CN112543325B - 视频解码方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

视频解码方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例提供了视频解码方法、装置、计算机设备和存储介质，该方法包括：设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述IBC缓冲器的第一水平边缘和所述IBC缓冲器的第二水平边缘；并且基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。

Description

视频解码方法、装置、计算机设备和存储介质
相关申请的交叉引用
本公开根据35U.S.C.§119要求于2019年9月23日向美国专利商标局提交的第62/904,435号美国临时申请案、于2019年9月30日提交的第62/908,212号美国临时申请案、于2019年10月7日提交的第62/911,462号美国临时申请案和于2020年9月21日提交的第17/027,137号美国正式申请案的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及视频编解码技术，并且更具体地，涉及视频解码方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
来自不同图片的基于块的补偿被称为运动补偿。类似地，也可以使用相同图片内的先前重建的区域来执行块补偿，这被称为“帧内图片块补偿”、“当前图片参考(CPR)”或“帧内块复制(IBC)”。
指示当前块与参考块之间的偏移的位移矢量被称为“块矢量”。不同于可以是任何值(例如，在x或y方向上为正或负)的运动补偿中的运动矢量，块矢量具有一些约束，从而确保所指向的参考块是可用的并且已经被重建。另外，出于并行处理的考虑，也排除了是图块边界或波前梯形边界的参考区域。
块矢量的编解码可以是显式的或隐式的。在显式模式(例如，在帧间编解码中被称为“高级运动矢量预测(AMVP)模式”)中，发信号通知块矢量与其预测器之间的差异。在隐式模式中，块矢量完全从其预测器中恢复，类似于合并模式中的运动矢量的方式。在一些实施方式中，块矢量的分辨率被限制为整数位置；在其它系统中，其可以被允许指向分数位置。
可以使用块级标志来发信号通知在块级使用帧内块复制，该标志可以被称为“IBC标志”。在高效视频编解码(HEVC)屏幕内容编解码(SCC)中，参考图片被设定在列表的最后位置。该特殊的参考图片也与已解码图片缓冲器(DPB)中的其它时间参考图片一起被管理。
帧内块复制也有一些变化，诸如翻转的帧内块复制(例如，参考块在被用于预测当前块之前被水平地或垂直地翻转)或基于线的帧内块复制(例如，M×N编解码块内部的每个补偿单元是M×1或1×N线)。
在通用视频编解码(VVC)中，IBC模式的搜索范围被限制在当前编码树单元(CTU)内，因此，降低了视频解码的效率。
发明内容
本公开的实施例提供了一种视频解码方法，包括：
设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述IBC缓冲器的第一水平边缘和所述IBC缓冲器的第二水平边缘；并且
基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。
本公开的实施例提供了一种视频解码装置，包括：
设定模块，用于设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述IBC缓冲器的第一水平边缘和所述IBC缓冲器的第二水平边缘；和
执行模块，用于基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。
本公开的实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述至少一个处理器加载并执行以实现本公开的任一实施例所述的方法。
本公开的实施例提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令包括至少一个指令，当由至少一个处理器执行时，所述指令使所述至少一个处理器执行本公开的任一实施例所述的方法。
本公开的实施例将IBC模式的有效搜索范围扩展到左CTU的一些部分，来自这些左CTU的参考样本也可用于参考，因此提高了视频解码效率。
附图说明
通过下面的详细描述和附图，所公开的主题的其它特征、性质和各种优点将更明显，在附图中：
图1(a)是具有水平环绕的参考块的图；
图1(b)是虚拟IBC缓冲器中的不连续样本的图；
图2是根据本公开的实施例的通信系统的图；
图3是根据本公开的实施例的在流式环境中的视频编码器和解码器的图；
图4是根据本公开的实施例的视频解码器的功能框图；
图5是根据本公开的实施例的视频编码器的功能框图；
图6是根据本公开的实施例的计算机系统的图；和
图7是用于设定帧内块复制(IBC)的块矢量的示例方法的流程图。
具体实施方式
在通用视频编解码(VVC)中(其也被称为H.266，MPEG-I部分3和未来视频编解码)，IBC模式的搜索范围被限制在当前编码树单元(CTU)内。存储用于IBC模式的参考样本的有效存储器要求是样本的一个CTU大小。考虑到现有的参考样本存储器以在当前的64×64区域中存储重建的样本，需要三个附加的64×64大小的参考样本存储器。
根据前述内容，本公开的实施例将IBC模式的有效搜索范围扩展到左CTU的一些部分，同时基本上维持用于存储参考像素的总存储器要求(例如，对于一个CTU大小，总共有四个64×64参考样本存储器)。
根据实施例，总存储器大小是一个(例如，最大的)CTU大小。当CTU大小不同于(例如，小于)最大的可能的CTU大小时，除了当前CTU的重建部分之外，来自N-1个左CTU的参考样本也可以被存储在存储器中，因此可用于参考。根据实施例，N＝存储器大小/CTU宽度/CTU宽度。例如，如果存储器大小是128×128亮度样本，并且CTU大小是64×64亮度样本，则N＝4，并且相对于当前CTU的三个左CTU中的参考样本完全可用于IBC模式参考。可以使用相对于当前CTU的第四左CTU中的参考样本，但是可能不需要将其视为参考区域。
