内预测模式对当前块进行编码时，可使用编码或解码的时间和空间邻近块的帧内预测模式和/或至少一个预定义的特定帧内预测模式来构造MPM列表。
图6是示出在MPM列表的构造中使用的时间和空间邻近块的示图。
当MPM列表包括六个帧内预测模式时，可从图6所示的空间邻近块顺序地推导出最多五个MPM候选。可在编码器/解码器中对从邻近块推导MPM候选的顺序进行任意设置。例如，按照左L、上A、左下BL、右上AR和左上AL的顺序来推导MPM候选。
作为非角度模式的平面模式和/或DC模式具有高出现概率。因此，当平面模式和/或DC模式未包括在从空间邻近块推导的五个帧内预测模式中时，MPM列表可被更新为包括平面模式和/或DC模式。可在编码器/解码器中任意设置平面模式和/或DC模式在MPM列表中的位置。例如，在MPM列表中，按照左L、上A、平面、DC、左下BL、右上AR和左上AL的模式的顺序来排列模式。
当构造MPM列表时，冗余检查被执行使得MPM候选不在MPM列表中重复。在执行冗余检查之后，当包括在MPM列表中的帧内预测模式的数量小于可最多地包括在MPM列表中的帧内预测模式的最大数量(例如，6)时，基于包括在MPM列表中的帧内预测模式，可将更多个MPM候选添加到MPM列表。也就是说，添加更多个MPM候选直到在MPM列表中的帧内预测模式的数量达到最大数量为止。例如，可将通过将偏移值与包括在MPM列表中的角度模式相加而获得的模式添加到MPM列表。偏移值可以是+N和/或-N。例如，N是整数1，或者整数2或更大的整数。
当即使在执行上述方法之后MPM列表中的帧内预测模式的数量仍未达到最大数量时，可将至少一个预定的特定帧内预测模式添加到MPM列表。被添加的预定的特定帧内预测模式可以是具有高出现概率的帧内预测模式。例如，预定的特定帧内预测模式的示例可包括垂直模式、水平模式、左下对角模式、左上对角模式和右上对角模式中的至少一个。当存在作为预定的特定帧内预测模式的多个模式时，按照特定顺序将所述多个模式顺序地添加到MPM列表。可按照垂直模式、水平模式、左下对角模式、左上对角模式和右上对角模式的顺序来添加模式。当编码器/解码器中的可用帧内预测模式的最大数量是67时，除了包括平面模式(模式0)和DC模式(模式1)的非角度模式之外，还可存在范围从模式2到模式66的65种角度模式。在这种情况下，垂直模式、水平模式、左下对角模式、左上对角模式和右上对角模式可分别被称为模式50、模式18、模式2、模式34和模式66。
如上所述，MPM列表和/或次要MPM列表的候选模式中的至少任意一个可从当前块的空间邻近块的帧内预测模式被推导出。
当具有比当前块的大小/形状更小的大小/形状的多个子块被布置在当前块上方时并且当所述多个子块的部分或全部具有一个或更多个不同的帧内预测模式时，可添加此一个或更多个不同的帧内预测模式作为MPM候选。类似地，当具有比当前块的大小/形状更小的大小/形状的多个子块被布置在当前块的左侧时并且当所述子块的部分或全部具有一个或更多个不同的帧内预测模式时，可添加此一个或更多个不同的帧内预测模式作为MPM候选。可选地，在当前条带中包括的块中，可使用已经在当前块之前进行帧内预测的块的帧内预测模式的统计特性。例如，作为帧内预测模式的统计特性，可利用出现频率。在这种情况下，可添加具有最高出现频率的前M个帧内预测模式作为MPM候选。例如，M是1或2或更大的整数。
图7是示出推导用于当前块的MPM候选的方法的示图。
首先，针对所有帧内预测模式获得用于当前块的预测块。然后，如图7所示，获得在当前块周围的参考样点与当前块的每个预测块中的与所述参考样点相邻的预测样点之间的边界处的绝对差之和(SAD)。随后，所有帧内预测模式按照边界SAD的升序(即从具有最小边界SAD的帧内预测模式到具有最大边界SAD的帧内预测模式)排列。随后，将具有最小边界SAD的预定数量的帧内预测模式添加到MPM列表和/或次要MPM列表。在编码器中，由于可在实际编码处理中推导出用于当前块的任意预测块中的预测样点和参考样点之间的边界SAD，因此不需要额外的计算。然而，在解码器中，需要执行额外的计算。
