CN112019844A - 视频解码的方法和装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

视频解码的方法和装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请的实施例提供了视频解码的方法和装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。

Description

视频解码的方法和装置、计算机设备和存储介质
优先权信息
本申请要求于2019年5月30日提交的、申请号为62/854,944、发明名称为“VVC中无损编码模式的进一步修改”的美国临时申请、以及于2020年5月29日提交的、申请号为16/887,489、发明名称为“视频解码的方法和装置”的美国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请中。
技术领域
本申请涉及视频编解码技术。具体地，本申请涉及视频编码的方法和装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
通过具有运动补偿的帧间图片预测技术，可以进行视频编码和解码。未压缩的数字视频可包括一系列图片，每个图片具有例如1920×1080亮度样本及相关色度样本的空间维度。所述系列图片具有固定的或可变的图片速率(也非正式地称为帧率)，例如每秒60个图片或60Hz。未压缩的视频具有非常大的比特率要求。例如，每个样本8比特的1080p60 4:2:0的视频(1920x1080亮度样本分辨率，60Hz帧率)要求接近1.5Gbit/s带宽。一小时这样的视频就需要超过600GB的存储空间。
视频编码和解码的一个目的，是通过压缩减少输入视频信号的冗余信息。视频压缩可以帮助降低对上述带宽或存储空间的要求，在某些情况下可降低两个或更多数量级。无损和有损压缩，以及两者的组合均可采用。无损压缩是指从压缩的原始信号中重建原始信号精确副本的技术。当使用有损压缩时，重建信号可能与原始信号不完全相同，但是原始信号和重建信号之间的失真足够小，使得重建信号可用于预期应用。有损压缩广泛应用于视频。容许的失真量取决于应用。例如，相比于电视应用的用户，某些消费流媒体应用的用户可以容忍更高的失真。可实现的压缩比反映出：较高的允许/容许失真可产生较高的压缩比。
视频编码器和解码器可利用几大类技术，例如包括：运动补偿、变换、量化和熵编码。
视频编解码器技术可包括已知的帧内编码技术。在帧内编码中，在不参考先前重建的参考图片的样本或其它数据的情况下表示样本值。在一些视频编解码器中，图片在空间上被细分为样本块。当所有的样本块都以帧内模式编码时，该图片可以为帧内图片。帧内图片及其衍生(例如独立解码器刷新图片)可用于复位解码器状态，并且因此可用作编码视频比特流和视频会话中的第一图片，或用作静止图像。帧内块的样本可用于变换，且可在熵编码之前量化变换系数。帧内预测可以是使预变换域中的样本值最小化的技术。在某些情形下，变换后的DC值越小，且AC系数越小，则在给定的量化步长尺寸下需要越少的比特来表示熵编码之后的块。
如同从诸如MPEG-2代编码技术中所获知的，传统帧内编码不使用帧内预测。然而，一些较新的视频压缩技术包括：试图从例如周围样本数据和/或元数据中得到数据块的技术，其中周围样本数据和/或元数据是在空间相邻的编码/解码期间、且在解码顺序之前获得的。这种技术后来被称为"帧内预测"技术。需要注意的是，至少在某些情形下，帧内预测仅使用正在重建的当前图片的参考数据，而不使用参考图片的参考数据。
可以存在许多不同形式的帧内预测。当在给定的视频编码技术中可以使用超过一种这样的技术时，所使用的技术可以按帧内预测模式进行编码。在某些情形下，模式可具有子模式和/或参数，且这些模式可单独编码或包含在模式码字中。将哪个码字用于给定模式/子模式/参数组合会通过帧内预测影响编码效率增益，因此用于将码字转换成比特流的熵编码技术也会出现这种情况。
H.264引入了一种帧内预测模式，其在H.265中进行了改进，且在诸如联合开发模型(JEM)、通用视频编码(VVC)、基准集合(BMS)等的更新的编码技术中进一步被改进。通过使用属于已经可用的样本的相邻样本值可以形成预测块。在一些示例中，将相邻样本的样本值按照某一方向复制到预测块中。对所使用方向的引用可以被编码在比特流中，或者本身可以被预测。
发明内容
本申请的实施例提供了视频解码的方法和装置、计算机设备和存储介质，旨在解决现有的VVC标准无法在无损编码模式中限制使用会在输入视频信号和重建视频信号之间产生差异的编码工具，从而不支持视频信号的数学无损表示的问题、以及现有的VVC标准中，由于归零设计，系数编码仅支持Nx32和32xN块，而未定义64xN和Nx64块的无损模式的问题。
根据本申请的实施例，提供了一种视频解码的方法。所述方法包括：
从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；
当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及
基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。
本申请的实施例提供了一种视频解码的装置，所述装置包括：
解码模块，用于从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；
划分模块，用于当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及
重建模块，用于基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。
本申请的实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，用于存储指令，当该指令由用于视频解码的计算机执行时，使得该计算机执行所述视频解码的方法。
本申请的实施例还提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令由所述一个或多个处理器加载并执行，以实现所述视频解码的方法。
通过本申请的实施例，对于会在输入视频信号和重建视频信号之间产生差异的编码工具，可以限制其在无损编码模式中的使用，从而支持视频信号的数学无损表示。而且，通过将块划分成更小的块后再进行重建，该块的任何部分都没有被归零，从而能够避免由于归零引起的视频质量损失。
附图说明
根据以下详细描述和附图，所公开的主题的其他特征、性质和各种优点将进一步明确，其中：
图1是根据一实施例的通信系统的简化框图的示意图；
图2是根据另一实施例的通信系统的简化框图的示意图；
图3是根据一实施例的解码器的简化框图的示意图；
图4是根据一实施例的编码器的简化框图的示意图；
图5示出了根据另一实施例的编码器的框图；
图6示出了根据另一实施例的解码器的框图；
图7A和图7B示出了使用块分区结构来分区的CTU；
图8A和图8B示出了三叉树分区的示例；
图9A和图9B示出了图片参数集中的语法表；
图10A-10C示出了一些语法表的示例；
图11从解码器的角度示出了具有色度缩放的亮度映射(LMCS)架构；
图12示出了一些实施例中的编码单元语法表；
图13示出了一些实施例中的另一编码单元语法表；
图14示出了编码块的残差编码语法表的示例；
图15示出了根据一些实施例的修改后的视频编码标准的示例；
图16示出了根据一些实施例的修改后的视频编码标准的另一示例；
图17示出了一些示例中的用于对编码单元进行编码的编码单元语法表；
图18A和图18B示出了一些实施例中的用于对编码单元进行编码的编码单元语法表；
图19A和图19B示出了一些示例中的变换单元语法表；
图20示出了根据本申请的一些实施例的概述解码过程示例的流程图；
图21是根据实施例的计算机系统的示意图。
具体实施方式
图1是根据本申请公开的实施例的通信系统(100)的简化框图。通信系统(100)包括多个终端装置，所述终端装置可通过例如网络(150)彼此通信。举例来说，通信系统(100)包括通过网络(150)互连的第一终端装置(110)和第二终端装置(120)。在图1的实施例中，第一终端装置(110)和第二终端装置(120)执行单向数据传输。举例来说，第一终端装置(110)可对视频数据(例如由终端装置(110)采集的视频图片流)进行编码以通过网络(150)传输到第二端装置(120)。已编码的视频数据以一个或多个已编码视频码流形式传输。第二终端装置(120)可从网络(150)接收已编码视频数据，对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据显示视频图片。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。
在另一实施例中，通信系统(100)包括执行已编码视频数据的双向传输的第三终端装置(130)和第四终端装置(140)，所述双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输，第三终端装置(130)和第四终端装置(140)中的每个终端装置可对视频数据(例如由终端装置采集的视频图片流)进行编码，以通过网络(150)传输到第三终端装置(130)和第四终端装置(140)中的另一终端装置。第三终端装置(130)和第四终端装置(140)中的每个终端装置还可接收由第三终端装置(130)和第四终端装置(140)中的另一终端装置传输的已编码视频数据，且可对所述已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，且可根据恢复的视频数据在可访问的显示装置上显示视频图片。
在图1的实施例中，第一终端装置(110)、第二终端装置(120)、第三终端装置(130)和第四终端装置(140)可为服务器、个人计算机和智能电话，但本申请公开的原理可不限于此。本申请公开的实施例适用于膝上型计算机、平板电脑、媒体播放器和/或专用视频会议设备。网络(150)表示在第一终端装置(110)、第二终端装置(120)、第三终端装置(130)和第四终端装置(140)之间传送已编码视频数据的任何数目的网络，包括例如有线(连线的)和/或无线通信网络。通信网络(150)可在电路交换和/或分组交换信道中交换数据。该网络可包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。出于本申请的目的，除非在下文中有所解释，否则网络(150)的架构和拓扑对于本申请公开的操作来说可能是无关紧要的。
作为实施例，图2示出视频编码器和视频解码器在流式传输环境中的放置方式。本申请所公开主题可同等地适用于其它支持视频的应用，包括例如视频会议、数字TV、在包括CD、DVD、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。
流式传输系统可包括采集子系统(213)，所述采集子系统可包括数码相机等视频源(201)，所述视频源创建未压缩的视频图片流(202)。在实施例中，视频图片流(202)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据(204)(或已编码的视频码流)，视频图片流(202)被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流，视频图片流(202)可由电子装置(220)处理，所述电子装置(220)包括耦接到视频源(201)的视频编码器(203)。视频编码器(203)可包括硬件、软件或软硬件组合以实现或实施如下文更详细地描述的所公开主题的各方面。相较于视频图片流(202)，已编码的视频数据(204)(或已编码的视频码流(204))被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据(204)(或已编码的视频码流(204))，其可存储在流式传输服务器(205)上以供将来使用。一个或多个流式传输客户端子系统，例如图2中的客户端子系统(206)和客户端子系统(208)，可访问流式传输服务器(205)以检索已编码的视频数据(204)的副本(207)和副本(209)。客户端子系统(206)可包括例如电子装置(230)中的视频解码器(210)。视频解码器(210)对已编码的视频数据的传入副本(207)进行解码，且产生可在显示器(212)(例如显示屏)或另一呈现装置(未描绘)上呈现的输出视频图片流(211)。在一些流式传输系统中，可根据某些视频编码/压缩标准对已编码的视频数据(204)、视频数据(207)和视频数据(209)(例如视频码流)进行编码。该些标准的实施例包括ITU-T H.265。在实施例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，本申请可用于VVC标准的上下文中。