当参考样本存储器用于IBC参考样本存储时，存储器可以被划分成若干个区域，每个区域具有相同的大小。例如，对于128×128CTU，可以有四个64×64此类区域，每个区域包含当前CTU或左CTU的一个区域中的对应区域的样本。作为另一个示例，对于64×64CTU，将有四个64×64此类区域，每个区域包含当前整个64×64CTU的样本或作为整体的64×64中的一个左CTU的样本。作为又一个示例，对于32×32CTU，可以有十六个32×32此类区域，每个区域包含当前整个32×32CTU的样本或作为整体的32×32中的一个左CTU的样本。
在本文中被称为“ibcBuffer”的具有等于参考样本存储器大小的大小的缓冲器用于存储参考样本以用于IBC预测目的。对于128×128CTU，缓冲器形状也是128×128。对于64×64CTU，缓冲器大小是256×64。对于32×32CTU，缓冲器大小是512×32。当ibcBuffer中的位置不允许被用于IBC参考时，缓冲器中的那些位置处的样本值被标记为“-1”或不在视频样本的有效范围内的任何值。对于CTU行的开始处的所有条目，以及对于每个当前vSize×vSize区域(例如，如果CTU小是64×64或128×128，则vSize＝64，对于32×32CTU，vSize＝32)，此缓冲器被设定为-1。当参考块中的所有样本值不是无效值时，可以允许将缓冲器内部的参考块用于IBC预测。
根据实施例，设备(例如，编码器或解码器)可以被配置成在每个CTU行的开始处，将vSize设定为min(ctbSize，64)，并且将wIbcBuf设定为(128*128/ctbSize)。当x0等于0并且(y0％ctbSize)等于0时，对于x＝x0..x0+wIbcBuf-1并且y＝y0..y0+ctbSize-1，ibcBuffer[x％wIbcBuf][y％ctbSize]＝-1。
根据实施例，设备(例如，编码器或解码器)可以被配置成在每个vSize×vSize区域的开始处，并且当(x0％vSize)等于0并且(y0％vSize)等于0时，对于x＝x0..x0+vSize-1并且y＝y0..y0+vSize-1，设定ibcBuffer[x％wIbcBuf][y％ctbSize]＝-1。
根据实施例，设备(例如，编码器或解码器)可以被配置成在解码块矢量mvL之后，并且基于码流一致性，将亮度块矢量mvL设定为服从以下约束：((yCb+(mvL[1]>>4))％ctbSize)+cbHeight小于或等于ctbSize；并且对于x＝xCb..xCb+cbWidth-1并且y＝yCb..yCb+cbHeight-1，ibcBuf[(x+(mvL>>4))％wIbcBuf][(y+(mvL>>4))％ctbSize]不应等于-1。
第一个条件是用于确保参考块不会同时来自缓冲器的顶部和缓冲器的底部，在这种情况下，参考块的顶角围绕ibcBuffer的底部分，并且参考块的底角被映射到ibcBuffer的顶部分(垂直环绕)。
根据实施例，设备(例如，编码器或解码器)可以被配置成在补偿级期间，从缓冲器中导出参考样本，使得以下情况适用：对于x＝xCb..xCb+Width-1并且y＝yCb..yCb+Height-1，predSamples[x][y]＝ibcBuffer[(x+mv[0]>>4)％wIbcBuf][(y+mv[1]>>4)％ctbSize]。
根据实施例，设备(例如，编码器或解码器)可以被配置成在解码当前编码单元之后，将重建样本放入参考存储器ibcBuffer中，使得ibcBuffer[(xCurr+i)％wIbcBuf][(yCurr+j)％ctbSize]＝recSamples[xCurr+i][yCurr+j]，其中i＝0..nCurrSw-1，j＝0..nCurrSh-1。
当被复制到参考样本存储器中时，图片中的参考样本可以由来自新的已编码的编码单元(CU)的一些更新样本部分地刷新。当块矢量指向参考样本存储器内部的特定位置时，参考样本块的不同部分可能来自重建的当前图片中的不同参考区域。
图1(a)是具有水平环绕的参考块的图，而图1(b)是虚拟ibc缓冲器中的不连续样本的图。例如，存储器中的参考样本的右下部分可能不来自存储器中的参考样本的左上部分所属的相同参考区域。在图1中，在右部分显示了CTU大小是128×128时此类行为的示例，其中当前块150是垂直形状，区域110是当前图片的已经被重建的部分，区域120是可能不允许被用作参考(例如，基于存储器约束)的区域，区域130是尚未被重建的区域，存储器中的参考块160是与当前块150大小相同的块。
如图1(b)中所示，存储器中的参考块160的一小部分(右下部分)实际上包含来自左CTU的样本，该样本尚未被当前CTU(尚未被编码)的右下64×64区域更新。当此类存储器用于存储IBC的参考样本时，这是允许的情况。
在图1中，当前块150是垂直条纹，而参考块160是虚线块。在图1(a)中，尽管参考块160中的样本在当前图片的已解码部分中是连续的，但是当样本被设定在参考样本存储器(虚拟IBC缓冲器140)中时，样本被分成两个部分，一个靠近缓冲器140的左边缘，并且一个靠近缓冲器140的右边缘。在图1(b)中，样本在虚拟IBC缓冲器140中是连续的，但是实际上在当前图片的已解码部分中是不连续的。参考块160的一个角实际上来自左CTU，而其它部分来自当前CTU。
根据实施例，对于当前位置(xCurr，yCurr)和相邻位置(xNbY，yNbY)，可以调用以下子句来评估此类相邻位置对于当前位置是否可用(存在于相同的预测区域内部并且已经被重建)。下面，数组“IsAvailable[cIdx][x][y]”是图片级变量，用于记录在位置(x，y)处具有分量“cIdx”的样本是否已经被重建。如果是，则其值可以是“TRUE”，否则其可以是“FALSE”。
