CN112055968A - 视频编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开的各方面提供了视频编码的方法及装置。在一些示例中，一种装置包括用于视频解码的处理电路。所述处理电路计算成本函数值，所述成本函数值分别与一个图片中当前块的块矢量预测值的各修正量相关联。然后，所述处理电路确定具有所述成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值，并基于所述修正的块矢量预测值，重建所述当前块的至少一个样本。

Description

视频编码方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月5日提交的、发明名称为“用于帧内图片块补偿的块矢量修正方法”的第62/626，566号美国临时申请的优先权，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请描述了大体上涉及视频编码的实施例。

背景技术

本文中提供的背景技术描述是为了大体上呈现本申请的上下文。在此背景技术部分描述的程度上，当前署名的发明人的工作，以及在本申请提交时可能不具有作为现有技术的资格的描述的各方面，既不明确地也不隐含地认为是本申请的现有技术。

视频的编码和解码可以使用具有运动补偿的帧间预测来进行。未压缩的数字视频可包括一系列的图片，每个图片具有一定的空间维度，例如具有1920×1080的亮度样本和相关的色度样本。所述一系列的图片可以具有固定的或可变的图片速率(非正式地，也被称作帧率)，例如，每秒60个图片或60赫兹(Hz)。未压缩的视频对比特率有着显著的要求。例如，每个样本8比特的1080p60 4:2:0视频(60Hz帧率下的1920×1080亮度样本分辨率)需要接近1.5Gbit/s的带宽。这样的视频一小时需要超过600GB的存储空间。

视频编码和解码的一个目的可以是通过压缩来减少输入视频信号中的冗余。压缩可有助于降低上述带宽或存储空间的要求，在一些情况下，可降低两个或更多的数量级。无损压缩和有损压缩以及其组合都可以用于视频编码和解码。无损压缩是指可以由压缩的原始信号重建原始信号的精确副本的技术。当使用有损压缩时，重建的信号可能与原始信号不完全一致，但是原始信号与重建的信号之间的失真小得足以使重建的信号可以用于预期应用。有损压缩广泛应用于视频中。有损压缩容许的失真量取决于应用；例如，与电视分发应用的用户相比，某些消费者流式传输应用的用户可以容忍较高的失真。可实现的压缩比可以反映的是：可允许的/可容许的失真越高，可产生的压缩比越高。

视频编码器和解码器可以使用几大类技术，包括例如运动补偿、变换、量化和熵编码。

视频编解码技术可以包括帧内编码技术。在帧内编码技术中，样本值的表示不参考先前已重建的参考图片中的样本或其它数据。在一些视频编解码技术中，将图片从空间上划分为样本块。当所有的样本块都是通过帧内模式进行编码时，该图片可以是一个帧内图片。帧内图片以及他们的衍生图片，例如独立解码器刷新的图片，可以用于对解码器的状态进行重置，因此可以用作已编码视频码流和视频会话中的第一幅图片，或者作为一副静止图像。可以对帧内块的样本进行变换，并且可以在进行熵编码之前，对变换系数进行量化。帧内预测可以是一种将样本值在预变换域最小化的技术。在一些情况下，变换后的DC值越小以及AC系数越小，给定量化步长大小的情况下，表示熵编码后的块所需的比特数目越少。

传统的帧内编码技术，例如已知的MPEG-2编码技术并不使用帧内预测。然而，一些较新的视频压缩技术包括有尝试使用例如邻近的样本数据和/或元数据的技术，所述邻近的样本数据和/或元数据是在对空间上相邻且解码顺序上在先的数据块进行编码/解码的过程中获得的。因此，这种技术称为“帧内预测”技术。请注意，至少在一些情况下，帧内预测仅使用当前正在重建的图片中的参考数据，而不使用参考图片中的参考数据。

帧内预测可以有很多种形式。当给定的视频编码技术中可以使用一个以上的这种技术时，可以使用帧内预测模式对所使用的技术进行编码。在某些情况下，一些模式具有子模式和/或参数，这些可以单独进行编码，或者可以包含在模式码字中。某个给定模式/子模式/参数的组合使用哪个码字，会通过帧内预测影响到编码效率增益，将码字转译为码流所用的熵编码技术同样对其也会产生影响。

H.264标准引入了某个模式的帧内预测，H.265标准对其进行了改进，在较新的编码技术中，例如，联合开发模型(JEM)、多功能视频编码(VVC)、基准集合(BMS)等等，对其进一步进行了改进。预测块可以使用属于已经可用的样本的相邻样本的样本值来形成。将相邻样本的样本值按照一个方向复制到预测块中。所使用的方向的参考可以编码到码流中，或者所使用的方向的参考本身可以预测。

参考图1所示，图1的右下方描绘了可由H.265标准的35个可能的预测值(predictor)方向得知的一个子集，该子集有9个预测值方向。各箭头的汇聚点(101)表示正在预测中的样本。箭头表示对样本进行预测的方向。例如，箭头(102)表示，根据与水平轴成45度角度的右上方的一个或多个样本，对样本(101)进行预测。类似地，箭头(103)表示，根据与水平轴成22.5度角度的左下方的一个或多个样本对，样本(101)进行预测。

再参考图1所示，图1的右上方描绘的是一个具有4×4个样本的方形块(104)(用加粗的虚线表示)。方形块(104)包括16个样本，每个样本标记有“S”、其在Y维度上的位置(例如，行索引)以及其在X维度上的位置(例如，列索引)。例如，样本S21是在Y维度上的第二个(从上往下数)、X维度上的第一个(从左往右数)样本。类似地，样本S44是在块(104)中Y维度和X维度上都是第四的样本。因为该块(104)的大小为4×4个样本，所以S44是在其右下角。图1进一步示出了参考样本，参考样本遵循类似的编号方法。参考样本标记有R、其相对于所述块(104)的Y位置(例如，行索引)和X位置(例如，列索引)。在H.264标准和H.265标准中，预测样本与正在重建的块相邻；因此无需使用负值。

