CN109804629A - 利用多种块划分结构的组合的视频编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频编码方案中的块划分结构并且涉及对块划分结构进行编码和解码的方法和装置，该方法包括以下步骤：获取块划分数据；借助所获取的块划分数据对块进行划分；以及借助所划分的块进行编码和解码。根据本发明的编码和解码方法以及装置相对于现有的视频压缩方案而言具有提高了编码效率的优点。

Description

利用多种块划分结构的组合的视频编码方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理方案，并且更具体地，涉及视频压缩方案中的块划分结构以及用于对块划分结构执行划分的方法和装置。

背景技术

随着对高分辨率、高清晰度视频的需求增加，已经出现了对针对下一代视频服务的高效视频压缩技术的需求。基于此需求，标准化的MPEG 和VCEG共同建立了H.264/AVC视频压缩标准化的视频编码联合协作组 (JCT-VC)，并且完成了针对HEVC的标准化，HEVC是建立于2013年1 月的最新的国际视频压缩标准。

在视频压缩技术中，块划分结构是指在其中执行编码和解码的单元以及对其应用主要编码和解码技术(例如，预测和变换)的单元。随着视频压缩技术的发展，用于执行编码和解码的块的大小逐渐增大，并且就块的划分类型而言，有更多种划分形式得到支持。此外，使用根据块的角色细分的单元以及用于执行编码和解码的单元来执行视频压缩。在HEVC标准中，使用根据四叉树类型的块划分结构和预测和变换的角色而细分的单元块来执行视频编码和解码。此外，已经提出用于提高视频编码效率的各种形式的块划分结构，例如，四叉树加二叉树(QTBT)(其是四叉树和二叉树的组合形式)、具有任何形式的块划分结构等。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供能够通过利用多种块划分结构的组合而与现有视频压缩方案相比提高编码效率的方法和装置。

然而，应当理解，本发明的技术范围不限于上述技术问题，也可能存在其他技术问题。

技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的实施方式的视频编码方法和装置包括块划分信息获取单元、块划分执行单元以及块编码/解码单元。

为了解决上述问题，根据本发明的实施方式的视频编码方法和装置包括块划分信息解析单元、与是否需要额外块划分信息有关的确定单元以及额外块划分信息获取单元。

为了解决上述问题，根据本发明的实施方式的视频编码方法和装置包括当前图片颜色格式确定单元、亮度与色度分量块大小比较单元、额外块划分信息获取单元以及块划分执行单元。

有利效果

本发明的目的是提供视频编码方法和装置，其中，在视频编码方法和装置中利用多种块结构的组合有效地执行块划分并且通过块划分提高编码效率。

根据本发明的实施方式，可以通过利用多种块划分组合的形式来提高编码性能。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的视频编码装置的配置的框图。

图2是示出根据本发明的实施方式的视频解码装置的配置的框图。

图3是示出根据本发明的实施方式的各种块划分的类型和采用各种块划分的块的概念图。

图4是示出根据本发明的实施方式的支持采用各种块划分的块结构的语法的表。

图5示出了根据本发明的实施方式的针对一个块的根据颜色格式的颜色元素的示例。

图6示出了根据本发明的实施方式的针对每个颜色元素以相同方式使用块划分结构的示例。

图7示出了根据本发明的实施方式的针对每个颜色元素不同地使用块划分结构的示例。

图8是示出根据本发明的实施方式的在视频解码器中对块执行划分和解码的流程图。

图9是根据本发明的实施方式的块划分执行单元的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照本发明的附图详细描述本发明的实施方式，使得本领域的技术人员可以容易地实现本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文中所阐述的实施方式。为了清楚地说明本发明，在整个说明书中省略了与本说明书无关的部分并且用相似的附图标记表示类似的部分。

在整个本说明书中，在声称一个部件“连接”至另一部件时，其不仅包括它们直接连接的情况，还包括该部件与另一部件之间电连接的情况。

此外，在整个说明书中，在声称一个部件“包括”一个元件时，应当理解，除非另有特别说明，否则该元件也可以包括其他元件而不是与其他元件分离。

在整个本说明书中使用的术语“做某事的步骤”或“某物的步骤”并不意味着针对某事物的步骤。

此外，术语第一、第二等可以用来描述各种部件，但是这些部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于对一个部件与另一部件进行区分的目的。

此外，本发明的实施方式所示的部件被独立地示出以表示不同的特征功能，但是这并不意味着每个部件由独立的硬件或一个软件构成单元组成。也就是说，通过为了便于说明地布置每个部件而描述每个部件，并且部件中的至少两个部件可以被组合以形成一个部件，或者一个部件可以被划分为执行多种功能的多个部件。在不脱离本发明的本质的情况下，每个这些部件的集成实施方式和单独实施方式也包括在本发明的范围内。