根据实施例，此过程的输入可以是：当前块的左上样本相对于当前图片的左上亮度样本的亮度位置(xCurr，yCurr)；由相邻块覆盖的相对于当前图片的左上亮度样本的亮度位置(xNbY，yNbY)；指定可用性是否取决于预测模式的变量checkPredModeY；和/或指定当前块的颜色分量的变量cIdx。
此过程的输出可以指示覆盖位置(xNbY，yNbY)的相邻块的可用性，表示为“availableN”。
根据实施例，可以如下导出相邻块可用性“availableN”：如果以下条件中的一个或多个为真，则将“availableN”设定为等于“FALSE”：“xNbY”小于零；“yNbY”小于零；“xNbY”大于或等于“pic_width_in_luma_samples”；“yNbY”大于或等于“pic_height_in_luma_samples”；“IsAvailable[cIdx][yNbY][xNbY]”等于“FALSE”；并且相邻块被包含在与当前块不同的块中，将“availableN”设定为等于“FALSE”。否则，将“availableN”设定为等于“TRUE”。
当以下所有条件均为真时，则可以将“availableN”设定为等于“FALSE”：“checkPredModeY”等于“TRUE”；将“availableN”设定为等于“TRUE”；“CuPredMode[0][xNbY][yNbY]”不等于“CuPredMode[0][xCurr][yCurr]”。因此，可能需要设计约束，使得本文中别处提到的负面行为可能不会发生。
本文中的实施例可以单独使用或以任何顺序组合。此外，方法(或实施例)、编码器和解码器中的每一个可以由处理电路(例如，一个或多个处理器或一个或多个集成电路)实现。在示例中，一个或多个处理器执行存储在非暂时性计算机可读介质中的程序。在下文中，术语块可被解释为预测块、编解码块或编码单元(即CU)。
根据实施例，“环绕操作”被定义为参考块中的一些样本来自参考样本存储器(虚拟IBC缓冲器)的一个边缘，而相同的参考块中的一些其它样本来自参考样本存储器的另一个相对边缘(例如，图1(a)中所示的情况)。根据实施例，在虚拟IBC缓冲器中的水平环绕是不允许的(例如，被阻止)。
另外，当CTU大小等于128×128时，可以防止参考块中的样本来自当前图片中的不同CTU，其中CTU被划分成若干个区域以处理参考样本存储。当CTU大小小于128×128时，可能不需要应用此约束。
在实施例中，当参考块的样本来自相同的CTU时，可能有两种情况。在第一种情况下，当所有的参考样本均来自当前CTU时，则当前图片坐标中的所有样本应该已经被重建；在第二种情况下，当所有的参考样本均来自左CTU时，则虚拟缓冲器中的所有此类样本(如果被映射到图片坐标中)均不应被重建(否则缓冲器中的位置将由来自当前CTU的样本替换)。
根据实施例，设备可以如下导出虚拟缓冲器(IbcVirBuf)中的参考块(xRefTL，yRefTL)内部的左上位置：
(xRefTL，yRefTL)＝(((xCb+(bvL[0]>>4))&(wIbcBuf-1))，((yCb+(bvL[1]>>4))&(CtbSizeY-1))) 等式(1)
根据实施例，设备可以如下导出当前编码树块的左上样本相对于当前图片的左上样本的位置(xCtb，yCtb)：
(xCtb，yCtb)＝((xCb/CtbSizeY)*CtbSizeY，(yCb/CtbSizeY)*CtbSizeY) 等式(2)
根据实施例，并且为了遵守码流一致性，设备可以将亮度块矢量bvL设定为服从以下约束：“CtbSizeY”大于或等于“yRefTL+cbHeight”；“wIbcBuf”大于或等于“xRefTL+cbWidth”；对于x＝xCb..xCb+cbWidth-1和y＝yCb..yCb+cbHeight-1，IbcVirBuf[0][(x+(bvL[0]>>4))&(wIbcBuf-1)][(y+(bvL>>4))&(CtbSizeY-1)]不应等于-1；并且当“CtbSizeY”等于128时，“IsAvailable[0][xCtb+xRefTL][yCtb+yRefTL]和IsAvailable[0][xCtb+xRefTL+cbWidth-1][yCtb+yRefTL+cbHeight-1]应均等于“TRUE”或均等于“FALSE”。
根据前述内容，图1中不希望的情况可能不会发生。
在上述方法中，用于获取参考样本存储器内部的地址的模运算“x％y”可以由“逐比特AND”运算代替，诸如“x&(y-1)”。例如，((xCb+mvL[0]>>4))％vSize)可以由((xCb+(mvL[0]>>4))&(vSize-1))代替。
图2是根据本公开的实施例的通信系统(200)的简化框图。通信系统(200)可以包括至少两个终端装置(210-220)，所述终端装置可通过网络(250)彼此互连。对于数据的单向传输，第一终端装置(210)可在本地对视频数据进行编码以通过网络(250)传输到另一终端装置(220)。第二终端装置(220)可从网络(250)接收另一终端装置的已编码视频数据，对已编码数据进行解码，并显示恢复的视频数据。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。
图2图示了用于支持已编码视频数据的双向传输的第二对终端装置(230、240)，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，每个终端装置(230、240)可对在本地采集的视频数据进行编码，以通过网络(250)传输到另一终端装置。每个终端装置(230、240)还可接收由另一终端装置传输的已编码视频数据，对所述已编码数据进行解码，且在本地的显示装置上显示恢复的视频数据。
在图2中，终端装置(210-240)可为服务器、个人计算机和智能电话，但本公开的原理可不限于此。本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(250)表示在终端装置(210-240)之间传送已编码视频数据的任何数目的网络，包括例如有线和/或无线通信网络。通信网络(250)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。出于本公开的目的，除非在下文中有所解释，否则网络(250)的架构和拓扑对于本公开的操作来说可能是无关紧要的。