应注意，电子装置(220)和电子装置(230)可包括其它组件(未示出)。举例来说，电子装置(220)可包括视频解码器(未示出)，且电子装置(230)还可包括视频编码器(未示出)。
图3是根据本申请公开的实施例的视频解码器(310)的框图。视频解码器(310)可设置在电子装置(330)中。电子装置(330)可包括接收器(331)(例如接收电路)。视频解码器(310)可用于代替图2实施例中的视频解码器(210)。
接收器(331)可接收将由视频解码器(310)解码的一个或多个已编码视频序列；在同一实施例或另一实施例中，一次接收一个已编码视频序列，其中每个已编码视频序列的解码独立于其它已编码视频序列。可从信道(301)接收已编码视频序列，所述信道可以是通向存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。接收器(331)可接收已编码的视频数据以及其它数据，例如，可转发到它们各自的使用实体(未标示)的已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(331)可将已编码视频序列与其它数据分开。为了防止网络抖动，缓冲存储器(315)可耦接在接收器(331)与熵解码器/解析器(320)(此后称为“解析器(320)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(315)是视频解码器(310)的一部分。在其它情况下，所述缓冲存储器(315)可设置在视频解码器(310)外部(未标示)。而在其它情况下，视频解码器(310)的外部设置缓冲存储器(未标示)以例如防止网络抖动，且在视频解码器(310)的内部可配置另一缓冲存储器(315)以例如处理播出定时。而当接收器(331)从具有足够带宽和可控性的存储/转发装置或从等时同步网络接收数据时，也可能不需要配置缓冲存储器(315)，或可以将所述缓冲存储器做得较小。当然，为了在互联网等业务分组网络上使用，也可能需要缓冲存储器(315)，所述缓冲存储器可相对较大且可具有自适应性大小，且可至少部分地实施于操作系统或视频解码器(310)外部的类似元件(未标示)中。
视频解码器(310)可包括解析器(320)以根据已编码视频序列重建符号(321)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(310)的操作的信息，以及用以控制显示装置(312)(例如，显示屏)等显示装置的潜在信息，所述显示装置不是电子装置(330)的组成部分，但可耦接到电子装置(330)，如图3中所示。用于显示装置的控制信息可以是辅助增强信息(Supplemental Enhancement Information，SEI消息)或视频可用性信息(VideoUsability Information，VUI)的参数集片段(未标示)。解析器(320)可对接收到的已编码视频序列进行解析/熵解码。已编码视频序列的编码可根据视频编码技术或标准进行，且可遵循各种原理，包括可变长度编码、霍夫曼编码(Huffman coding)、具有或不具有上下文灵敏度的算术编码等等。解析器(320)可基于对应于群组的至少一个参数，从已编码视频序列提取用于视频解码器中的像素的子群中的至少一个子群的子群参数集。子群可包括图片群组(Group of Pictures，GOP)、图片、图块、切片、宏块、编码单元(Coding Unit，CU)、块、变换单元(Transform Unit，TU)、预测单元(Prediction Unit，PU)等等。解析器(320)还可从已编码视频序列提取信息，例如变换系数、量化器参数值、运动矢量等等。
解析器(320)可对从缓冲存储器(315)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(321)。
取决于已编码视频图片或一部分已编码视频图片(例如：帧间图片和帧内图片、帧间块和帧内块)的类型以及其它因素，符号(321)的重建可涉及多个不同单元。涉及哪些单元以及涉及方式可由解析器(320)从已编码视频序列解析的子群控制信息控制。为了简洁起见，未描述解析器(320)与下文的多个单元之间的此类子群控制信息流。
除已经提及的功能块以外，视频解码器(310)可在概念上细分成如下文所描述的数个功能单元。在商业约束下运行的实际实施例中，这些单元中的许多单元彼此紧密交互并且可以彼此集成。然而，出于描述所公开主题的目的，概念上细分成下文的功能单元是适当的。
第一单元是缩放器/逆变换单元(351)。缩放器/逆变换单元(351)从解析器(320)接收作为符号(321)的量化变换系数以及控制信息，包括使用哪种变换方式、块大小、量化因子、量化缩放矩阵等。缩放器/逆变换单元(351)可输出包括样本值的块，所述样本值可输入到聚合器(355)中。
在一些情况下，缩放器/逆变换单元(351)的输出样本可属于帧内编码块；即：不使用来自先前重建的图片的预测性信息，但可使用来自当前图片的先前重建部分的预测性信息的块。此类预测性信息可由帧内图片预测单元(352)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(352)采用从当前图片缓冲器(358)提取的已重建信息生成大小和形状与正在重建的块相同的周围块。举例来说，当前图片缓冲器(358)缓冲部分重建的当前图片和/或完全重建的当前图片。在一些情况下，聚合器(355)基于每个样本，将帧内预测单元(352)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(351)提供的输出样本信息中。
在其它情况下，缩放器/逆变换单元(351)的输出样本可属于帧间编码和潜在运动补偿块。在此情况下，运动补偿预测单元(353)可访问参考图片存储器(357)以提取用于预测的样本。在根据符号(321)对提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(355)添加到缩放器/逆变换单元(351)的输出(在这种情况下被称作残差样本或残差信号)，从而生成输出样本信息。运动补偿预测单元(353)从参考图片存储器(357)内的地址获取预测样本可受到运动矢量控制，且所述运动矢量以所述符号(321)的形式而供运动补偿预测单元(353)使用，所述符号(321)例如是包括X、Y和参考图片分量。运动补偿还可包括在使用子样本精确运动矢量时，从参考图片存储器(357)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。
聚合器(355)的输出样本可在环路滤波器单元(356)中被各种环路滤波技术采用。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术，所述环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(也称作已编码视频码流)中的参数，且所述参数作为来自解析器(320)的符号(321)可用于环路滤波器单元(356)。然而，在其他实施例中，视频压缩技术还可响应于在解码已编码图片或已编码视频序列的先前(按解码次序)部分期间获得的元信息，以及响应于先前重建且经过环路滤波的样本值。
环路滤波器单元(356)的输出可以是样本流，所述样本流可输出到显示装置(312)以及存储在参考图片存储器(357)，以用于后续的帧间图片预测。
一旦完全重建，某些已编码图片就可用作参考图片以用于将来预测。举例来说，一旦对应于当前图片的已编码图片被完全重建，且已编码图片(通过例如解析器(320))被识别为参考图片，则当前图片缓冲器(358)可变为参考图片存储器(357)的一部分，且可在开始重建后续已编码图片之前重新分配新的当前图片缓冲器。
视频解码器(310)可根据例如ITU-T H.265标准中的预定视频压缩技术执行解码操作。在已编码视频序列遵循视频压缩技术或标准的语法以及视频压缩技术或标准中记录的配置文件的意义上，已编码视频序列可符合所使用的视频压缩技术或标准指定的语法。具体地说，配置文件可从视频压缩技术或标准中可用的所有工具中选择某些工具作为在所述配置文件下可供使用的仅有工具。对于合规性，还要求已编码视频序列的复杂度处于视频压缩技术或标准的层级所限定的范围内。在一些情况下，层级限制最大图片大小、最大帧率、最大重建取样率(以例如每秒兆(mega)个样本为单位进行测量)、最大参考图片大小等。在一些情况下，由层级设定的限制可通过假想参考解码器(Hypothetical ReferenceDecoder，HRD)规范和在已编码视频序列中用信号表示的HRD缓冲器管理的元数据来进一步限定。
在实施例中，接收器(331)可连同已编码视频一起接收附加(冗余)数据。所述附加数据可以是已编码视频序列的一部分。所述附加数据可由视频解码器(310)用以对数据进行适当解码和/或较准确地重建原始视频数据。附加数据可呈例如时间、空间或信噪比(signal noise ratio，SNR)增强层、冗余切片、冗余图片、前向纠错码等形式。
图4是根据本申请公开的实施例的视频编码器(403)的框图。视频编码器(403)设置于电子装置(420)中。电子装置(420)包括传输器(440)(例如传输电路)。视频编码器(403)可用于代替图2实施例中的视频编码器(203)。
视频编码器(403)可从视频源(401)(并非图4实施例中的电子装置(420)的一部分)接收视频样本，所述视频源可采集将由视频编码器(403)编码的视频图像。在另一实施例中，视频源(401)是电子装置(420)的一部分。
视频源(401)可提供将由视频编码器(403)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列，所述数字视频样本流可具有任何合适位深度(例如：8位、10位、12位……)、任何色彩空间(例如BT.601Y CrCB、RGB……)和任何合适取样结构(例如Y CrCb 4:2:0、Y CrCb 4:4:4)。在媒体服务系统中，视频源(401)可以是存储先前已准备的视频的存储装置。在视频会议系统中，视频源(401)可以是采集本地图像信息作为视频序列的相机。可将视频数据提供为多个单独的图片，当按顺序观看时，这些图片被赋予运动。图片自身可构建为空间像素阵列，其中取决于所用的取样结构、色彩空间等，每个像素可包括一个或多个样本。所属领域的技术人员可以很容易理解像素与样本之间的关系。下文侧重于描述样本。
根据实施例，视频编码器(403)可实时或在由应用所要求的任何其它时间约束下，将源视频序列的图片编码且压缩成已编码视频序列(443)。施行适当的编码速度是控制器(450)的一个功能。在一些实施例中，控制器(450)控制如下文所描述的其它功能单元且在功能上耦接到这些单元。为了简洁起见，图中未标示耦接。由控制器(450)设置的参数可包括速率控制相关参数(图片跳过、量化器、率失真优化技术的λ值等)、图片大小、图片群组(group of pictures，GOP)布局，最大运动矢量搜索范围等。控制器(450)可用于具有其它合适的功能，这些功能涉及针对某一系统设计优化的视频编码器(403)。
