CN112055966B - 一种用于视频编解码系统的视频编解码方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种使用区块分割进行视频编解码的方法和装置。根据本发明，对应于将当前块递归地分割为较小变换单元(transform unit,简称TU)块的分割结构，直到分割结构达到最大允许分割深度，或者直到较小TU块中的至少一个的块大小是可支持的核心变换大小为止，其中根据分割结构，当前块被分割为最终的较小TU块。根据分区结构，变换编解码处理被应用于当前块，其中对最终较小TU块中的至少一个变换编解码处理被跳过。标志被发送用于当前块以指示当前块是否被允许跳过对所述至少一个最终较小TU块的变换编码过程。

Description

一种用于视频编解码系统的视频编解码方法和装置
相关引用
本发明要求在2018年4月24日提出的申请号为62/661,663，在2018年5月23日提出的申请号为62/675,235，以及在2019年1月14日提出的申请号62/792,388的美国临时申请的优先权。上述列出的申请案内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及视频编解码中的变换编解码过程，更具体地说，涉及跳过从当前块分割出的最终变换单元(transform unit，简称TU)块中至少之一的所述变换编解码过程的一种视频编解码方法。
背景技术
高效率视频编解码(High Efficiency Video Coding,HEVC)标准是在ITU-T视频编解码专家组(Video Coding Experts Group,VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(MovingPicture Experts Group,MPEG)标准化组织的联合视频项目下开发的，尤其是与被称为视频编解码联合协作小组(Joint Collaborative Team on Video Coding,JCT-VC)的合作而开发的。在HEVC中，一个片段(Slice)被分割为多个编解码树单元(coding tree units，以下简称为CTU)。在主配置文件(profile)中，CTU的最小尺寸和最大尺寸由序列参数集合(sequence parameter set,SPS)中的语法元素指定。允许的CTU大小可以是8x8，16x16，32x32或64x64。对于每个片段，依据光栅扫描(raster scan)顺序，片段内的CTU被处理。
CTU还被划分为多个编解码单元(multiple coding units,CU)以适应各种局部特性。被称为编解码树(coding tree)的四分树被用于将CTU分割成多个CU。CTU大小被设为MxM，其中M是64、32或16中的一个。CTU可以是单个CU(即，不分割)或可以分成四个相同大小的较小单元(即每个尺寸为M/2xM/2)，其对应于编解码树的节点。如果单元是编解码树的叶节点，则单元变为CU。否则，四分树分割过程可进行迭代，直到节点的大小达到序列参数集合(Sequence Parameter Set,SPS)中指定的最小允许CU大小。所述表示方式形成由图1中的编解码树(也称为分割树结构)120指定的递归结构。图1中示出了CTU分割110，其中实线表示CU的边界。是否使用图像间(时间)或图像内(空间)预测编码图像区域的决定在CU层做出。由于最小CU尺寸可以为8x8，所以在不同的基本预测类型之间切换的最小粒度(granularity)是8×8。
此外，依据HEVC，每个CU可被分割为一个或多个预测单元(prediction units,PU)。与CU一起，PU作为共享预测信息的基本代表块。在每个PU内部，相同的预测处理被应用，并且以PU为基础相关信息被发送到解码器。依据PU分割类型，CU可被分为一个，两个或者四个PU。HEVC定义了将CU分解为PU的八种形状，包括分割类型2Nx2N，2NxN，Nx2N，NxN，2NxnU，2NxnD，nLx2N和nRx2N。与CU不同，PU只能依据HEVC分割一次。第二行(row)中显示的分割对应于非对称分割，其中两个分割部分具有不同的大小。
在透过基于PU分割类型的预测处理获得残差块之后，可以依据与图1所示的CU的编解码树类似的另一四分树结构，CU的预测残差被分割成变换单元(transform unit,TU)。实线表示CU边界，虚线表示TU边界。TU是具有残差或变换系数的基本代表块，以用于整数变换(integer transform)和量化。对于每个TU，对TU应用一个具有相同大小的整数变换以获得残差系数。这些系数在基于TU的量化之后被传送到解码器。
术语编解码树块(coding tree block,CTB)，编码块(coding block,CB)，预测块(prediction block,PB)和变换块(transform block,TB)，被定义以指定分别与CTU，CU，PU和TU相关的一个颜色成分的2-D样本数组。因此，CTU由一个亮度CTB，两个色度CTB和相关联的语法元素组成。类似的关系对于CU，PU和TU是有效的。树分割通常同时应用于亮度和色度两者，尽管当达到用于色度的特定最小尺寸时有例外情况。