在图7的示例中，当前块具有8×8大小并且可针对编码器/解码器中可用的所有帧内预测模式生成用于当前块的预测块。针对生成的当前块的预测块的左侧线和/或顶部线的边界，可计算与边界相邻的至少一个参考样点和至少一个预测样点之间的边界SAD。帧内预测模式可按照边界SAD值的升序排列。可将具有最小边界SAD值的M个帧内预测模式添加到MPM列表或次要MPM列表作为一个或更多个帧内预测模式候选。
当使用一个或更多个参考样点线时，可使用上述方法针对每一个参考样点线来计算边界SAD。
当计算边界SAD时，可使用当前块的每个预测块中的一个或更多个左侧样点线。类似地，可使用当前块的每个预测块中的一个或更多个顶部样点线。
指示使用上述方法中的至少一种方法构造MPM列表和/或次要MPM列表的信息可被编码或解码，或者在解码器中被隐式地推导。根据本发明，可使用以下熵编码方法中的至少一种来执行信息的编码/解码。然后将信息二值化并最终通过CABAC(ae(v))编码或解码。
-截断莱斯二值化过程
-K阶指数哥伦布二值化过程
-有限K阶指数哥伦布过程
-固定长度二值化过程
-一元二值化过程
-截断一元二值化过程
当由编码器/解码器允许的帧内预测模式的最大数量是N时，用于当前块的可用帧内预测模式的数量可以是小于N的正整数M。也就是说，可仅使用M个帧内预测模式对当前块进行编码或解码。依据当前块和/或当前块的邻近块的帧内预测模式、当前块的块大小/形状以及变换单元的大小/形状中的任意一个来确定是否使用M个帧内预测模式来应用编码/解码。
图8是示出由编码器/解码器允许的帧内预测模式的最大数量与用于当前块的可用帧内预测模式的最大数量之间的关系的示图。
例如，如图8所示，由编码器/解码器允许的帧内预测模式的最大数量可以是67。在这种情况下，当即使在针对以任意编码块大小通过帧内预测获得的预测块仅使用67个帧内预测模式中的一些帧内预测模式(例如，偶数编号或奇数编号的帧内预测模式)的情况下编码效率在率失真代价函数方面良好时，也可应用根据本发明的以下方法。所述任意编码块大小(或形状)可以是预定大小(或形状)或更大，或者是预定大小(或形状)范围内的大小(或形状)。例如，当所述任意编码块大小是32×32时，可仅使用偶数编号或奇数编号的帧内预测模式对32×32编码块中的所有分区出的四叉树和/或二叉树子块进行编码。以下信息中的至少一种信息可被编码或解码：关于所述任意编码块大小和/或形状的信息以及指示针对编码块中的预测块是使用偶数编号的帧内预测模式还是使用奇数编号的帧内预测模式的信息。可选地，可在解码器中隐式地推导信息。
在图8的示例中，由编码器/解码器允许的帧内预测模式的最大数量可以是67，并且用于任意编码块的可用帧内预测模式的最大数量可以是35。当可用帧内预测模式的最大数量是67时，帧内预测模式中的垂直模式是Mode(模式)50。当可用帧内预测模式的最大数量被减少到35时，帧内预测模式中的垂直模式可以是Mode 26。也就是说，当可用帧内预测模式的最大数量被改变时，帧内预测模式按如图8所示被映射。当可用帧内预测模式的最大数量是67或35时，Mode 0指示平面模式，Mode 1指示DC模式，并且角度模式的索引可从2开始。
在图8的示例中，在帧内预测模式的最大数量是67的情况下的阴影的帧内预测模式的方向分别与在帧内预测模式的最大数量是35的情况下的帧内预测模式的方向匹配。也就是说，在帧内预测模式的最大数量是67的情况下的偶数编号的帧内预测模式和在帧内预测模式的最大数量是35的情况下的帧内预测模式分别在模式值(索引)上不同但是分别在方向上匹配。
在用于当前块的可用帧内预测模式的最大数量不是67而是35时，参照最多35个帧内预测模式对将被包括在MPM列表和次要MPM列表中的帧内预测模式进行新映射。在这种情况下，最多67个帧内预测模式可被映射到最多35个帧内预测模式。在使用最多35个帧内预测模式执行编码之后，可参照最多67个帧内预测模式对所使用的帧内预测模式进行逆映射。可在编码器/解码器中以相同的方式执行映射处理和逆映射处理。
如上所述，图8示出了最多67个帧内预测模式和最多35个帧内预测模式之间的映射关系。使用等式1和等式2的移位运算来执行映射/逆映射处理。
[等式1]
映射：X’＝(X>>1)+1，
[等式2]