在一些实施例中，视频编码器(403)在编码环路中进行操作。作为简单的描述，在实施例中，编码环路可包括源编码器(430)(例如，负责基于待编码的输入图片和参考图片创建符号，例如符号流)和嵌入于视频编码器(403)中的(本地)解码器(433)。解码器(433)以类似于(远程)解码器创建样本数据的方式重建符号以创建样本数据(因为在本申请所考虑的视频压缩技术中，符号与已编码视频码流之间的任何压缩是无损的)。将重建的样本流(样本数据)输入到参考图片存储器(434)。由于符号流的解码产生与解码器位置(本地或远程)无关的位精确结果，因此参考图片存储器(434)中的内容在本地编码器与远程编码器之间也是按比特位精确对应的。换句话说，编码器的预测部分“看到”的参考图片样本与解码器将在解码期间使用预测时所“看到”的样本值完全相同。这种参考图片同步性基本原理(以及在例如因信道误差而无法维持同步性的情况下产生的漂移)也用于一些相关技术。
“本地”解码器(433)的操作可与例如已在上文结合图3详细描述视频解码器(310)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图3，当符号可用且熵编码器(445)和解析器(420)能够无损地将符号编码/解码为已编码视频序列时，包括缓冲存储器(415)和解析器(420)在内的视频解码器(410)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(433)中实施。
此时可以观察到，除存在于解码器中的解析/熵解码之外的任何解码器技术，也必定以基本上相同的功能形式存在于对应的编码器中。出于此原因，本申请侧重于解码器操作。可简化编码器技术的描述，因为编码器技术与全面地描述的解码器技术互逆。仅在某些区域中需要更详细的描述，并且在下文提供。
在操作期间，在一些实施例中，源编码器(430)可执行运动补偿预测编码。参考来自视频序列中被指定为“参考图片”的一个或多个先前已编码图片，所述运动补偿预测编码对输入图片进行预测性编码。以此方式，编码引擎(432)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差异进行编码，所述参考图片可被选作所述输入图片的预测参考。
本地视频解码器(433)可基于源编码器(430)创建的符号，对可指定为参考图片的图片的已编码视频数据进行解码。编码引擎(432)的操作可为有损过程。当已编码视频数据可在视频解码器(图4中未示)处被解码时，重建的视频序列通常可以是带有一些误差的源视频序列的副本。本地视频解码器(433)复制解码过程，所述解码过程可由视频解码器对参考图片执行，且可使重建的参考图片存储在参考图片高速缓存(434)中。以此方式，视频编码器(403)可在本地存储重建的参考图片的副本，所述副本与将由远端视频解码器获得的重建参考图片具有共同内容(不存在传输误差)。
预测器(435)可针对编码引擎(432)执行预测搜索。即，对于将要编码的新图片，预测器(435)可在参考图片存储器(434)中搜索可作为所述新图片的适当预测参考的样本数据(作为候选参考像素块)或某些元数据，例如参考图片运动矢量、块形状等。预测器(435)可基于样本块逐像素块操作，以找到合适的预测参考。在一些情况下，根据预测器(435)获得的搜索结果，可确定输入图片可具有从参考图片存储器(434)中存储的多个参考图片取得的预测参考。
控制器(450)可管理源编码器(430)的编码操作，包括例如设置用于对视频数据进行编码的参数和子群参数。
可在熵编码器(445)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(445)根据例如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等技术对各种功能单元生成的符号进行无损压缩，从而将所述符号转换成已编码视频序列。
传输器(440)可缓冲由熵编码器(445)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(460)进行传输做准备，所述通信信道可以是通向将存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。传输器(440)可将来自视频编码器(403)的已编码视频数据与要传输的其它数据合并，所述其它数据例如是已编码音频数据和/或辅助数据流(未示出来源)。
控制器(450)可管理视频编码器(403)的操作。在编码期间，控制器(450)可以为每个已编码图片分配某一已编码图片类型，但这可能影响可应用于相应的图片的编码技术。例如，通常可将图片分配为以下任一种图片类型：
帧内图片(I图片)，其可以是不将序列中的任何其它图片用作预测源就可被编码和解码的图片。一些视频编解码器容许不同类型的帧内图片，包括例如独立解码器刷新(Independent Decoder Refresh，“IDR”)图片。所属领域的技术人员了解I图片的变体及其相应的应用和特征。
预测性图片(P图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，所述帧内预测或帧间预测使用至多一个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。
双向预测性图片(B图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，所述帧内预测或帧间预测使用至多两个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。类似地，多个预测性图片可使用多于两个参考图片和相关联元数据以用于重建单个块。
源图片通常可在空间上细分成多个样本块(例如，4×4、8×8、4×8或16×16个样本的块)，且逐块进行编码。这些块可参考其它(已编码)块进行预测编码，根据应用于块的相应图片的编码分配来确定所述其它块。举例来说，I图片的块可进行非预测编码，或所述块可参考同一图片的已经编码的块来进行预测编码(空间预测或帧内预测)。P图片的像素块可参考一个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。B图片的块可参考一个或两个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。
视频编码器(403)可根据例如ITU-T H.265建议书的预定视频编码技术或标准执行编码操作。在操作中，视频编码器(403)可执行各种压缩操作，包括利用输入视频序列中的时间和空间冗余的预测编码操作。因此，已编码视频数据可符合所用视频编码技术或标准指定的语法。
在实施例中，传输器(440)可在传输已编码的视频时传输附加数据。源编码器(430)可将此类数据作为已编码视频序列的一部分。附加数据可包括时间/空间/SNR增强层、冗余图片和切片等其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI参数集片段等。
采集到的视频可作为呈时间序列的多个源图片(视频图片)。帧内图片预测(常常简化为帧内预测)利用给定图片中的空间相关性，而帧间图片预测则利用图片之间的(时间或其它)相关性。在实施例中，将正在编码/解码的特定图片分割成块，正在编码/解码的特定图片被称作当前图片。在当前图片中的块类似于视频中先前已编码且仍被缓冲的参考图片中的参考块时，可通过称作运动矢量的矢量对当前图片中的块进行编码。所述运动矢量指向参考图片中的参考块，且在使用多个参考图片的情况下，所述运动矢量可具有识别参考图片的第三维度。
在一些实施例中，双向预测技术可用于帧间图片预测中。根据双向预测技术，使用两个参考图片，例如按解码次序都在视频中的当前图片之前(但按显示次序可能分别是过去和将来)第一参考图片和第二参考图片。可通过指向第一参考图片中的第一参考块的第一运动矢量和指向第二参考图片中的第二参考块的第二运动矢量对当前图片中的块进行编码。具体来说，可通过第一参考块和第二参考块的组合来预测所述块。
此外，合并模式技术可用于帧间图片预测中以改善编码效率。
根据本申请公开的一些实施例，帧间图片预测和帧内图片预测等预测的执行以块为单位。举例来说，根据HEVC标准，将视频图片序列中的图片分割成编码树单元(codingtree unit，CTU)以用于压缩，图片中的CTU具有相同大小，例如64×64像素、32×32像素或16×16像素。一般来说，CTU包括三个编码树块(coding tree block，CTB)，所述三个编码树块是一个亮度CTB和两个色度CTB。更进一步的，还可将每个CTU以四叉树拆分为一个或多个编码单元(coding unit，CU)。举例来说，可将64×64像素的CTU拆分为一个64×64像素的CU，或4个32×32像素的CU，或16个16×16像素的CU。在实施例中，分析每个CU以确定用于CU的预测类型，例如帧间预测类型或帧内预测类型。此外，取决于时间和/或空间可预测性，将CU拆分为一个或多个预测单元(prediction unit，PU)。通常，每个PU包括亮度预测块(prediction block，PB)和两个色度PB。在实施例中，编码(编码/解码)中的预测操作以预测块为单位来执行。以亮度预测块作为预测块为例，预测块包括像素值(例如，亮度值)的矩阵，例如8×8像素、16×16像素、8×16像素、16×8像素等等。
图5是根据本申请公开的另一实施例的视频编码器(503)的图。视频编码器(503)用于接收视频图片序列中的当前视频图片内的样本值的处理块(例如预测块)，且将所述处理块编码到作为已编码视频序列的一部分的已编码图片中。在本实施例中，视频编码器(503)用于代替图2实施例中的视频编码器(203)。
在HEVC实施例中，视频编码器(503)接收用于处理块的样本值的矩阵，所述处理块为例如8×8样本的预测块等。视频编码器(503)使用例如率失真(rate-distortion，RD)优化来确定是否使用帧内模式、帧间模式或双向预测模式来编码所述处理块。当在帧内模式中编码处理块时，视频编码器(503)可使用帧内预测技术以将处理块编码到已编码图片中；且当在帧间模式或双向预测模式中编码处理块时，视频编码器(503)可分别使用帧间预测或双向预测技术将处理块编码到已编码图片中。在某些视频编码技术中，合并模式可以是帧间图片预测子模式，其中，在不借助预测值外部的已编码运动矢量分量的情况下，从一个或多个运动矢量预测值导出运动矢量。在某些其它视频编码技术中，可存在适用于主题块的运动矢量分量。在实施例中，视频编码器(503)包括其它组件，例如用于确定处理块模式的模式决策模块(未示出)。
在图5的实施例中，视频编码器(503)包括如图5所示的耦接到一起的帧间编码器(530)、帧内编码器(522)、残差计算器(523)、开关(526)、残差编码器(524)、通用控制器(521)和熵编码器(525)。
帧间编码器(530)用于接收当前块(例如处理块)的样本、比较所述块与参考图片中的一个或多个参考块(例如先前图片和后来图片中的块)、生成帧间预测信息(例如根据帧间编码技术的冗余信息描述、运动矢量、合并模式信息)、以及基于帧间预测信息使用任何合适的技术计算帧间预测结果(例如已预测块)。在一些实施例中，参考图片是基于已编码的视频信息解码的已解码参考图片。
帧内编码器(522)用于接收当前块(例如处理块)的样本、在一些情况下比较所述块与同一图片中已编码的块、在变换之后生成量化系数、以及在一些情况下还(例如根据一个或多个帧内编码技术的帧内预测方向信息)生成帧内预测信息。在实施例中，帧内编码器(522)还基于帧内预测信息和同一图片中的参考块计算帧内预测结果(例如已预测块)。
