CN113196749A - 用于视频译码的基于最终运动矢量表达的修剪 - Google Patents

用于视频译码的基于最终运动矢量表达的修剪 Download PDF

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Abstract

视频编码器和视频解码器被配置为执行基于最终运动矢量表达(UMVE)的修剪方法，该方法用于修剪运动矢量候选列表中的运动矢量。视频编码器和视频解码器可以将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中，基于一个或多个候选中的相应候选的UMVE候选来确定是否将下一运动矢量候选添加到候选列表中，以及使用候选列表来对视频数据的当前块进行编码/解码。

Description

用于视频译码的基于最终运动矢量表达的修剪
本申请要求享受于2019年9月26日递交的美国专利申请No.16/584,225的优先权，该美国专利申请要求享受于2018年9月28日递交的美国临时申请No.62/738,771的权益，上述申请的全部内容通过引用的方式并入。
技术领域
本公开内容涉及视频编码和视频解码。
背景技术
数字视频能力可以被合并到各种各样的设备中，包括数字电视机、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或台式计算机、平板计算机、电子书阅读器、数字相机、数字记录设备、数字媒体播放器、视频游戏设备、视频游戏控制台、蜂窝或卫星无线电电话(所谓的“智能电话”)、视频电话会议设备、视频流设备等。数字视频设备实现视频译码技术(诸如在由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4(第10部分，高级视频译码(AVC))、高效率视频译码(HEVC)标准、ITU-T H.265/高效率视频译码(HEVC)所定义的标准以及此类标准的扩展中描述的那些技术)。通过实现这样的视频译码技术，视频设备可以更加高效地发送、接收、编码、解码和/或存储数字视频信息。
视频译码技术包括空间(图片内)预测和/或时间(图片间)预测以减少或去除在视频序列中固有的冗余。对于基于块的视频译码，视频切片(例如，视频图片或视频图片的一部分)可以被分割为视频块，视频块也可以被称为译码树单元(CTU)、译码单元(CU)和/或译码节点。图片的经帧内译码(I)的切片中的视频块是使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测来编码的。图片的经帧间译码(P或B)的切片中的视频块可以使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测或者相对于其它参考图片中的参考样本的时间预测。图片可以被称为帧，并且参考图片可以被称为参考帧。
发明内容
本公开内容描述了用于针对视频译码的帧间预测和运动矢量候选列表构造的技术。更具体地，本公开内容的示例技术与基于最终运动矢量表达(UMVE)的修剪方法有关，该方法用于向运动矢量候选列表添加和修剪运动矢量。UMVE是用于扩展运动矢量候选的潜在值的技术。视频编码器和视频解码器可以利用一个或多个距离和/或方向来修改现有运动矢量候选，以创建额外可能的运动矢量候选。这样，每个运动矢量候选可以被扩展为具有各种不同表达的多个运动矢量候选(例如，多个UMVE候选)。以这种方式，更多的运动矢量候选可用于运动矢量预测，从而提高使用更准确的运动矢量的可能性，并且增加用于经译码的视频数据的质量和/或比特率。
在本公开内容的各个示例中，视频编码器和视频解码器可以被配置为基于已经在候选列表中的运动矢量候选的UMVE候选来确定是否将运动矢量候选添加到候选列表中。在一些示例中，候选列表中的现有运动矢量候选的UMVE候选可能与被认为添加到候选列表中的新运动矢量候选相同。也就是说，新运动矢量候选可以利用先前运动矢量候选的UMVE候选来表达。在该示例中，视频编码器和视频解码器被配置为不将新运动矢量候选添加到候选列表中。
在其它示例中，视频编码器200可以被配置为不计算针对列表中的所有运动矢量候选的UMVE候选。视频编码器可以按预定顺序考虑候选列表中的每个运动矢量候选。如果当前考虑的候选可以由先前考虑的候选的UMVE候选来表达，则视频编码器将跳过对当前考虑的候选的UMVE计算。
在一个示例中，本公开内容描述了一种被配置为对视频数据进行解码的装置，所述装置包括：存储器，其被配置为存储视频数据；以及在电路中实现并且与所述存储器进行通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行解码。
在另一示例中，本公开内容描述了一种对视频数据进行解码的方法，所述方法包括：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及使用所述候选列表来对视频数据的所述当前块进行解码。
在另一示例中，本公开内容描述了一种被配置为对视频数据进行编码的装置，所述装置包括：存储器，其被配置为存储视频数据；以及在电路中实现并且与所述存储器进行通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码。
在另一示例中，本公开内容描述了一种对视频数据进行编码的方法，所述方法包括：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码。
本公开内容的技术可以被应用于任何现有的视频编解码器(例如，HEVC(高效率视频译码))，和/或可以是任何将来的视频译码标准(例如，H.266/通用视频译码(VVC))中的高效译码工具。在附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。根据描述、附图和权利要求，其它特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是示出可以执行本公开内容的技术的示例视频编码和解码系统的框图。
图2A和图2B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构以及对应的译码树单元(CTU)的概念图。
图3是示出可以执行本公开内容的技术的示例视频编码器的框图。
图4是示出可以执行本公开内容的技术的示例视频解码器的框图。
图5A是示出用于合并模式的空间相邻候选的概念图。
图5B是示出用于高级运动矢量预测(AMVP)模式的空间相邻候选的概念图。
图6A是示出时间运动矢量预测器候选的概念图。
图6B是示出运动矢量缩放的概念图。
图7是示出示例UMVE搜索过程的概念图。
图8是示出示例UMVE搜索点的概念图。
图9是示出方向表选择的概念图。
图10是示出使用基于历史的运动矢量预测器(HMVP)的解码流程图的流程图。
图11A是示出用于针对HMVP的先进先出(FIFO)缓冲器的表更新过程的概念图。
图11B是示出用于针对HMVP的约束FIFO缓冲器的表更新过程的概念图。
图12是示出示例编码方法的流程图。
图13是示出另一种示例编码方法的流程图。
图14是示出示例解码方法的流程图。
具体实施方式
本公开内容描述了用于针对视频译码的帧间预测和运动矢量候选列表构造的技术。更具体地，本公开内容的示例技术与基于最终运动矢量表达(UMVE)的修剪方法有关，该方法用于向运动矢量候选列表添加和修剪运动矢量。UMVE是用于扩展运动矢量候选的潜在值的技术。视频编码器和视频解码器可以利用一个或多个距离和/或方向来修改现有运动矢量候选，以创建额外可能的运动矢量候选。这样，每个运动矢量候选可以被扩展为具有各种不同表达的多个运动矢量候选(例如，多个UMVE候选)。以这种方式，更多的运动矢量候选可用于运动矢量预测，从而提高使用更准确的运动矢量的可能性，并且增加用于经译码的视频数据的质量和/或比特率。
在本公开内容的各个示例中，视频编码器和视频解码器可以被配置为基于已经在候选列表中的运动矢量候选的UMVE候选来确定是否将运动矢量候选添加到候选列表中。在一些示例中，候选列表中的现有运动矢量候选的UMVE候选可能与被认为添加到候选列表中的新运动矢量候选相同。也就是说，新运动矢量候选可以利用先前运动矢量候选的UMVE候选来表达。在该示例中，视频编码器和视频解码器被配置为不将新运动矢量候选添加到候选列表中。以这种方式，冗余或潜在冗余的候选可以不被添加到候选列表中，从而在具有最小率失真降低到没有率失真降低的情况下增加译码器吞吐量并且降低实现复杂度。
图1是示出可以执行本公开内容的技术的示例视频编码和解码系统100的框图。概括而言，本公开内容的技术涉及对视频数据进行译码(编码和/或解码)。通常，视频数据包括用于处理视频的任何数据。因此，视频数据可以包括原始的未经译码的视频、经编码的视频、经解码(例如，经重构)的视频、以及视频元数据(例如，信令数据)。
如图1所示，在该示例中，系统100包括源设备102，源设备102提供要被目的地设备116解码和显示的、经编码的视频数据。具体地，源设备102经由计算机可读介质110来将视频数据提供给目的地设备116。源设备102和目的地设备116可以包括各种各样的设备中的任何一种，包括台式计算机、笔记本计算机(即，膝上型计算机)、平板计算机、机顶盒、诸如智能电话之类的电话手机、电视机、相机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流式传输设备等。在一些情况下，源设备102和目的地设备116可以被配备用于无线通信，并且因此可以被称为无线通信设备。
在图1的示例中，源设备102包括视频源104、存储器106、视频编码器200以及输出接口108。目的地设备116包括输入接口122、视频解码器300、存储器120以及显示设备118。根据本公开内容，源设备102的视频编码器200和目的地设备116的视频解码器300可以被配置为应用用于基于最终运动矢量表达(UMVE)的修剪的技术。因此，源设备102表示视频编码设备的示例，而目的地设备116表示视频解码设备的示例。在其它示例中，源设备和目的地设备可以包括其它组件或布置。例如，源设备102可以从诸如外部相机之类的外部视频源接收视频数据。同样，目的地设备116可以与外部显示设备对接，而不是包括集成显示设备。
如图1所示的系统100仅是一个示例。通常，任何数字视频编码和/或解码设备可以执行用于基于UMVE的修剪的技术。源设备102和目的地设备116仅是这样的译码设备的示例，其中，源设备102生成经译码的视频数据以用于传输给目的地设备116。本公开内容将“译码”设备指代为执行对数据的译码(例如，编码和/或解码)的设备。因此，视频编码器200和视频解码器300分别表示译码设备(具体地，视频编码器和视频解码器)的示例。在一些示例中，设备102、116可以以基本上对称的方式进行操作，使得设备102、116中的每一者都包括视频编码和解码组件。因此，系统100可以支持在视频设备102、116之间的单向或双向视频传输，例如，以用于视频流式传输、视频回放、视频广播或视频电话。
通常，视频源104表示视频数据(即原始的未经译码的视频数据)的源，并且将视频数据的顺序的一系列图片(也被称为“帧”)提供给视频编码器200，视频编码器200对用于图片的数据进行编码。源设备102的视频源104可以包括视频捕获设备，诸如摄像机、包含先前捕获的原始视频的视频存档单元、和/或用于从视频内容提供者接收视频的视频馈送接口。作为另外的替代方式，视频源104可以生成基于计算机图形的数据作为源视频，或者生成实时视频、被存档的视频和计算机生成的视频的组合。在每种情况下，视频编码器200可以对被捕获的、预捕获的或计算机生成的视频数据进行编码。视频编码器200可以将图片从所接收的顺序(有时被称为“显示顺序”)重新排列为用于译码的译码顺序。视频编码器200可以生成包括经编码的视频数据的比特流。然后，源设备102可以经由输出接口108将经编码的视频数据输出到计算机可读介质110上，以便由例如目的地设备116的输入接口122接收和/或取回。
源设备102的存储器106和目的地设备116的存储器120表示通用存储器。在一些示例中，存储器106、120可以存储原始视频数据，例如，来自视频源104的原始视频以及来自视频解码器300的原始的经解码的视频数据。另外或替代地，存储器106、120可以存储可由例如视频编码器200和视频解码器300分别执行的软件指令。尽管在该示例中被示为与视频编码器200和视频解码器300分开，但是应当理解的是，视频编码器200和视频解码器300还可以包括用于在功能上类似或等效目的的内部存储器。此外，存储器106、120可以存储例如从视频编码器200输出并且输入到视频解码器300的经编码的视频数据。在一些示例中，存储器106、120的部分可以被分配为一个或多个视频缓冲器，例如，以存储原始的经解码和/或经编码的视频数据。