在以下描述的本发明的各种实施方式中，颜色格式是指构成一个图片的颜色分量的类型，并且编码块或编码单元可以被统称为包括在进行视频编码时在其中执行编码和解码的单个块或单元。颜色格式不限于YUV格式，并且其可以被统称为包括根据用于构成一个图片的颜色分量的所有种类的多种颜色格式。

在下文中，将参照图9详细描述根据本发明的实施方式提出的利用多种块划分结构的组合的视频编码方法和装置。

图9是根据本发明的实施方式的块划分执行单元的流程图。

根据一个实施方式的块划分信息获取单元830包括块划分信息解析单元920、额外块划分信息确定单元930、额外块划分信息获取单元940 以及块划分信息存储单元950。

块划分信息解析单元930对来自比特流的块划分信息执行解析以获取块划分信息。

额外块划分信息确定单元930通过使用当前图片的颜色格式、块深度信息、图片内的块位置信息、块尺寸信息等来确定在划分当前块时是否需要额外划分信息。

当额外块划分信息确定单元930确定需要额外块划分信息时，额外块划分信息获取单元940获取确定当前块的块划分结构所需的额外块划分信息。确定当前块的划分结构所需的额外块划分信息可以通过从比特流中进行解析来获得或者在不从比特流进行解析的情况下可以使用当前图片的颜色格式、块深度信息、图片内的块位置信息、块尺寸信息等来获得。

块划分信息存储单元950存储由块划分信息解析单元920和额外块划分信息获取单元940获取的块划分信息。

本发明的实施方式

在下文中，将参照本发明的附图详细描述本发明的实施方式，使得本领域的技术人员可以容易地实现本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文中所阐述的实施方式。为了清楚地说明本发明，在整个说明书中省略了与本说明书无关的部分并且用相似的附图标记表示类似的部分。

在整个本说明书中，在声称一个部件“连接”至另一部件时，其不仅包括它们直接连接的情况，还包括该部件与另一部件之间电连接的情况。

此外，在整个说明书中，在声称一个部件“包括”一个元件时，应当理解，除非另有特别说明，否则该元件也可以包括其他元件而不是与其他元件分离。

在整个本说明书中使用的术语“做某事的步骤”或“某事的步骤”并不意味着针对某事物的步骤。

此外，术语第一、第二等可以用来描述各种部件，但是这些部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于对一个部件与另一部件进行区分的目的。

此外，本发明的实施方式所示的部件被独立地示出以表示不同的特征功能，而这并不意味着每个部件由独立的硬件或一个软件组成单元组成。也就是说，通过为了便于说明地布置每个部件而描述每个部件，并且部件中的至少两个部件可以被组合以形成一个部件，或者一个部件可以被划分为执行多种功能的多个部件。在不脱离本发明的本质的情况下，每个这些部件的集成实施方式和单独实施方式也包括在本发明的范围内。

在以下描述的本发明的各种实施方式中，颜色格式是指构成一个图片的颜色分量的类型，并且编码块或编码单元可以被统称为包括在视频编码时在其中执行编码和解码的单个块或单元。颜色格式不限于YUV格式，并且其可以被统称为包括根据用于构成一个图片的颜色分量的所有种类的多种颜色格式。

在下文中，将参照图9详细描述根据本发明的实施方式提出的利用多种块划分结构的组合的视频编码方法和装置。

图1是示出根据本发明的实施方式的视频编码方法和装置的框图。

根据实施方式的视频编码方法和装置包括帧间预测单元120、帧内预测单元125、减法单元130、变换单元140、量化单元150、熵编码单元160、逆变换单元145、逆量化单元155、加法单元135、环路滤波器单元180 以及重构图片缓冲器190。

帧间预测单元120通过使用输入图像110和存储在重构图片缓冲器 190中的重构图像来执行运动预测，从而生成预测信号。

帧内预测单元125通过使用与要编码的当前块相邻的重构前的邻块的像素值来执行空间预测，从而生成预测信号。

减法单元130使用输入图像和通过帧间预测单元120或帧内预测单元 125生成的预测信号，从而生成残差信号。

变换单元140和量化单元150对通过减法单元130生成的残差信号执行变换和量化，从而生成量化系数。

熵编码单元160对编码信息(例如，视频编码器中定义的语法元素和量化系数)执行熵编码，从而输出比特流。

逆变换单元145和逆量化单元155接收量化系数并且按顺序执行逆量化和逆变换，从而生成重构残差信号。

加法单元135使用通过帧间预测单元120或帧内预测单元125生成的预测信号和重构残差信号来生成重构信号。

重构信号被发送至环路滤波器单元180。应用了滤波的重构图片被存储在重构图片缓冲器190中，并且可以被用作帧间预测单元120中的参考图片。

图2是示出根据本发明的实施方式的视频解码装置和方法的配置的框图。

根据一个实施方式的视频解码装置和方法包括熵解码单元210、逆量化单元220、逆变换单元230、帧内预测单元240、帧间预测单元250、加法单元260、环路滤波器单元270以及重构图片缓冲器280。