帧内图片预测可以根据用信号表示的预测方向，通过适当地拷贝相邻样本的参考样本值来进行。例如，假设已编码视频码流中包含有信令，对于所述块，该信令表示了与箭头(102)一致的预测方向，即，根据与水平方向成45度角度的右上方的一个或多个预测样本对所述块中的样本进行预测。在这种情况下，样本S41、S32、S23、S14是根据同一个参考样本R05进行预测的。样本S44是根据参考样本R08进行预测的。

在某些情况下，为了计算参考样本值，可以将多个参考样本的值结合在一起，例如，通过插值的方式；尤其是当方向不能被45度整除时。

随着视频编码技术的发展，可能的方向的数目也在增加。在H.264标准(2003年)中，可以表示9个不同的方向。在H.265标准(2013年)中，增加到33个方向。到本申请发明时，JEM/VVC/BMS可以支持多达65个方向。目前已经进行了一些实验来识别最有可能的方向，一些熵编码技术用很少的比特数来表示这些最有可能的方向，对于比较不可能的方向，接受一定的代价。此外，有时候这些方向本身是可以根据相邻的已解码的块所使用的相邻方向进行预测的。

图2描绘了根据JEM的65个帧内预测方向的示意图201，该图示出了随着时间的变化预测方向的数目增加了。

随着视频编码技术的不同，已编码视频码流中用于表示方向的帧内预测方向位的映射可能也不同；例如变化范围可以是从简单直接地将帧内预测模式的预测方向映射到码字，到涉及最有可能的模式和类似技术的复杂的自适应方案。本领域技术人员熟悉这些技术。然而，在所有这些情况下，依据统计，相对于其它方向而言，某些方向比较不可能出现在视频内容中。由于视频压缩的目的是减少冗余，因此，在性能较好的视频编码技术中，与比较可能的方向相比，这些比较不可能出现的方向会用较多的比特来表示。

发明内容

本申请公开的方面提供用于视频编码的方法及装置。在一些示例中，一种装置包括用于视频解码的处理电路。处理电路计算成本函数值，所述成本函数值分别与一个图片中当前块的块矢量预测值的各修正量相关联。然后，处理电路确定具有所述成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值，并基于所述修正的块矢量预测值，重建所述当前块的至少一个样本。

在一些示例中，处理电路从候选列表中推导出所述块矢量预测值。在一个示例中，处理电路接收索引信号，该索引信号用于指示所述候选列表中的所述块矢量预测值。

在一些实施例中，处理电路对所述块矢量预测值与所述当前块的相邻块的块矢量的差值进行解码；基于所述差值和所述相邻块的块矢量，确定所述块矢量预测值。

在一些实施例中，处理电路从所述候选列表中选择各候选，作为所述块矢量预测值，以计算在一个定义的搜索窗口内，各候选的广泛的(extensive)成本函数值和修正量；确定具有所述广泛的成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值。

在一个实施例中，块矢量预测值的修正量包括块矢量预测值的相邻位置。在一个示例中，块矢量预测值的修正量包括一个方形窗口，所述块矢量预测值处于方形窗口的中心。

在一些示例中，根据一个模板匹配成本，计算所述成本函数值中的一个成本函数值。在一个示例中，所述模板匹配成本是基于一个模板计算的，所述模板包括所述当前块的一行参考像素和一列参考像素。

本申请公开的各方面还提供一种非易失性计算机可读介质，存储指令，当所述指令由用于视频解码的计算机执行时，使所述计算机执行视频编码的方法。

附图的简要说明

结合以下详细描述和附图，本申请主题的其他特征、本质和各种优点将会变得更加清楚，其中：

图1为根据H.265标准的帧内预测模式的子集的示意图。

图2为根据JEM的帧内预测方向的图示。

图3为根据一个实施例的通信系统(300)的简化框图的示意图。

图4为根据一个实施例的通信系统(400)的简化框图的示意图。

图5为根据一个实施例的解码器的简化框图的示意图。

图6为根据一个实施例的编码器的简化框图的示意图。

图7示出了根据另一个实施例的编码器的框图。

图8示出了根据另一个实施例的解码器的框图。

图9示出了根据本申请一个实施例的帧内块复制的示例。

图10示出了根据本申请一个实施例的双边匹配的示例。

图11示出了根据本申请一个实施例的模板匹配的示例。

图12示出了当前块和处于当前块的相邻位置的5个空间合并候选。

图13示出了用于修正的BV的近邻的示例。

图14示出了根据本申请的一些实施例的模板的示例。

图15示出了根据本申请的实施例概述过程示例(1500)的流程图。

图16是根据一个实施例的计算机系统的示意图。

具体实施方式

图3是根据本申请公开的实施例的通信系统(300)的简化框图。通信系统(300)包括多个终端装置，所述终端装置可通过例如网络(350)彼此通信。举例来说，通信系统(300)包括通过网络(350)互连的第一对终端装置(310)和(320)。在图3的示例中，第一对终端装置(310)和(320)执行单向数据传输。举例来说，终端装置(310)可对视频数据(例如由终端装置(310)采集的视频图片流)进行编码，以通过网络(350)传输到另一终端装置(320)。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。终端装置(320)可从网络(350)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。

在另一示例中，通信系统(300)包括执行已编码视频数据的双向传输的第二对终端装置(330)和(340)，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，终端装置(330)和终端装置(340)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(350)传输到终端装置(330)和终端装置(340)中的另一终端装置。终端装置(330)和终端装置(340)中的每个终端装置还可接收由终端装置(330)和终端装置(340)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3的实施例中，终端装置(310)、终端装置(320)、终端装置(330)和终端装置(340)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(350)表示在终端装置(310)、终端装置(320)、终端装置(330)和终端装置(340)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(350)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。出于本论述的目的，除非在下文中有所解释，否则网络(350)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。