或者，在JCTVC-P1005中(D.F.Flynn等人，“HEVC Range Extensions Draft 6”,Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11,16th Meeting:San Jose,US,9–17 January 2014,Document:JCTVC-P1005)，二元树块分割结构被提出。如图2所示，在提出的二元树块分割结构中，可以使用各种二元分割类型，块被递归地分割成两个较小的块。最有效和最简单的是图2的前两个分割类型中所示的对称水平分割和对称垂直分割。对于给定的大小为MxN的块，一个标志被发送以指示给定的块是否被分成两个较小的块。如果是，则另一个语法元素被发出以指示使用哪种分割类型。如果水平分割被使用，给定的块被分成两个大小为Mx(N/2)的块。如果垂直分割被使用，给定的块被分成两个大小为(M/2)xN的块。二元树分割过程可被重复，直到分割块的大小(宽度或高度)达到允许的最小块大小(宽度或高度)为止。允许的最小块大小可以在诸如SPS的高级语法中定义。由于二元树具有两种分割类型(即水平和垂直)，所以最小允许的块宽度和块高度应该被指出。当分割会导致块高度小于指定的最小值时，非水平分割是隐含指示的。当分割会导致块宽度小于指定的最小值时，非垂直分割是隐含指示的。
在支持各种分割类型的视频编解码系统中，计算复杂度可能很高。降低与变换编解码相关联的计算复杂度是众望所归。
发明内容
本发明公开了一种使用块分割进行视频编解码的方法和装置。根据本发明，对应于将当前块递归地分割为较小变换单元(transform unit，简称TU)块的分割结构被确定，直到分割结构达到最大允许分割深度，或者直到分割结构支持较小TU块中的至少一个的块大小是可支持的核心变换大小为止，其中根据分割结构，当前块被分割为最终的较小TU块。根据分区结构，变换编解码过程被应用于当前块，其中最终的较小TU块中的至少一个的变换编解码过程被跳过。
在一个实施例中，标志被发送用于当前块以指示当前块是否被允许跳过所述至少一个最终较小TU块的变换编解码过程。如果所述标志指示允许当前块跳过对所述至少一个最终较小TU块的变换编解码过程，则一指示符进一步的被明确地发送或暗示地推断用于每个最终较小TU块以指示是否跳过或不跳过每个最终较小TU块的变换编解码过程。如果除最后TU块之外的所有最终较小TU块皆跳过变换编解码过程，则最后TU块被隐含地推断为不跳过变换编解码过程。如果除最后TU块之外的所有最终较小TU块皆不跳过的变换编解码过程，则最后TU块被隐含地推断为跳过变换编解码过程。所述标志可根据当前块的块大小或宽高比来确定。
在一个实施例中，最大允许分割深度等于1。分割结构可使用由对称水平二元分割，对称垂直二元分割，非对称水平二元分割和非对称垂直二元分割组成的受限分割来生成。
在一个实施例中，第一标志被发送用于当前块以指示当前块是否被允许跳过最终较小TU块中的至少一个的变换编解码过程。如果第一标志指示允许当前块跳过最终较小TU块中的至少一个的变换编解码过程，则仅二元或三元分割类型被用于生成分割结构，并且第二标志被发送以指示分割类型的方向。第三标志被发送以指示所述分割类型，其中所述分割类型对应于对称二元分割，非对称二元分割或三元分割。指示符可被明确地发送或隐含地推断用于每个最终较小TU块中，以指示是否跳过每个最终较小的TU块的变换编解码过程。
在另一实施例中，标志被标示于(signalled)视频参数集合(Video ParameterSet，简称VPS)，序列参数集合(Sequence Parameter Set，简称SPS)，图像参数集合(Picture Parameter Set，简称PPS)，片段头或编解码单元(Coding Unit，简称CU)用于在各自的视频，序列，图像，片段或CU的相应块以指示是否允许相应块跳过相应块中的最终较小TU块中的至少一个的变换编解码过程。标志可根据与相应图像，片段，CU或预测单元(prediction Unit，简称PU)相关联的编解码模式来确定，其中编解码模式属于包括帧间编解码和帧内编解码的组。标志还可根据与相应的图像，片段，CU或PU相关联的颜色分量来确定，其中颜色分量属于包括亮度和色度分量或红色，绿色和蓝色分量的组。
在一个实施例中，如果目标最终较小TU块的块大小不是可支持的变换大小，所述目标最终较小TU块被隐含地推断为跳过变换编解码过程。在这种情况下，所述目标最终较小TU块的残差被隐含地推断为0。
在一个实施例中，当对目标最终较小TU块跳过变换编解码过程，所述目标最终较小TU块的残差可被设置为0，并且熵编解码、量化和变换过程不被应用于所述目标最终较小TU块。在另一实施例中，当可用分割类型的最大数量是M时，仅M个可用分割类型中的N个被用于分割当前块，其中M和N是整数并且M≥N。
本发明的这些和其它目的在阅读以下各个附图和附图中所示的优选实施例的详细描述后，对于所属技术领域中具有通常知识者来说无疑将变得显而易见。
附图说明
图1是示出块分割的示例，其中块分割的结果显示在左侧，编解码树(也称为分割树结构)显示在右侧。
图2是示出二元分割类型的示例，包括对称的水平分割和垂直分割以及不对称的水平分割和垂直分割。
图3是示出分割类型的示例，包括四分树分割，垂直二元树分割，水平二元树分割，垂直中心侧三元树分割，水平中心侧三元树分割，垂直左不对称树分割360，垂直右不对称树分割，水平顶部非对称树分割380和水平底部非对称树分割。
图4是示出使用预定义子采样模式的残差子采样的示例。
图5是示出用于各种变换类型的子块的选择性可选择变化跳过(AlternativeTransform Skip，简称ATS)模式的示例。