逆映射：X＝(X’-1)<<1
在等式1和等式2中，X是在最多67个帧内预测模式中选择的一个角度模式，并且X'是在最多35个帧内预测模式中选择的并且与模式X相应的一个角度模式。
除了上述方法之外，还可以以各种方式执行角度模式的映射/逆映射。例如，编码器/解码器可通过共享并参照8所示的查找表来执行映射/逆映射。
在诸如平面模式或DC模式的非角度模式的情况下，可使用Mode 0或Mode 1而不执行映射/逆映射。
图9是示出对邻近块的帧内预测模式进行映射的处理的示图。
如图9的(a)所示，参照最多67个帧内预测模式，当前块、左邻近块和上邻近块的帧内预测模式可以分别是Mode 26、Mode 30和Mode 31。
当使用最多35个帧内预测模式对当前块进行编码时，可通过映射处理来重建MPM列表和/或次要MPM列表中包括的帧内预测模式。也就是说，从最多35个帧内预测模式推导出MPM候选和次要MPM候选，然后可通过使用MPM标志、MPM_idx、次要MPM标志、2nd_mpm_idx和rem_intra_luma_pred_mode中的至少一个来对当前块的帧内预测模式进行编码。
可对指示通过上述方法对帧内预测模式进行编码的信息进行编码或解码。可选地，可由解码器基于当前块和/或当前块的邻近块的帧内预测模式、块大小/形状和变换单元的大小/分区信息中的至少一个隐式地推导所述信息。
解码器可显式地或隐式地推导通过上述方法对当前块的帧内预测模式进行编码的信息，然后解码器可推导MPM候选和/或次要MPM候选，使得所述模式通过由编码器执行的同一映射方法被映射到最多35个帧内预测模式。解码器可参照最多35个帧内预测模式，使用MPM标志、MPM_idx、次要MPM标志、2nd_mpm_idx 21和rem_intra_luma_pred_mode中的至少任意一个对当前块的帧内预测模式进行解码。
解码器针对解码的帧内预测模式执行逆映射，从而推导出最多67个帧内预测模式中的一个帧内预测模式。
在图8的示例中，在参照最多35个帧内预测模式，解码的当前块的帧内预测模式是Mode 25时，参照最多67个帧内预测模式，解码的当前块的帧内预测模式可以是Mode 48或Mode 49。在这种情况下，可显式地发送明确地指示用于任意编码块的所有帧内预测模式是67个帧内预测模式中的奇数编号或偶数编号的帧内预测模式的信息。当所有帧内预测模式都是奇数编号的模式时，当前块的最终帧内预测模式可以是Mode 49。同时，当所有帧内预测模式都是偶数编号的模式时，当前块的最终帧内预测模式可以是Mode 48。
可用信号发送指示数量减少的帧内预测模式被用于当前块的信息(标志信息)。可选地，可用信号发送指示奇数编号或偶数编号的帧内预测模式被用于通过对具有任意大小/形状的编码块进行分区而生成的四叉树块或二叉树块的信息。针对从具有任意大小/形状的编码块被分区出的所有块，可仅使用偶数编号的帧内预测模式或奇数编号的帧内预测模式。在这种情况下，可不用信号发送指示使用偶数编号的帧内预测模式和奇数编号的帧内预测模式中的哪种帧内预测模式的信息。例如，在奇数编号的帧内预测模式被用于任意编码块中的块的情况下，在最多35个帧内预测模式中的Mode 25可以通过逆映射处理被推导为在最多67个帧内预测中的Mode 48和Mode 49，并且最终从使用的帧内预测模式是奇数编号的帧内预测模式的信息推导出Mode 49。
类似地，在偶数编号的帧内预测模式被用于任意编码块中的块的情况下，在最多35个帧内预测模式中的Mode 25可被在推导为在最多67个帧内预测模式中的Mode 48。
在上述示例中，针对在最多67个帧内预测模式中的仅35个帧内预测模式被用于对当前块进行编码/解码的情况描述了帧内预测模式的映射和逆映射。然而，帧内预测模式的最大数量可以不限于67或35。也就是说，本发明可以被扩展到使用在最多N个帧内预测模式中的M个帧内预测模式对当前块进行编码或解码的情况。在这种情况下，M是小于N的正整数。