作为本申请所公开主题应用的示例，图4示出了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(413)，所述采集子系统可包括数码相机等视频源(401)，所述视频源创建例如未压缩的视频图片流(402)。在一个示例中，视频图片流(402)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据(404)(或已编码的视频码流)，视频图片流(402)被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流，视频图片流(402)可由电子装置(420)处理，所述电子装置(420)包括耦接到视频源(401)的视频编码器(403)。视频编码器(403)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(402)，已编码的视频数据(404)(或已编码的视频码流(404))被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据(404)(或已编码的视频码流(404))，其可存储在流式传输服务器(405)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4中的客户端子系统(406)和客户端子系统(408)，可访问流式传输服务器(405)，以检索已编码的视频数据(404)的副本(407)和副本(409)。客户端子系统(406)可包括例如电子装置(430)中的视频解码器(410)。视频解码器(410)对已编码的视频数据的传入副本(407)进行解码，且产生可在显示器(412)(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(411)。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(404)、视频数据(407)和视频数据(409)(例如视频码流)进行编码。该些标准的实施例包括ITU-T H.265。在一个示例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为多功能视频编码(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(420)和电子装置(430)可包括其它组件(未示出)。举例来说，电子装置(420)可包括视频解码器(未示出)，且电子装置(430)还可包括视频编码器(未示出)。

图5是根据本申请公开的实施例的视频解码器(510)的框图。视频解码器(510)可设置在电子装置(530)中。电子装置(530)可包括接收器(531)(例如接收电路)。视频解码器(510)可用于代替图4示例中的视频解码器(410)。

接收器(531)可接收将由视频解码器(510)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(501)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(531)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(531)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(515)可耦接在接收器(531)与熵解码器/解析器(520)(此后称为“解析器(520)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(515)是视频解码器(510)的一部分。在其它情况下，所述缓冲存储器(515)可设置在视频解码器(510)外部(未标示)。而在其它情况下，视频解码器(510)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(510)的内部可配置另一缓冲存储器(515)，以例如处理播出定时。而当接收器(531)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(515)，或可以将所述缓冲存储器做得较小。为了在互联网等尽力而为业务分组网络上使用，也可能需要缓冲存储器(515)，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(510)外部的类似元件(未标示)中。

视频解码器(510)可包括解析器(520)，以根据已编码视频序列重建符号(521)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(510)的操作的信息，以及用以控制显示装置(512)(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(530)的组成部分，但可耦接到电子装置(530)，如图5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(520)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(520)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(tile)、切片(slice)、宏块、编码单元(CodingUnit，CU)、块、变换单元(Transform Unit，TU)、预测单元(Prediction Unit，PU)等等。解析器(520)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(520)可对从缓冲存储器(515)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(521)。

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(521)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(520)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(520)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(510)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(551)。缩放器/逆变换单元(551)从解析器(520)接收作为符号(521)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(551)可输出包括样本值的块，所述样本值可输入到聚合器(555)中。

在一些情况下，缩放器/逆变换单元(551)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(552)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(552)采用从当前图片缓冲器(558)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(558)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(555)基于每个样本，将帧内预测单元(552)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(551)提供的输出样本信息中。

在其它情况下，缩放器/逆变换单元(551)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(553)可访问参考图片存储器(557)以提取用于预测的样本。在根据符号(521)对提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(555)添加到缩放器/逆变换单元(551)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(553)从参考图片存储器(557)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(521)的形式而供运动补偿预测单元(553)使用，所述符号(521)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(557)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。

聚合器(555)的输出样本可在环路滤波器单元(556)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(520)的符号(521)可用于环路滤波器单元(556)。然而，在其它实施例中，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(556)的输出可以是样本流，所述样本流可输出到显示装置(512)以及存储在参考图片存储器(557)，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(520))被识别为参考图片，则当前图片缓冲器(558)可变为参考图片存储器(557)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(510)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(531)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(510)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6是根据本申请公开的实施例的视频编码器(603)的框图。视频编码器(603)设置于电子装置(620)中。电子装置(620)包括传输器(640)(例如传输电路)。视频编码器(603)可用于代替图4实施例中的视频编码器(403)。

视频编码器(603)可从视频源(601)(并非图6示例中的电子装置(620)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(603)编码的视频图像。在另一实施例中，视频源(601)是电子装置(620)的一部分。

视频源(601)可提供将由视频编码器(603)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.601 Y CrCB、RGB……)和任何合适取样结构(例如Y CrCb 4:2:0、Y CrCb4:4:4)。在媒体服务系统中，视频源(601)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(601)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(603)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(643)。施行适当的编码速度是控制器(650)的一个功能。在一些实施例中，控制器(650)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(650)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(650)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(603)。

在一些实施例中，视频编码器(603)在编码环路中进行操作。作为简单的描述，在一个示例中，编码环路可包括源编码器(630)(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(603)中的(本地)解码器(633)。解码器(633)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(因为在本申请所公开的主题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(634)。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(634)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(633)的操作可与例如已在上文结合图5详细描述视频解码器(510)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图5，当符号可用且熵编码器(645)和解析器(520)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(515)和解析器(520)在内的视频解码器(510)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(633)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(630)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(632)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差值进行编码，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(633)可基于源编码器(630)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(632)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6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(633)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(634)中。以此方式，视频编码器(603)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(635)可针对编码引擎(632)执行预测搜索。即，对于将要编码的新图片，预测器(635)可在参考图片存储器(634)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(635)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(635)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(634)中存储的多个参考图片取得的预测参考。

控制器(650)可管理源编码器(630)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(645)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(645)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(640)可缓冲由熵编码器(645)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(660)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(640)可将来自视频编码器(603)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(650)可管理视频编码器(603)的操作。在编码期间，控制器(650)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(603)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(603)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(640)可传输附加数据和已编码的视频。此类数据可以是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7示出了根据本申请公开的另一实施例的视频编码器(703)的图。视频编码器(703)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(703)用于代替图4实施例中的视频编码器(403)。

在HEVC实施例中，视频编码器(703)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(703)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(703)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(703)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(703)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7的实施例中，视频编码器(703)包括如图7所示的耦接到一起的帧间编码器(730)、帧内编码器(722)、残差计算器(723)、开关(726)、残差编码器(724)、通用控制器(721)和熵编码器(725)。