熵解码单元210对输入的比特流200进行解码，并且输出解码信息(诸如，语法元素和量化系数)。

逆量化单元220和逆变换单元230接收量化系数并且按顺序执行逆量化和逆变换，从而输出残差信号。

帧内预测单元240通过使用与要解码的当前块相邻的重构前的邻块的像素值来执行空间预测，从而生成预测信号。

帧间预测单元250使用从比特流提取的运动向量和在重构图片缓冲器280中存储的重构图片来执行运动补偿，从而生成预测信号。

从帧内预测单元240和帧间预测单元250输出的预测信号通过加法单元260与残差信号相加，因而以每块为基础生成的重构信号包括重构图像。

重构图像被传送至环路滤波器单元270。应用了滤波的重构图片被存储在重构图片缓冲器280中，并且可以被用作帧间预测单元250中的参考图片。

图3是示出根据本发明的实施方式的各种块划分的类型和采用各种块划分的块的概念图。

根据实施方式的利用多种块划分的视频编码方法和装置包括包含未划分块310、水平划分块320、竖直划分块330、四分块340和具有多种块划分的块结构350的块划分形式。

根据实施方式，未划分块310包括未对一个编码块进行划分的形式，而根据实施方式的水平划分块320包括对一个编码块进行水平划分的形式。此外，根据实施方式的竖直划分块330包括对一个编码块进行竖直划分的形式，并且四分块340包括对一个编码块进行竖直划分和水平划分的形式。所述一个编码块包括方块和非方块两种。

根据实施方式的具有多种块划分的块结构350包括组合了多种块划分形式的块310、320、330和340的形式的块结构。在根据实施方式的块划分结构中，最上面的块350可以被划分为四个子块，即，第一子块351、第二子块352、第三子块353和第四子块354。根据实施方式，第一子块 351是表示成具有未划分形式的块310的块划分形式的块，并且第二子块352是表示成具有四分形式的块340的块划分的块。一个编码块可以被划分为一个或更多个子块，并且经划分的子块可以被重复划分。第二子块352 被划分为四个子子块，并且每个子子块指示表示成未划分块310的块划分的块。第三子块353是表示成水平划分块320的块划分的块，而且子子块中的下矩形块356是表示成竖直划分块330的块划分的块。第四子块354是表示成四分块340的块划分的块，而且第四子块的第一子子块和第三子子块是表示成竖直划分块330的块划分的块。这里，第三子子块表示执行了额外的竖直划分的实施方式。

图4是示出根据本发明的实施方式的支持采用各种块划分的块结构的语法的表。

为了使用具有多种块划分形式的块结构，根据本发明的实施方式的视频编码方法和装置包括关于是否将块划分为四个子块的划分信息410、关于在不将块划分为四个子块时是否将块划分为两个块的划分信息420、以及关于二分方向的方向信息430。关于是否将块划分为两个子块的划分信息420和关于二分方向的方向信息430包括将一个编码块划分为两个子块所需的信息，并且其可以以两个标志的形式或者以组合为一个信息的形式发送。

图5示出了根据本发明的实施方式的针对一个块的根据颜色格式的颜色元素的示例。

作为根据本发明的实施方式的根据颜色格式的颜色元素的示例，在颜色格式中，本说明书示出了其中亮度分量的尺寸与色度分量的尺寸不同的 YUV 420格式510以及其中亮度分量的尺寸与色度分量的尺寸相同的 YUV 444格式520。在亮度分量和色度分量在尺寸上彼此不同的颜色格式的情况下，在构造一个编码块时，亮度分量块511和色度分量块512及513 的尺寸彼此不同。在亮度分量和色度分量的尺寸相同的颜色格式的情况下，在构造一个编码块时，亮度分量块521和色度分量块522及523的尺寸相同。然而，在本说明书中，亮度分量和色度分量的尺寸彼此不同或相同的颜色格式不限于由亮度分量和色度分量构成的颜色格式，还包括根据每种颜色元素的分量比率的分类，例如，诸如RGB、XYZ等的各种颜色格式。

图6示出了根据本发明的实施方式的针对每个颜色元素以相同方式使用块划分结构的示例。

无论颜色格式如何，根据实施方式的视频编码方法和装置在亮度分量块和色度分量块中使用相同的块划分结构。根据示例性实施方式的视频编码方法和装置可以通过在亮度分量和色度分量的尺寸彼此不同的颜色格式610的亮度分量块611和色度分量块612及613中使用相同的块划分信息来确定块划分结构。根据示例性实施方式的视频编码方法和装置可以通过在亮度分量和色度分量的尺寸相同的颜色格式620的亮度分量块621和色度分量块622及623中使用相同的块划分信息来确定块划分结构。