图6是示出根据本发明实施例的包含ATS的示例性编解码系统的流程图。
具体实施方式
以下描述是实现本发明的最佳实施方式。这一描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被认为是限制性的。本发明的范围最好透过权利要求来确定。
在本发明中，提出了称为“可选择变化跳过(Alternative Transform Skip，简称ATS)”模式的编解码模式，以改善TU分割以获得更高的编解码效率或更低的编码器复杂度。
方法1：ATS模式
当所提出的ATS模式被应用于块时，块被递归地分割为较小的TU块，直到其达到最大允许的分割深度，或者较小TU块大小中的至少一个是可支持的核心变换大小。在块分割过程完成之后，由块分割产生的较小TU块也被称为最终较小TU块。当达到所述条件时，至少一个较小TU块被选择用于跳过变换编解码过程。图3示出存在用于将块分割成较小块的不同分割类型，包括四分树分割310，垂直二元树分割320，水平二元树分割330，垂直中心侧三元树分割340，水平中心侧三元树分割350，垂直左不对称树分割360，垂直右非对称树分割370，水平顶部非对称树分割380和水平底部非对称树分割390。在一个实施例中，标志首先被指定为指示是否将建议的ATS模式应用于块。如果是，则允许的分割类型之一被用于将块分割为较小TU块。分割过程被递归地应用于由分割产生的较小TU块。另一语法元素被递归地发出以指示使用哪种分割类型。根据本发明的实施例，对于每个较小的TU，指示符被明确地指定或隐含地推断以指示是否跳过每个较小TU块的变换编解码过程。注意，如果较小TU块大小不是可支持的变换大小，则隐含地推断跳过较小TU块的变换编解码过程。此外，如果除了最后TU块之外的所有较小TU块都被变换跳过，则最后TU块被隐含地推断为非变换跳过。类似地，如果除了最后TU块之外的所有较小TU块都是非变换跳过的，则最后TU块被隐含地推断为变换跳过。
对于简化设计，最大允许分割深度被设置为1，并且变换跳过块的残差全部被设置为0(即，跳过残差的熵编解码，量化和变换编解码过程)。在一个实施例中，标志首先被指定为指示所提出的ATS模式是否被应用于块。如果是，则允许分割类型之一被用于将块分割为较小TU块，并且另一语法元素被发送以指示使用哪种分割类型。对于每个较小TU，指示符被明确地指定或隐含地推断是否残差全部被设置为0。此外，如果较小TU块大小不是可支持的变换大小，则较小TU块的残差被隐含地推断为0。
在根据本发明实施例的另一简化设计中，如果所提出的ATS模式被应用并且对称水平二元分割类型、对称垂直二元分割类型、非对称水平二元或非对称垂直二元分割类型之一被选择，则在指示所述分割类型之后，仅最后的较小TU块总是隐含地被推断以指示变换编解码过程是否被跳过。
在根据本发明实施例的另一简化设计中，允许分割类型的最大数量被限制为N。即，即使所有可用分割类型的数量也是M(M≥N)，但仅M种类型中的N种被允许。例如，在一个实施例中，如果所提出的ATS模式被应用，则根据预定义的分割类型插入顺序(例如，对称二元分割类型，三元分割类型，然后是非对称二元分割类型)候选列表被填充。在一个示例中，仅候选列表的前N个分割类型被允许用于将块分割为较小TU块。然后语法元素被发送以指示分割类型的候选列表索引。最后，指示符被明确地或隐含地推断以指示是否跳过每个较小TU块的变换编码过程。
在根据本发明实施例的另一简化设计中，标志首先被指定以指示所提出的ATS模式是否被应用于块。如果所提出的ATS模式被应用并且仅二元分割类型或三元分割类型被使用，则标志被用于指示分割方向(即，水平或垂直分割)。此外，另一个标志被用于指示分割类型(即，对称二元分割，非对称二元分割或三元分割)。最后，指示符被明确地或隐含地推断以指示是否跳过每个较小TU块的变换编解码过程。
此外，如果所提出的ATS模式被应用，则指示是否允许较小TU块被用于变换跳过的指示符的顺序总是遵循块编解码顺序。例如，作为一个实施例，指示符的顺序可以是水平扫描顺序，垂直扫描顺序，水平遍历扫描顺序，垂直遍历扫描顺序或z-扫描扫描顺序。作为另一个实施例，指示符的顺序可以取决于分割类型。作为又一个实施例，指示符的顺序可被隐含地指示。
是否应用所提出的ATS模式可取决于许多因素。在一个实施例中，至少一个标志被标示于视频参数集合(Video Parameter Set，简称VPS)，序列参数集合(SequenceParameter Set，简称SPS)，图像参数集合(Picture Parameter Set，简称PPS)，片段头或编解码单元(Coding Unit，简称CU)中，以指示所提出的ATS模式是否被致能用于CU/PU/TU块。在另一实施例中，是否应用所提出的ATS模式可取决于当前图像/片段/CU/PU的编解码模式(例如，帧间/帧内编解码)。在一个实施例中，当当前CU被帧间编解码时，所提出的ATS模式被致能。在又一个实施例中，是否应用所提出的ATS模式可取决于当前图像/片段/CU/PU的颜色分量(例如，亮度/色度或R/G/B颜色分量)。在又一个实施例中，当当前片段的颜色分量是亮度时，所提出的ATS模式被致能。在又一个实施例中，是否应用所提出的ATS模式可取决于块的块大小或宽高比。在又一个实施例中，当块宽度和高度都等于或小于64时，所提出的ATS模式被致能。在另一实施例中，当块大小比率小于1：4或4：1时，所提出的ATS模式被致能。
方法2：具有子采样，下采样和上采样的ATS模式