帧间编码器(730)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)。在一些示例中，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(722)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。在一个示例中，帧内编码器(722)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(721)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(703)的其它组件。在实施例中，通用控制器(721)确定块的模式，且基于所述模式将控制信号提供到开关(726)。举例来说，当所述模式是帧内模式时，通用控制器(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(725)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(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(725)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(723)用于计算所接收的块与选自帧内编码器(722)或帧间编码器(730)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(724)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(724)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(703)还包括残差解码器(728)。残差解码器(728)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(722)和帧间编码器(730)使用。举例来说，帧间编码器(730)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(722)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(725)用于将码流格式化以产生已编码的块。熵编码器(725)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(725)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8示出了根据本申请公开的另一实施例的视频解码器(810)的图。视频解码器(810)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。在一个示例中，视频解码器(810)用于代替图4示例中的视频解码器(410)。

在图8的示例中，视频解码器(810)包括如图8中所示耦接到一起的熵解码器(871)、帧间解码器(880)、残差解码器(873)、重建模块(874)和帧内解码器(872)。

熵解码器(871)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(872)或帧间解码器(880)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。在一个示例中，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(880)；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(872)。残差信息可经由逆量化并提供到残差解码器(873)。

帧间解码器(880)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(872)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(873)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(873)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(871)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(874)用于在空间域中组合由残差解码器(873)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(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。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(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。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(403)、视频编码器(603)和视频编码器(603)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。

本申请公开的各方面提供了用于帧内图片块补偿的技术。

根据不同图片的基于块的补偿称作运动补偿。类似地，还可根据同一图片内先前已重建区域进行块补偿。根据同一图片内已重建区域的基于块的补偿，称作帧内图片块补偿，或帧内块复制。指示同一图片中，当前块与参考块之间的偏移的移位矢量，称作块矢量(或简称为BV)。与运动补偿中运动矢量可为任意值(正值或负值，在x方向或在y方向)不同，块矢量具有一些限制，以确保参考块可用、且已重建。而且，在一些示例中，出于并行处理的考虑，排除了某个为图块(tile)边界或波前(wavefront)梯状边界的参考区域。

块矢量的编码可为显性或隐性。在显性模式下，用信号表示块矢量与其预测值(predictor)之间的差值；在隐性模式下，以与合并模式下的运动矢量类似的方式，根据预测值(称作块矢量预测值)恢复块矢量。在一些实施方式中，块矢量的分辨率限于整数位置；在其它系统中，允许块矢量指向分数位置。

在一些示例中，可利用参考索引方法，用信号表示使用了块级别的帧内块复制。然后，将正在解码的当前图片作为参考图片。在一个示例中，将这样的参考图片放在参考图片列表的最后位置。这个特殊的参考图片与缓冲器(比如，已解码图片缓冲器(DPB))内其它时间(temporal)参考图片一块进行管理。

还有一些帧内块复制的变体，例如翻转的(flipped)帧内块复制(在使用参考块预测当前块之前，将其水平翻转或垂直翻转)、或基于行列的帧内块复制(一个M×N编码块内的每个补偿单元是M×1或1×N的行列)。

图9示出了根据本申请实施例的帧内块复制的示例。当前图片900正在解码中。当前图片900包括已重建区域910(灰色区域)和待解码的区域920(白色区域)。当前块930正在由解码器重建。当前块930可根据处于已重建区域910内的参考块940进行重建。参考块940与当前块930之间的位置偏移称作块矢量950(或BV950)。

可对运动补偿所用的技术进行改动，用于帧内图片块补偿。例如，模式匹配的运动矢量推导(PMMVD)模式是一种技术，其中块的运动信息不是用信号表示的，而是在编码器及解码器侧推导出的。通常，有两种模式匹配的运动矢量推导方法：双边匹配和模板匹配。

如图10所示，双边匹配用于，通过在两个不同的参考图片(图10中的Ref0和Ref1)中，找到沿着当前CU(图10中的当前块)的运动轨迹的两个块中的最接近的匹配，推导出当前CU的运动信息。假设运动轨迹连续，则指向两个参考块的运动矢量MV0和MV1，将与当前图片和两个参考图片之间的时间距离(即TD0和TD1)成正比。作为一种特殊情况，当当前图片在时间上处于两个参考图片之间、且当前图片到两个参考图片之间的时间距离相等时，双边匹配变为基于镜像的双向MV。

如图11所示，模板匹配用于，通过找到当前图片中的模板(当前CU的顶部相邻块和/或左侧相邻块)与参考图片(图11中的Ref0)中的对应部分(与模板的大小相同)之间最接近的匹配，推导出当前CU(图11中的当前图片)的运动信息。

运动补偿是在块级别上进行，也即，当前块是使用相同运动信息进行运动补偿的处理单元。给定一个块的大小，则该块中所有的像素将使用相同的运动信息，形成预测块。

在一些示例中，块级运动补偿是在合并模式下进行，所述合并模式是基于合并候选列表，合并候选列表包括块级合并候选。块级合并候选包括来自于当前块的相邻位置(如图12所示)和时间相邻位置的空间合并候选。在双向预测中，块级合并候选还包括来自已有的合并候选的运动矢量的组合。

图12示出了当前块和位于当前块的相邻位置的5个空间合并候选(A₀、A₁、B₀、B₁、B₂)。

根据本申请公开的一个方面，对于帧内图片块补偿，可显性地用信号表示块矢量(BV)，或可推导出块矢量。可使用BV预测值减少信令开销。在一个显性地用信号表示BV的示例中，传输(当前块的)当前BV与其预测值之间的差值，该差值称作块矢量差(BVD)。在一个推导BV的示例中，(当前块的)当前BV将完全由一个已有的BV进行预测。例如，在合并模式下，当前块的块矢量，是根据其空间相邻块或时间相邻块的块矢量推导出的。