作为所公开的主题的应用的示例，图3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。本公开所公开的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(313)，所述采集子系统可包括诸如数码相机等的视频源(301)，所述视频源创建例如未压缩的视频样本流(302)。当与已编码视频码流比较时被描绘为粗线以强调高数据量的样本流(302)可由耦接到相机(301)的编码器(303)处理。编码器(303)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。当与样本流比较时被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频码流(304)可被存储在流式传输服务器(305)上以供将来使用。一个或多个流式传输客户端(306、308)可访问流式传输服务器(305)以检索已编码的视频码流(304)的副本(307、309)。客户端(306)可包括视频解码器(310)。视频解码器(310)对已编码的视频码流的传入副本(307)进行解码，且产生可在显示器(312)或另一呈现装置(未描绘)上呈现的输出视频样本流(311)。在一些流式传输系统中，可根据某些视频编码/压缩标准对视频码流(304、307、309)进行编码。该些标准的实施例包括ITU-T H.265。正在开发的视频编码标准非正式地称为通用视频编解码(Versatile Video Coding，VVC)，本公开可用于VVC标准的上下文中。
图4是根据本公开的实施例的视频解码器(310)的功能框图。
接收器(410)可接收将由解码器(310)解码的一个或多个编解码器视频序列；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(412)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(410)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(410)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(415)可耦接在接收器(410)与熵解码器/解析器(420)(此后称为“解析器”)之间。当接收器(410)从具有足够带宽和可控性的存储/转发装置或从等时网络接收数据时，也可能不需要配置缓冲存储器(415)，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(415)，所述缓冲存储器可相对较大且可具有自适应性大小。
视频解码器(310)可包括解析器(420)以根据熵编码的视频序列重建符号(421)。这些符号的类别包括用于管理解码器(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，所述显示装置不是解码器的组成部分，但可耦接到解码器，如图4中所示。用于显示装置的控制信息可以是辅助增强信息(SupplementalEnhancement Information，SEI消息)或视频可用性信息(Video Usability Information，VUI)的参数集片段(未标示)。解析器(420)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，且可遵循本领域技术人员公知的原理，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(420)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、条带、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。熵解码器/解析器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(QP)值、运动矢量等等。
解析器(420)可对从缓冲存储器(415)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(421)。解析器(420)可以接收已编码的数据，并且选择性地解码特定符号(421)。此外，解析器(420)可以确定是否将特定符号(421)提供给运动补偿预测单元(453)、缩放器/逆变换单元(451)、帧内预测单元(452)或环路滤波器(456)。
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(421)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(420)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(420)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，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(451)。缩放器/逆变换单元(451)从解析器(420)接收作为符号(621)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(451)可输出包括样本值的块，所述样本值可被输入到聚合器(455)中。
在一些情况下，缩放器/逆变换单元(451)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(452)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(452)采用从当前(部分重建的)图片(458)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。在一些情况下，聚合器(455)基于每个样本，将帧内预测单元(452)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(451)提供的输出样本信息中。