通用控制器(521)用于确定通用控制数据，且基于所述通用控制数据控制视频编码器(503)的其它组件。在实施例中，通用控制器(521)确定块的模式，且基于所述模式将控制信号提供到开关(526)。举例来说，当所述模式是帧内模式时，通用控制器(521)控制开关(526)以选择供残差计算器(523)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(525)以选择帧内预测信息且将所述帧内预测信息添加在码流中；以及当所述模式是帧间模式时，通用控制器(521)控制开关(526)以选择供残差计算器(523)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(525)以选择帧间预测信息且将所述帧间预测信息添加在码流中。
残差计算器(523)用于计算所接收的块与选自帧内编码器(522)或帧间编码器(530)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(524)用于基于残差数据操作，以对残差数据进行编码以生成变换系数。在实施例中，残差编码器(524)用于将残差数据从时域转换到频域，且生成变换系数。变换系数接着经由量化处理以获得量化的变换系数。在各种实施例中，视频编码器(503)还包括残差解码器(528)。残差解码器(528)用于执行逆变换，且生成已解码残差数据。已解码残差数据可适当地由帧内编码器(522)和帧间编码器(530)使用。举例来说，帧间编码器(530)可基于已解码残差数据和帧间预测信息生成已解码块，且帧内编码器(522)可基于已解码残差数据和帧内预测信息生成已解码块。适当处理已解码块以生成已解码图片，且在一些实施例中，所述已解码图片可在存储器电路(未示出)中缓冲并用作参考图片。
熵编码器(525)用于将码流格式化以产生已编码的块。熵编码器(525)根据HEVC标准等合适标准产生各种信息。在实施例中，熵编码器(525)用于获得通用控制数据、所选预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和码流中的其它合适的信息。应注意，根据所公开的主题，当在帧间模式或双向预测模式的合并子模式中对块进行编码时，不存在残差信息。
图6是根据本申请公开的另一实施例的视频解码器(610)的图。视频解码器(610)用于接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图像，且对所述已编码图像进行解码以生成重建的图片。在实施例中，视频解码器(610)用于代替图2实施例中的视频解码器(210)。
在图6实施例中，视频解码器(610)包括如图6中所示耦接到一起的熵解码器(671)、帧间解码器(680)、残差解码器(673)、重建模块(674)和帧内解码器(672)。
熵解码器(671)可用于根据已编码图片来重建某些符号，这些符号表示构成所述已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如用于对所述块进行编码的模式(例如帧内模式、帧间模式、双向预测模式、后两者的合并子模式或另一子模式)、可分别识别供帧内解码器(672)或帧间解码器(680)用以进行预测的某些样本或元数据的预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、呈例如量化的变换系数形式的残差信息等等。在实施例中，当预测模式是帧间或双向预测模式时，将帧间预测信息提供到帧间解码器(680)；以及当预测类型是帧内预测类型时，将帧内预测信息提供到帧内解码器(672)。残差信息可经由逆量化并提供到残差解码器(673)。
帧间解码器(680)用于接收帧间预测信息，且基于所述帧间预测信息生成帧间预测结果。
帧内解码器(672)用于接收帧内预测信息，且基于所述帧内预测信息生成预测结果。
残差解码器(673)用于执行逆量化以提取解量化的变换系数，且处理所述解量化的变换系数，以将残差从频域转换到空间域。残差解码器(673)还可能需要某些控制信息(用以获得量化器参数QP)，且所述信息可由熵解码器(671)提供(未标示数据路径，因为这仅仅是低量控制信息)。
重建模块(674)用于在空间域中组合由残差解码器(673)输出的残差与预测结果(可由帧间预测模块或帧内预测模块输出)以形成重建的块，所述重建的块可以是重建的图片的一部分，所述重建的图片继而可以是重建的视频的一部分。应注意，可执行解块操作等其它合适的操作来改善视觉质量。
应注意，可使用任何合适的技术来实施视频编码器(203)、视频编码器(403)和视频编码器(503)以及视频解码器(210)、视频解码器(310)和视频解码器(610)。在实施例中，可使用一个或多个集成电路来实施视频编码器(203)、视频编码器(403)和视频编码器(503)以及视频解码器(210)、视频解码器(310)和视频解码器(610)。在另一实施例中，可使用执行软件指令的一个或多个处理器来实施视频编码器(203)、视频编码器(403)和视频编码器(503)以及视频解码器(210)、视频解码器(310)和视频解码器(610)。
本申请的实施例提供了用于无损编码模式的技术。
通常，在编码/解码期间使用块分区结构。在一些示例中，块分区结构被称为编码树。在示例(例如，HEVC)中，编码树可以具有四叉树结构，其中每次分割将较大的正方形块分割成四个较小的正方形块。在一些示例中，根据四叉树结构，将编码树单元(CTU)分割成编码单元(CU)，以适应各种局部特性。使用帧间图片(时间)预测还是帧内图片(空间)预测来编码图片区域是在CU级别决定的。根据预测单元(PU)分割类型，每个CU可以进一步分割成一个、两个或四个PU。在一个PU内，应用相同的预测处理，并基于PU将相关信息发送给解码器。
通过应用基于PU分割类型的预测过程获得残差块之后，可以根据另一种四叉树结构将CU划分成多个变换单元(TUs)。在HEVC的示例中，存在多个分区概念，包括CU、PU和TU。在一些实施例中，CU或TU只能是正方形形状，而PU可以是正方形或矩形形状。在一些实施例中，可以将一个编码块进一步分割成四个正方形子块，并且对每个子块(即，TU)执行变换。使用被称为残差四叉树(RQT)的四叉树结构，可以将每个TU进一步递归地分割成更小的TU。
在一些实施例中，在图片边界处，可以采用隐式四叉树分割，使得块能持续进行四叉树分割，直到大小符合图片边界。
在一些示例中，块分区结构可以使用四叉树加二叉树(QTBT)块分区结构。QTBT结构可以消除多个分区类型的概念(CU、PU和TU概念)，并且支持更灵活的CU分区形状。在QTBT块分区结构中，CU可以具有正方形或矩形形状。
图7A示出了使用图7B所示的QTBT块分区结构(720)来分区的CTU(710)。首先通过四叉树结构对CTU(710)进行分区。进一步通过二叉树结构或四叉树结构对四叉树叶节点进行分区。在二叉树分割中可以有两种分割类型，即对称水平分割(例如，在QTBT块分区结构(720)中标记为“0”)和对称垂直分割(例如，在QTBT块分区结构(720)中标记为“1”)。没有进一步分割的叶节点被称为CU，其无需任何进一步的分区即可用于预测和变换处理。因此，CU、PU和TU在QTBT块分区结构中具有相同的块大小。
在一些实施例中，CU可以包括不同颜色分量的编码块(CB)。例如，在4:2:0色度格式的P切片(slice)和B切片的情况下，一个CU包含一个亮度CB和两个色度CB。CU可以包括单个颜色分量的CB。例如，在I切片的情况下，一个CU仅包含一个亮度CB或仅包含两个色度CB。
在一些实施例中，为QTBT块分区方案定义了以下参数。
CTU大小：四叉树的根节点大小，例如，与HEVC中的概念相同，
MinQTSize：允许的最小四叉树叶节点大小，
MaxBTSize：允许的最大二叉树根节点大小，
MaxBTDepth：允许的最大二叉树深度，以及
MinBTSize：允许的最小二叉树叶节点大小。
在QTBT块分区结构的一个示例中，将CTU大小设置为具有两个相应的64×64色度样本块的128×128亮度样本，将MinQTSize设置为16×16，将MaxBTSize设置为64×64，将MinBTSize(针对宽度和高度)设置为4×4，并且将MaxBTDepth设置为4。四叉树分区首先应用于CTU，以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点可以具有从16×16(即，MinQTSize)到128×128(即，CTU大小)的大小。如果四叉树叶节点是128×128，则由于其大小超过了MaxBTSize(即，64×64)，因此不会通过二叉树进一步分割。否则，四叉树叶节点可以通过二叉树进一步分区。因此，四叉树叶节点也是二叉树的根节点，并且它的二叉树深度为0。
当二叉树深度达到MaxBTDepth(即，4)时，不考虑进一步的分割。当二叉树节点的宽度等于MinBTSize(即，4)时，不考虑进一步的水平分割。类似地，当二叉树节点的高度等于MinBTSize时，不考虑进一步的垂直分割。通过预测和变换过程进一步处理二叉树的叶节点，而无需任何进一步的分区。在实施例中，最大CTU大小是256×256的亮度样本。
在图7A和图7B中，实线表示四叉树分割，虚线表示二叉树分割。在二叉树的每个分割(即，非叶)节点中，用信号通知一个标志以指示使用哪种分割类型(即，水平或垂直)。例如，0表示水平分割，1表示垂直分割。对于四叉树分割，不需要指示分割类型，因为四叉树分割可以水平和垂直地分割一个块以产生具有相等大小的4个子块。
在一些实施例中，QTBT块分区方案支持亮度和色度具有单独的QTBT块分区结构的灵活性。例如，对于P切片和B切片，一个CTU中的亮度块和色度块共享相同的QTBT块分区结构。然而，对于I切片，通过QTBT块分区结构将亮度CTB划分成CU，并且通过另一种QTBT块分区结构将色度块划分成色度CU。因此，I切片中的CU由亮度分量的编码块或两个色度分量的编码块组成，且P切片或B切片中的CU由所有三个色彩分量的编码块组成。
在一些实施例中，小块的帧间预测受到限制，以减少运动补偿的存储器访问。例如，4×8块和8×4块不支持双向预测，而4×4块不支持帧间预测。
进一步地，在一些示例中，使用了多类型树(MTT)块分区结构。MTT块分区结构是一种比QTBT块分区结构更灵活的树结构。在MTT中，除了四叉树分区和二叉树分区之外，还可以使用水平中心侧三叉树分区和垂直中心侧三叉树分区。
图8A示出了垂直中心侧三叉树分区的示例，图8B示出了水平中心侧三叉树分区的示例。三叉树分区可以补充四叉树分区和二叉树分区。例如，三叉树分区能够捕获位于块中心的对象，而四叉树和二叉树穿过块中心进行分割。三叉树分区的宽度和高度是2的幂，因此不需要额外的变换分区。
根据本申请的实施例，无损编码模式很有用并且在诸如HEVC等的视频标准中得到支持。在一些应用场景中，例如，医学成像，其中信息的丢失可能会导致诊断错误，因此不期望视频质量的任何下降。因此，可以在这些应用场景中启用无损编码方法。
在实施例中，当激活无损编码模式时，可以绕过变换和量化，并且还可以禁用诸如解块滤波器之类的一个或多个环路滤波器。在示例中，表示为transquant_bypass_enable_flag的标志可以在图片参数集(PPS)中用信号通知。如果解码器接收到此类标志并且其值用信号通知为1，则解码器可以绕过变换、量化和环路滤波器处理。
图9A和图9B示出了图片参数集中的语法表(900)。在语法表(900)中，表示为transquant_bypass_enable_flag的标志(由(910)示出)可以用于启用或禁用无损编码模式。
例如，当transquant_bypass_enable_flag等于1时，则可以存在表示为cu_transquant_bypass_flag的CU级别绕过标志(指示是否需要在CU级别绕过变换和量化)。当transquant_bypass_enable_flag等于0时，则不存在CU级别绕过标志cu_transquant_bypass_flag。对于每个CU，如果transquant_bypass_enable_flag为真(例如，“1”)，则可以进一步针对CU用信号通知CU级别绕过标志cu_transquant_bypass_flag，以指示是否对当前CU禁用变换、量化和环路滤波器。在示例中，当cu_transquant_bypass_flag用信号通知为真(例如，“1”)时，不用信号通知指示变换跳过模式(TSM)的语法元素(transform_skip_flag)，并且禁用符号数据隐藏模式。