进一步地，根据本申请公开的某个方面，可使用各种技术提高块矢量预测的精度。

根据本申请公开的一些方面，将合并模式应用于帧内块复制，接着在合并模式下执行块矢量预测的修正(refinement)。在一个实施例中，当将合并模式应用于帧内块复制时，将从当前块的其中一个相邻块的BV，推导出当前块的BV，该相邻块的BV也是以帧内块复制模式编码。进一步地，在用于帧内块复制模式的合并候选之上，进行块矢量的修正。例如，块矢量预测值BVP是从合并候选列表中推导出的。然后，在块矢量可用于预测当前块之前，在BVP之上处理修正函数R(BV)，以进一步调整块矢量预测值。最终修正的BVP称作BVP_R。因此，BVP_R＝R(BVP)，含义是当将修正函数应用于BVP时，其输出为BVP_R。在一个示例中，将修正函数R(BV)定义为：检查输入BV的近邻(在下文定义)，以找到给定成本函数D(BV)下的最佳近邻。通常，一个BV包括多个分量，例如X方向的分量和Y方向的分量，用BV＝(BVx，BVy)表示。

在一个实施例中，在修正之前从合并候选列表中选择初始BVP时，使用一个索引以用信号表示选择哪个BVP候选。在此之后，将在所选择的BVP之上进行修正过程。在另一个实施例中，不使用索引。相反，在所有的BVP候选之上进行修正过程。修正后的最佳BVP_R将用作最终的BVP。

图13示出了用于修正的BV的近邻的示例。在一个实施例中，将BV的近邻定义为其4个对角线相邻位置，BV的位置在中间，如图13中的(1310)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为十字图案位置，BV的位置在中间，如图13中的(1320)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为一个3×3的窗口区域，BV的位置在中间，如图13中的(1330)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为十字形窗口，其中，该十字形窗口具有2以内的BVx的变化及BVy的变化，BV的位置在中间，如图13中的(1340)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为一个稀疏采样窗口，对每隔一个的位置(水平方向和垂直方向)进行检查，BV的位置在中间，如图13中的(1350)所示。

根据本申请公开的一个方面，成本函数D(BV)可基于当前块与参考位置之间的模板匹配成本。

图14示出了根据本申请一些实施例的模板的示例。在一个实施例中，该模板包括来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的整行和整列参考像素，如图14中的(1410)所示。在另一个实施例中，模板包括来自当前块的顶部近邻的整行参考像素的子集，和来自当前块的左侧近邻的整列参考像素的子集，所述两个子集靠近当前块的左上角，如图14中的(1420)所示。在另一个实施例中，模板包括来自当前块的顶部近邻的整行参考像素的子集，和来自当前块的左侧近邻的整列参考像素的子集，所述两个子集靠近当前块的左下角/右上角，如图14中的(1430)所示。

在另一个实施例中，类似于(1410)，模板包括来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的整行及整列参考像素，但从该模板中排除左上参考像素(与当前块的左上像素的位置偏移为(-1，-1)的像素)，如图14中(1440)所示。

在另一个实施例中，模板包括类似于(1420)的参考像素，但从该模板中排除左上参考像素，如图14中的(1450)所示。

在另一个实施例中，模板包括类似于(1430)的参考像素，但该模板包含左上参考像素，如图14中的(1460)所示。

在一些实施例中，将来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的最近N行及M列参考像素，纳为模板。N和M可为N＝M＝4等整数。

在一些实施例中，模板包括参考像素的所有色彩分量。在其它实施例中，模板仅包含参考像素的亮度分量。

根据本申请的一个方面，可使用合适的模板匹配的成本函数。在一个实施例中，模板匹配的成本函数为，当前块的模板与参考块的模板之间像素的MSE(均方误差)/SAD(绝对误差和)或去除均值的SAD。在另一个实施例中，模板匹配的成本函数为，当前块的模板与参考块的模板之间像素的最大差。在一些实施例中，仅使用亮度分量计算成本函数。在其它实施例中，可使用亮度分量和色度分量两者计算成本函数。

在一个示例中，在修正过程中，选择一个初始的BVP位置。然后，确定该BVP周围的近邻。进一步地，确定模板形状和成本函数。对于近邻的每个位置，当该位置为当前块的有效块矢量位置时，基于模板进行成本函数计算。在一个实施例中，当该位置不是有效块时，则不考虑该位置。在另一个实施例中，当该位置不是有效块时，将该位置的成本设置为高于初始BVP位置处的成本。然后，确定BVP和所述近邻中具有最小成本的有效位置。将所确定的位置用作修正的BVP。

在一个实施例中，还可以将帧速率上变换(Frame Rate Up-conversion，FRUC)模板匹配中，用于帧间图片运动补偿的模板匹配方法，应用于此处，进行帧内块复制的块矢量预测的修正。

根据本申请公开的一些方面，将显性信令模式应用于帧内块复制，然后在显性信令模式下进行块矢量预测的修正。在一些实施例中，显性地用信号表示用于帧内块复制的块矢量。在一个示例中，首先根据相邻块预测当前块的BV(例如，BVP)，接着传输当前BV与BVP之间的块矢量差(BVD)。

类似于合并模式下的块矢量预测的修正，在用于帧内块复制模式的块矢量预测值之上，进行块矢量修正。一般而言，块矢量预测值BVP，是从候选列表中推导出或用信号表示，所述候选列表从当前块的近邻推导出。在已调整的块矢量可用于预测当前块之前，在BVP之上进行修正过程R(BV)的处理，以进一步调整块矢量。最终修正的BVP因此称作BVP_R。因此，BVP_R＝R(BVP)，指的是当将修正函数应用于BVP时，输出为BVP_R。在一个示例中，将修正函数R(BV)定义为：检查输入BV的近邻(在下文定义)，以找到给定成本函数D(BV)下的最佳近邻。通常，一个BV包括多个分量，例如X方向的分量和Y方向的分量，用BV＝(BVx,BVy)表示。

类似于合并模式下的块矢量预测的修正，在一个实施例中，在修正之前，在从合并候选列表中选择初始BVP时，使用一个索引以用信号表示选择哪个BVP候选。在此之后，将在所选的BVP之上进行修正过程。在另一个实施例中，不使用索引。相反，在所有的BVP候选之上进行修正过程。修正后的最佳BVP_R将用作最终的BVP。