计算机可读介质110可以表示能够将经编码的视频数据从源设备102输送到目的地设备116的任何类型的介质或设备。在一个示例中，计算机可读介质110表示通信介质，其使得源设备102能够例如经由射频网络或基于计算机的网络，来实时地向目的地设备116直接发送经编码的视频数据。输出接口108可以根据诸如无线通信协议之类的通信标准来对包括经编码的视频数据的传输信号进行调制，并且输入接口122可以根据诸如无线通信协议之类的通信标准来对所接收的传输信号进行调制。通信介质可以包括任何无线或有线通信介质，例如，射频(RF)频谱或一条或多条物理传输线。通信介质可以形成诸如以下各项的基于分组的网络的一部分：局域网、广域网、或诸如互联网之类的全球网络。通信介质可以包括路由器、交换机、基站、或对于促进从源设备102到目的地设备116的通信而言可以有用的任何其它设备。
在一些示例中，源设备102可以将经编码的数据从输出接口108输出到存储设备116。类似地，目的地设备116可以经由输入接口122从存储设备116访问经编码的数据。存储设备116可以包括各种分布式或本地访问的数据存储介质中的任何一种，诸如硬盘驱动器、蓝光光盘、DVD、CD-ROM、闪存、易失性或非易失性存储器、或用于存储经编码的视频数据的任何其它适当的数字存储介质。
在一些示例中，源设备102可以将经编码的视频数据输出到文件服务器114或者可以存储由源设备102生成的经编码的视频的另一中间存储设备。目的地设备116可以经由流式传输或下载来从文件服务器114存取被存储的视频数据。文件服务器114可以是能够存储经编码的视频数据并且将该经编码的视频数据发送给目的地设备116的任何类型的服务器设备。文件服务器114可以表示网页服务器(例如，用于网站)、文件传输协议(FTP)服务器、内容递送网络设备、或网络附加存储(NAS)设备。目的地设备116可以通过任何标准数据连接(包括互联网连接)来从文件服务器114访问经编码的视频数据。这可以包括适于访问被存储在文件服务器114上的经编码的视频数据的无线信道(例如，Wi-Fi连接)、有线连接(例如，DSL、电缆调制解调器等)、或这两者的组合。文件服务器114和输入接口122可以被配置为根据以下各项来操作：流传输协议、下载传输协议、或其组合。
输出接口108和输入接口122可以表示无线发射机/接收机、调制解调器、有线联网组件(例如，以太网卡)、根据各种IEEE 802.11标准中的任何一种标准进行操作的无线通信组件、或其它物理组件。在其中输出接口108和输入接口122包括无线组件的示例中，输出接口108和输入接口122可以被配置为根据蜂窝通信标准(诸如4G、4G-LTE(长期演进)、改进的LTE、5G等)来传输数据(诸如经编码的视频数据)。在其中输出接口108包括无线发射机的一些示例中，输出接口108和输入接口122可以被配置为根据其它无线标准(诸如IEEE 802.11规范、IEEE 802.15规范(例如，ZigBeeTM)、BluetoothTM标准等)来传输数据(诸如经编码的视频数据)。在一些示例中，源设备102和/或目的地设备116可以包括相应的片上系统(SoC)设备。例如，源设备102可以包括用于执行被赋予视频编码器200和/或输出接口108的功能的SoC设备，并且目的地设备116可以包括用于执行被赋予视频解码器300和/或输入接口122的功能的SoC设备。
本公开内容的技术可以应用于视频译码，以支持各种多媒体应用中的任何一种，诸如空中电视广播、有线电视传输、卫星电视传输、互联网流式视频传输(诸如基于HTTP的动态自适应流式传输(DASH))、被编码到数据存储介质上的数字视频、对被存储在数据存储介质上的数字视频的解码、或其它应用。
目的地设备116的输入接口122从计算机可读介质110(例如，存储设备112、文件服务器114等)接收经编码的视频比特流。经编码的视频比特流计算机可读介质110可以包括由视频编码器200定义的诸如以下语法元素之类的信令信息(其也被视频解码器300使用)：所述语法元素具有描述视频块或其它译码单元(例如，切片、图片、图片组、序列等)的特性和/或处理的值。显示设备118将经解码的视频数据的经解码的图片显示给用户。显示设备118可以表示各种显示设备中的任何一种，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、或另一种类型的显示设备。
尽管在图1中未示出，但是在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以各自与音频编码器和/或音频解码器集成，并且可以包括适当的MUX-DEMUX单元或其它硬件和/或软件，以处理包括公共数据流中的音频和视频两者的经复用的流。如果适用，MUX-DEMUX单元可以遵循ITU H.223复用器协议或其它协议(诸如用户数据报协议(UDP))。
视频编码器200和视频解码器300各自可以被实现为各种适当的编码器和/或解码器电路中的任何一种，诸如一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、分立逻辑、软件、硬件、固件、或其任何组合。当所述技术部分地用软件实现时，设备可以将用于软件的指令存储在适当的非暂时性计算机可读介质中，并且使用一个或多个处理器，用硬件来执行指令以执行本公开内容的技术。视频编码器200和视频解码器300中的每一者可以被包括在一个或多个编码器或解码器中，编码器或解码器中的任一者可以被集成为相应设备中的组合编码器/解码器(CODEC)的一部分。包括视频编码器200和/或视频解码器300的设备可以包括集成电路、微处理器、和/或无线通信设备(诸如蜂窝电话)。
本公开内容描述了用于针对视频译码的帧间预测和运动矢量候选列表构造的技术。更具体地，本公开内容的示例技术与基于最终运动矢量表达(UMVE)的修剪方法有关，该方法用于向运动矢量候选列表添加和修剪运动矢量。UMVE是用于扩展运动矢量候选的潜在值的技术。视频编码器和视频解码器可以将一个或多个距离和/或方向添加到现有运动矢量候选中，以创建额外可能的运动矢量候选。这样，每个运动矢量候选可以被扩展为具有各种不同表达的多个运动矢量候选(例如，多个UMVE候选)。UMVE候选是通过向现有合并候选添加距离和方向，而从现有合并候选所创建的候选。以这种方式，更多的运动矢量候选可用于运动矢量预测，从而提高使用更准确的运动矢量的可能性，并且增加用于经译码的视频数据的质量和/或比特率。
在本公开内容的各个示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为基于已经在候选列表中的运动矢量候选的UMVE候选来确定是否将运动矢量候选添加到候选列表中。在一些示例中，候选列表中的现有运动矢量候选的UMVE候选可以与被认为添加到候选列表中的新运动矢量候选相同。也就是说，新运动矢量候选可以利用先前运动矢量候选的UMVE候选来表达。在该示例中，视频编码器200和视频解码器300被配置为不将新运动矢量候选添加到候选列表中。
在其它示例中，视频编码器200可以被配置为不计算针对列表中的所有运动矢量候选的UMVE候选。视频编码器可以按预定顺序考虑候选列表中的每个运动矢量候选。如果当前考虑的候选可以由先前考虑的候选的UMVE候选来表达，则视频编码器将跳过对当前考虑的候选的UMVE计算。
在一个示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将下一运动矢量候选添加到候选列表中；以及使用候选列表来对视频数据的当前块进行解码。以这种方式，冗余的或可能是冗余的运动矢量候选可以不被添加到候选列表中，从而增加列表中的唯一候选的数量，并且潜在地改善经译码的视频数据的比特率和/或失真。
视频译码标准包括ITU-T H.261、ISO/IEC MPEG-1视觉、ITU-T H.262或ISO/IECMPEG-2视觉、ITU-T H.263、ISO/IEC MPEG-4视觉、以及ITU-T H.264(也被称为ISO/IECMPEG-4AVC)(包括其可伸缩视频译码(SVC)和多视角视频译码(MVC)扩展)。
已经由ITU-T视频译码专家组(VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(MPEG)的视频译码联合协作小组(JCT-VC)以及3D视频译码扩展开发联合协作小组(JCT-3V)开发了高效率视频译码(HEVC)标准或ITU-T H.265(G.J.Sullivan，J.-R.Ohm，W.-J.Han，T.Wiegand“Overview of the High Efficiency Video Coding(HEVC)Standard”，IEEETransactions on Circuits and Systems for Video Technology，第22卷，第12期，第1649-1668页，2012年12月)，包括其范围扩展、多视图扩展(MV-HEVC)和可伸缩扩展(SHVC))。
HEVC草案规范(并且下文被称为HEVC WD)可从phenix.int-evry.fr/jct/doc_end_user/documents/14_Vienna/wg11/JCTVC-N1003-v1.zip获得。可以在phenix.it-sudparis.eu/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC-L1003-v34.zip中找到HEVC的国际标准最终草案(FDIS)的最新版本。
ITU-T VCEG(Q6/16)和ISO/IEC MPEG(JTC 1/SC 29/WG 11)研究了针对将来视频译码技术(具有显著超过当前HEVC标准(包括其当前扩展、以及针对屏幕内容译码和高动态范围译码的近期扩展)的压缩能力的压缩能力)的标准化的潜在需求。这些组在被称为联合视频探索小组(JVET)的联合协作活动中共同致力于这一探索活动，以评估他们在这一领域的专家提出的压缩技术设计。JVET于2015年10月19日至21日首次会面。参考软件的一个版本(即联合探索模型7(JEM 7))可以从以下网址下载：https://jvet.hhi.fraunhofer.de/ svn/svn_HMJEMSoftware/tags/HM-16.6-JEM-7.2/。在以下文档中描述了联合探索测试模型7(JEM-7)的算法描述：J.Chen，E.Alshina，G.J.Sullivan，J.-R.Ohm，J.Boyce，“Algorithm Description of Joint Exploration Test Model 7”，JVET-G1001，2017年7月。
针对被称为H.266/通用视频译码(VVC)标准的新视频译码标准的早期草案可在Benjamin Bross的文档JVET-J1001“Versatile Video Coding(Draft1)”中获得，并且其算法描述可在Jianle Chen和Elena Alshina的文档JVET-J1002“Algorithm descriptionfor Versatile Video Coding and Test Model1(VTM 1)”中获得。然而，本公开内容的技术不限于任何特定的译码标准。
视频编码器200和视频解码器300可以根据视频译码标准(诸如ITU-T H.265(也被称为高效率视频译码(HEVC)标准)或对其的扩展(诸如多视图和/或可伸缩视频译码扩展))进行操作。替代地，视频编码器200和视频解码器300可以根据其它专有或行业标准(例如，联合探索模型(JEM)和/或VVC)进行操作。
通常，视频编码器200和视频解码器300可以执行对图片的基于块的译码。术语“块”通常指代包括要被处理的(例如，在编码和/或解码过程中要被编码、被解码或以其它方式使用的)数据的结构。例如，块可以包括亮度和/或色度数据的样本的二维矩阵。通常，视频编码器200和视频解码器300可以对以YUV(例如，Y、Cb、Cr)格式表示的视频数据进行译码。也就是说，并不是对用于图片的样本的红色、绿色和蓝色(RGB)数据进行译码，视频编码器200和视频解码器300可以对亮度和色度分量进行译码，其中，色度分量可以包括红色色相和蓝色色相色度分量两者。在一些示例中，视频编码器200在进行编码之前将所接收的经RGB格式化的数据转换为YUV表示，并且视频解码器300将YUV表示转换为RGB格式。在其它示例中，预处理和后处理单元(未示出)可以执行这些转换。
概括而言，本公开内容可以涉及对图片的译码(例如，编码和解码)以包括对图片的数据进行编码或解码的过程。类似地，本公开内容可以涉及对图片的块的译码以包括对用于块的数据进行编码或解码(例如，预测和/或残差译码)的过程。经编码的视频比特流通常包括用于表示译码决策(例如，译码模式)以及将图片分割为块的语法元素的一系列值。因此，关于对图片或块进行译码的引用通常应当被理解为对用于形成图片或块的语法元素的值进行译码。