此外，如图8所示，本发明可以不限于N个帧内预测模式中的两个角度预测模式被映射到M个帧内预测模式中的一个角度预测模式的情况。例如，N个帧内预测模式中的K个角度预测模式可被映射到M个帧内预测模式中的一个角度预测模式。在这种情况下，K个角度预测模式可以是连续模式。当K是2n，诸如2、4、8等时，可使用n移位运算来执行映射和逆映射。此外，作为逆映射所需的信息(即，与指示奇数或偶数的信息相应的信息)，可用信号发送除数为K的除法运算的余数，或者可在编码器/解码器中使用固定值K。可选地，可通过参照由编码器和解码器共享的查找表来执行映射和逆映射。
在下文中，将描述本发明的构建参考样点步骤S520。特别地，将描述参考样点滤波处理。
可基于在推导帧内预测模式步骤S510中推导的帧内预测模式来构建用于帧内预测的参考样点。可通过使用围绕当前块布置的一个或更多个重建邻近样点、或者围绕当前块的重建邻近样点的样点组合来构建用于帧内预测的参考样点。构建的参考样点可以经历滤波。
为了构建参考样点，可确定重建邻近样点的可用性。当重建邻近样点被布置在画面、条带、并行块或CTU之外时，重建邻近样点被确定为不可用。当对当前块执行受约束的帧内预测时，在重建邻近样点被布置在已经通过帧间预测方法被编码或解码的块中的情况下，重建邻近样点被确定为不可用。
图10是示出用可用重建样点替换不可用重建样点的方法的示图。
当重建邻近样点被确定为不可用时，不可用样点可用邻近的可用样点替换。例如，当存在如图10所示的可用样点和不可用样点时，可以用一个或更多个可用样点来替换不可用样点。
不可用样点的样点值可按预定顺序依次被替换为可用样点的样点值。用于替换不可用样点的可用样点可以是与不可用样点相邻的样点。当不存在邻近的可用样点时，可使用首先出现的样点或与不可用样点最近的样点来替换不可用样点。不可用样点的替换顺序可以从左下方样点开始并朝向右上方样点前进。可选地，替换顺序可从右上方样点开始并朝向左下方样点前进。可选地，替换顺序可从左上角开始并朝向右上方样点和/或左下方样点前进。可选地，替换顺序可从右上方样点和/或左下方样点开始并朝向左上角前进。
如图10所示，不可用样点的替换可从左下方样点0开始并按照朝向右上方样点的方向前进。在这种情况下，可用首先出现的可用样点或最近的可用样点a的样点值来替换前四个不可用样点的样点值。可用最后的可用样点b的样点值替换接下来的13个不可用样点的样点值。
可选地，可通过使用可用样点的组合来替换不可用样点。例如，可用与布置在不可用样点线的各个末端的不可用样点相邻的可用样点的样点值的平均值来替换不可用样点的样点值。例如，如图10所示，可利用可用样点a的样点值来分配前四个不可用样点，并且可利用可用样点b和c的样点值的平均值来分配接下来的13个不可用样点。可选地，可以用可用样点b和c的样点值之间的任意样点值来替换13个不可用样点的样点值。在这种情况下，可分别用不同的值替换不可用样点的样点值。例如，随着不可用样点与可用样点b的距离减小，可以用更接近可用样点b的样点值的样点值来替换该不可用样点的样点值。类似地，随着不可用样点与可用样点c的距离减小，可以用更接近可用样点c的样点值的样点值来替换该不可用样点的样点值。也就是说，可依据从不可用样点到可用样点b和/或可用样点c的距离来确定不可用样点的样点值。
可选择性地使用包括上述方法的用可用样点替换不可用样点的多种方法中的一种或更多种方法。可通过包括在比特流中的信息来用信号发送不可用样点替换方法，或者可由编码器和解码器预设不可用样点替换方法。可以以预定方式推导不可用样点替换方法。例如，可基于可用样点b和c的样点值之间的差和/或基于不可用样点的数量来选择不可用样点替换方法。例如，可通过两个可用样点的样点值之间的差与其临界值之间的比较和/或通过不可用样点的数量与其临界值之间的比较来选择不可用样点替换方法。例如，当两个可用样点的样点值之间的差大于其临界值和/或当不可用样点的数量大于其临界值时，可以分别用不同的值替换不可用样点的样点值。
可以以预定大小的单元来执行不可用样点替换方法。例如，可以以视频、序列、画面、条带、并行块、编码树单元、编码单元、预测单元和变换单元中的至少一个为单位执行替换。基于以预定大小的单元用信号发送的信息来选择不可用样点替换方法，或者可以以预定大小的单元推导不可用样点替换方法。可使用由编码器和解码器预先确定的方法作为不可用样点替换方法。