类似于合并模式下的块矢量预测的修正，关于近邻，在一个实施例中，是将BV的近邻定义为其4个对角线相邻位置，BV的位置在中间，如图13中的(1310)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为十字图案位置，BV的位置在中间，如图13中的(1320)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为一个3×3的窗口区域，BV的位置在中间，如图13中的(1330)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为十字形窗口，其中，该十字形窗口具有2以内的BVx的变化及BVy的变化，BV的位置在中间，如图13中的(1340)所示。在另一个实施例中，将BV的近邻定义为一个稀疏采样窗口，对每隔一个的位置(水平方向和垂直方向)进行检查，BV的位置在中间，如图13中的(1350)所示。

根据本申请公开的一个方面，成本函数D(BV)可基于当前块与参考位置的之间的模板匹配成本。

类似于合并模式下的块矢量预测的修正，关于模板，在一个实施例中，模板包括来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的整行和整列的参考像素，如图14中的(1410)所示。在另一个实施例中，模板包括来自当前块的顶部近邻的整行参考像素的子集，和来自当前块的左侧近邻的整列参考像素的子集，所述两个子集靠近当前块的左上角，如图14中的(1420)所示。在另一个实施例中，模板包括来自当前块的顶部近邻的整行参考像素的子集，和来自当前块的左侧近邻的整列参考像素的子集，所述两个子集靠近当前块的左下角/右上角，如图14中的(1430)所示。

在另一个实施例中，类似于(1410)，模板包括来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的整行及整列的参考像素，但从该模板中排除顶左上参考像素(与当前块的左上像素的位置偏移为(-1，-1)的像素)，如图14中的(1440)所示。

在另一个实施例中，模板包括类似于(1420)的参考像素，但从该模板中排除左上参考像素，如图14中的(1450)所示。

在另一个实施例中，模板包括类似于(1430)的参考像素，但该模板包含左上参考像素，如图14中的(1460)所示。

在一些实施例中，将来自当前块的顶部近邻及左侧近邻的最近N行及M列参考像素，纳为模板。N和M可为N＝M＝4等整数。

在一些实施例中，模板包括参考像素的所有色彩分量。在其它实施例中，模板仅包括参考像素的亮度分量。

根据本申请公开的一个方面，可使用合适的模板匹配的成本函数。在一个实施例中，模板匹配的成本函数为，当前块的模板与参考块的模板之间像素的MSE/SAD或去除均值的SAD。在另一个实施例中，模板匹配的成本函数为，当前块的模板与参考块的模板之间像素的最大差。在一些实施例中，仅使用亮度分量计算成本函数。在其它实施例中，可使用亮度分量和色度分量两者计算成本函数。另外，在一些示例中，在模板匹配的成本函数之上，还可以加上基于块矢量的加权幅度的成本。

在一个示例中，在修正过程中，选择一个初始的BVP位置。然后，确定该BVP周围的近邻。进一步地，确定模板形状和成本函数。对于近邻中的每个位置，当该位置为当前块的有效块矢量位置时，基于模板进行成本函数计算。在一个实施例中，当该位置不是有效块时，则不考虑该位置。在另一个实施例中，当该位置不是有效块时，将该位置的成本设置为高于初始BVP位置处的成本。然后，确定BVP和所述近邻中具有最小成本的有效位置。将所确定的位置用作修正的BVP。

在一个实施例中，还可以将FRUC模板匹配中，用于帧间图片运动补偿的模板匹配方法，用于进行帧内块复制的块矢量预测的修正。

在编码器侧，将BVP_R(即，修正过程后的BVP)从当前BV中减去，形成BVD，用于显性信令的编码/传输。

在解码器侧，将BVP_R(即，修正过程后的BVP)加到已解码的BVD(例如，BVD是在已编码码流中显性地用信号表示，且可以解码)上，形成当前块的最终BV。

图15示出了根据本申请一个实施例的概述过程示例(1500)的流程图。过程(1500)可用于重建帧内模式编码的块，为正在重建的块生成预测块。在各种实施例中，过程(1500)由处理电路执行，例如终端装置(310)、终端装置(320)、终端装置(330)和终端装置(340)中的处理电路、执行视频编码器(403)的功能的处理电路、执行视频解码器(410)的功能的处理电路、执行视频解码器(510)的功能的处理电路、执行帧内图片预测模块(552)的功能的处理电路、执行视频编码器(603)的功能的处理电路、执行预测器(635)的功能的处理电路、执行帧内编码器(722)的功能的处理电路、执行帧内解码器(872)的功能的处理电路，等等。在一些实施例中，过程(1500)用软件指令实现，因而当处理电路执行软件指令时，处理电路执行过程(1500)。该过程始于(S1501)，继续进行到(S1510)。

在(S1510)，计算一个图片中当前块的块矢量预测值的成本函数值和块矢量预测值的修正量。在一个实施例中，选择初始的BVP位置。然后，确定该BVP周围的近邻。进一步地，确定模板形状和成本函数。对于近邻中的每个位置，当该位置为当前块的有效块矢量位置时，基于模板进行成本函数计算，以计算该块矢量位置处的成本函数值。在一个实施例中，当该位置不是有效块时，则不考虑该位置。在另一个实施例中，当该位置不是有效块时，将该位置的成本设置为高于初始BVP位置处的成本。

在(S1520)，确定具有最小成本函数值的修正的BVP。然后，确定BVP和近邻中具有最小成本的有效位置。将所确定的位置用作修正的BVP。

在(S1530)，根据修正的块矢量预测值，重建当前块的样本。在一个示例中，当BVD是显性地用信号表示时，在解码器侧，将BVP_R(即，修正过程后的BVP)加到已解码的BVD(例如，BVD是在已编码码流中显性地用信号表示，且可以解码)上，形成当前块的最终BV。根据例如当前块的最终BV所指的参考块，重建当前块的样本。然后，过程继续进行到S1599，并结束。

上文所描述的技术可使用计算机可读指令实施为计算机软件且以物理方式存储在一个或多个计算机可读介质中。举例来说，图16示出适于实施所公开主题的某些实施例的计算机系统(1600)。

可使用任何合适的机器代码或计算机语言来编码所述计算机软件，所述机器代码或计算机语言可经受汇编、编译、链接或类似机制以创建包括指令的代码，所述指令可直接或通过解译、微码执行等而由一个或多个计算机中央处理单元(central processingunit，CPU)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)等执行。