HEVC定义了各种块，包括译码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)。根据HEVC，视频译码器(诸如视频编码器200)根据四叉树结构来将译码树单元(CTU)分割为CU。也就是说，视频译码器将CTU和CU分割为四个相等的、不重叠的正方形，并且四叉树的每个节点具有零个或四个子节点。没有子节点的节点可以被称为“叶节点”，并且这种叶节点的CU可以包括一个或多个PU和/或一个或多个TU。视频译码器可以进一步分割PU和TU。例如，在HEVC中，残差四叉树(RQT)表示对TU的分区。在HEVC中，PU表示帧间预测数据，而TU表示残差数据。经帧内预测的CU包括帧内预测信息，诸如帧内模式指示。
作为另一示例，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为根据JEM和/或VVC的示例进行操作。根据JEM/VVC的示例，视频译码器(诸如视频编码器200和视频解码器300)将图片分割为多个译码树单元(CTU)。视频编码器200和视频解码器300可以根据树结构(诸如四叉树-二叉树(QTBT)结构)分割CTU。JEM/VVC的示例的QTBT结构去除了多种分割类型的概念，诸如在HEVC的CU、PU和TU之间的分隔。JEM/VVC的示例的QTBT结构可以包括两个级别：根据四叉树分割而被分割的第一级别、以及根据二叉树分割而被分割的第二级别。QTBT结构的根节点对应于CTU。二叉树的叶节点对应于译码单元(CU)。
在多类型树(MTT)分割结构中，可以使用四叉树(QT)分割、二叉树(BT)分割以及一种或多种类型的三叉树(TT)(也被称为三元树(TT))分割来对块进行分割。三叉树或三元树分割是其中块被分为三个子块的分割。在一些示例中，三叉树或三元树分割将块划分为三个子块，而不通过中心划分原始块。MTT中的分割类型(例如，QT、BT和TT)可以是对称的或不对称的。
在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以使用单个QTBT或MTT结构来表示亮度分量和色度分量中的每一者，而在其它示例中，视频编码器200和视频解码器300可以使用两个或更多个QTBT或MTT结构，诸如用于亮度分量的一个QTBT/MTT结构以及用于两个色度分量的另一个QTBT/MTT结构(或者用于相应色度分量的两个QTBT/MTT结构)。
视频编码器200和视频解码器300可以被配置为使用每HEVC的四叉树分割、QTBT分割、MTT分割、或其它分割结构。为了解释的目的，关于QTBT分割给出了本公开内容的技术的描述。然而，应当理解的是，本公开内容的技术还可以应用于被配置为使用四叉树分割或者还使用其它类型的分割的视频译码器。
可以以各种方式在图片中对块(例如，CTU或CU)进行分组。作为一个示例，砖块可以指代图片中的特定瓦片(tile)内的CTU行的矩形区域。瓦片可以是图片中的特定瓦片列和特定瓦片行内的CTU的矩形区域。瓦片列指代CTU的矩形区域，其具有等于图片的高度的高度以及由语法元素(例如，诸如在图片参数集中)指定的宽度。瓦片行指代CTU的矩形区域，其具有由语法元素指定的高度(例如，诸如在图片参数集中)以及等于图片的宽度的宽度。
在一些示例中，可以将瓦片分割为多个砖块，每个砖块可以包括瓦片内的一个或多个CTU行。没有被分割为多个砖块的瓦片也可以被称为砖块。然而，作为瓦片的真实子集的砖块可以不被称为瓦片。
图片中的砖块也可以以切片来排列。切片可以是图片的整数个砖块，其可以唯一地被包含在单个网络抽象层(NAL)单元中。在一些示例中，切片包括多个完整的瓦片或者仅包括一个瓦片的完整砖块的连续序列。
本公开内容可以互换地使用“NxN”和“N乘N”来指代块(诸如CU或其它视频块)在垂直和水平维度方面的样本大小，例如，16x16个样本或16乘16个样本。通常，16x16 CU将在垂直方向上具有16个样本(y＝16)，并且在水平方向上将具有16个样本(x＝16)。同样地，NxNCU通常在垂直方向上具有N个样本，并且在水平方向上具有N个样本，其中N表示非负整数值。CU中的样本可以按行和列来排列。此外，CU不一定需要在水平方向上具有与在垂直方向上相同的数量的样本。例如，CU可以包括NxM个样本，其中M不一定等于N。
视频编码器200对用于CU的表示预测和/或残差信息以及其它信息的视频数据进行编码。预测信息指示将如何预测CU以便形成用于CU的预测块。残差信息通常表示在编码之前的CU的样本与预测块之间的逐样本差。
为了预测CU，视频编码器200通常可以通过帧间预测或帧内预测来形成用于CU的预测块。帧间预测通常指代根据先前译码的图片的数据来预测CU，而帧内预测通常指代根据同一图片的先前译码的数据来预测CU。为了执行帧间预测，视频编码器200可以使用一个或多个运动矢量来生成预测块。视频编码器200通常可以执行运动搜索，以识别例如在CU与参考块之间的差异方面与CU紧密匹配的参考块。视频编码器200可以使用绝对差之和(SAD)、平方差之和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)、或其它这种差计算来计算差度量，以确定参考块是否与当前CU紧密匹配。在一些示例中，视频编码器200可以使用单向预测或双向预测来预测当前CU。
JEM和VVC的一些示例还提供仿射运动补偿模式，其可以被认为是帧间预测模式。在仿射运动补偿模式下，视频编码器200可以确定表示非平移运动(诸如放大或缩小、旋转、透视运动或其它不规则的运动类型)的两个或更多个运动矢量。
为了执行帧内预测，视频编码器200可以选择帧内预测模式来生成预测块。JEM和VVC的一些示例提供六十七种帧内预测模式，包括各种方向性模式、以及平面模式和DC模式。通常，视频编码器200选择帧内预测模式，帧内预测模式描述要根据其来预测当前块(例如，CU的块)的样本的、当前块的相邻样本。假定视频编码器200以光栅扫描顺序(从左到右、从上到下)对CTU和CU进行译码，则这样的样本通常可以是在与当前块相同的图片中在当前块的上方、左上方(左上)或左侧。
视频编码器200对表示用于当前块的预测模式的数据进行编码。例如，对于帧间预测模式，视频编码器200可以对表示使用各种可用帧间预测模式中的哪一种的数据以及用于对应模式的运动信息进行编码。对于单向或双向帧间预测，例如，视频编码器200可以使用高级运动矢量预测(AMVP)或合并模式来对运动矢量进行编码。视频编码器200可以使用类似的模式来对用于仿射运动补偿模式的运动矢量进行编码。
在诸如对块的帧内预测或帧间预测之类的预测之后，视频编码器200可以计算用于该块的残差数据。残差数据(诸如残差块)表示在块与用于该块的预测块之间的逐样本差，该预测块是使用对应的预测模式来形成的。视频编码器200可以将一个或多个变换应用于残差块，以在变换域中而非在样本域中产生经变换的数据。例如，视频编码器200可以将离散余弦变换(DCT)、整数变换、小波变换或概念上类似的变换应用于残差视频数据。另外，视频编码器200可以在第一变换之后应用二次变换，诸如模式相关的不可分离二次变换(MDNSST)、信号相关变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)等。视频编码器200在应用一个或多个变换之后产生变换系数。
如上所述，在任何变换以产生变换系数之后，视频编码器200可以执行对变换系数的量化。量化通常指代如下的过程：在该过程中，对变换系数进行量化以可能减少用于表示这些系数的数据量，从而提供进一步的压缩。通过执行量化过程，视频编码器200可以减小与一些或所有系数相关联的比特深度。例如，视频编码器200可以在量化期间将n比特的值向下舍入为m比特的值，其中n大于m。在一些示例中，为了执行量化，视频编码器200可以执行对要被量化的值的按位右移。
在量化之后，视频编码器200可以扫描变换系数，从而从包括经量化的变换系数的二维矩阵产生一维矢量。可以将扫描设计为将较高能量(并且因此较低频率)的系数放在矢量的前面，并且将较低能量(并且因此较高频率)的变换系数放在矢量的后面。在一些示例中，视频编码器200可以利用预定义的扫描顺序来扫描经量化的变换系数以产生经串行化的矢量，并且然后对矢量的经量化的变换系数进行熵编码。在其它示例中，视频编码器200可以执行自适应扫描。在扫描经量化的变换系数以形成一维矢量之后，视频编码器200可以例如根据上下文自适应二进制算术译码(CABAC)来对一维矢量进行熵编码。视频编码器200还可以对用于描述与经编码的视频数据相关联的元数据的语法元素的值进行熵编码，以供视频解码器300在对视频数据进行解码时使用。
为了执行CABAC，视频编码器200可以将上下文模型内的上下文分配给要被发送的符号。上下文可以涉及例如符号的相邻值是否为零值。概率确定可以是基于被分配给符号的上下文的。
视频编码器200还可以例如在图片报头、块报头、切片报头中为视频解码器300生成语法数据(诸如基于块的语法数据、基于图片的语法数据和基于序列的语法数据)、或其它语法数据(诸如序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)或视频参数集(VPS))。同样地，视频解码器300可以对这样的语法数据进行解码以确定如何解码对应的视频数据。
以这种方式，视频编码器200可以生成比特流，其包括经编码的视频数据，例如，描述将图片分割为块(例如，CU)以及用于该块的预测和/或残差信息的语法元素。最终，视频解码器300可以接收比特流并且对经编码的视频数据进行解码。
通常，视频解码器300执行与由视频编码器200执行的过程相反的过程，以对比特流的经编码的视频数据进行解码。例如，视频解码器300可以使用CABAC，以与视频编码器200的CABAC编码过程基本上类似的、但是相反的方式来对用于比特流的语法元素的值进行解码。语法元素可以定义用于将图片分割为CTU、以及根据对应的分割结构(诸如QTBT结构和/或MTT结构)对每个CTU进行分割以定义CTU的CU的分割信息。语法元素还可以定义用于视频数据的块(例如，CU)的预测和残差信息。
残差信息可以由例如经量化的变换系数来表示。视频解码器300可以对块的经量化的变换系数进行逆量化和逆变换以重现用于该块的残差块。视频解码器300使用经信号通知的预测模式(帧内预测或帧间预测)和相关的预测信息(例如，用于帧间预测的运动信息)来形成用于该块的预测块。视频解码器300然后可以对预测块和残差块(在逐个样本的基础上)进行组合以重现原始块。视频解码器300可以执行额外处理，诸如执行去块过程以减少沿着块的边界的视觉伪影。
概括而言，本公开内容可能涉及“用信号通知”某些信息(诸如语法元素)。术语“用信号通知”通常可以指代对用于语法元素的值和/或用于对经编码的视频数据进行解码的其它数据的传送。也就是说，视频编码器200可以在比特流中用信号通知用于语法元素的值。通常，用信号通知指代在比特流中生成值。如上所述，源设备102可以基本上实时地或不是实时地(诸如可能在将语法元素存储到存储设备112以供目的地设备116稍后取回时发生)将比特流传输到目的地设备116。
图2A和2B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构130以及对应的译码树单元(CTU)132的概念图。实线表示四叉树拆分，而虚线指示二叉树拆分。在二叉树的每个拆分(即非叶)节点中，用信号通知一个标志以指示使用哪种拆分类型(即，水平或垂直)，其中，在该示例中，0指示水平拆分，而1指示垂直拆分。对于四叉树拆分，由于四叉树节点将块水平地并且垂直地拆分为具有相等大小的4个子块，因此无需指示拆分类型。因此，视频编码器200可以对以下各项进行编码，而视频解码器300可以对以下各项进行解码：用于QTBT结构130的区域树级别(即实线)的语法元素(诸如拆分信息)、以及用于QTBT结构130的预测树级别(即虚线)的语法元素(诸如拆分信息)。视频编码器200可以对用于由QTBT结构130的终端叶节点表示的CU的视频数据(诸如预测和变换数据)进行编码，而视频解码器300可以对视频数据进行解码。
通常，图2B的CTU 132可以与定义与QTBT结构130的处于第一和第二级别的节点相对应的块的大小的参数相关联。这些参数可以包括CTU大小(表示样本中的CTU 132的大小)、最小四叉树大小(MinQTSize，其表示最小允许四叉树叶节点大小)、最大二叉树大小(MaxBTSize，其表示最大允许二叉树根节点大小)、最大二叉树深度(MaxBTDepth，其表示最大允许二叉树深度)、以及最小二叉树大小(MinBTSize，其表示最小允许二叉树叶节点大小)。