在示例中，当cu_transquant_bypass_flag等于1时，需要绕过缩放和变换过程以及环路(in-loop)滤波过程。当在示例中不存在cu_transquant_bypass_flag时，可以推断cu_transquant_bypass_flag等于0。
在一些实施例中，特定残差编码模式可以利用Cb和Cr残差表现为彼此逆相关的优点。特定残差编码模式使得能够对色度残差进行联合编码，并且被称为联合色度残差编码模式(也被称为联合CbCr残差(JCCR)编码模式)。在JCCR编码模式中，存在为变换单元的两个色度块指示的单个残差。将指示的残差添加到第一通道(通常表示Cb)中的预测块，并将其从第二通道(通常表示Cr)中的预测块减去。
在示例中，如果Cb和Cr的编码块标志(cbf)均为真，则在比特流中用标志指示联合色度残差模式。如果激活了JCCR编码模式，则对单个残差块进行解码。联合残差块的比特流语法和解码过程可以类似于示例中的常规Cb残差的比特流语法和解码过程。Cr块的残差是通过对解码的联合残差求反而生成的。由于使用单个残差来表示两个块的残差，因此通常可能期望该模式使用的QP低于色度残差的单独编码所使用的QP。在示例中，将色度QP偏移-1用于联合模式，而将色度QP偏移+1用于单独的色度编码。
对于JCCR编码模式，不同编码级别(例如，PPS级别、图块级别、块级别等)的多个语法元素与JCCR编码模式相关。
图10A示出了用于PPS原始字节序列有效载荷(RBSP)语法的语法表(1010)。在图10A中，由(1011)所示的语法元素pps_joint_cbcr_qp_offset指定用于导出Qp′CbCr的亮度量化参数Qp′Y的偏移。在示例中，pps_joint_cbcr_qp_offset的值可以在-12到+12的范围内(包括-12和+12)。当ChromaArrayType等于0时，在解码过程中不使用pps_joint_cbcr_qp_offset，并且解码器可以忽略其值。
图10B示出了用于通用图块组头语法的语法表(1020)。在图10B中，由(1021)所示的语法元素tile_group_joint_cbcr_qp_offset指定在确定Qp′CbCr量化参数的值时要添加到pps_joint_cbcr_qp_offset的值的差。在示例中，tile_group_joint_cbcr_qp_offset的值可以在-12到+12的范围内(包括-12和+12)。当tile_group_joint_cbcr_qp_offset不存在时，推断其等于0。pps_joint_cbcr_qp_offset+tile_group_joint_cbcr_qp_offset的值应在-12到+12的范围内(包括-12和+12)。
图10C示出了用于残差编码语法的语法表(1030)。在图10C中，如(1031)所示的语法元素tu_joint_cbcr_residual[x0][y0]指定是否使用指示的Cb残差来推导Cb和Cr残差。数组索引x0、y0指定所考虑的变换块的左上亮度样本相对于图片的左上亮度样本的位置(x0，y0)。在示例中，如果tu_joint_cbcr_residual[x0][y0]等于1，则指定使用指示的Cb残差来推导Cr残差。如果tu_joint_cbcr_residual[x0][y0]等于0，则指定Cr残差可以取决于其它语法元素而存在于比特流中。当tu_joint_cbcr_residual[x0][y0]不存在时，推断其等于0。
根据本申请的实施例，联合色度残差编码可以包括若干过程，例如，用于量化参数的推导过程、缩放和变换过程、用于变换系数的缩放过程等。
在示例中，可以执行如下的量化参数的推导过程。变量qPCb、qPCr和qPCbCr可以根据以下等式推导出：
qPiCb＝Clip3(-QpBdOffsetC,69,QpY+pps_cb_qp_offset+tile_group_cb_qp_offset)
qPiCr＝Clip3(-QpBdOffsetC,69,QpY+pps_cr_qp_offset+tile_group_cr_qp_offset)
qPiCbCr＝Clip3(-QpBdOffsetC,69,QpY+pps_joint_cbcr_qp_offset+tile_group_joint_cbcr_qp_offset)
如果ChromaArrayType等于1，则基于索引qPi等于qPiCb、qPiCr和qPCbCr，分别将变量qPCb、qPCr和qPCbCr设置为等于QpC的值。否则，基于索引qPi等于qPiCb、qPiCr和qPCbCr，分别将变量qPCb、qPCr和qPCbCr设置为等于Min(qPi，63)。Cb和Cr分量Qp′Cb和Qp′Cr的色度量化参数、以及联合Cb-Cr编码Qp′CbCr的色度量化参数推导如下：
Qp′Cb＝qPCb+QpBdOffsetC
Qp′Cr＝qPCr+QpBdOffsetC
Qp′CbCr＝qPCbCr+QpBdOffsetC
在示例中，可以执行如下的缩放和变换过程。可以推导出残差样本resSamples的(nTbW)×(nTbH)数组。例如，如果cIdx等于2并且tu_joint_cbcr_residual[xTbY][yTbY]等于1，则残差样本resSamples[x][y](其中，x＝0..nTbW-1，y＝0..nTbH-1)推导如下：
resSamples[x][y]＝-resSamplesCb[x][y]
其中，resSamplesCb[x][y]是为色度块生成的残差样本数组，其中色度块具有变换块位置(xTbY，yTbY)并且cIdx等于1。
在示例中，可以执行如下的用于变换系数的缩放过程。量化参数qP推导如下。如果cIdx等于0，则适用以下条件：
qP＝Qp′Y，
否则，如果cIdx等于1并且tu_joint_cbcr_residual[xTbY][yTbY]等于1，则适用以下条件：
qP＝Qp′CbCr。
根据本申请的实施例，使用一种被称为具有色度缩放的亮度映射(LMCS)的编码工具。
在一些实施例中，在环路滤波器之前将编码工具LMCS添加为处理块。LMCS可以具有两个主要分量：1)基于自适应分段线性模型的亮度分量的环路映射；2)对于色度分量，应用亮度相关的色度残差缩放。
图11从解码器的角度示出了LMCS架构。图11中的框(1111、1112、1113)指示在映射域中应用处理的位置。该处理包括反量化和反变换(1111)、亮度帧内预测(1113)以及将亮度预测与亮度残差一起添加(1112)。图11中的框(1115、1116、1118、1120-1124)指示在原始(即，非映射)域中应用处理的位置。该处理包括环路滤波器(1115或1122)(例如，解块、自适应环路滤波器(ALF)、以及样本自适应偏移(SAO))、运动补偿预测(1118或1124)、色度帧内预测(1121)、将色度预测与色度残差一起添加(1120)、以及将已解码图片作为参考图片存储在已解码图片缓冲区(DPB)(1116或1123)中。图11中的框(1114、1117和1119)是LMCS功能块，包括亮度信号(1114和1117)的正向和反向映射、以及亮度相关的色度缩放处理(1119)。在示例中，可以使用序列参数集(SPS)标志在序列级别启用/禁用LMCS。
在一些实施例中，利用分段线性模型执行亮度映射。在一些示例中，亮度分量的环路映射通过在动态范围内重新分配代码字来调整输入信号的动态范围，以提高压缩效率。亮度映射利用正向映射函数FwdMap和对应的反向映射函数InvMap。使用具有16个相等片段(piece)的分段线性模型来用信号通知FwdMap函数。InvMap函数不需要用信号通知，而是从FwdMap函数中推导得出。
在一些示例中，在图块组级别用信号通知亮度映射模型。首先用信号通知存在标志。如果当前图块组中存在亮度映射模型，则用信号通知对应的分段线性模型参数。分段线性模型将输入信号的动态范围划分成16个相等片段，并且对于每个片段，分段线性模型的线性映射参数都使用分配给该片段的代码字的数量来表示。以10位输入为例，在默认情况下，这16个片段中的每一个都将分配有64个代码字。用信号通知的代码字的数量用于计算缩放因子，并且相应地调整该片段的映射函数。在瓦块组级别，用信号通知另一个LMCS启用标志，以指示是否将图11中所示的LMCS过程应用于当前瓦块组。
FwdMap分段线性模型的第i个片段(i＝0...15)由两个输入枢轴点InputPivot[]和两个输出(映射)枢轴点MappedPivot[]定义。
InputPivot[]和MappedPivot[]计算如下(假设10位视频)：
(1)OrgCW＝64
(2)对于i＝0:16，InputPivot[i]＝i*OrgCW
(3)对于i＝0:16，MappedPivot[i]计算如下：
MappedPivot[0]＝0；
对于(i＝0；i<16；i++)
MappedPivot[i+1]＝MappedPivot[i]+SignaledCW[i]
其中，SignaledCW[i]是用信号通知的第i个片段的代码字的数量。
如图11所示，对于帧间编码块，在映射域中执行运动补偿预测。换句话说，在基于DPB中的参考信号计算运动补偿预测块Ypred之后，使用FwdMap函数将原始域中的亮度预测块映射到映射域，Y’pred＝FwdMap(Ypred)。对于帧内编码块，因为在映射域中执行帧内预测，因此不使用FwdMap函数。在计算重建块Yr之后，使用InvMap函数将映射域中的重建亮度值转换回原始域中的重建亮度值
Figure BDA0002518134660000221
InvMap函数被用于帧内和帧间编码亮度块。
可以使用查找表(LUT)或使用即时计算来实现亮度映射过程(正向和/或反向映射)。如果使用LUT，则可以预先计算并预先存储FwdMapLUT和InvMapLUT，以在图块组级别使用，并且正向和反向映射可以分别简单地实现为FwdMap(Ypred)＝FwdMapLUT[Ypred]和InvMap(Yr)＝InvMapLUT[Yr]。可替代地，可以使用即时计算。以正向映射函数FwdMap为例。为了计算出亮度样本所属的片段，将样本值右移6位(其对应于16个相等片段)。然后，检索并即时应用该片段的线性模型参数以计算映射的亮度值。令i为片段索引，a1、a2分别为InputPivot[i]和InputPivot[i+1]，并且b1、b2分别为MappedPivot[i]和MappedPivot[i+1]。FwdMap函数被评估如下：
FwdMap(Ypred)＝((b2-b1)/(a2-a1))*(Ypred-a1)+b1
InvMap函数可以以类似的方式即时计算，只是在计算出样本值所属的片段时需要使用条件检查而不是简单的右移位，这是因为映射域中的片段的大小不相等。
在一些实施例中，可以执行亮度相关的色度残差缩放。色度残差缩放被设计为补偿亮度信号与其对应的色度信号之间的相互作用。在瓦块组级别也用信号通知是否启用色度残差缩放。如果启用亮度映射并且如果未将双树分区(也称为单独色度树)应用于当前瓦块组，则用信号通知一个附加标志以指示是否启用亮度相关的色度残差缩放。当不使用亮度映射或者在当前瓦片组中使用双树分区时，禁用亮度相关的色度残差缩放。进一步地，对于面积小于或等于4的色度块，可以禁用亮度相关的色度残差缩放。
色度残差缩放取决于相应的亮度预测块的平均值(对于帧内和帧间编码块)。将avgY’表示为亮度预测块的平均值。CScaleinv的值按以下步骤进行计算：
(1)根据InvMap函数找出avgY’所属的分段线性模型的索引YIdx；