可在各种类型的计算机或计算机组件上执行所述指令，所述计算机或计算机组件包括例如个人计算机、平板电脑、服务器、智能电话、游戏装置、物联网装置等。

图16中所示的用于计算机系统(1600)的组件在本质上是示范性的，并非旨在暗示关于实施本申请的实施例的计算机软件的使用或功能的范围的任何限制。也不应将组件的配置解释为对计算机系统(1600)的示范性实施例中所示的组件中的任一个组件或组件组合有任何依赖或需求。

计算机系统(1600)可包括某些人机接口输入装置。此类人机接口输入装置可响应于一个或多个人类用户通过例如触觉输入(例如：按键、滑动、数据手套移动)、音频输入(例如：语音、拍击)、视觉输入(例如：手势)、嗅觉输入(未描绘)进行的输入。人机接口装置还可用于捕获未必与人的有意识输入直接相关的某些媒体，例如音频(例如：话语、音乐、环境声)、图像(例如：扫描图像、从静态图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)。

输入人机接口装置可包括以下一个或多个(每种仅描绘一个)：键盘(1601)、鼠标(1602)、轨迹垫(1603)、触摸屏(1610)、数据手套(未示出)、操纵杆(1605)、麦克风(1606)、扫描仪(1607)、相机(1608)。

计算机系统(1600)还可包括某些人机接口输出装置。此类人机接口输出装置可通过例如触觉输出、声音、光和气味/味道刺激一个或多个人类用户的感觉。此类人机接口输出装置可包括触觉输出装置(例如触摸屏(1610)、数据手套(未示出)或操纵杆(1605)的触觉反馈，但还可存在不充当输入装置的触觉反馈装置)、音频输出装置(例如：扬声器(1609)、头戴式耳机(未描绘))、视觉输出装置(例如屏幕(1610)，包括CRT屏幕、LCD屏幕、等离子体屏幕、OLED屏幕，各自具有或不具有触摸屏输入能力，各自具有或不具有触觉反馈能力--其中的一些能够通过例如立体平画输出的方式输出二维视觉输出或大于三维的输出；虚拟现实眼镜(未描绘)、全息显示器和烟雾箱(未描绘))，以及打印机(未描绘)。

计算机系统(1600)还可包括人类可访问的存储装置和存储装置的相关联介质，例如光学介质，包括具有CD/DVD等介质(1621)的CD/DVD ROM/RW(1620)、拇指驱动器(1622)、可移动硬盘驱动器或固态驱动器(1623)、磁带和软盘(未描绘)等旧版磁性媒体、基于ROM/ASIC/PLD的专用装置，例如安全保护装置(未描绘)，等等。

所属领域的技术人员还应理解，结合当前公开的主题使用的术语“计算机可读介质”并未涵盖传输介质、载波或其它瞬时信号。

计算机系统(1600)还可包括到一个或多个通信网络的接口。网络可例如是无线的、有线的、光学的。网络还可以是本地的、广域的、城域的、车载和工业的、实时的、容忍延迟的等等。网络的实例包括例如以太网、无线LAN的局域网、包括GSM、3G、4G、5G、LTE等的蜂窝网络、包括有线TV、卫星TV和地面广播TV的TV有线或无线广域数字网络、包括CAN总线的车载网络和工业网络等。某些网络通常需要附接到某些通用数据端口或外围总线(1649)(例如，计算机系统(1600)的USB端口)的外部网络接口适配器；其它网络通常通过附接到如下文所描述的系统总线而集成到计算机系统(1600)的核心中(例如通过以太网接口集成到PC计算机系统中，或通过蜂窝网络接口集成到智能电话计算机系统中)。通过使用这些网络中的任一网络，计算机系统(1600)可与其它实体通信。此类通信可以是仅单向接收(例如广播TV)、仅单向发送(例如连到某些CAN总线装置的CAN总线)或是双向的，例如使用局域数字网络或广域数字网络连接到其它计算机系统。可在如上文所描述的那些网络和网络接口中的每一个上使用某些协议和协议栈。

上述人机接口装置、人类可访问存储装置和网络接口可附接到计算机系统(1600)的核心(1640)。

核心(1640)可包括一个或多个中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)(1641)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)(1642)、现场可编程门区域(Field Programmable Gate Areas，FPGA)形式的专用可编程处理单元(1643)、用于某些任务的硬件加速器(1644)等等。这些装置连同只读存储器(read-only memory，ROM)(1645)、随机存取存储器(1646)、例如内部非用户可访问的硬盘驱动器、SSD等内部大容量存储装置(1647)可通过系统总线(1648)连接。在一些计算机系统中，系统总线(1648)可通过一个或多个物理插头形式访问以实现通过额外CPU、GPU等来扩展。外围装置可直接或通过外围总线(1649)附接到核心的系统总线(1648)。用于外围总线的架构包括PCI、USB等等。

CPU(1641)、GPU(1642)、FPGA(1643)和加速器(1644)可执行某些指令，所述指令组合起来可构成上述计算机代码。计算机代码可存储在ROM(1645)或RAM(1646)中。过渡数据也可存储在RAM(1646)中，而永久性数据可例如存储在内部大容量存储装置(1647)中。可通过使用高速缓冲存储器来实现对任一存储器装置的快速存储和检索，所述高速缓冲存储器可与一个或多个CPU(1641)、GPU(1642)、大容量存储装置(1647)、ROM(1645)、RAM(1646)等紧密关联。

计算机可读介质上可具有用于执行各种计算机实施的操作的计算机代码。所述介质和计算机代码可以是专为本申请的目的设计和构建的介质和计算机代码，或可属于计算机软件领域中的技术人员众所周知且可用的种类。