图11是示出用可用重建样点替换不可用重建样点的另一方法的示图。
在图11的示例中，当前块具有8×8的大小，并且在上方参考样点中的包括在当前块的右上邻近块C中的8个样点是不可用样点。在这种情况下，如图11的(a)所示，8个不可用样点的样点值可以替换为与该8个不可用样点最近的可用样点的样点值b。可选地，如图11的(b)所示，8个不可用样点的样点值可以不被替换为样点值b，而是被替换为任意样点值b'。为了计算样点值b'，可使用表1的伪代码。
[表1]
为了获得delta，可使用块B中的可用样点中的至少一个的平均值、最大值、最小值、中值、最常见值或加权和。此外，也可通过使用块B中的可用样点中的至少一个的平均值、最大值、最小值、中值、最常见值和加权和中的任意一个来获得值b。当从块B中的可用样点推导出值b时，可使用推导出的值b来获得delta。块B中的一个或更多个可用样点可以是任意数量的非连续样点。可选地，块B中的一个或更多个可用样点可以是被布置在编码器/解码器中预设的位置处的样点。
可选地，与delta相应的梯度可从布置在与待补偿的样点b'相同的线(行或列)上的多个样点之间的差被推导出。所述多个样点可以是连续排列的或者以n个样点的间隔排列的两个或更多个样点，其中n是等于或大于0的常数。可以依据当前块的编码参数可变地确定所述多个样点的数量和/或位置，或者所述多个样点的数量和/或位置可以是在编码器/解码器中预设的固定数量和/或位置。可以以预定样点组为单位针对多个连续样点执行差运算，因此可推导出多个delta。预定样点组的单元可包括彼此相邻的两个、三个或更多个样点。可选地，单位样点组中的样点是在向左、向右、向上和向下中的至少任一方向上连续的样点。上述方法可被相同/相似地应用于通过使用布置在不同线(重建样点线或参考样点线)中的样点来计算梯度的方法。
在图11的(a)的示例中，布置在当前块的左下邻近块中的8个不可用参考样点被可用参考样点的样点值a替换。可选地，通过应用上面参照图11的(b)描述的方法，布置在当前块的左下邻近块中的8个不可用样点可以被样点值a'替换。上述方法可被应用于当前块上方的参考样点和当前块左侧的参考样点，或者仅被应用于按照任意方向排列的参考样点。基于包括当前块的大小、形状和帧内预测模式的编码信息来确定被应用上述方法之一的任意方向。
此外，在图11的示例中，可以用样点值a'或b'替换当前块的右上邻近块和左下邻近块中的所有不可用参考样点。可选地，初始delta被逐渐缩放使得各个不可用参考样点分别被分配有不同的值。
即使在使用与当前块相邻的一条或更多条重建样点线的情况下，也可以自适应地应用填充方法。
参照图10和图11描述的实施例可被应用于亮度分量和色度分量中的至少一个。
可对指示通过上述方法中的至少任意一种方法填充参考样点或对参考样点进行滤波的信息进行编码或解码。可选地，可在解码器中隐式地推导出所述信息。当所述信息被显式地编码或解码时，可使用上述熵编码方法中的一种或更多种方法。所述信息被二值化并最终通过CABAC(ae(v))编码或解码。
基于在帧内预测推导步骤S510中推导出的帧内预测模式和在参考样点构建步骤S520中构建的参考样点，可通过对当前块执行帧内预测S530来生成当前块的帧内预测块。
可在编码器和解码器中以相同的方法来执行上述实施例。
应用于上述实施例的顺序在编码器和解码器之间可以是不同的，或者应用于上述实施例的顺序在编码器和解码器中可以是相同的。
可对每个亮度信号和色度信号执行上述实施例，或者可对亮度信号和色度信号相同地执行上述实施例。
应用了本发明的上述实施例的块形状可具有正方形形状或非正方形形状。
可依据编码块、预测块、变换块、块、当前块、编码单元、预测单元、变换单元、单元和当前单元中的至少一个的大小来应用本发明的上述实施例。这里，所述大小可被定义为最小大小或最大大小或两者，以便应用上述实施例，或者可被定义为应用上述实施例的固定大小。此外，在上述实施例中，第一实施例可被应用于第一大小，并且第二实施例可被应用于第二大小。换句话说，可依据大小来组合应用上述实施例。此外，当大小等于或大于最小大小并且等于或小于最大大小时，可应用上述实施例。换句话说，当块大小被包括在特定范围内时，可应用上述实施例。