(2)CScaleinv＝cScaleInv[YIdx]，其中，cScaleInv[]是预先计算的16片段LUT。
如果当前块被编码为帧内模式、帧间和帧内组合预测(CIIP)模式或帧内块复制(IBC，又称为当前图片参考(CPR))模式，则将avgY’计算为帧内预测亮度值、CIIP预测亮度值、或IBC预测亮度值的平均值；否则，将avgY’计算为正向映射帧间预测亮度值(图10中的Y’pred)的平均值。与基于样本执行的亮度映射不同，CScaleinv是色度块的常数值。利用CScaleinv，色度残差缩放被应用如下：
编码器侧：CResScale＝CRes*CScale＝CRes/CScaleInv
解码器侧：CRes＝CResScale/CScale＝CResScale*CScaleInv
根据本申请的实施例，可以使用基于块的增量(delta)脉冲编码调制(BDPCM，block-based delta pulse code modulation)，并且可以对BDPCM模式中的其它残差进行量化。
在一些实施例中，采用BDPCM，其使用重建样本来逐行预测行或列。例如，用信号通知的BDPCM方向指示是使用垂直预测还是水平预测。使用的参考像素是未滤波样本。在空间域中量化预测误差。通过将去量化预测误差添加到预测来重建像素。
作为BDPCM的替代方案，在一些实施例中使用了量化残差域BDPCM。所使用的信号通知和预测方向可以与BDPCM方案相同。通过在类似于帧内预测的预测方向上进行样本复制(水平或垂直预测)，对块进行帧内预测。对残差进行量化，并且对量化后的残差与其预测器(水平或垂直)量化值之间的增量进行编码。这可以描述如下。
对于大小为M(行)×N(列)的块，令ri，j，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1为使用上方或左侧块边界样本中的未滤波样本，水平地(逐行复制预测块的左侧相邻像素值)或垂直地(将顶部相邻行复制到预测块中的每一行)执行帧内预测之后的预测残差。令Q(ri，j)，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1表示残差ri，j的量化版本，其中，残差是原始块值和预测块值之间的差。然后将块DPCM应用于量化后的残差样本，得到具有元素
Figure BDA0002518134660000241
的修改后的M×N数组
Figure BDA0002518134660000242
当用信号通知垂直BDPCM时：
Figure BDA0002518134660000243
对于水平预测，适用类似的规则，并且通过以下获得残差量化样本：
Figure BDA0002518134660000244
将残差量化样本
Figure BDA0002518134660000245
发送到解码器。
在解码器侧，将上述计算反向进行以得到Q(ri，j)，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1。
对于垂直预测的情况，
Figure BDA0002518134660000246
对于水平预测的情况，
Figure BDA0002518134660000247
将反向量化残差添加到帧内块预测值以得到重建样本值。
在一些示例中(例如，在VVC中)，对于至少一个边大于阈值大小(例如，32)的大变换块，对一部分系数进行编码。例如，变换块的大小为64xN(N是正整数)，则只对左上32×min(N，32)区域的系数进行编码。在另一示例中，变换块的大小为N×64(N是正整数)，则只对左上min(N，32)×32区域的系数进行编码。在上述两个示例中，剩余的较高频率系数没有被编码并且被视为0。于是，对较大变换块的系数的编码不是无损的。
本申请的实施例提供了用于视频编码的视频信号的数学无损表示的技术。在一些示例中，会在输入视频信号和重建视频信号之间产生差异的编码工具可以被限制在无损编码模式中使用，例如，多变换选择(MTS)、二次变换、色度残差熵编码、环路整形(或具有色度缩放的亮度映射，LMCS)、量化域RDPCM和相关量化等。
在一些示例中，由于归零设计，因此系数编码仅支持Nx32块和32xN块，其中，N是等于或小于32的整数，并且未定义较大块(例如，64xM块和Mx64块)的无损模式，其中，M是等于或小于64的整数。因此，在一些示例中，某些块分区技术可能取决于无损编码模式。
在下文中，术语块可以被理解为预测块、编码块或编码单元(即，CU)。进一步地，当提到高级语法(HLS)元素时，其可以指代视频参数集(VPS)、序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)、切片头、瓦块头、瓦块组头中的任一个。当提到CTU(编码树单元，其是最大的CU大小)头时，其指的是为每个CTU用信号通知的语法元素，例如作为头信息的语法元素。在本文中，当提到变换大小时，其可以指最大变换宽度和/或高度、或最大变换单元区域大小。
在一些实施例中，可以在CU级别用信号通知一个标志，以指示是否对各个编码块(或各个编码单元)启用无损编码模式。
图12示出了一些实施例中的编码单元语法表(1200)。编码单元语法包括由(1210)示出的语法元素cu_lossless_mode_flag，其指示是否将无损编码模式应用于编码块(或编码单元)。在示例中，cu_lossless_mode_flag等于1可以指定对编码单元启用无损编码模式，而cu_lossless_mode_flag等于0可以指定对编码单元禁用无损编码模式。
在一些实施例中，可以用信号通知语法元素，以指示对于与语法元素相关联的当前视频数据是否可以允许使用无损模式。例如，当前数据可以是图块、切片、图块组、图片、序列、整个视频。因此，可以在图块头、切片头、时间组头、PPS、SPS、视频参数集(VPS)等处用信号通知语法元素。在一个示例中，指示是否对当前视频数据启用无损模式的语法元素由lossless_mode_enable_flag表示。lossless_mode_enable_flag的语义如下：lossless_mode_enable_flag等于1指定存在cu_lossless_mode_flag。lossless_mode_enable_flag等于0指定不存在cu_lossless_mode_flag。
图13示出了一些实施例中的编码单元语法表(1300)。如图13中的(1310)所示，对指示是否存在CU级别无损模式标志的lossless_mode_enable_flag进行检查。当lossless_mode_enable_flag为真(例如，具有值1)时，则CU级别无损模式标志cu_lossless_mode_flag存在于例如已编码比特流中(在一些示例中也称为用信号通知的)；否则，在已编码比特流中不存在cu_lossless_mode_flag。
在实施例中，当使用指示对当前CU启用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag时，则不应用联合色度残差编码模式，并且不用信号通知相关的指示标志tu_joint_cbcr_residual。tu_joint_cbcr_residual可以指示是否启用联合色度残差编码模式。
图14示出了编码块的残差编码语法表(1400)的示例。如图14中的(1410)所示，指示标志tu_joint_cbcr_residual的存在部分地基于cu_lossless_mode_flag为假。
在实施例中，当使用指示对当前CU启用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag时，则不论是否对当前切片(或图片或视频序列)启用LMCS，都不应用LMCS。
作为示例，图15示出了视频编码标准的规范的文本(1500)，其被修改以适应无损编码模式的实现。在文本(1500)中描述了编码块基于slice_lmcs_enabled_flag的重建过程。slice_lmcs_enabled_flag可以在切片头中用信号通知，并且指示是否对包括编码块的各个切片启用LMCS。在段落(1501)处，添加了“cu_lossless_mode_flag等于1”的条件(1502)。根据修改后的段落(1501)，当条件(1502)为真(启用无损模式)时，可以执行等同于禁用LMCS的第一操作(1503)。当条件(1502)为假时，可以根据slice_lmcs_enabled_flag的值执行第一操作(1503)或第二操作(1504)。
图16示出了视频编码标准的规范的另一文本(1600)，其被修改以适应无损编码模式的实现。在文本(1600)中描述了用于处理编码块的CIIP模式的预测过程。该预测过程可以取决于slice_lmcs_enabled_flag。在段落(1601)处，添加了“cu_lossless_mode_flag等于0”的条件(1602)。根据修改后的段落(1601)，当条件(1602)为假(启用无损模式)时，可以跳过等同于禁用LMCS的操作(1603)。当条件(1602)为真时，可以根据slice_lmcs_enabled_flag的值来执行操作(1603)。
在实施例中，当使用指示对当前CU启用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag时，则不应用或不用信号通知残差域BDPCM。
图17示出了在一些示例中用于对编码单元进行编码的编码单元语法表(1700)。如图17中的(1710)所示，检查高级语法lossless_mode_enable_flag。当lossless_mode_enable_flag为真时，可以确定用信号通知cu_lossless_mode_flag。进一步地，如图17中的(1720)所示，cu_lossless_mode_flag被用于验证。当cu_lossless_mode_flag为真时，可以确定不用信号通知bdpcm_flag。因此，可以禁用各个残差域BDPCM。bdpcm_flag可以是指示是否对当前编码单元启用残差域BDPCM编码模式的语法元素。
在实施例中，当使用指示对当前CU启用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag时，一些编码模式(例如，MTS、变换跳过(TS)模式、SBT和二次变换(ST))不被应用，或者相关语法元素不用信号通知。
图18A-18B示出了用于对编码单元进行编码的编码单元语法表(1800)。如(1810)所示，用于SBT的标志的存在部分地基于cu_lossless_mode_flag。当cu_lossless_mode_flag为真(指示对编码单元启用无损模式)时，不用信号通知指示标志cu_sbt_flag。cu_sbt_flag可以指示是否对编码单元启用SBT。因此，不应用SBT。类似地，如(1820)所示，用于ST的标志的存在部分地基于cu_lossless_mode_flag。当cu_lossless_mode_flag为真时，不用信号通知语法元素st_idx[x0][y0]。st_idx[x0][y0]用于表示二次变换索引并且指示是否对编码单元启用二次变换(ST)模式。因此，当cu_lossless_mode_flag为真时，不应用ST模式。
图19A-19B示出了一些示例中的变换单元语法表(1900)。如(1910)所示，用于变换跳过模式的标志的存在和用于MTS的标志的存在部分地基于cu_lossless_mode_flag。当cu_lossless_mode_flag为真(指示对编码单元启用无损模式)时，不用信号通知指示标志transform_skip_flag[x0][y0]和语法元素tu_mts_idx[x0][y0]。transform_skip_flag[x0][y0]可以指示是否对编码单元启用TS模式。如果启用MTS启用，则tu_mts_idx[x0][y0]可以指示所选变换的索引。因此，当cu_lossless_mode_flag为真时，不应用TS模式或MTS。