QTBT结构的与CTU相对应的根节点可以在QTBT结构的第一级别处具有四个子节点，每个子节点可以是根据四叉树分割来分割的。也就是说，第一级别的节点是叶节点(没有子节点)或者具有四个子节点。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为包括具有实线分支的父节点和子节点。如果第一级别的节点不大于最大允许二叉树根节点大小(MaxBTSize)，则可以通过相应的二叉树进一步对它们进行分割。可以对一个节点的二叉树拆分进行迭代，直到从拆分产生的节点达到最小允许二叉树叶节点大小(MinBTSize)或最大允许二叉树深度(MaxBTDepth)。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为具有虚线分支。二叉树叶节点被称为译码单元(CU)，其用于预测(例如，图片内或图片间预测)和变换，而不进行任何进一步分割。如上所讨论的，CU也可以被称为“视频块”或“块”。
在QTBT分割结构的一个示例中，CTU大小被设置为128x128(亮度样本和两个对应的64x64色度样本)，MinQTSize被设置为16x16，MaxBTSize被设置为64x64，MinBTSize(对于宽度和高度两者)被设置为4，并且MaxBTDepth被设置为4。首先对CTU应用四叉树分割以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点可以具有从16x16(即MinQTSize)到128x128(即CTU大小)的大小。如果叶四叉树节点为128x128，则由于该大小超过MaxBTSize(即，在该示例中为64x64)，因此其将不被二叉树进一步拆分。否则，叶四叉树节点将被二叉树进一步分割。因此，四叉树叶节点也是用于二叉树的根节点，并且具有为0的二叉树深度。当二叉树深度达到MaxBTDepth(在该示例中为4)时，不允许进一步拆分。当二叉树节点具有等于MinBTSize(在该示例中为4)的宽度时，其意味着不允许进一步的水平拆分。类似地，具有等于MinBTSize的高度的二叉树节点意味着不允许针对该二叉树节点进行进一步的垂直拆分。如上所述，二叉树的叶节点被称为CU，并且根据预测和变换而被进一步处理，而无需进一步分割。
图3是示出可以执行本公开内容的技术以用于候选列表构造的示例视频编码器200的框图。图3是出于解释的目的而提供的，并且不应当被认为对在本公开内容中泛泛地举例说明和描述的技术进行限制。出于解释的目的，本公开内容在视频译码标准(诸如HEVC视频译码标准和处于开发中的H.266/VVC视频译码标准)的背景下描述了视频编码器200。然而，本公开内容的技术不限于这些视频译码标准，并且一般地适用于视频编码和解码。
在图3的示例中，视频编码器200包括视频数据存储器230、模式选择单元202、残差生成单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、滤波器单元216、解码图片缓冲器(DPB)218和熵编码单元220。视频数据存储器230、模式选择单元202、残差生成单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、滤波器单元216、DPB 218和熵编码单元220中的任何一者或全部可以在一个或多个处理器中或者在处理电路中实现。例如，视频编码器200的单元可以被实现为一个或多个电路或逻辑元件，作为硬件电路的一部分，或者作为处理器、ASIC或FPGA的一部分。此外，视频编码器200可以包括额外或替代的处理器或处理电路以执行这些和其它功能。
视频数据存储器230可以存储要由视频编码器200的组件来编码的视频数据。视频编码器200可以从例如视频源104(图1)接收被存储在视频数据存储器230中的视频数据。DPB 218可以充当参考图片存储器，其存储参考视频数据以在由视频编码器200对后续视频数据进行预测时使用。视频数据存储器230和DPB 218可以由各种存储器设备中的任何一种形成，诸如动态随机存取存储器(DRAM)(包括同步DRAM(SDRAM))、磁阻RAM(MRAM)、电阻性RAM(RRAM)、或其它类型的存储器设备。视频数据存储器230和DPB 218可以由相同的存储器设备或单独的存储器设备来提供。在各个示例中，视频数据存储器230可以与视频编码器200的其它组件在芯片上(如图所示)，或者相对于那些组件在芯片外。
在本公开内容中，对视频数据存储器230的引用不应当被解释为限于在视频编码器200内部的存储器(除非如此具体地描述)，或者不限于在视频编码器200外部的存储器(除非如此具体地描述)。确切而言，对视频数据存储器230的引用应当被理解为存储视频编码器200接收以用于编码的视频数据(例如，用于要被编码的当前块的视频数据)的参考存储器。图1的存储器106还可以提供对来自视频编码器200的各个单元的输出的临时存储。
示出了图3的各个单元以帮助理解由视频编码器200执行的操作。这些单元可以被实现为固定功能电路、可编程电路、或其组合。固定功能电路指代提供特定功能并且关于可以执行的操作而预先设置的电路。可编程电路指代可以被编程以执行各种任务并且以可以执行的操作来提供灵活功能的电路。例如，可编程电路可以执行软件或固件，软件或固件使得可编程电路以软件或固件的指令所定义的方式进行操作。固定功能电路可以执行软件指令(例如，以接收参数或输出参数)，但是固定功能电路执行的操作类型通常是不可变的。在一些示例中，这些单元中的一个或多个单元可以是不同的电路块(固定功能或可编程)，并且在一些示例中，一个或多个单元可以是集成电路。
视频编码器200可以包括由可编程电路形成的算术逻辑单元(ALU)、基本功能单元(EFU)、数字电路、模拟电路和/或可编程核。在其中使用由可编程电路执行的软件来执行视频编码器200的操作的示例中，存储器106(图1)可以存储视频编码器200接收并且执行的软件的目标代码，或者视频编码器200内的另一存储器(未示出)可以存储这样的指令。
视频数据存储器230被配置为存储所接收的视频数据。视频编码器200可以从视频数据存储器230取回视频数据的图片，并且将视频数据提供给残差生成单元204和模式选择单元202。视频数据存储器230中的视频数据可以是要被编码的原始视频数据。
模式选择单元202包括运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226。模式选择单元202可以包括额外功能单元，其根据其它预测模式来执行视频预测。作为示例，模式选择单元202可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以是运动估计单元222和/或运动补偿单元224的一部分)、仿射运动补偿单元(其可以是运动估计单元222和/或运动补偿单元224的一部分)、线性模型(LM)单元等。
模式选择单元202通常协调多个编码通路(pass)，以测试编码参数的组合以及针对这样的组合所得到的率失真值。编码参数可以包括将CTU分割为CU、用于CU的预测模式、用于CU的残差数据的变换类型、用于CU的残差数据的量化参数等。模式选择单元202可以最终选择编码参数的具有比其它测试的组合更佳的率失真值的组合。
视频编码器200可以将从视频数据存储器230取回的图片分割为一系列CTU，并且将一个或多个CTU封装在切片内。模式选择单元202可以根据树结构(诸如上述HEVC的QTBT结构或四叉树结构)来分割图片的CTU。如上所述，视频编码器200可以通过根据树结构来分割CTU，从而形成一个或多个CU。这样的CU通常也可以被称为“视频块”或“块”。
通常，模式选择单元202还控制视频编码器200的组件(例如，运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226)以生成用于当前块(例如，当前CU，或者在HEVC中为PU和TU的重叠部分)的预测块。为了对当前块进行帧间预测，运动估计单元222可以执行运动搜索以识别在一个或多个参考图片(例如，被存储在DPB 218中的一个或多个先前译码的图片)中的一个或多个紧密匹配的参考块。具体地，运动估计单元222可以例如根据绝对差之和(SAD)、平方差之和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)等，来计算表示潜在参考块将与当前块的类似程度的值。运动估计单元222通常可以使用在当前块与所考虑的参考块之间的逐样本差来执行这些计算。运动估计单元222可以识别从这些计算所得到的具有最低值的参考块，其指示与当前块最紧密匹配的参考块。
运动估计单元222可以形成一个或多个运动矢量(MV)，所述运动矢量限定相对于当前块在当前图片中的位置而言参考块在参考图片中的的位置。然后，运动估计单元222可以将运动矢量提供给运动补偿单元224。例如，对于单向帧间预测，运动估计单元222可以提供单个运动矢量，而对于双向帧间预测，运动估计单元222可以提供两个运动矢量。然后，运动补偿单元224可以使用运动矢量来生成预测块。例如，运动补偿单元224可以使用运动矢量来取回参考块的数据。作为另一示例，如果运动矢量具有分数样本精度，则运动补偿单元224可以根据一个或多个插值滤波器来对用于预测块的值进行插值。此外，对于双向帧间预测，运动补偿单元224可以取回用于由相应的运动矢量标识的两个参考块的数据并且例如通过逐样本平均或加权平均来将所取回的数据进行组合。
根据本公开内容的技术并且如下文将更加详细地解释的，运动估计单元222还可以包括UMVE修剪单元225，其可以被配置为执行本公开内容的技术。在一些示例中，视频编码器200的一个或多个其它结构单元可以被配置为结合UMVE修剪单元225或代替UMVE修剪单元225来执行本公开内容的技术。在一个示例中，UMVE修剪单元225可以被配置为基于要被添加的候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选和/或先前添加的候选的UMVE候选来构造一个或多个候选列表(例如，用于HMVP的历史表和合并候选列表)。具体地，UMVE修剪单元225可以被配置为基于各个候选的UMVE候选来添加或不添加(例如，修剪)候选列表。以这种方式，冗余的或可能冗余的候选可以不被添加到候选列表中。概括而言，UMVE修剪单元225可以被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将下一运动矢量候选添加到候选列表中；以及使用候选列表来对视频数据的当前块进行编码/解码。
作为另一示例，对于帧内预测或帧内预测译码，帧内预测单元226可以根据与当前块相邻的样本来生成预测块。例如，对于方向性模式，帧内预测单元226通常可以在数学上将相邻样本的值进行组合，并且跨当前块在所定义的方向上填充这些计算出的值以产生预测块。作为另一示例，对于DC模式，帧内预测单元226可以计算当前块的相邻样本的平均值，并且生成预测块以包括针对预测块的每个样本的该得到的平均值。
模式选择单元202将预测块提供给残差生成单元204。残差生成单元204从视频数据存储器230接收当前块的原始的未经译码的版本，并且从模式选择单元202接收预测块。残差生成单元204计算在当前块与预测块之间的逐样本差。所得到的逐样本差定义了用于当前块的残差块。在一些示例中，残差生成单元204可以残差块中的样本值之间的差，以使用残差差分脉冲译码调制(RDPCM)来生成残差块。在一些示例中，可以使用执行二进制减法的一个或多个减法器电路来形成残差生成单元204。
在其中模式选择单元202将CU分割为PU的示例中，每个PU可以与亮度预测单元和对应的色度预测单元相关联。视频编码器200和视频解码器300可以支持具有各种大小的PU。如上所指出的，CU的大小可以指代CU的亮度译码块的大小，而PU的大小可以指代PU的亮度预测单元的大小。假定特定CU的大小为2Nx2N，则视频编码器200可以支持用于帧内预测的2Nx2N或NxN的PU大小、以及用于帧间预测的2Nx2N、2NxN、Nx2N、NxN或类似的对称的PU大小。视频编码器20和视频解码器30还可以支持针对用于帧间预测的2NxnU、2NxnD、nLx2N和nRx2N的PU大小的非对称分割。
在其中模式选择单元不将CU进一步分割为PU的示例中，每个CU可以与亮度译码块和对应的色度译码块相关联。如上所述，CU的大小可以指代CU的亮度译码块的大小。视频编码器200和视频解码器300可以支持2Nx2N、2NxN或Nx2N的CU大小。
对于其它视频译码技术(举几个示例，诸如块内复制模式译码、仿射模式译码和线性模型(LM)模式译码)，模式选择单元202经由与译码技术相关联的相应单元来生成用于正被编码的当前块的预测块。在一些示例中(诸如调色板模式译码)，模式选择单元202可以不生成预测块，而是替代地生成指示基于所选择的调色板来重构块的方式的语法元素。在这样的模式下，模式选择单元202可以将这些语法元素提供给熵编码单元220以进行编码。