所提出的ATS模式还可以通过在变换编解码之前对进行子采样，下采样或上采样残差到另一可支持的核心变换大小来实现。为了重构残差，在逆变换编解码之后，通过插入零样本，上采样或下采样样本残差可被恢复到原始大小。
在一个实施例中，残差子采样可被使用。残差的一个方向或两个方向可以通过如图4所示的预定义子采样模式之一被子采样到另一可支持的核心变换大小。在图4中，图案410对应于左上侧图案；图案412对应于右上侧图案；图案414对应于左下侧图案；图案416对应于右下侧图案；图案420对应于左侧图案；图案422对应于右侧图案；图案424对应于上方图案；图案426对应于下方图案；图案430对应于具有左侧列(column)图案的多列；图案432对应于具有右侧列(column)图案的多列；图案434对应于具有上方行(row)图案的多行；图案436对应于具有下侧行(row)图案的多行。灰色位置处的残差被保持以应用变换编解码，并且白色位置处的残差被强制为0。为了重构残差块，在应用逆变换之后，零样本被填充到残差以恢复原始块大小。所选择的子采样图案可被明确地标示于比特流中，或者使用预定义的方法导出。子采样图案的选择或推导可取决于当前块的形状和/或大小或来自相邻编解码块的相关信息。例如，如果所提出的ATS模式应用于给定的12×8TU，则语法元素被用来指示使用哪个预定义的子采样图案。假设使用的图案是图案420，则右侧4x8残差被强制为0，并且仅对左侧8×8残差应用8×8变换。为了重构12×8残差块，8×8逆变换被应用，然后通过填充4×8个零样本，8×8残差的左侧被扩展，以恢复到12×8残差块。
在另一个实施例中，残差下采样可被使用。残差的一个方向或两个方向可被下采样到等于2的幂的大小。例如，大小可以是小于原始大小的最接近2的幂。例如，如果TU大小等于12×8(宽度＝12，高度＝8)，则在执行变换之前，x方向残差可被下采样到每行(row)8个样本。换句话说，12×8TU首先被下采样到8×8TU，然后8×8变换被应用。为了重构残差，8×8逆变换被应用，然后8×8残差被上采样为12×8残差块。在另一示例中，如果TU大小等于12×12，则12×12残差块被下采样到8×8块，然后8×8变换被执行。
在又一实施例中，残差上采样可被使用。残差的一个方向或两个方向可以被上采样到等于2的幂的大小。例如，大小可以是大于原始大小的最接近2的幂。例如，如果TU大小等于12×8(宽度＝12，高度＝8)，则在执行变换之前，x方向残差可被上采样到每行(row)16个样本。换句话说，12×8TU首先被上采样到16×8TU，然后16×8变换被应用。为了重构残差，16×8逆变换被应用，然后16×8残差被下采样到12×8残差块。在另一示例中，如果TU大小等于12×12，则12×12残差块被上采样到16×16块，然后16×16变换被执行。
方法3：选择性ATS模式
用于子块变换的分割模式可以是四分树分割，二元分割，三元树或上述两种方法中提到的其他分割模式。对于每个分割方向，一个子块被选择用于变换处理。也就是说，只有所选择的子块中的残差将经历变换过程。未选择的子块中的系数都等于0。这需要一个或多个语法来指示哪个分割类型和哪个子块被选择为变换块。
在一个实施例中，仅二元分割被允许，如图5所示。指示哪个子块被选择作为变换块的语法可基于最后系数的位置被保留或修改。在一个示例中，当当前TU通过水平分割被进一步分割，并且最后系数的位置位于位置(xLast，yLast)时，其中xLast和yLast是最后有效系数的水平和垂直位置。如果yLast小于CU_height/2，则所选择的子分割被推断是上方的(即图5中的变换类型540)；否则，所选择的子块被推断是底部的(即图5中的变换类型520)。在另一示例中，当当前TU通过垂直分割进一步被分割时，并且如果xLast小于CU_width/2，则所选择的子块被推断是左边的(即图5中的变换类型510)；否则，所选择的子块被推断是右边的(即图5中的变换类型530)。
在一个实施例中，二元分割和四分树分割被允许，如图5中的变换类型510到580所示。指示哪个子块被选择作为变换块的语法可以基于最后系数的位置被保留或修改。在一个示例中，当前TU通过水平分割被进一步分割时，并且最后系数的位置是(xLast，yLast)。如果yOffset小于CU_height/2，则所选择的子块被推断是上方的(即图5中的变换类型540)；否则，所选择的子块被推断为底部的(即图5中的变换类型520)。在一个示例中，当前TU通过垂直分割被进一步分割时，如果xLast小于CU_width/2，则所选择的子分割被推断是左侧的(即图5中的变换类型510)；否则，所选择的子分割被推断是右侧的(即图5中的变换类型530)。在另一示例中，当前TU通过四分树分割被进一步分割时，如果xLast小于CU_width/2并且yLast小于CU_height/2，则所选择的子块被推断是左上侧的(即图5中的变换类型550)；否则，如果xLast大于或等于CU_width/2并且yLast小于CU_height/2，则所选择的子块被推断是右上侧的(即图5中的变换类型560)，否则，如果xLast小于CU_width/2并且yLast大于或等于CU_height/2，则所选择的子分割被推断是左下侧的(即图5中的变换类型580)；否则，如果xLast大于或等于CU_width/2并且yLast大于或等于CU_height/2，则所选择的子分割被推断是右下侧(即图5中的变换类型570)。