在实施例中，可以在SPS、PPS、VPS、切片头、瓦块头或瓦块组头中用信号通知由use_lossless_mode_flag表示的高级语法元素，以分别指示对于当前序列、图片、视频、切片、瓦块或瓦块组是否仅允许使用无损编码模式。当使用无损编码模式时，可以排除有损编码模式(或有损编码工具)进行编码和解码。
在实施例中，无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag具有与标志cu_transquant_bypass_flag略有不同的指示。例如，标志cu_transquant_bypass_flag用于指示是否绕过变换和量化，而无损编码模式标志用于指示是否绕过可能导致视频质量下降的操作，例如，变换、量化、SAO、解块、ALF、联合色度残差编码、LMCS、TSM等。因此，除了标志cu_transquant_bypass_flag之外，可以单独地用信号通知无损编码模式标志cu_lossless_mode_flag。
在另一实施例中，可以将CU级别标志cu_lossless_mode_flag和cu_transquant_bypass_flag合并为一个单一标志(cu_transquant_bypass_flag或cu_lossless_mode_flag)，该单一标志不仅指示是否绕过变换和量化，而且指示是否启用其它几个编码工具，例如，SAO、解块、ALF、联合色度残差编码、LMCS、TSM等。
在一些实施例中，在例如SPS、PPS、VPS、切片、图块或图块组中用信号通知用于无损模式的HLS语法元素(例如，该HLS语法元素由use_lossless_mode_flag表示)，以分别指示对于当前序列、图片、视频、切片、图块或图块组是否仅允许使用无损编码模式。
在实施例中，类似于以上描述的CU级别标志cu_lossless_mode_flag，在对应于高级别的更大范围中使用HLS语法元素。例如，当use_loseless_mode_flag位于图块组级别(或SPS、PPS、VPS、切片、图块等)并且指示在当前图块组(或序列、图片、视频、切片、图块等)中仅允许使用无损编码模式时，则在排除了几种可能导致视频质量损失的编码工具(例如，联合色度残差编码模式、LMCS、残差域BDPCM编码模式、MTS、变换跳过(TS)模式、SBT、二次变换(ST)等)之后，无损编码模式可以用于对当前图块组(或序列、图片、视频、切片、图块等)进行编码和解码。
根据本申请的实施例，当用于无损编码模式的HLS语法元素指示仅允许使用无损编码模式时，则在分区期间应用某些尺寸限制以限制块(例如，编码块、变换块等)大小，因此无损编码模式可以应用于没有视频质量损失的块。
在一些实施例中，使用指示比特流仅被无损编码的值来发信号通知无损编码模式相关的HLS。于是，如果当前CU的高度和/或宽度大于或等于变换大小阈值(T)(其总是假定零高频系数，即，VVC草案5中的64)时，则CU将被进一步分割而无需发信号通知。在实施例中，变换大小阈值可简称为阈值大小。
在实施例中，对于W×H的CU(W表示宽度，H表示高度)，如果CU的宽度W大于或等于T，但CU的高度H小于T，则使用二叉树分割来分割CU，并且将CU垂直地分割成两个0.5W×H的CU。
在另一实施例中，对于WxH的CU，如果CU的宽度W小于T，但CU的高度H大于或等于T，则使用二叉树分割来分割CU，并且将CU水平地分割成两个Wx0.5H的CU。
在另一实施例中，对于WxH的CU，如果CU的宽度W和CU的高度H都大于或等于T，则使用四叉树分割将CU分割成四个0.5Wx0.5H的CU。
在一些实施例中，对于当前比特流允许使用无损和有损编码模式的组合。于是，如果当前CU的高度和/或宽度大于或等于变换大小阈值(T)(其总是假定零高频系数，即，VVC草案5中的64)，则在当前CU上只能使用有损模式。在示例中，指示是否使用无损模式的标志不用信号通知，而是被推断为假，这意味着在当前CU上不使用无损模式。
在一些实施例中，当使用指示可以使用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式相关的HLS语法时，则将CTU大小设置为最大CU大小(其不假定零高频系数，例如，VVC草案5中的32x32)。因此，没有CU会具有可能导致零高频系数的大小。
在一些实施例中，当使用指示可以使用无损编码模式的值来发信号通知无损编码模式相关的HLS语法时，如果当前CU的高度和/或宽度大于或等于变换大小阈值T(其总是假定零高频系数，即，VVC草案5中的64)，则当前CU的TU将被进一步分割而无需发信号通知。
在实施例中，对于CU，如果TU的宽度(W)大于或等于T，但TU的高度(H)不大于或等于T，则使用二叉树分割来分割TU，并且将TU垂直地分割成两个0.5W×H的TU。
在另一实施例中，对于CU，如果TU的宽度(W)不大于或等于T，但TU的高度(H)大于或等于T，则使用二叉树分割来分割TU，并且将TU水平地分割成两个Wx0.5H的TU。
在另一实施例中，对于CU，如果TU的宽度(W)和TU的高度(H)都大于或等于T，则使用四叉树分割将TU分割成四个0.5Wx0.5H的TU。
图20示出了根据本申请实施例的概述解码过程(2000)的流程图。过程(2000)可以用于块的重建，以便为正在重建的块生成预测块。在各种实施例中，过程(2000)由处理电路执行，例如，第一终端装置(110)、第二终端装置(120)、第三终端装置(130)和第四终端装置(140)中的处理电路、执行视频编码器(203)的功能的处理电路、执行视频解码器(210)的功能的处理电路、执行视频解码器(310)的功能的处理电路、执行视频编码器(403)的功能的处理电路，等等。在一些实施例中，过程(2000)以软件指令实现，因此当处理电路执行软件指令时，处理电路执行过程(2000)。该过程(2000)开始于步骤(S2001)并进行到步骤(S2010)。
步骤(S2010)，从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志。该标志用于指示是否在已编码视频比特流中(例如，在已编码视频比特流中的块上、在图块中、在图块组中、在切片中、在图片中、在图片序列中、在视频中等)应用无损编码模式，并且在视频参数集(VPS)、序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)、切片头、图块头和图块组头中的至少一个中用信号通知该标志。
步骤(S2020)，当该标志指示对块应用无损编码模式时，基于该块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将该块划分成多个块，其中该阈值大小用于将该块的一部分归零。在实施例中，该块被划分成更小的块，该多个更小的块具有小于阈值大小的边。因此，该块的任何部分都没有被归零，并且可以避免由于归零引起的视频质量损失。归零操作会导致视频质量损失，但可以通过将块分割成多个更小的块来避免归零操作。
在实施例中，当该块的宽度等于或大于阈值大小并且该块的高度小于阈值大小时，将该块分割成相等大小的左块和右块(例如，两个矩形块)。
在另一实施例中，当该块的宽度小于阈值大小并且该块的高度等于或大于阈值大小时，将该块分割成相等大小的顶部块和底部块(例如，两个矩形块)。
在另一实施例中，当该块的宽度和高度都等于或大于阈值大小时，将该块分割成相等大小的左上块、右上块、左下块和右下块(例如，四个矩形块)。
在一些示例中，该块可以是编码块。在一些其它示例中，该块可以是变换块。
步骤(S2030)，基于无损编码模式从已编码视频比特流中分别重建该多个块。即，重建多个更小的块。然后，过程进行到步骤(S2099)并结束。
在一些实施例中，当已编码视频比特流中可以允许使用无损编码模式和有损编码模式的组合时，可以对块禁用无损编码模式。然后，可以基于有损编码模式从已编码视频比特流中重建该块。
在一些实施例中，可以将最大编码树单元(CTU)大小设置为小于阈值大小，以避免编码树单元中的归零操作。
在实施例中，当用于无损编码模式的标志是CU级别标志时，该标志可以与用于指示绕过变换和量化的另一标志分开用信号通知。例如，该标志是与该块相关联并且指示与该块相关联的无损编码模式的第一标志，该第一标志不同于用于指示绕过对该块的变换和量化操作的第二标志。
在另一实施例中，用于无损编码模式的标志可以与用于绕过变换和量化的其它标志合并。即，该标志与该块相关联并且指示无损编码模式，该无损编码模式包括绕过对该块的变换和量化操作。
本申请实施例还提供了一种视频解码的装置，包括：
解码模块，用于从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；
划分模块，用于当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及
重建模块，用于基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令由所述一个或多个处理器加载并执行，以实现上述实施例所述的视频解码的方法。
上述技术可以通过计算机可读指令实现为计算机软件，并且物理地存储在一个或多个计算机可读介质中。所述计算机可读介质可以为非易失性计算机可读存储介质。当所述计算机可读指令由用于视频编码/解码的计算机执行时，使得所述计算机执行上述实施例中所述的视频解码的方法。例如，图21示出了计算机系统(2100)，其适于实现所公开主题的某些实施例。
所述计算机软件可通过任何合适的机器代码或计算机语言进行编码，通过汇编、编译、链接等机制创建包括指令的代码，所述指令可由一个或多个计算机中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)等直接执行或通过译码、微代码等方式执行。
所述指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行，包括例如个人计算机、平板电脑、服务器、智能手机、游戏设备、物联网设备等。
图21所示的用于计算机系统(2100)的组件本质上是示例性的，并不用于对实现本申请实施例的计算机软件的使用范围或功能进行任何限制。也不应将组件的配置解释为与计算机系统(2100)的示例性实施例中所示的任一组件或其组合具有任何依赖性或要求。
计算机系统(2100)可以包括某些人机界面输入设备。这种人机界面输入设备可以通过触觉输入(如：键盘输入、滑动、数据手套移动)、音频输入(如：声音、掌声)、视觉输入(如：手势)、嗅觉输入(未示出)，对一个或多个人类用户的输入做出响应。所述人机界面设备还可用于捕获某些媒体，气与人类有意识的输入不必直接相关，如音频(例如：语音、音乐、环境声音)、图像(例如：扫描图像、从静止影像相机获得的摄影图像)、视频(例如二维视频、包括立体视频的三维视频)。
人机界面输入设备可包括以下中的一个或多个(仅绘出其中一个)：键盘(2101)、鼠标(2102)、触控板(2103)、触摸屏(2110)、数据手套(未示出)、操纵杆(2105)、麦克风(2106)、扫描仪(2107)、照相机(2108)。
计算机系统(2100)还可以包括某些人机界面输出设备。这种人机界面输出设备可以通过例如触觉输出、声音、光和嗅觉/味觉来刺激一个或多个人类用户的感觉。这样的人机界面输出设备可包括触觉输出设备(例如通过触摸屏(2110)、数据手套(未示出)或操纵杆(2105)的触觉反馈，但也可以有不用作输入设备的触觉反馈设备)、音频输出设备(例如，扬声器(2109)、耳机(未示出))、视觉输出设备(例如，包括阴极射线管屏幕、液晶屏幕、等离子屏幕、有机发光二极管屏的屏幕(2110)，其中每一个都具有或没有触摸屏输入功能、每一个都具有或没有触觉反馈功能——其中一些可通过诸如立体画面输出的手段输出二维视觉输出或三维以上的输出；虚拟现实眼镜(未示出)、全息显示器和放烟箱(未示出))以及打印机(未示出)。