例如，在当前块的大小是8×8或更大时，可应用上述实施例。例如，在当前块的大小是4×4或更大时，可应用上述实施例。例如，在当前块的大小是16×16或更大时，可应用上述实施例。例如，在当前块的大小等于或大于16×16并且等于或小于64×64时，可应用上述实施例。
可依据时间层来应用本发明的上述实施例。为了识别可被应用上述实施例的时间层，相应的标识符可被用信号发送，并且上述实施例可被应用于由相应的标识符标识的指定时间层。这里，标识符可被定义为可应用上述实施例的最低层或最高层或两者，或者可被定义为指示应用所述实施例的特定层。此外，可对应用所述实施例的固定时间层进行定义。
例如，在当前图像的时间层是最低层时，可应用上述实施例。例如，在当前图像的时间层标识符是1时，可应用上述实施例。例如，在当前图像的时间层是最高层时，可应用上述实施例。
可对应用了本发明的上述实施例的条带类型进行定义，并且可依据相应的条带类型来应用上述实施例。
在上述实施例中，基于具有一系列步骤或单元的流程图描述了方法，但本发明不限于所述步骤的顺序，而是，一些步骤可与其它步骤被同时执行，或者可与其它步骤按照不同顺序被执行。此外，本领域普通技术人员应该理解，流程图中的步骤不彼此相斥，并且在不影响本发明的范围的情况下，其它步骤可被添加到流程图中，或者一些步骤可从流程图被删除。
实施例包括示例的各种方面。关于各个方面的所有可能组合可不被描述，但本领域技术人员将能够认识到不同组合。因此，本发明可包括权利要求范围内的所有替换形式、修改形式和改变。
本发明的实施例可按照程序指令的形式被实施，其中，所述程序指令可由各种计算机组件来执行，并被记录在计算机可读记录介质上。计算机可读记录介质可包括单独的程序指令、数据文件、数据结构等，或者是程序指令、数据文件、数据结构等的组合。记录在计算机可读记录介质中的程序指令可被特别设计和构造用于本发明，或者对于计算机软件技术领域的普通技术人员而言是已知的。计算机可读记录介质的示例包括：磁记录介质(诸如硬盘、软盘和磁带)；光学数据存储介质(诸如CD-ROM或DVD-ROM)；磁光介质(诸如软光盘)；以及被特别构造用于存储和实施程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器等)。程序指令的示例不仅包括由编译器形成的机器语言代码，还包括可由计算机使用解释器实施的高级语言代码。硬件装置可被配置为由一个或更多个软件模块操作以进行根据本发明的处理，反之亦可。
虽然已根据特定术语(诸如详细元件)以及有限实施例和附图描述了本发明，但它们仅被提供用于帮助更通俗地理解本发明，并且本发明不限于上述实施例。本发明所属领域的技术人员将理解，可从以上描述做出各种修改和改变。
因此，本发明的精神不应受限于上述实施例，并且所附权利要求及其等同物的全部范围将落入本发明的范围和精神之内。
工业适用性
本发明可被用于对图像进行编码/解码。

Claims (15)

1.一种图像解码方法，包括以下步骤：
对第一信息进行解码，其中，第一信息指示是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；
推导当前块的帧内预测模式；
当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且
基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
2.如权利要求1所述的图像解码方法，其中，当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于当前块的帧内预测时，推导当前块的帧内预测模式的步骤包括：
将当前块的至少一个邻近块的帧内预测模式映射到最多M个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且
基于映射的帧内预测模式推导当前块的帧内预测模式。
3.如权利要求1所述的图像解码方法，其中，当推导出的当前块的帧内预测模式是非角度模式时，基于推导出的帧内预测模式执行针对当前块的帧内预测，而不执行逆映射的步骤。