如上所述，残差生成单元204接收用于当前块和对应的预测块的视频数据。然后，残差生成单元204为当前块生成残差块。为了生成残差块，残差生成单元204计算在预测块与当前块之间的逐样本差。
变换处理单元206将一种或多种变换应用于残差块，以生成变换系数的块(本文中被称为“变换系数块”)。变换处理单元206可以将各种变换应用于残差块，以形成变换系数块。例如，变换处理单元206可以将离散余弦变换(DCT)、方向变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)、或概念上类似的变换应用于残差块。在一些示例中，变换处理单元206可以对残差块执行多种变换，例如，初级变换和二次变换(诸如旋转变换)。在一些示例中，变换处理单元206不对残差块应用变换。
量化单元208可以对变换系数块中的变换系数进行量化，以产生经量化的变换系数块。量化单元208可以根据与当前块相关联的QP值来对变换系数块的变换系数进行量化。视频编码器200(例如，经由模式选择单元202)可以通过调整与CU相关联的QP值来调整被应用于与当前块相关联的系数块的量化程度。量化可能引起信息损失，并且因此，经量化的变换系数可能具有与变换处理单元206所产生的原始变换系数相比较低的精度。
逆量化单元210和逆变换处理单元212可以将逆量化和逆变换分别应用于经量化的变换系数块，以从变换系数块重构残差块。重构单元214可以基于经重构的残差块和由模式选择单元202生成的预测块来产生与当前块相对应的重构块(尽管潜在地具有某种程度的失真)。例如，重构单元214可以将经重构的残差块的样本与来自模式选择单元202所生成的预测块的对应样本相加，以产生经重构的块。
滤波器单元216可以对经重构的块执行一个或多个滤波器操作。例如，滤波器单元216可以执行去块操作以减少沿着CU的边缘的块效应伪影。在一些示例中，可以跳过滤波器单元216的操作。
视频编码器200将经重构的块存储在DPB 218中。例如，在其中不需要滤波器单元216的操作的示例中，重构单元214可以将经重构的块存储到DPB 218中。在其中需要滤波器单元216的操作的示例中，滤波器单元216可以将经滤波的重构块存储到DPB 218中。运动估计单元222和运动补偿单元224可以从DPB 218取回由经重构的(并且潜在地经滤波的)块形成的参考图片，以对后续编码的图片的块进行帧间预测。另外，帧内预测单元226可以使用在DPB 218中的当前图片的经重构的块来对当前图片中的其它块进行帧内预测。
通常，熵编码单元220可以对从视频编码器200的其它功能组件接收的语法元素进行熵编码。例如，熵编码单元220可以对来自量化单元208的经量化的变换系数块进行熵编码。作为另一示例，熵编码单元220可以对来自模式选择单元202的预测语法元素(例如，用于帧间预测的运动信息或用于帧内预测的帧内模式信息)进行熵编码。熵编码单元220可以对作为视频数据的另一示例的语法元素执行一个或多个熵编码操作，以生成经熵编码的数据。例如，熵编码单元220可以执行上下文自适应变长译码(CAVLC)操作、CABAC操作、可变-可变(V2V)长度译码操作、基于语法的上下文自适应二进制算术译码(SBAC)操作、概率区间分割熵(PIPE)译码操作、指数哥伦布编码操作、或对数据的另一种类型的熵编码操作。在一些示例中，熵编码单元220可以在其中语法元素未被熵编码的旁路模式下操作。
视频编码器200可以输出比特流，其包括用于重构切片或图片的块所需要的经熵编码的语法元素。具体地，熵编码单元220可以输出比特流。
关于块描述了上述操作。这样的描述应当被理解为用于亮度译码块和/或色度译码块的操作。如上所述，在一些示例中，亮度译码块和色度译码块是CU的亮度分量和色度分量。在一些示例中，亮度译码块和色度译码块是PU的亮度分量和色度分量。
在一些示例中，不需要针对色度译码块重复关于亮度编码块执行的操作。作为一个示例，不需要重复用于识别用于亮度译码块的运动矢量(MV)和参考图片的操作来识别用于色度块的MV和参考图片。确切而言，可以对用于亮度译码块的MV进行缩放以确定用于色度块的MV，并且参考图片可以是相同的。作为另一示例，对于亮度译码块和色度译码块，帧内预测过程可以是相同的。
视频编码器200表示被配置为对视频数据进行编码的设备的示例，该设备包括：被配置为存储视频数据的存储器；以及一个或多个处理单元，其在电路中实现并且被配置为：使用帧间预测和运动矢量来对视频数据的块进行编码；构造用于运动矢量的运动矢量预测的候选列表；以及基于用于运动矢量候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将运动矢量候选添加到候选列表中。
图4是示出可以执行本公开内容的技术以用于候选列表构造的示例视频解码器300的框图。图4是出于解释的目的而提供的，并且不对在本公开内容中泛泛地举例说明和描述的技术进行限制。出于解释的目的，本公开内容根据H.266/VVC、JEM和HEVC的技术描述了视频解码器300。然而，本公开内容的技术可以由被配置用于其它视频译码标准的视频译码设备来执行。
在图4的示例中，视频解码器300包括经译码图片缓冲器(CPB)存储器320、熵解码单元302、预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310、滤波器单元312和经解码图片缓冲器(DPB)314。预测处理单元304包括运动补偿单元316和帧内预测单元318。预测处理单元304可以包括加法单元，其根据其它预测模式来执行预测。作为示例，预测处理单元304可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以形成运动补偿单元316的一部分)、仿射单元、线性模型(LM)单元等。在其它示例中，视频解码器300可以包括更多、更少或不同的功能组件。
CPB存储器320、熵解码单元302、预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310、滤波器单元312和DPB 134中的任何一者或全部可以在一个或多个处理器中或者在处理电路中实现。例如，视频解码器300的单元可以被实现为一个或多个电路或逻辑元件，作为硬件电路的一部分，或者作为处理器、ASIC或FPGA的一部分。此外，视频解码器300可以包括额外或替代的处理器或处理电路以执行这些和其它功能。
CPB存储器320可以存储要由视频解码器300的组件解码的视频数据，诸如经编码的视频比特流。例如，可以从计算机可读介质110(图1)获得被存储在CPB存储器320中的视频数据。CPB存储器320可以包括存储来自经编码的视频比特流的经编码的视频数据(例如，语法元素)的CPB。此外，CPB存储器320可以存储除了经译码的图片的语法元素之外的视频数据，诸如表示来自视频解码器300的各个单元的输出的临时数据。DPB314通常存储经解码的图片，视频解码器300可以输出经解码的图片，和/或在解码经编码的视频比特流的后续数据或图片时使用经解码的图片作为参考视频数据。CPB存储器320和DPB 314可以由各种存储器设备中的任何一种形成，诸如动态随机存取存储器(DRAM)，包括同步DRAM(SDRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)、或其它类型的存储器设备。CPB存储器320和DPB 314可以由相同的存储器设备或单独的存储器设备来提供。在各个示例中，CPB存储器320可以与视频解码器300的其它组件在芯片上，或者相对于那些组件在芯片外。
另外或替代地，在一些示例中，视频解码器300可以从存储器120(图1)取回经译码的视频数据。也就是说，存储器120可以如上文所讨论地利用CPB存储器320来存储数据。同样，当视频解码器300的一些或全部功能是用要被视频解码器300的处理电路执行的软件来实现时，存储器120可以存储要被视频解码器300执行的指令。
示出了图4中示出的各个单元以帮助理解由视频解码器300执行的操作。这些单元可以被实现为固定功能电路、可编程电路、或其组合。类似于图3，固定功能电路指代提供特定功能并且关于可以执行的操作而预先设置的电路。可编程电路指代可以被编程以执行各种任务并且以可以执行的操作来提供灵活功能的电路。例如，可编程电路可以执行软件或固件，软件或固件使得可编程电路以软件或固件的指令所定义的方式进行操作。固定功能电路可以执行软件指令(例如，以接收参数或输出参数)，但是固定功能电路执行的操作的类型通常是不可变的。在一些示例中，这些单元中的一个或多个单元可以是不同的电路块(固定功能或可编程)，并且在一些示例中，一个或多个单元可以是集成电路。
视频解码器300可以包括由可编程电路形成的ALU、EFU、数字电路、模拟电路和/或可编程核。在其中由在可编程电路上执行的软件执行视频解码器300的操作的示例中，片上或片外存储器可以存储视频解码器300接收并且执行的软件的指令(例如，目标代码)。
熵解码单元302可以从CPB接收经编码的视频数据，并且对视频数据进行熵解码以重现语法元素。预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310和滤波器单元312可以基于从比特流中提取的语法元素来生成经解码的视频数据。
通常，视频解码器300逐块地重构图片。视频解码器300可以单独地对每个块执行重构操作(其中，当前正在被重构(即，被解码)的块可以被称为“当前块”)。
熵解码单元302可以对定义经量化的变换系数块的经量化的变换系数的语法元素以及诸如量化参数(QP)和/或变换模式指示之类的变换信息进行熵解码。逆量化单元306可以使用与经量化的变换系数块相关联的QP来确定量化程度，并且同样地，确定供逆量化单元306应用的逆量化程度。逆量化单元306可以例如执行按位左移操作以对经量化的变换系数进行逆量化。逆量化单元306从而可以形成包括变换系数的变换系数块。
在逆量化单元306形成变换系数块之后，逆变换处理单元308可以将一种或多种逆变换应用于变换系数块，以生成与当前块相关联的残差块。例如，逆变换处理单元308可以将逆DCT、逆整数变换、逆Karhunen-Loeve变换(KLT)、逆旋转变换、逆方向变换或另一逆变换应用于系数块。
此外，预测处理单元304根据由熵解码单元302进行熵解码的预测信息语法元素来生成预测块。例如，如果预测信息语法元素指示当前块是经帧间预测的，则运动补偿单元316可以生成预测块。在这种情况下，预测信息语法元素可以指示在DPB 314中的要从其取回参考块的参考图片、以及标识相对于当前块在当前图片中的位置而言参考块在参考图片中的位置的运动矢量。运动补偿单元316通常可以以与关于运动补偿单元224(图3)所描述的方式基本类似的方式来执行帧间预测过程。
根据本公开内容的技术并且如下文将更加详细地解释的，运动补偿单元316还可以包括UMVE修剪单元317，其可以被配置为执行本公开内容的技术。在一些示例中，视频解码器300的一个或多个其它结构单元可以被配置为结合UMVE修剪单元317或代替UMVE修剪单元317来执行本公开内容的技术。在一个示例中，UMVE修剪单元317可以被配置为基于要被添加的候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选和/或先前添加的候选的UMVE候选来构造一个或多个候选列表(例如，用于HMVP的历史表和合并候选列表)。具体地，运动补偿单元316可以被配置为基于各个候选的UMVE候选来添加或不添加(例如，修剪)候选列表。以这种方式，冗余的或可能冗余的候选可以不被添加到候选列表中。概括而言，UMVE修剪单元317可以被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将下一运动矢量候选添加到候选列表中；以及使用候选列表来对视频数据的当前块进行编码/解码。
作为另一示例，如果预测信息语法元素指示当前块是经帧内预测的，则帧内预测单元318可以根据由预测信息语法元素指示的帧内预测模式来生成预测块。再次，帧内预测单元318通常可以以与关于帧内预测单元226(图3)所描述的方式基本上类似的方式来执行帧内预测过程。帧内预测单元318可以从DPB 314取回当前块的相邻样本的数据。
重构单元310可以使用预测块和残差块来重构当前块。例如，重构单元310可以将残差块的样本与预测块的对应样本相加来重构当前块。
滤波器单元312可以对经重构的块执行一个或多个滤波器操作。例如，滤波器单元312可以执行去块操作以减少沿着经重构的块的边缘的块效应伪影。不一定在所有示例中都执行滤波器单元312的操作。