计算机系统(2100)还可以包括人可访问的存储设备及其相关介质，如包括具有CD/DVD的高密度只读/可重写式光盘(CD/DVD ROM/RW)(2120)或类似介质(2121)的光学介质、拇指驱动器(2122)、可移动硬盘驱动器或固体状态驱动器(2123)，诸如磁带和软盘(未示出)的传统磁介质，诸如安全软件保护器(未示出)等的基于ROM/ASIC/PLD的专用设备，等等。
本领域技术人员还应当理解，结合所公开的主题使用的术语“计算机可读介质”不包括传输介质、载波或其它瞬时信号。
计算机系统(2100)还可以包括通往一个或多个通信网络的接口。例如，网络可以是无线的、有线的、光学的。网络还可为局域网、广域网、城域网、车载网络和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等等。网络还包括以太网、无线局域网、蜂窝网络(GSM、3G、4G、5G、LTE等)等局域网、电视有线或无线广域数字网络(包括有线电视、卫星电视、和地面广播电视)、车载和工业网络(包括CANBus)等等。某些网络通常需要外部网络接口适配器，用于连接到某些通用数据端口或外围总线(2149)(例如，计算机系统(2100)的USB端口)；其它系统通常通过连接到如下所述的系统总线集成到计算机系统(2100)的核心(例如，以太网接口集成到PC计算机系统或蜂窝网络接口集成到智能电话计算机系统)。通过使用这些网络中的任何一个，计算机系统(2100)可以与其它实体进行通信。所述通信可以是单向的，仅用于接收(例如，无线电视)，单向的仅用于发送(例如CAN总线到某些CAN总线设备)，或双向的，例如通过局域或广域数字网络到其它计算机系统。上述的每个网络和网络接口可使用某些协议和协议栈。
上述的人机界面设备、人可访问的存储设备以及网络接口可以连接到计算机系统(2100)的核心(2140)。
核心(2140)可包括一个或多个中央处理单元(CPU)(2141)、图形处理单元(GPU)(2142)、以现场可编程门阵列(FPGA)(2143)形式的专用可编程处理单元、用于特定任务的硬件加速器(2144)等。这些设备以及只读存储器(ROM)(2145)、随机存取存储器(2146)、内部大容量存储器(例如内部非用户可存取硬盘驱动器、固态硬盘等)(2147)等可通过系统总线(2148)进行连接。在某些计算机系统中，可以以一个或多个物理插头的形式访问系统总线(2148)，以便可通过额外的中央处理单元、图形处理单元等进行扩展。外围装置可直接附接到核心的系统总线(2148)，或通过外围总线(2149)进行连接。外围总线的体系结构包括外部控制器接口PCI、通用串行总线USB等。
CPU(2141)、GPU(2142)、FPGA(2143)和加速器(2144)可以执行某些指令，这些指令组合起来可以构成上述计算机代码。该计算机代码可以存储在ROM(2145)或RAM(2146)中。过渡数据也可以存储在RAM(2146)中，而永久数据可以存储在例如内部大容量存储器(2147)中。通过使用高速缓冲存储器可实现对任何存储器设备的快速存储和检索，高速缓冲存储器可与一个或多个CPU(2141)、GPU(2142)、大容量存储器(2147)、ROM(2145)、RAM(2146)等紧密关联。
所述计算机可读介质上可具有计算机代码，用于执行各种计算机实现的操作。介质和计算机代码可以是为本申请的目的而特别设计和构造的，也可以是计算机软件领域的技术人员所熟知和可用的介质和代码。
作为实施例而非限制，具有体系结构(2100)的计算机系统，特别是核心(2140)，可以作为处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)提供执行包含在一个或多个有形的计算机可读介质中的软件的功能。这种计算机可读介质可以是与上述的用户可访问的大容量存储器相关联的介质，以及具有非易失性的核心(2140)的特定存储器，例如核心内部大容量存储器(2147)或ROM(2145)。实现本申请的各种实施例的软件可以存储在这种设备中并且由核心(2140)执行。根据特定需要，计算机可读介质可包括一个或一个以上存储设备或芯片。该软件可以使得核心(2140)特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等)执行本文所述的特定过程或特定过程的特定部分，包括定义存储在RAM(2146)中的数据结构以及根据软件定义的过程来修改这种数据结构。另外或作为替代，计算机系统可以提供逻辑硬连线或以其它方式包含在电路(例如，加速器(2144))中的功能，该电路可以代替软件或与软件一起运行以执行本文所述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，对软件的引用可以包括逻辑，反之亦然。在适当的情况下，对计算机可读介质的引用可包括存储执行软件的电路(如集成电路(IC))，包含执行逻辑的电路，或两者兼备。本申请包括任何合适的硬件和软件组合。
附录A：首字母缩略词
JEM：联合开发模型(joint exploration model)
VVC：通用视频编码(versatile video coding)
BMS：基准集合(benchmark set)
MV：运动矢量(Motion Vector)
HEVC：高效视频编码(High Efficiency Video Coding)
SEI：辅助增强信息(Supplementary Enhancement Information)
VUI：视频可用性信息(Video Usability Information)
GOPs：图片群组(Groups of Pictures)
TUs：变换单元(Transform Units)
PUs：预测单元(Prediction Units)
CTUs：编码树单元(Coding Tree Units)
CTBs：编码树块(Coding Tree Blocks)
PBs：预测块(Prediction Blocks)
HRD：假想参考解码器(Hypothetical Reference Decoder)
SNR：信噪比(Signal Noise Ratio)
CPUs：中央处理单元(Central Processing Units)
GPUs：图形处理单元(Graphics Processing Units)
CRT：阴极射线管(Cathode Ray Tube)
LCD：液晶显示(Liquid-Crystal Display)
OLED：有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)
CD：光盘(Compact Disc)
DVD：数字化视频光盘(Digital Video Disc)
ROM：只读存储器(Read-Only Memory)
RAM：随机存取存储器(Random Access Memory)
ASIC：专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit)
PLD：可编程逻辑设备(Programmable Logic Device)
LAN：局域网(Local Area Network)
GSM：全球移动通信系统(Global System for Mobile communications)
LTE：长期演进(Long-Term Evolution)
CANBus：控制器局域网络总线(Controller Area Network Bus)
USB：通用串行总线(Universal Serial Bus)
PCI：外围设备互连(Peripheral Component Interconnect)
FPGA：现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Areas)
SSD：固态驱动器(solid-state drive)
IC：集成电路(Integrated Circuit)
CU：编码单元(Coding Unit)
TSM：变换跳过模式(Transform Skip Mode)
IBC：帧内块复制(Intra Block Copy)
DPCM：差分脉冲编码调制(Differential pulse-code modulation)
BDPCM：基于块的差分脉冲编码调制(Block based DPCM)
虽然本申请已对多个示例性实施例进行了描述，但实施例的各种变更、排列和各种等同替换均属于本申请的范围内。因此应理解，本领域技术人员能够设计多种系统和方法，所述系统和方法虽然未在本文中明确示出或描述，但其体现了本申请的原则，因此属于本申请的精神和范围之内。

Claims (11)

1.一种视频解码的方法，其特征在于，包括：
从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；
当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及
基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在视频参数集VPS、序列参数集SPS、图片参数集PPS、切片头、图块头和图块组头中的至少一个中用信号通知所述标志。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块包括以下至少一个：
基于所述块的宽度等于或大于所述阈值大小并且所述块的高度小于所述阈值大小，将所述块分割成相等大小的左块和右块；
基于所述块的宽度小于所述阈值大小并且所述块的高度等于或大于所述阈值大小，将所述块分割成相等大小的顶部块和底部块；以及
基于所述块的宽度和高度均等于或大于所述阈值大小，将所述块分割成相等大小的左上块、右上块、左下块和右下块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述块是编码块和变换块中的至少一个。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：
当在所述已编码视频比特流中允许使用所述无损编码模式和有损编码模式的组合时，禁用要应用于所述块的所述无损编码模式；以及
基于有损编码模式从所述已编码视频比特流中重建所述块。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将最大编码树单元CTU大小设置为小于所述阈值大小。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述标志是与所述块相关联并且指示与所述块相关联的所述无损编码模式的第一标志，所述第一标志不同于用于指示绕过对所述块的变换和量化操作的第二标志。
8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述标志与所述块相关联并且指示所述无损编码模式，所述无损编码模式包括绕过对所述块的变换和量化操作。
9.一种视频解码的装置，其特征在于，包括：
解码模块，用于从已编码视频比特流中解码指示是否应用无损编码模式的标志；
划分模块，用于当所述标志指示对块应用所述无损编码模式时，基于所述块具有至少一个边等于或大于阈值大小，将所述块划分成多个块，其中所述阈值大小用于将所述块的一部分归零；以及
重建模块，用于基于所述无损编码模式从所述已编码视频比特流中分别重建所述多个块。
10.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储指令，当所述指令由用于视频编码/解码的计算机执行时，使得所述计算机执行权利要求1-8任一项所述的视频解码的方法。
11.一种计算机设备，其特征在于，包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令由所述一个或多个处理器加载并执行，以实现所述权利要求1-8任一项所述的视频解码的方法。
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