图7示出了根据本发明的实施方式的针对每个颜色元素不同地使用块划分结构的示例。

根据实施方式的视频编码方法和装置根据颜色格式在亮度分量块和色度分量块中选择性地使用相同或不同的块划分结构。根据实施方式的视频编码方法和装置可以通过在亮度分量和色度分量的尺寸彼此不同的颜色格式710的亮度分量块711和色度分量块712及713中使用不同的块划分信息来确定块划分结构。这里，可以基于块尺寸和编码块划分深度信息使用不同的块划分结构来划分亮度分量块711和色度分量块712及713。此外，根据实施方式的视频编码方法和装置可以通过在亮度分量和色度分量的尺寸相同的颜色格式720的亮度分量块721和色度分量块722及723 中使用相同的块划分信息来确定块划分结构。

根据亮度分量和色度分量的尺寸彼此不同的颜色格式710和亮度分量和色度分量的尺寸相同的颜色格式720，根据实施方式的视频编码方法和装置可以选择性地使用亮度分量块711及712和色度分量块712、713、 722及723的块划分结构。

图8是示出根据本发明的实施方式的在视频解码器中对块执行划分和解码的流程图。

根据实施方式的视频编码方法和装置可以包括块划分信息获取单元 820、块划分执行单元830和块解码单元840。

块划分信息获取单元820从比特流获取并输出关于块划分的编码信息。

块划分执行单元830使用由块划分信息获取单元820提取的关于块划分的编码信息来执行块划分。

块解码单元840对通过块划分执行而划分的每个解码单元执行解码。

工业适用性

本发明可以用于诸如广播装备制造、终端制造等的制造业以及与源技术相关的行业。

列表自由文本

无。

Claims (8)

1.一种视频编码和解码方法，包括：

获取块划分信息；

使用所获取的块划分信息执行块划分；以及

使用所划分的块执行编码和解码。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取所述块划分信息包括：

解析所述块划分信息；

根据经解析的块划分信息、当前图片的颜色格式、当前块的划分深度信息以及块的尺寸来确定是否需要额外块划分信息；以及

根据是否需要额外块划分信息来获取所述额外块划分信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，获取所述额外块划分信息包括：

确定当前图片的颜色格式；

使用关于图片的颜色格式的信息对亮度分量块的尺寸和色度分量块的尺寸进行比较；

在所述亮度分量块的尺寸与所述色度分量块的尺寸彼此不同的情况下，获取针对所述亮度分量块和所述色度分量块中的每一个的块划分信息；以及

使用针对所述亮度分量块和所述色度分量块中的每一个获取的块划分信息分别对所述亮度分量块和所述色度分量块进行划分。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，获取所述额外块划分信息包括：

确定当前图片的颜色格式；

使用关于图片的颜色格式的信息对亮度分量块的尺寸和色度分量块的尺寸进行比较；

在所述亮度分量块的尺寸与所述色度分量块的尺寸彼此相同的情况下，获取要以相同的方式应用于所述亮度分量块和所述色度分量块的块划分数据；以及

使用所获取的块划分信息以相同的方式对所述亮度分量块和所述色度分量块进行划分。

5.一种视频编码和解码装置，所述装置执行下述操作：

获取块划分信息；

使用所获取的块划分信息执行块划分；以及

使用所划分的块执行编码和解码。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，获取所述块划分信息包括：

解析所述块划分信息；

根据经解析的块划分信息、当前图片的颜色格式、当前块的划分深度信息以及块的尺寸来确定是否需要额外块划分信息；以及

根据是否需要额外块划分信息来获取所述额外块划分信息。

7.根据权利要求2所述的装置，其中，获取所述额外块划分信息包括：

确定当前图片的颜色格式；

使用关于图片的颜色格式的信息对亮度分量块的尺寸和色度分量块的尺寸进行比较；

在所述亮度分量块的尺寸与所述色度分量块的尺寸彼此不同的情况下，获取针对所述亮度分量块和所述色度分量块中的每一个的块划分信息；以及

使用针对所述亮度分量块和所述色度分量块中的每一个获取的块划分信息分别对所述亮度分量块和所述色度分量块进行划分。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，获取所述额外块划分信息包括：

确定当前图片的颜色格式；

使用关于图片的颜色格式的信息对亮度分量块的尺寸和色度分量块的尺寸进行比较；

在所述亮度分量块的尺寸与所述色度分量块的尺寸相同的情况下，获取要以相同的方式应用于所述亮度分量块和所述色度分量块的块划分信息；以及

使用所获取的块划分信息以相同的方式对所述亮度分量块和所述色度分量块进行划分。