视频解码器300可以将经重构的块存储在DPB 314中。如上所讨论的，DPB 314可以将参考信息(诸如用于帧内预测的当前图片以及用于后续运动补偿的先前解码的图片的样本)提供给预测处理单元304。此外，视频解码器300可以从DPB输出经解码的图片，以用于在诸如图1的显示设备118之类的显示设备上的后续呈现。
以这种方式，视频解码器300表示视频解码设备的示例，其包括：存储器，其被配置为存储视频数据；以及一个或多个处理单元，其在电路中实现并且被配置为：使用帧间预测和运动矢量来对视频数据的块进行解码；构造用于运动矢量的运动矢量预测的候选列表；以及基于用于运动矢量候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将运动矢量候选添加到候选列表中。
HEVCCU结构
现在将讨论HEVC中的CU结构和运动矢量预测。在HEVC中，切片中的最大译码单元被称为译码树块(CTB)或译码树单元(CTU)。CTB包括四叉树，其节点是译码单元。
在HEVC主简档中，CTB的大小范围可以从16x16到64x64(但是技术上可以支持8x8CTB大小)。译码单元(CU)可以具有与CTB相同的大小，并且小至8x8。利用一种模式(例如，帧间预测、帧内预测等)来对每个译码单元进行译码。当CU被帧间译码时，视频编码器200和视频解码器300可以进一步将CU分割为2或4个预测单元(PU)，或者当进一步分割不适用时，仅分割为一个PU。当在一个CU中存在两个PU时，它们可以是一半大小的矩形，或者是具有CU的1/4或3/4大小的两个矩形。
当CU被帧间译码时，针对每个PU存在一个运动信息集合。另外，利用唯一的帧间预测模式来对每个PU进行译码，以推导运动信息集合。
HEVC中的运动矢量预测
在HEVC标准中，存在针对预测单元(PU)的两种帧间预测模式，分别命名为合并(跳过被视为在没有残差的情况下合并的特殊情况)模式和高级运动矢量预测(AMVP)模式。在AMVP或合并模式下，视频编码器200和视频解码器300可以构造和维护针对多个运动矢量预测器的运动矢量(MV)候选列表。在合并模式下，视频编码器200和视频解码器300可以通过从MV候选列表中提取一个候选的运动信息来生成运动矢量以及参考索引。
在HEVC中，MV候选列表包含用于合并模式的多达5个候选以及用于AMVP模式的仅两个候选。合并候选可以包含运动信息集合，例如，与两个参考图片列表(列表0和列表1)相对应的运动矢量和参考索引。如果合并候选是通过合并索引来标识的，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将参考图片用于当前块的预测。另外，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为确定与合并索引相关联的运动矢量。然而，在AMVP模式下，对于来自列表0或列表1的每个潜在预测方向，视频编码器200将参考索引连同对MV候选列表的MV预测器(MVP)索引一起明确地用信号通知，这是因为AMVP候选仅包含运动矢量。在AMVP模式下，可以进一步完善预测运动矢量。
如上所看到的，合并候选对应于完整的运动信息集合，而AMVP候选仅由用于特定预测方向和参考索引的一个运动矢量组成。从相同的空间和时间相邻块来类似地推导用于两种模式的候选。
空间相邻候选
在HEVC中，视频编码器200和视频解码器300可以从如图5A和图5B所示的针对特定PU(PU0)的相邻块来推导空间MV候选，但是对于合并和AMVP模式，用于根据块来生成候选的技术有所不同。
图5A是示出用于合并模式的块500的空间相邻候选的概念图。图5B是示出用于AMVP模式的块502的空间相邻候选的概念图。在合并模式中，视频编码器200和视频解码器300可以按照在图5A中所示的顺序来推导多达四个空间MV候选。该顺序如下：左侧块(0，A1)、上方块(1，B1)、右上方块(2，B0)、左下方块(3，A0)和左上方块(4，B2)。
在AVMP模式下，视频编码器200和视频解码器300可以将相邻块分为两组：由块0和1组成的左侧组、以及包括块2、3和4的上方组，如图5B所示。对于每个组，在相邻块中的引用与用信号通知的参考索引所指示的参考图片相同的参考图片的潜在候选具有要被选择以形成该组的最终候选的最高优先级。可能所有的相邻块不都包含指向相同参考图片的运动矢量。因此，如果找不到这样的候选，则视频编码器200和视频解码器300可以将第一可用候选进行缩放以形成最终候选。因此，可以补偿时间距离差。
HEVC中的时间运动矢量预测
视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将时间运动矢量预测器(TMVP)候选(如果启用并且可用的话)添加到MV候选列表中在空间运动矢量候选之后。针对TMVP候选的运动矢量推导的过程对于合并模式和AMVP模式两者而言是相同的，然而，在合并模式下，针对TMVP候选的目标参考索引被设置为0。
用于TMVP候选推导的主要块位置是在同位PU外部的右下方块。在图6A中将该右下方块示为块600(T)。将该位置用于TMVP候选推导补偿了用于生成空间相邻候选的上方和左侧块的偏差。然而，如果块600位于当前CTB行外部(例如，在块602处)或者运动信息是不可用的，则视频编码器200和视频解码器300可以将块600替换为PU 606的中心块604(PU0)。
视频编码器200和视频解码器300可以从以切片级别(例如，在切片报头中)指示的同位图片的同位PU来推导用于TMVP候选的运动矢量。用于同位PU的运动矢量被称为同位MV。
类似于H.264/AVC中的时间直接模式，为了推导TMVP候选运动矢量，视频编码器200和视频解码器300可以对同位MV进行缩放以补偿时间距离差，如图6B所示。
下文描述了HEVC中的合并和AMVP模式的若干额外方面。
运动矢量缩放：假定运动矢量的值是与呈现时间中的图片的距离成比例的。运动矢量将两个图片进行关联：参考图片和包含运动矢量的图片(即包含图片)。当运动矢量被用于预测另一个运动矢量时，视频编码器200和视频解码器300可以基于图片顺序计数(POC)值来计算包含图片和参考图片的距离。
在一些示例中，对于要被预测的运动矢量，其相关联的包含图片和参考图片两者可以是不同的。因此，视频编码器200和视频解码器300可以计算新距离(基于POC)，并且视频编码器200和视频解码器300可以基于这两个POC距离来对运动矢量进行缩放。对于空间相邻候选，用于两个运动矢量的包含图片是相同的，而参考图片是不同的。在HEVC中，运动矢量缩放适用于针对空间和时间相邻候选的TMVP和AMVP两者。
人工运动矢量候选生成：如果运动矢量候选列表是不完整的(例如，包括少于预定数量的候选)，则视频编码器200和视频解码器300可以生成人工运动矢量候选，并且在运动矢量候选列表的末尾插入人工运动矢量候选，直到运动矢量候选列表具有规定数量的候选为止。
在合并模式下，存在两种类型的人工MV候选：仅针对B切片而推导出的组合候选；以及零候选(如果第一种类型没有提供足够的人工候选)。
对于已经在候选列表中并且具有必要的运动信息的每对候选，运动矢量候选可以通过参考列表0中的图片的第一候选的运动矢量和参考列表1中的图片的第二候选的运动矢量的组合，来推导双向组合运动矢量候选。
用于候选插入的修剪过程：来自不同块的候选可能恰好是相同的，这降低了合并/AMVP候选列表的效率。视频编码器200和视频解码器300可以应用修剪过程来解决该问题。修剪过程将一个候选与当前候选列表中的其它候选进行比较，以避免插入相同的候选。在一些矢量中，为了降低复杂度，视频编码器200和视频解码器300可以仅应用有限数量的修剪过程，而不是将每个潜在的候选与所有其它现有的候选进行比较。
最终运动矢量表达(UMVE)
现在将描述最终运动矢量表达(UMVE)。可以将UMVE与所提出的运动矢量表达方法一起用于跳过或合并模式。在以下文档中描述了UMVE的示例：S.Jeong，M.W.Park，C.Kim，“CE4 Ultimate motion vector expression in JVET-J0024(Test 4.2.9)”，JVET-K0115，2018年7月；以及S.Jeong，M.W.Park，Y.Piao，M.Park，K.Choi，“CE4 Ultimate motionvector expression(Test 4.5.4)”，JVET-L0054，2018年10月。示例UMVE技术以与VVC相同的方式重用合并候选。视频编码器200可以被配置为在合并候选当中选择候选。然后，视频编码器200可以使用所提出的运动矢量表达方法来进一步扩展合并候选。UMVE提供了具有简化信令的新运动矢量表达。这种表达方法包括起点、运动幅度和运动方向。这种提出的技术按照原样使用合并候选列表。然而，在一个示例中，对于UMVE的扩展技术，仅考虑作为(例如，如MRG_TYPE_DEFAULT_N语法元素所指示的)默认合并类型的候选。
图7是示出示例UMVE搜索过程的概念图。如图7所示，可以在运动幅度和运动方向两者方面来修改用于当前帧702中的当前块706的运动矢量708。如下文将更加详细地解释的，运动幅度和运动方向的不同变化可以产生不同的运动矢量(例如，运动矢量710或运动矢量712)。运动矢量710和712可以被称为具有UMVE(或者简单地被称为UMVE候选)的合并候选(在这种情况下，运动矢量708)。也就是说，通过利用UMVE改变运动矢量708来创建运动矢量710和712。
运动矢量708也可以具有不同的预测方向。预测方向信息指示在L0(帧700)、L1(帧704)以及L0和L1预测之间的预测方向。如图7和图8所示，对于B切片，使用所提出的UMVE技术，视频编码器200和视频解码器300可以通过使用镜像技术，从具有单向预测的合并候选来生成双向预测候选。图8是示出示例UMVE搜索点的概念图。例如，如果合并候选是具有参考列表L1的单向预测候选，则视频编码器200和视频解码器300可以通过搜索在列表0中与用于列表1的参考图片成为镜像的参考图片，来确定参考列表L0的参考索引。如果不存在对应的图片，则视频编码器200和视频解码器300使用与当前图片最接近的参考图片。视频编码器200和视频解码器300可以通过对L1(帧704)的运动矢量进行缩放来推导L0(帧700)的运动矢量。视频编码器200和视频解码器300可以使用图片顺序计数(POC)距离来计算缩放因子。
如果UMVE候选(即，具有UMVE的合并候选)的预测方向与原始合并候选之一相同，则视频编码器200可以用信号通知具有值0的索引作为UMVE预测方向。然而，如果UMVE候选的预测方向与原始合并候选之一不同，则视频编码器200可以用信号通知具有值1的索引。在发送第一比特之后，视频编码器200可以基于UMVE预测方向的预定义优先级顺序来用信号通知剩余预测方向。示例优先级顺序是L0/L1预测、L0预测和L1预测。
如果合并候选的预测方向是L1，则信令“0”是用于UMVE预测方向L1。信令“10”是用于UMVE预测方向L0和L1。信令“11”是用于UMVE预测方向L0。
如果L0和L1预测列表是相同的，则视频编码器200不用信号通知UMVE预测方向信息。
表1基本候选索引
Figure BDA0002983759580000341
表1中的基本候选索引定义了起点。基本候选索引指示在列表中的候选当中的最佳候选。如果基本候选的数量等于1，则视频编码器200不用信号通知基本候选索引。
表2距离索引
Figure BDA0002983759580000342
表2中的距离索引是运动幅度信息。距离索引指示距起点信息的预定义距离。距离索引的值指示视频解码器300可以改变(例如，来自合并候选列表的)基本候选所相差的幅度。视频解码器300改变基本候选所相差的方向是由方向索引来指示的。
表3方向索引
方向索引 00 01 10 11
x轴 + – N/A N/A
y轴 N/A N/A + –
表3中的方向索引表示相对于起点的运动矢量差(MVD)的方向。也就是说，方向索引指示应当以何种方式将距离索引与基本候选的X或Y分量相加或者从中减去。从表3可以看出，方向索引可以表示四个方向：上、下、左和右。
视频编码器200可以在发送跳过标志和合并标志之后发送UMVE标志。如果跳过和合并标志为真，则视频解码器300然后将解析UMVE标志。如果UMVE标志等于1，则视频解码器300然后将解析UMVE语法元素。然而，如果UMVE标志不是1，则视频解码器300将解析仿射标志。如果仿射标志等于1，则其指示使用仿射模式。如果仿射标志不是1，则视频解码器300将解析跳过/合并索引d以确定跳过/合并模式(例如，如在VVC测试模型(VTM)中)。
由于UMVE候选，不需要额外的行缓冲器。这是因为跳过/合并候选直接用作基本候选。使用输入UMVE索引，视频解码器300可以在运动补偿之前确定运动矢量(例如，UMVE)的补充。不需要为此保留长行缓冲器。