当可所选择的变换子块可被推断时，用于指示哪个子块被选择为变换子块的语法被保留。
在另一实施例中，图5中子块变换类型510到580的索引被发送。一个或多个语法(例如，范围从0到7的索引)被发送以指示使用哪个子块变换类型。为了减少语法的开销，指示子块变换类型的语法可根据最后系数的位置来减少。在一个示例中，最后系数的位置位于位置(xLast，yLast)，其中xLast和yLast是最后有效系数的水平和垂直位置。如果xLast小于CU_width/2，yLast小于CU_height/2，则图5中仅子块变换类型510，540和550可被选择，这导致用于分割类型的索引的范围减小为0到2之间。如果xLast大于或等于CU_width/2，并且yLast小于CU_height/2，则仅子块变换类型530，540和560可被选择，这导致用于分割类型的索引的范围减小为0到2之间。如果xLast小于CU_width/2，并且yLast大于或等于CU_height/2，则仅子块变换类型510，520和580可被选择，这导致用于分割类型的索引的范围减小为0到2之间。如果xLast大于或等于CU_width/2，并且yLast大于或等于CU_height/2，则仅子块变换类型520，530和570可被选择，这导致用于分割类型的索引的范围减小为0到2之间。
在另一实施例中，仅包含DC系数的变换子块类型被允许。也就是说，仅图5中的变换类型510，540和550被允许。范围从0到2的语法被用来指示哪个子块变换类型已被选择。所述语法的范围可根据最后系数的位置来减小。例如，如果xLast大于或等于CU_width/2，并且yLast小于CU_height/2，则子块变换类型被推断为图5中的类型540。如果xLast小于CU_width/2并且yLast大于或等于CU_height/2，则子块变换类型被推断为图5中的类型510。在另一实施例中，整个CU可以由大TU变换，并且图4或图5中的包括DC系数的图案可被用于系数扫描。例如，图5中的图案540意味着仅TU的上面部分需要被扫描。图5中的图案550意味着仅TU的左上部分需要被扫描。在一个例子中，整个TU的扫描图案(即图5中的图案510，540和550)可被使用。最后有效系数位置被首先发送。如果xLast大于width/2并且yLast小于height/2，则图案540可被选择。一个或多个语法被用于指示是否使用图5中的扫描图案540。如果xLast大于width/2且yLast大于height/2，则仅整个TU扫描被使用。如果xLast小于width/2并且yLast小于height/2，则图5中的整个TU扫描，图案510，540和550可被使用。一个或多个语法被用于指示使用哪种扫描图案。在另一示例中，一个或多个语法被用于指示是否图5中的整个TU扫描或图案550被使用。在另一个示例中，仅整个TU扫描被使用。
方法4：ATS模式和符号标志编解码
当变换跳过被应用于当前TU时，符号标志编解码可被修改如下。
根据本方法，一种用于指示预定义区域中系数的符号值是否相同的语法被使用。如果语法为真，则另一语法被用于指示符号值(即+或-)；否则，原始方法被应用。
在一个实施例中，对于每个TU，一语法被用于指示整个TU的系数的符号值是否相同。如果语法为真，则另一语法被用于指示符号值，即(+或-)；否则，原始方法被应用。
在另一实施例中，对于一TU中的每个4x4系数组，一语法被用于指示4x4系数组的符号值是否相同。如果语法为真，则另一语法被用于4x4系数组来指示符号值(即+或-)；否则，原始方法被应用。
在另一实施例中，对于每个TU，一语法被用于指示整个TU中的符号值是否相同。如果语法为真，则另一语法被用于指示符号值(即+或-)；否则，对于每个4x4系数组，一语法被用于指示4x4系数组中的符号值是否相同。如果语法为真，则另一语法被用于4x4系数组来指示符号值(即+或-)；否则，原始方法被应用。
在另一实施例中，对于每个TU，第一语法被用于指示整个TU中的符号值是否相同。如果第一语法为真，则第二语法被用于指示符号值(即+或-)；否则，第三语法被用于指示每个4x4系数组是否具有用来指示4x4系数块中的符号值是否相同的第四语法。如果第三语法为真，那么对于每个4x4系数组，第四语法将被用于指示4x4系数块中的符号值是否相同。如果第四语法为真，则第五语法将被用于指示符号值(即+或-)；否则，原始方法被应用。
在另一实施例中，对于每个TU，第一语法被用于指示每个4x4系数组是否具有用来指示4x4系数块中的符号值是否相同的第二语法。如果第二个语法为真，那么对于每个4x4系数组，第三语法被用于指示4x4系数块中的符号值是否相同。如果第三个语法为真，那么第四语法将被用于指示符号值(即+或-)；否则，原始方法被应用。
方法5：ATS和减少的最大变换大小
视频编解码器可利用与大尺寸变化结合的大尺寸编解码单元来实现高分辨率的视频应用。HEVC标准可支持CTU大小高达64x64亮度样本，变换块大小高达32x32样本。在JEM中，支持的CTU大小可高达256x256亮度样本，支持的变换单元大小可高达128x128亮度样本。然而，与变换过程相关联的实现复杂性和计算成本往往随着变换大小的增加而显著增加。因此，为了降低编解码的复杂性，视频编解码器可选择采用减小的最大变换大小对视频数据进行编解码。
在HEVC中，以亮度样本为单位的CTU大小和最大变换块大小可在SPS中指定。最大CU大小与指定的CTU大小相同。当当前变换单元大小大于指定的最大变换块大小时，当前变换单元被强制分割为四个四分之一大小的TU。用于指示是否分割当前TU的关联语法“split_transform_flag”未被编解码并被推断为等于1。