在其它情况下，缩放器/逆变换单元(451)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(453)可访问参考图片缓冲器(457)以提取用于预测的样本。在根据符号(421)对提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(455)添加到缩放器/逆变换单元的输出(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。运动补偿预测单元从参考图片存储器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(421)的形式而供运动补偿预测单元使用，所述符号(421)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，从参考图片存储器提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。
聚合器(455)的输出样本可在环路滤波器单元(456)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(420)的符号(421)可用于环路滤波器单元(456)。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(456)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(434)，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(420))被识别为参考图片，则当前参考图片可变为参考图片缓冲器(457)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存储器。
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文档或标准(尤其是其中的配置文件)中规定的视频压缩技术或标准的语法的意义上，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。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 Reference Decoder，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(410)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SNR增强层、冗余条带、冗余图片、前向纠错码等形式。
图5是根据本公开的实施例的视频编码器(303)的功能框图。
视频编码器(303)可从视频源(301)(并非编码器的一部分)接收视频样本，所述视频源可采集将由视频编码器(303)编码的视频图像。
视频源(301)可提供将由编码器(303)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(301)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(301)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，编码器(303)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(543)。施行适当的编码速度是控制器(550)的一个功能。控制器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(550)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。本领域技术人员可以容易地识别控制器(550)的其它功能，因为这些功能可以涉及针对某一系统设计优化的视频编码器(303)。
一些视频编码器以本领域技术人员容易理解为“编码环路”的方式进行操作。作为简单的描述，编码环路可包括编码器的编码部分(530)(以下称为“源编码器”)(负责基于待编码的输入图片和参考图片创建符号)和嵌入于编码器(303)中的(本地)解码器(533)。解码器(533)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(因为在本公开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(534)。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，因此参考图片缓冲器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)对于本领域技术人员来说是公知的。
“本地”解码器(533)的操作可与例如已在上文结合图4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5，当符号可用且熵编码器(545)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，包括信道(412)、接收器(410)、缓冲存储器(415)和解析器(420)在内的解码器(310)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(533)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。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。