4.如权利要求1所述的图像解码方法，其中，最多N个帧内预测模式之中的n个连续角度模式与最多M个帧内预测模式之中的一个角度模式相应，其中n是2或更大的整数。
5.如权利要求4所述的图像解码方法，其中，n是2的平方数，并且通过针对当前块的帧内预测模式应用二进制左移运算来执行逆映射的步骤。
6.如权利要求4所述的图像解码方法，还包括对第二信息进行解码的步骤，其中，第二信息指示n个角度模式之中的任意一个模式，其中，逆映射的步骤包括基于解码的第二信息选择n个角度模式之中的一个模式的步骤。
7.如权利要求1所述的图像解码方法，其中，基于映射表来执行逆映射的步骤，其中，所述映射表示出最多N个帧内预测模式中的每个模式与最多M个帧内预测模式中的每个模式之间的映射关系。
8.如权利要求2所述的图像解码方法，其中，基于映射的帧内预测模式推导当前块的帧内预测模式的步骤包括以下子步骤：
通过使用映射的帧内预测模式来构造列表；
对所述列表的索引信息进行解码；并且
将包括在所述列表中的帧内预测模式之中的由解码的索引信息指示的帧内预测模式确定为当前块的帧内预测模式。
9.如权利要求8所述的图像解码方法，其中，基于当前块的大小和形状中的至少任意一个来确定包括在所述列表中的候选模式的最大数量。
10.如权利要求9所述的图像解码方法，其中，当包括在所述列表中的候选模式的数量小于所述最大数量时，通过将偏移值与包括在所述列表中的候选模式的角度模式相加而获得的模式被添加到所述列表中。
11.如权利要求9所述的图像解码方法，其中，当包括在所述列表中的候选模式的数量小于所述最大数量时，将预定模式添加到所述列表中，并且所述预定模式是非角度模式、垂直模式、水平模式和对角模式中的至少任意一个。
12.一种图像解码设备，包括帧内预测单元，其中，帧内预测单元执行以下步骤：
对第一信息进行解码，其中，第一信息指示是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；
推导当前块的帧内预测模式；
当解码的第一信息指示最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；
基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
13.一种图像编码方法，包括以下步骤：
确定是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；
确定当前块的帧内预测模式；
当最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且
基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
14.一种图像编码设备，包括：帧内预测单元，其中，帧内预测单元执行以下步骤：
确定是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；
确定当前块的帧内预测模式；
当最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且
基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
15.一种记录有比特流的记录介质，其中，所述比特流通过图像编码方法被生成，其中，所述图像编码方法包括以下步骤：
确定是最多N个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测还是最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测，其中M小于N；
确定当前块的帧内预测模式；
当最多M个帧内预测模式被用于针对当前块的帧内预测时，将推导出的帧内预测模式逆映射到最多N个帧内预测模式之中的相应的帧内预测模式；并且
基于逆映射的帧内预测模式通过对当前块执行帧内预测来生成帧内预测块。
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