具有不同的方向信息集合的UMVE
T.Hashimoto，E.Sasaki，T.Ikai的增强的UMVE(“Non-CE4:Enhanced ultimatemotion vector expression”，JVET-L0355，2018年10月)提出了两项变更，以如下扩展S.Jeong，M.W.Park，Y.Piao，M.Park，K.Choi的UMVE(“CE4 Ultimate motion vectorexpression(Test 4.5.4)”，JVET-L0054，2018年10月)：
1)将方向数量从4增加到8。
2)使用多个距离列表。
表4运动方向
方向索引 000 001 010 011 100 101 110 111
x轴 +1 –1 0 0 +1/2 -1/2 -1/2 +1/2
y轴 0 0 +1 –1 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2
表4中的方向索引表示8个方向。对角方向的x轴和y轴的值分别是水平方向和垂直方向的一半。
表5第一距离列表
距离索引 0 1 2 3
像素距离 1/4-像素 1/2-像素 3/4-像素 5/4-像素
表6第二距离列表
距离索引 0 1 2 3
像素距离 1-像素 2-像素 4-像素 8-像素
考虑到将因区域和序列特性而不同的距离量(运动差异)，可以使用两组距离列表。用于列表的选择标志是经上下文译码的，因此可以以更优化的方式来用信号通知。JVET-L0355提出的方法将列表数量从1修改为2。两个距离列表见上文表5和表6。
另一种增强的UMVE技术(如在J.Li，R.-L.Liao，C.S.Lim，“CE4-related:Improvement on ultimate motion vector expression”，JVET-L0408，2018年10月)提出了三项变更，以如下扩展S.Jeong，M.W.Park，Y.Piao，M.Park，K.Choi的UMVE技术，(“CE4Ultimate motion vector expression(Test 4.5.4)”，JVET-L0054，2018年10月)：
1)将方向数量从4增加到8。
2)使用了两个适配距离表
3)针对大距离值的全像素搜索点
表7：原始UMVE方向表
方向索引 00 01 10 11
x轴 + – N/A N/A
y轴 N/A N/A + –
表8：额外的方向信息表
方向索引 00 01 10 11
x轴 + – + –
y轴 + – – +
向[0157]的UMVE技术添加了表8中的额外方向(其支持对角方向)。两个方向表中的一个方向表是基于候选基本运动矢量的角度来选择的。如果基本运动矢量候选的角度在[22.5°,67.5°]、[112.5°,157.5°]、[202.5°,247.5°]或[292.5°,337.5°]范围内，则使用表8中的对角方向表。否则，使用表7中的水平/垂直方向表。在图9中示出了方向表选择的图示。
表9 CE4.5.4UMVE距离表
Figure BDA0002983759580000371
表10提议的额外UMVE距离表
Figure BDA0002983759580000372
S.Jeong，M.W.Park，Y.Piao，M.Park，K.Choi的UMVE技术(“CE4Ultimate motionvector expression(Test 4.5.4)”，JVET-L0054，2018年10月)使用一个固定距离表(如表9所示)来生成UMVE搜索点。除了表9之外，JVET-L0054的这种增强的UMVE将表10中的另一适配距离表用于两种方法：(1)图像分辨率适配距离表以及(2)基于发生的距离表重新排序。
图像分辨率适配距离表
如果图片分辨率不大于2K(即1920×1080)，则将表9用作基本距离表。否则，将表10用作基本距离表。
基于发生的距离表重新排序
根据每个距离索引在先前译码的图片中的使用的发生来对距离索引重新排序(从高到低排列)。例如，假定将表9用作基本距离表，并且在先前译码的图片中使用2-像素的次数最多，则将为2-像素距离分配索引0而不是2。
为了降低复杂度，修改增强的UMVE候选，以使得如果UMVE距离大于门限，则使用UMVE模式的CU使用全像素而不是子像素运动矢量分辨率。在一种示例实现方式中，将16-像素距离用作门限。
基于历史的运动预测
基于历史的运动矢量预测(HMVP)(例如，如在L.Zhang、K.Zhang、H.Liu、Y.Wang、P.Zhao和D.Hong，“CE4-related:History-based Motion Vector Prediction”，JVET-K0104，2018年7月中描述的)涉及将用于先前解码的运动矢量的表保持为HMVP候选。在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为在解码经非仿射帧间译码的块(例如，使用正常平移运动矢量而译码的块)时更新HMVP表。视频编码器200和视频解码器300可以将所检索到的运动矢量作为新HMVP候选添加到存储HMVP表的缓冲器或其它存储器的最后一个条目中。在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以应用先进先出(FIFO)或约束FIFO规则来添加或移除HMVP表中的候选。视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将HMVP表中的候选用于合并候选列表或AMVP候选列表。在一个示例中，包括组合候选和零候选的人工运动矢量可以被HMVP表中的候选替换。
在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为在处理新切片时清空HMVP表。也就是说，在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为在对新切片进行译码时移除HMVP表中的所有条目。如果块是利用合并/跳过或AMVP模式来译码的，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为构造用于该块的合并候选列表或AMVP候选列表。如果列表中的可用候选数量小于预定义的最大限制，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为使用HMVP表中的候选来填充候选列表。如果存在经非仿射帧间译码的块(例如，使用常规帧间预测而译码的块)，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将与该块相关联的运动矢量添加到HMVP表的最后一个条目中。视频编码器200和视频解码器300可以被配置为在添加新候选之后更新HMVP表。
在图10中描绘了使用HMVP时的总体解码流程。如图10所示，视频解码器300可以加载具有HMVP候选的表(1000)。视频解码器300然后可以使用HMVP候选来对视频数据的块进行解码(1002)。例如，视频解码器300可以使用来自HMVP表的候选来生成合并或AMVP候选列表。视频解码器300可以从合并或AMVP候选列表中确定用于当前块的运动信息(例如，运动矢量、参考图片索引和/或参考图片列表)，并且然后可以使用所确定的运动信息来对视频数据的块进行解码。然后，视频解码器300可以利用经解码的运动信息来更新HMVP表(1004)。例如，视频解码器300可以将用于视频数据的经解码的块的运动信息添加到HMVP表中。然后，视频解码器300可以使用预定规则(诸如下文描述的FIFO规则或FIFO约束规则)从HMVP表中移除一个或多个候选。
假定HMVP表大小是L，在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以在向包含S个HMVP候选的表中添加新候选时应用在图11A中所示的先进先出(FIFO)规则。如图11A所示，HMVP表在更新之前包括HMVP候选HMVP0到HMVPL-1。要被移除的HMVP候选1100(HMVP0)是以白色阴影和虚线轮廓示出。要被添加的HMVP候选1102(CL-1)是以灰色阴影和虚线轮廓示出的。在更新过程期间，视频编码器200和视频解码器300将新候选1102(CL-1)添加到HMVP表(被布置为FIFO)的最后一个条目中，并且移除第一条目中的候选1100(HMVP0)。因此，HMVP表总是包含L个最新候选。
FIFO规则可以使得HMVP表包括冗余候选(例如，具有相同运动信息的候选)。在其它示例中，视频编码器200和视频解码器300可以使用如图11B所示的约束FIFO规则来解决冗余候选的问题。约束FIFO规则包括修剪过程。在添加新候选1102(CL-1)之前，视频编码器200和视频解码器300可以移除表中的冗余候选。在图8B中，冗余候选是利用点划线轮廓用白色加阴影的。在图11B的示例中，候选1104(HMVP2)是与稍后添加的候选(例如，候选1106(HMVPL-1))相同的。视频编码器200和视频解码器300可以将位于所移除的候选1104之后的候选向前移动以填充空条目。然后，视频编码器200和视频解码器300可以将新候选1102(CL-1)添加到HMVP表的最后一个条目中。
如上所讨论的，视频编码器200和视频解码器300可以在合并候选列表构建过程中使用HMVP候选。视频编码器200和视频解码器300可以在TMVP候选之后将HMVP候选从HMVP表中的最后一个条目插入到第一个条目。在一个示例中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为对HMVP候选应用修剪过程。在一个示例中，视频编码器200和视频解码器300可以继续将HMVP候选插入到合并候选列表中，直到合并候选数量达到预定义的最大限制。
类似地，视频编码器200和视频解码器300可以在AMVP候选列表构造过程中使用HMVP候选。视频编码器200和视频解码器300可以将最后K个HMVP候选插入到AMVP候选列表中在TMVP候选之后。在一个例子中，所插入的HMVP候选必须与AMVP具有相同的参考图片。视频编码器200和视频解码器300还可以对HMVP候选应用修剪过程。
如上所述，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将UMVE用于跳过或合并模式。在一些示例中，UMVE技术重用可以与在VVC中使用的合并候选相同的合并候选。视频编码器200可以选择合并候选当中的候选，并且可以利用UMVE方法来进一步扩展所选择的候选，从而创建UMVE候选(即，具有UMVE的合并候选)。如上所介绍的，UMVE候选由用于修改所选择的候选的距离信息和方向信息两者组成。对于合并候选列表，列表中的一个候选可以由列表中的先前候选中的具有UMVE的一个先前候选来表达(例如，作为先前合并候选的UMVE候选)。也就是说，合并候选列表中的一些候选可以与利用UMVE扩展的先前候选相同。因此，针对这样的候选计算UMVE候选可能花费时间，但可能提供很少的译码增益。此外，由于合并候选列表中的大量先前合并候选，这样的合并候选还可以具有较高的合并索引值。对合并索引和UMVE候选索引进行译码也可以导致更高的比特率。
对于历史表，HMVP候选也可以由具有UMVE的另一HMVP候选来表达(例如，HMVP候选的UMVE候选)。因此，将该HMVP候选添加到合并候选列表中也可能遇到上述相同的问题。
当将来自历史表的HMVP候选添加到合并候选列表中时，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为对列表中的所有合并候选执行修剪检查。这种检查确保在添加到合并候选列表中之后所添加的HMVP候选将不是冗余的合并候选(即，与先前添加的候选相同)。然而，这种修剪检查可能遍历所有合并候选对象，并且可能花费额外的时间。
用于HMVP的示例技术选择最后N个HMVP候选并且将它们添加到合并候选列表中。子采样HMVP(如在W.-J.Chien，Y.Han，H.Huang，C.-C.Chen，M.Karczewicz，“CE4-related:Modification on History-based Mode Vector Prediction”，JVET-L0401，2018年10月中所描述的)从每四个HMVP候选中选择一个HMVP候选，并且将它们添加到合并候选列表中。在一些示例中，还可以通过检查列表中的所有合并候选来修剪所选择的子采样HMVP候选。
一些示例HMVP技术涉及在将新HMVP候选添加到历史表中时检查冗余的HMVP候选。修剪检查可以遍历历史表中的所有HMVP候选。这种修剪检查可能是耗时的，并且可能降低编码器和解码器的吞吐量。