作为它的操作的一部分，源编码器(530)可执行运动补偿预测编码。参考来自视频序列中被指定为“参考帧”的一个或多个先前已编码帧，所述运动补偿预测编码对输入帧进行预测性编码。以此方式，编码引擎(532)对输入帧的像素块与参考帧的像素块之间的差异进行编码，所述参考帧可被选作所述输入帧的预测参考。
本地视频解码器(533)可基于源编码器(530)创建的符号，对可指定为参考帧的帧的已编码视频数据进行解码。编码引擎(532)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5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(533)复制解码过程，所述解码过程可由视频解码器对参考帧执行，且可使重建的参考帧存储在参考图片存储器(534)中。以此方式，编码器(303)可在本地存储重建的参考帧的副本，所述副本与将由远端视频解码器获得的重建参考帧具有共同内容(不存在传输误差)。
预测器(535)可针对编码引擎(532)执行预测搜索。即，对于将要编码的新帧，预测器(535)可在参考图片存储器(534)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(535)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(535)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(534)中存储的多个参考图片取得的预测参考。
控制器(550)可管理视频编码器(530)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(545)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器根据例如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等本领域技术人员公知的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(540)可缓冲由熵编码器(545)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(560)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(540)可将来自视频编码器(530)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(550)可管理编码器(303)的操作。在编码期间，控制器(550)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帧类型：
帧内图片(I图片)，其可以是不将序列中的任何其它帧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)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非预测编码。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非预测编码。
视频编码器(303)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(303)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(540)可在传输已编码的视频时传输附加数据。视频编码器(530)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、诸如冗余图片和条带等的其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI参数集片段等。
进一步地，所提出的方法可以由处理电路(例如，一个或多个处理器或一个或多个集成电路)实施。在一个示例中，一个或多个处理器执行存储在非暂时性计算机可读介质中的程序，以执行所提出的方法中的一个或多个。
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。例如，图6示出了适于实现所公开主题的某些实施例的计算机系统600。
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6所示的用于计算机系统600的组件本质上是示例性的，并且不旨在对实现本公开的实施例的计算机软件的使用范围或功能提出任何限制。也不应将组件的配置解释为对计算机系统600的示范性实施例中所说明的组件中的任一者或组合具有任何依赖性或要求。
计算机系统600可以包括某些人机界面输入设备。所述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捉不必直接与人类有意识输入相关的某些媒体，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(仅描绘其中一个)：键盘601、鼠标602、触控板603、触摸屏610、数据手套、操纵杆605、麦克风606、扫描仪607、照相机608。