在JEM中，以亮度样本为单位CTU大小可在SPS中指定，并且宽度和高度的最大TU大小被预先确定等于128亮度样本。使用递归分割结构，每个CTU可被进一步分割为多个CU。编解码单元也被用作预测和变换处理的基本单元，无需进一步分割。因此，最大CU大小与最大TU大小相同。当当前CU的以亮度样本为单位的宽度或高度大于最大TU大小时，当前CU将被强制分割为四分之一大小的CU。如果视频编解码器选择采用减小的最大TU大小，则最大CU大小应被相应减小，这可能导致所产生的比特流的压缩效率损失。
此方法涉及处理宽度或高度大于指定阈值的非方形CU。非方形CU可以通过二元树分割或多类型树分割生成。一个非方形CU的宽度或高度可以大于指定的最大变换大小，宽度/高度的比率可以是1:2、1:4、1:8、1:16、2:1、4:1、8:1、16:1等，具体取决于二元树分割或多类型树分割的分割方向和深度。当一个非方形CU的宽度或高度大于指定阈值时，所述CU可隐含地被进一步分割为多个TU，其大小等于或小于指定阈值。
在一个实施例中，递归二元变换被提出。递归二元变换递归地将一个非方形CU分割为两个TU。当当前CU宽度大于或等于当前CU高度时，则通过使用递归二元变换，分割出大小等于宽度/2x高度的两个TU。如果当前CU宽度小于当前CU高度，则分割的TU大小等于宽度x高度/2。此过程以递归方式执行，直到分割的TU宽度和高度等于或小于指定阈值。在另一实施例中，首先宽度或高度大于指定阈值的一个非方形CU被分割为大小等于min(宽度，高度)x min(宽度，高度)的几个方形TU。对于每个TU，如果其大小大于指定阈值，将使用RQT，TU进一步被分割。在另一实施例中，RQT也被用于非方形CU。分割的TU大小首先是宽度/2x高度/2，每个TU可进一步被分割，直到分割的TU宽度和高度等于或小于指定阈值。
在另一实施例中，基于视频分辨率或压缩文件，指定的阈值可被预先定义，或在序列级、图像级或片段级被标示。它也可以是指定的最大变换大小。对于尺寸小于或等于指定最大变换大小的CU，一个CU中只允许有一个TU。
在另一实施例中，所提出的方法可被应用于方形CU。
在另一实施例中，所述方法可进一步与变换和量化前的残差子采样/上采样过程结合。在变换和量化之前的残差子采样/上采样过程是处理具有大小大于可支持的变换大小的CU情况下的另一种方法。当CU的大小大于可支持的变换大小时，子采样首先被应用于残差，子采样后的残差再被变换和量化处理，量化后的信号被编解码在比特流中。在解码器端，量化后的信号从比特流中被解码出来，接着进行逆量化和逆变换。然后，重构后的残差被上采样到原始分辨率。下面举一个例子。假设CU大小为128x128，可支持的最大变换大小为32x32。因此，当前残差块为128x128。然后在变换前，子采样过程被应用于大小为128x128的当前残差块并产生大小为32x32的子采样残差块，然后进行变换和量化处理。量化后的数据在编码器的比特流中进行编解码。在解码器中，量化后的数据首先从比特流中解码，然后通过逆量化和逆变换进行处理。因此，一个32x32残差块被重构，并且所述块进一步被上采样至128x128。这一过程可以与上述方法相结合。
在一个实施例中，当前CU大小大于指定阈值时，首先通过使用上述方法，当前CU被分成多于一个TU，并且如果CU大小大于最大变换大小，在变换和量化之前，每个TU通过子采样/上采样过程进一步被处理。例如，假设CU大小为128x128，可支持的最大变换大小为32x32。大小为128x128的CU首先进一步分为四个大小为64x64的TU。对于每个大小为64x64的TU，子采样过程被用来生成一个大小为32x32子采样块。大小为32×32的子采样块再通过变换和量化处理，并且所述量化后的数据在比特流中被编解码。通过组合这两种方法，子采样和上采样过程的比率可被减少，从而在这两个过程中节省更多信息。指定的阈值以及子采样和上采样过程的可支持的比率可基于视频分辨率或压缩文件来被预定义，或者在序列级别，图像级别或片段级别被标示出。
任一前述提出的方法可在编码器和/或解码器中实现。例如，任一所提出的方法可在编码器的帧间/帧内/预测/变换模块和/或解码器的帧间/帧内/预测/逆变换模块中实现。或者，任一所提出的方法可实现为耦合到编码器的帧间/帧内/预测/变换模块和/或解码器的帧间/帧内/预测/逆变换模块的电路，以提供帧间/帧内/预测/变换/逆变换模块所需的信息。
图6示出了根据本发明实施例的包含ATS的示例性编解码系统的流程图。流程图中示出的步骤可实现为在编码器侧的一个或多个处理器(例如，一个或多个CPU)上可执行的程序代码。流程图中示出的步骤还可以基于诸如被设置为执行流程图中的步骤的一个或多个电子设备或处理器的硬件来实现。根据所述方法，在步骤610中接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中编码器侧与当前块相关联的输入数据对应于当前块的预测残差，以及解码器侧与所述当前块相关联的输入数据对应于当前块的编解码后的预测残差。在步骤620中，对应于将当前块递归地划分为较小的TU块的分割结构被确定，直到分割结构达到最大允许分割深度或者直到至少一个较小TU块的块大小是可支持的核心变换大小，其中根据分割结构所述当前块被分割为最终的较小TU块。在步骤630中，根据分割结构变换编解码过程被应用于当前块，其中至少一个最终较小TU块中的变换编解码过程被跳过。