举例来说但不作为限制，具有架构(1600)且尤其是核心(1640)的计算机系统可提供因处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行以一个或多个有形计算机可读介质体现的软件而产生的功能。此类计算机可读介质可以是与上文所介绍的用户可访问大容量存储装置以及核心(1640)的非暂时性质的某些存储装置(例如核心内部大容量存储装置(1647)或ROM(1645))相关联的介质。实施本申请的各种实施例的软件可存储在此类装置中且由核心(1640)执行。根据特定需求，计算机可读介质可包括一个或多个存储器装置或芯片。软件可使核心(1640)且具体地说使其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等等)执行本文中所描述的特定过程或特定过程的特定部分，包括限定存储在RAM(1646)中的数据结构以及根据由软件限定的过程修改此类数据结构。另外或作为替代方案，计算机系统可提供由硬连线的或以其它方式体现于电路(例如：加速器(1644))中的逻辑所产生的功能，所述逻辑可代替或连同软件一起操作以执行本文描述的特定过程或特定过程的特定部分。适当时，对软件的引用可涵盖逻辑，且反之亦然。适当时，对计算机可读介质的引用可涵盖存储用于执行的软件的电路(例如集成电路(IC))、体现用于执行的逻辑的电路或这两种电路。本申请涵盖硬件与软件的任何合适的组合。

附录A：缩略词

JEM：Joint Exploration Model，联合开发模型

VVC：Versatile Video Coding，多功能视频编码

BMS：Benchmark Set，基准集合

MV：Motion Vector，运动矢量

HEVC：High Efficiency Video Coding，高效视频编码

SEI：Supplementary Enhancement Information，辅助增强信息

VUI：Video Usability Information，视频可用性信息

GOP：Groups of Pictures，图片群组

TU：Transform Unit，变换单元

PU：Prediction Unit，预测单元

CTU：Coding Tree Unit，编码树单元

CTB：Coding Tree Block，编码树块

PB：Prediction Block，预测块

HRD：Hypothetical Reference Decoder，假想参考解码器

SNR：Signal Noise Ratio，信噪比

CPU：Central Processing Unit，中央处理单元

GPU：Graphics Processing Unit，图形处理单元

CRT：Cathode Ray Tube，阴极射线管

LCD：Liquid-Crystal Display，液晶显示

OLED：Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管

CD：Compact Disc，光盘

DVD：Digital Video Disc，数字视频光盘

ROM：Read-Only Memory，只读存储器

RAM：Random Access Memory，随机存取存储器

ASIC：Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路

PLD：Programmable Logic Device，可编程逻辑设备

LAN：Local Area Network，局域网

GSM：Global System for Mobile communications，全球移动通信系统

LTE：Long-Term Evolution，长期演进

CANBus：Controller Area Network Bus，控制器局域网络总线

USB：Universal Serial Bus，通用串行总线

PCI：Peripheral Component Interconnect，外围设备互连

FPGA：Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列

SSD：Solid-state drive，固态驱动器

IC：Integrated Circuit，集成电路

CU：Coding Unit，编码单元

尽管本申请描述了若干示范性实施例，但在本申请的范围内，可以有各种改动、排列组合方式以及各种替代等同物。因此，应该理解，在申请的精神和范围内，本领域技术人员能够设计出各种虽未在本文明确示出或描述、但可以体现本申请的原理的系统和方法。

Claims (20)

1.一种视频解码方法，包括：

计算成本函数值，所述成本函数值分别与一个图片中当前块的块矢量预测值的各修正量相关联；

确定具有所述成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值；

基于所述修正的块矢量预测值，重建所述当前块的至少一个样本。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从候选列表中推导出所述块矢量预测值。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

接收索引信号，该索引信号用于指示所述候选列表中的所述块矢量预测值。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

对所述块矢量预测值与所述当前块的相邻块的块矢量的差值进行解码；

基于所述差值和所述相邻块的块矢量，确定所述块矢量预测值。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

从所述候选列表中选择各候选，作为所述块矢量预测值，以计算在一个定义的搜索窗口内，各候选的广泛的成本函数值和修正量；

确定具有所述广泛的成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述块矢量预测值的修正量包括所述块矢量预测值的相邻位置。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述定义的搜索窗口是方形窗口，所述块矢量预测值处于所述方形窗口的中心。

8.根据权利要求1所述的方法，其中根据一个模板匹配成本计算一个成本函数值。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述模板匹配成本是基于一个模板计算的，所述模板包括所述当前块的一行参考像素和一列参考像素。

10.一种视频解码装置，包括：

处理电路，用于：

计算成本函数值，所述成本函数值分别与一个图片中当前块的块矢量预测值的各修正量相关联；

确定具有所述成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值；

基于所述修正的块矢量预测值，重建所述当前块的至少一个样本。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述处理电路用于：

从候选列表中推导出所述块矢量预测值。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述处理电路用于：

接收索引信号，该索引信号用于指示所述候选列表中的所述块矢量预测值。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述处理电路用于：

对所述块矢量预测值与所述当前块的相邻块的块矢量的差值进行解码；

基于所述差值与所述相邻块的块矢量，确定所述块矢量预测值。

14.根据权利要求11所述的装置，其中所述处理电路用于：

从所述候选列表中选择各候选，作为所述块矢量预测值，以计算在一个定义的搜索窗口内，各候选的广泛的成本函数值和修正量；

确定具有所述广泛的成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值。

15.根据权利要求10所述的装置，其中所述块矢量预测值的修正量包括所述块矢量预测值的相邻位置。

16.根据权利要求14所述的装置，其中所述块矢量预测值的修正量包括方形窗口，所述块矢量预测值处于所述方形窗口的中心。

17.根据权利要求10所述的装置，其中根据一个模板匹配成本计算所述成本函数值中的一个成本函数值。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述模板匹配成本是基于一个模板计算的，所述模板包括所述当前块的一行参考像素和一列参考像素。

19.一种非易失性计算机可读介质，存储指令，当所述指令由用于视频解码的计算机执行时，使所述计算机执行：

计算成本函数值，所述成本函数值分别与一个图片中当前块的块矢量预测值的各修正量相关联；

确定具有所述成本函数值中的最小成本函数值的修正的块矢量预测值；

基于所述修正的块矢量预测值，重建所述当前块的至少一个样本。

20.根据权利要求19所述的非易失性计算机可读介质，其中所述指令进一步使所述计算机执行：

从候选列表中推导出所述块矢量预测值。

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