计算机系统600还可以包括某些人机界面输出设备。所述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。所述人机界面输出设备可包括触觉输出设备(例如通过触摸屏610、数据手套或操纵杆605的触觉反馈，但也可有不是输入设备的触觉反馈设备)、音频输出设备(例如，扬声器609、耳机(未示出))、视觉输出设备(例如，包括阴极射线管(CRT)屏幕、液晶显示器(LCD)屏幕、等离子屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕的屏幕610，其中每个都有或没有触摸屏输入功能、触觉反馈功能——其中一些可通过如立体画面输出等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600还可以包括人类可访问的存储设备及其相关联介质，如包括具有CD/DVD的CD/DVD ROM/RW 620等介质621的光学介质、拇指驱动器622、可移动硬盘驱动器或固态驱动器623、如磁带和软盘(未示出)的传统磁介质、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，结合本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600还可以包括到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。网络的示例包括诸如以太网的局域网、无线局域网、蜂窝网络(包括全球移动通信系统(GSM)、第三代(3G)、第四代(4G)、第五代(5G)、长期演进(LTE)等)、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。某些网络通常需要连接到某些通用数据端口或外围总线(649)(例如，计算机系统600的通用串行总线(USB)端口)的外部网络接口适配器(654)；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600的内核(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600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。
前述的人机界面设备、人类可访问存储设备和网络接口可以连接到计算机系统600的内核640。
内核640可包括一个或多个中央处理单元(CPU)641、图形处理单元(GPU)642、以现场可编程门阵列(FPGA)643形式存在的专用可编程处理单元、用于特定任务的硬件加速器644等。上述设备以及只读存储器(ROM)645、随机存取存储器(RAM)646、内部大容量存储器(例如内部非用户可存取硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)等)647等可通过系统总线648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648，以便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内核的系统总线648，或通过外围总线649进行连接。外围总线的体系结构包括外围组件互连(PCI)、USB等。
CPU 641、GPU 642、FPGA 643和加速器644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 645或RAM 646中。过渡数据也可以存储在RAM 646中，而永久数据可以存储在例如内部大容量存储器647中。通过使用高速缓存可实现对任何存储器设备的快速存储和检索，高速缓存可与一个或多个CPU 641、GPU642、大容量存储器647、ROM 645、RAM 646等紧密关联。
所述计算机可读介质上可具有用于执行各种计算机实现操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是为本公开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。
作为示例而非限制，具有体系结构的计算机系统600，特别是内核640，可以作为处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)提供功能，执行包含在一个或多个有形的计算机可读介质中的软件。这种计算机可读介质可以是与如上所述的用户可访问的大容量存储器相关联的介质，以及具有非瞬时性质的内核640的特定存储器，诸如内核内部大容量存储器647或ROM 645。实现本公开的各种实施例的软件可以存储在这种设备中并且由内核640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。该软件可以使得内核640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 646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他方式包含在电路(例如，加速器644)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。本公开涵盖任何合适的硬件和软件的组合。
图7是用于设定帧内块复制(IBC)的块矢量的示例方法的流程图。如图7中所示，该方法可以包括设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述IBC缓冲器的第一水平边缘和所述IBC缓冲器的第二水平边缘(操作710)。
根据实施例，该方法可以包括设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所述参考样本不对应于所述当前图片中的不同的编码树单元CTU。
根据实施例，该方法可以包括确定编码树单元CTU大小是否小于128×128；并且基于所述CTU大小是否小于128×128，选择性地设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所述参考样本不对应于所述当前图片中的不同的CTU。
根据实施例，该方法可以包括基于所述参考块的所有所述参考样本来自相同的编码树单元CTU，设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所有所述参考样本已经在所述当前图片中被重建。
根据实施例，该方法可以包括基于所述参考块的所有所述参考样本来自当前CTU的左侧的相同的编码树单元CTU，设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所有所述参考样本尚未在所述当前图片中被重建。