所示的流程图旨在说明依据本发明的示范性视频编解码的示例。在不脱离本发明的精神的情况下，所述技术领域的技术人员可修改每个步骤，重新排列步骤，拆分步骤或组合步骤来实施本发明。在本公开中，已经使用具体的语法和语义来说明实现本发明的实施例的示例。所述技术领域的技术人员可以用相同的语法和语义来代替所述些语法和语义来实践本发明，而不脱离本发明的精神。
呈现上述描述以使得所述技术领域的技术人员能够在特定应用及其要求的上下文中实施本发明。对所描述的实施例的各种修改对于所述技术领域的技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实施例。因此，本发明并不限于所示出和描述的特定实施例，而是符合与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。在上述详细描述中，示出了各种具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所述技术领域的技术人员将理解，本发明可以被实施。
如上所述的本发明的实施例可以以各种硬件，软件代码或两者的组合来实现。例如，本发明的实施例可以是整合到视频压缩芯片中的一个或多个电路，或整合到视频压缩软件中的程序代码以执行本文所述的处理。本发明的实施例也可以是要在数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)上执行的程序代码，以执行本文所述处理。本发明还可以涉及由计算器处理器，数字信号处理器，微处理器或现场可程序逻辑门阵列(fieldprogrammable gate，简称FPGA)执行的许多功能。可以透过执行定义本发明所体现的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来将这些处理器配置成执行依据本发明的特定任务。软件代码或固件代码可以以不同的编程语言和不同的格式或风格而被开发。也可以为不同的目标平台编译软件代码。然而，执行与本发明一致任务的不同的代码格式，软件代码的样式和语言以及配置代码的其他方式将不会脱离本发明的精神和范围。如上所述的本发明的实施例可以在视频编码器和视频解码器中实现。视频编码器和视频解码器的组件可以由硬件组件，配置为执行存储在存储器中的程序指令的一个或多个处理器，或硬件和处理器的组合来实现。例如，处理器执行程序指令以控制与包括当前图片中的当前块的视频序列相关联的输入数据的接收。该处理器配备有一个或多个处理核心。在一些示例中，处理器执行程序指令以在编码器和解码器中的某些组件中执行功能，和与处理器电耦合的存储器被用于存储程序指令、与块的重构图像相对应的信息和/或编码或解码过程中的中间数据。在一些实施例中的存储器包括非暂时性计算机可读介质，例如半导体或固态存储器，随机存取存储器(random access memory，简称RAM)，只读存储器(read-only memory，简称ROM)，硬盘，光盘或其他合适的存储介质。存储器也可以是上面列出的两个或多个非暂时性计算机可读介质的组合。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他具体形式实施。所描述的例子仅在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由权利要求而不是前面的描述来指示。属于权利要求的等同物的含义和范围的所有变化将被包括在其范围内。

Claims (17)

1.一种用于视频编解码系统的视频编解码方法，包括：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中在编码器侧与所述当前块相关联的所述输入数据对应于所述当前块的预测残差，以及在解码器侧与所述当前块相关的所述输入数据对应于所述当前块的已编解码的预测残差；
当分割结构小于或等于最大允许分割深度或者当较小变换单元块中的至少一个的块大小是可支持的核心变换大小，确定对应于将所述当前块分割为较小变换单元块的分割结构，其中根据所述分割结构所述当前块被分割为最终较小变换单元块；以及
根据所述分割结构应用变换编解码过程于所述当前块，其中至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程被跳过，
其中标志被发送用于所述当前块，以指示所述当前块是否被允许跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程；
如果所述标志指示允许当前块跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程，指示符被明确地发送或隐含地推断用于所述最终较小变换单元块的每个以指示所述最终较小变换单元块的每个的所述变换编解码过程是否被跳过；
如果除了最后变换单元块之外的所有所述最终较小变换单元的所述变换编解码过程都被跳过，则所述最后变换单元块被隐含地推断为不跳过所述变换编解码过程。
2.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，如果除了最后变换单元块之外的所有所述最终较小变换单元的所述变换编解码过程没有被跳过，则所述最后变换单元块被隐含地推断为跳过所述变换编解码过程。