根据实施例，该方法可以包括将所述参考样本存储在所述IBC缓冲器中。
根据实施例，所述IBC缓冲器具有与当前编码树单元CTU相同的大小。
如图7中进一步所示的，该方法可以包括基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC(操作720)。
本公开的实施例提供了一种视频解码装置，包括：
设定模块，用于设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述IBC缓冲器的第一水平边缘和所述IBC缓冲器的第二水平边缘；和
执行模块，用于基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。
本公开的实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述至少一个处理器加载并执行以实现本公开的任一实施例所述的方法。
本公开的实施例提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令包括至少一个指令，当由至少一个处理器执行时，所述指令使所述至少一个处理器执行本公开的任一实施例所述的方法。
本公开的实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行本公开的任一实施例所述的方法。
虽然本公开已对多个示例性实施例进行了描述，但实施例的各种变更、置换和各种替代属于本公开的范围内。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，但其体现了本公开的原则，因此属于本公开的精神和范围之内。

Claims (10)

1.一种视频解码方法，其特征在于，所述方法包括：
设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述参考块的顶角围绕缓冲器的底部并且所述参考块的底角被映射到缓冲器的顶部；并且
基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所述参考样本不对应于所述当前图片中的不同的编码树单元CTU。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
基于编码树单元CTU大小是否小于128×128，选择性地设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所述参考样本不对应于所述当前图片中的不同的CTU。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
基于所述参考块的所有所述参考样本来自相同的编码树单元CTU，设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所有所述参考样本已经在所述当前图片中被重建。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
基于所述参考块的所有所述参考样本来自当前CTU的左侧的相同的编码树单元CTU，设定所述块矢量以满足另一约束，所述另一约束为所述参考块的所有所述参考样本尚未在所述当前图片中被重建。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述参考样本存储在所述IBC缓冲器中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IBC缓冲器具有与当前编码树单元CTU相同的大小。
8.一种视频解码装置，其特征在于，所述装置包括：
设定模块，用于设定指示当前图片中的当前块与所述当前图片中的参考块之间的偏移的块矢量，以满足一约束，所述约束为存储在帧内块复制IBC缓冲器中的所述参考块的参考样本的位置，不对应于所述参考块的顶角围绕缓冲器的底部并且所述参考块的底角被映射到缓冲器的顶部；和
执行模块，用于基于将所述块矢量设定为满足所述约束来执行IBC。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述至少一个处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中的任一项所述的方法。
10.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述指令包括至少一个指令，当由至少一个处理器执行时，所述指令使所述至少一个处理器执行如权利要求1至7中的任一项所述的方法。
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CE13: PERP with horizontal geometry padding of reference pictures (Test 3.3);Philippe Hanhart;《Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 12th Meeting》;20181007;全文 *
CE8: CPR reference memory reuse without increasing memory requirement;Xiaozhong Xu等;《Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 13th Meeting》;20190103;全文 *
Non-CE8: Reference memory reduction for intra block copy;Jizheng Xu等;《Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 14th Meeting》;20190322;全文 *

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