3.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述标志可根据所述当前块的块大小或宽高比确定。
4.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述最大允许分割深度等于1。
5.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述分割结构是使用由对称水平二元分割，对称垂直二元分割，非对称水平二元分割和非对称垂直二元分割组成的受限制的分割来产生的。
6.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，第一标志被发送用于所述当前块以指示所述当前块是否被允许跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程。
7.如权利要求6所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，如果所述第一标志指示允许当前块跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程，则仅二元分割或三元分割被用于产生所述分割结构以及第二标志被发送以指示所述二元分割或三元分割类型的分割方向。
8.如权利要求7所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，第三标志被发送以指示所述二元分割或三元分割类型的分割类型，其中所述分割类型对应于对称二元分割、非对称二元分割或三元分割。
9.如权利要求8所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，指示符被明确地发送或隐含地推断用于所述最终较小变换单元的每个以指示所述最终较小变换单元的所述变换编解码过程是否被跳过。
10.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，标志被标示于视频参数集合，序列参数集合，图像参数集合，片段头或编解码单元用于在各自的视频，序列，图像，片段或编解码单元的多个相应块以指示是否允许所述多个相应块跳过多个相应块中的所述至少一个最终较小变换单元块中的变换编解码过程。
11.如权利要求10所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述标志是根据与相应图像，片段，编解码单元或预测单元相关联的编解码模式确定的，其中所述编解码模式属于包括帧间编解码和帧内编解码的组。
12.如权利要求10所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述标志是根据与相应图像，片段，编解码单元或预测单元相关联的颜色分量确定的，其中所述颜色分量属于包括亮度和色度分量或红色，绿色和蓝色分量的组。
13.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，其中如果目标最终较小变换单元块的块大小不是可支持的变换大小，所述目标最终较小变换单元是隐含地被推断跳过所述变换编解码过程。
14.如权利要求13所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，所述目标最终较小变换单元块的残差被隐含地推断为0。
15.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，当目标最终较小变换单元块的所述变换编解码过程被跳过，所述目标最终较小变换单元的残差被设置为0，以及熵编解码、量化和变换过程不被应用于所述目标最终较小变换单元块。
16.如权利要求1所述的用于视频编解码系统的视频编解码方法，其特征在于，当可用分割类型的最大数量是M，仅M中的N个可用分割类型被用于分割所述当前块，其中M和N是整数，以及M≥N。
17.一种用于视频编解码系统的视频编解码装置，所述装置包括一个或多个电子电路或处理器被设置为：
接收与当前图像中的当前块相关联的输入数据，其中在编码器侧与所述当前块相关联的所述输入数据对应于所述当前块的预测残差，以及在解码器侧与所述当前块相关的所述输入数据对应于所述当前块的已编解码的预测残差；
当分割结构小于或等于最大允许分割深度或者当较小变换单元块中的至少一个的块大小是可支持的核心变换大小，确定对应于将所述当前块递归地分割为较小变换单元块的分割结构，其中根据所述分割结构所述当前块被分割为最终较小变换单元块；以及
根据所述分割结构应用变换编解码过程于所述当前块，其中至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程被跳过，
其中标志被发送用于所述当前块，以指示所述当前块是否被允许跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程；
如果所述标志指示允许当前块跳过所述至少一个最终较小变换单元块的所述变换编解码过程，指示符被明确地发送或隐含地推断用于所述最终较小变换单元块的每个以指示所述最终较小变换单元块的每个的所述变换编解码过程是否被跳过；
如果除了最后变换单元块之外的所有所述最终较小变换单元的所述变换编解码过程都被跳过，则所述最后变换单元块被隐含地推断为不跳过所述变换编解码过程。
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