为了解决上述问题，提出了以下方法。可以将以下技术的任何组合一起使用。
在一个示例中，如果一个合并候选(运动矢量候选)可以由候选列表中的先前合并候选中的具有UMVE的一个先前合并候选来表达，则视频编码器200可以被配置为跳过该合并候选的UMVE计算。也就是说，当确定要选择哪个合并候选以及是否针对该合并候选使用UMVE时，视频编码器200可以被配置为以特定顺序来测试合并候选列表中的合并候选。在测试之后，视频编码器200可以选择该合并候选或者具有提供最佳率失真结果的UMVE的合并候选(例如，特定UMVE候选)。然而，在一些示例中，列表中的一个合并候选可能与先前考虑的UMVE候选相同(即，具有UMVE的先前合并候选)。在这种情况下，视频编码器200可以被配置为跳过测试这样的合并候选并且跳过计算针对该合并候选的UMVE候选。这是因为测试和计算针对这样的合并候选的UMVE候选对于先前考虑的合并候选而言非常可能是冗余的。
因此，在本公开内容的一个示例中，视频编码器200可以被配置为确定候选列表中的当前运动矢量候选是否可以由具有UMVE的先前运动矢量候选来表达，并且基于该确定来跳过针对当前运动矢量候选的UMVE的计算。
考虑以下示例。视频编码器200可以构造包括n个合并候选(MV1、MV2、…、MVn)的合并候选列表。视频编码器200可以被配置为计算和测试针对列表中的每个合并候选的UMVE候选，以确定最佳候选。如上所述，视频编码器200可以计算针对每个合并候选的多个UMVE候选。因此，合并候选列表中的每个候选可以表示一组可能候选，该组中的每个候选具有不同的UMVE。如果合并候选列表中的MVj等于先前考虑的合并候选MVi的UMVE候选中的任何一者，则视频编码器200将跳过测试MVj并且跳过对针对MVj的UMVE候选的计算。在本示例中，MVj是在MVi之后测试的(即，MVi在检查顺序中排在第一位)。
图12是示出根据本公开内容的一个示例的示例编码过程的流程图。在一些示例中，图12的技术可以由图3的UMVE修剪单元225来执行。在其它示例中，图12的技术可以由运动估计单元222和视频编码器200的一个或多个其它结构单元来执行。如图12所示，视频编码器200可以被配置为构造合并候选列表(1200)。视频编码器200还可以被配置为计算针对合并候选列表(1202)中的第一候选(例如，第一运动矢量候选)的UMVE候选，并且测试针对第一候选的UMVE候选(例如，率失真测试)(1204)。然后，视频编码器200可以获得合并候选列表中的下一候选(1206)。
此时，视频编码器200可以然后确定下一候选是否等于先前UMVE候选(1208)。如果是的话，视频编码器200可以跳过针对下一合并候选的UMVE计算和测试(1210)。视频编码器200然后将获得合并候选列表中的下一候选(1206)。如果否的话，视频编码器200可以计算针对合并候选列表中的下一候选的UMVE候选(1212)，并且测试针对第一候选的UMVE候选(1214)。视频编码器200然后可以获得列表中的下一候选1206。在合并候选列表的所有UMVE计算和测试之后，视频编码器200将选择最佳UMVE候选并且利用所选择的UMVE候选来对视频数据的块进行译码。
在本公开内容的其它示例中，视频编码器200和视频解码器300两者可以被配置为基于要被添加的候选的UMVE候选和/或先前添加的候选的UMVE候选来构造一个或多个候选列表(例如，用于HMVP的历史表和合并候选列表)。具体地，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为基于各个候选的UMVE候选来添加或不添加(例如，修剪)候选列表。以这种方式，冗余的或可能冗余的候选可以不被添加到候选列表中。概括而言，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为：将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；基于一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选来确定是否将下一运动矢量候选添加到候选列表中；以及使用候选列表来对视频数据的当前块进行编码/解码。
在本公开内容的一个示例中，候选列表是合并候选列表，并且下一运动矢量候选是来自历史表的HMVP候选。在该示例中，当从历史表向合并候选列表添加HMVP候选时，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为对所有合并候选执行修剪，直到遇到匹配的候选(例如，合并列表中的与HMVP候选匹配的候选)为止。如果该添加的HMVP候选可以由已经在列表中的具有UMVE的合并候选(即，已经在合并候选列表中的合并候选的UMVE候选)来表达，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为丢弃(例如，修剪)该HMVP候选并且终止任何剩余的修剪检查。这种技术可以减少修剪检查的数量。
因此，在本公开内容的一个示例中，为了基于已经在合并候选列表中的候选的最终运动矢量表达来确定是否将HMVP候选添加到合并候选列表中，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为：使用合并候选列表中的一个或多个候选来执行对HMVP候选的修剪；如果HMVP候选与已经在合并候选列表中的候选的UMVE候选匹配，则终止修剪；以及丢弃HMVP候选。
在另一示例中，当执行子采样HMVP技术时，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为选择要添加到合并候选列表中的HMVP候选子集。HMVP候选子集可以包括{Sub_HMVP_1,Sub_HMVP_2,…,Sub_HMVP_n}。Sub_HMVP_i(i＝1～n)是从历史表中选择的第iHMVP候选。如果Sub_HMVP_i(i＝2～n)可以由具有UMVE的Sub_HMVP_1(即，Sub_HMVP_1的UMVE候选)来表达，则视频编码器200和视频解码器300将不将Sub_HMVP_i添加到合并候选列表中。这种方法有助于在从历史表中选择不需要的子采样HMVP候选(Sub_HMVP_i)之后立即丢弃这样的候选。这种技术可以减少修剪检查的数量。
在一个示例中，每个Sub_HMVP_i将仅利用Sub_HMVP_1而不是所有合并候选对象来进行修剪。也就是说，已经在合并候选列表中的一个或多个候选包括第一子采样HMVP候选(Sub_HMVP_1)，其中，第一子采样HMVP候选是从历史表中选择的第一候选。下一运动矢量候选是从历史表中在第一子采样HMVP候选之后选择的第二子采样HMVP候选(例如，Sub_HMVP_i)。在该示例中，为了基于第一子采样HMVP候选的最终运动矢量表达来确定是否将第二子采样HMVP候选添加到合并候选列表中，视频编码器200和视频解码器300被配置为：使用第一子采样HMVP候选来执行对第二子采样HMVP候选的修剪；以及如果第二子采样HMVP候选与第一子采样HMVP候选的UMVE候选匹配，则丢弃第二子采样HMVP候选。
在另一示例中，当将新HMVP候选添加到历史表中时，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为仅利用最后的HMVP候选来修剪新HMVP候选。也就是说，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为利用向HMVP表最先前添加的候选(即，最后的HMVP候选)来修剪新HMVP候选。如果新HMVP候选可以由具有UMVE的最后的HMVP候选(例如，最后的HMVP候选的UMVE候选)来表达，则视频编码器200和视频解码器300可以被配置为丢弃该新HMVP候选。否则，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为将该新HMVP候选添加到历史表中。这种技术在更新历史表时仅使用一次修剪，从而提高了编码器和解码器的吞吐量。这种技术还确认了表中的HMVP候选具有更高的多样性(例如，更少的冗余候选)。
在本公开内容的前述示例中，候选列表是用于基于历史的运动矢量预测器(HMVP)候选的历史表。为了确定是否将下一HMVP候选添加到历史表中，视频编码器200和视频解码器300被配置为相对于最后的HMVP候选的UMVE候选来修剪当前HMVP候选。
鉴于前文，本公开内容的技术可以改进视频译码领域，至少是因为在各个示例中，视频编码器200和视频解码器300可以执行更少的处理操作和/或使用这些技术而译码和传输的比特流可以更有效地译码，从而减少带宽传输消耗。例如，通过跳过UMVE计算、跳过将HMVP候选添加到合并候选列表中、和/或仅在添加最后的候选之后对来自历史的HMVP候选进行修剪，可以执行更少的处理操作。同样地，通过以这种方式从合并候选列表修剪候选，可以减少用于表示针对合并候选列表的索引值所需要的码字的数量，同时还使用更准确地标识参照块的合并候选，从而减小比特流大小，这是既是因为合并模式可以用于对运动矢量进行译码，也是因为残差值可以更小。
图13是示出用于对当前块进行编码的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频编码器200(图1和3)进行了描述，但是应当理解的是，其它设备可以被配置为执行与图13的方法类似的方法。在一些示例中，图13的技术可以由图3的UMVE修剪单元225来执行。在其它示例中，图13的技术可以由运动估计单元222和视频编码器200的一个或多个其它结构单元来执行。
视频编码器200可以构造候选列表。例如，视频编码器200可以将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中(350)。根据上述公开内容的技术，视频编码器200可以基于一个或多个候选中的相应候选的UMVE候选来确定是否将下一运动矢量添加到候选列表中(352)。
然后，视频编码器200使用来自候选列表的运动矢量来预测当前块(354)。例如，视频编码器200可以使用运动矢量来形成用于当前块的预测块。然后，视频编码器200可以计算用于当前块的残差块(356)。为了计算残差块，视频编码器200可以计算在原始的未经译码的块与用于当前块的预测块之间的差。然后，视频编码器200可以对残差块的系数进行变换和量化(358)。接下来，视频编码器200可以扫描残差块的经量化的变换系数(360)。在扫描期间或在扫描之后，视频编码器200可以对系数进行熵编码(362)。例如，视频编码器200可以使用CAVLC或CABAC来对系数进行编码。然后，视频编码器200可以输出块的经熵译码的数据(364)。
图14是示出用于对视频数据的当前块进行解码的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频解码器300(图1和4)进行了描述，但是应当理解的是，其它设备可以被配置为执行与图14的方法类似的方法。在一些示例中，图14的技术可以由图4的UMVE修剪单元317来执行。在其它示例中，图14的技术可以由运动补偿单元316和视频解码器300的一个或多个其它结构单元来执行。
视频解码器300可以接收用于当前块的经熵译码的数据(例如，经熵译码的预测信息和用于与当前块相对应的残差块的系数的经熵译码的数据)(370)。视频解码器300可以对经熵译码的数据进行熵解码以确定用于当前块的预测信息并且重现残差块的系数(372)。
然后，视频解码器300可以构造候选列表。例如，视频解码器300可以将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中(374)。在一些示例中，当生成候选列表时，视频解码器300还可以被配置为生成针对从空间/时间相邻候选(例如，候选列表中的候选)中取回的现有候选的一个或多个UMVE候选。根据上述公开内容的技术，视频解码器300可以基于一个或多个候选中的相应候选的UMVE候选来确定是否将下一运动矢量添加到候选列表中(376)。
然后，视频解码器300可以使用来自如用于当前块的预测信息所指示的候选列表的运动矢量来预测当前块(378)，以计算用于当前块的预测块。例如，在已经将来自当前块的空间/时间邻居的第一候选集合添加到列表中，并且然后生成针对一个或多个候选的UMVE候选，并且然后已经确定新的空间/时间邻居具有与现有候选和其UMVE候选不同的新运动矢量候选之后，视频解码器300可能已经将新运动矢量候选添加到运动矢量预测器列表中。因此，视频解码器300可以假定索引标识运动矢量预测器列表中的新运动矢量候选，选择新运动矢量候选作为要用于预测要用于计算用于当前块的预测块的运动矢量的运动矢量预测器。然后，视频解码器300可以对所重现的系数进行逆扫描(380)，以创建经量化的变换系数的块。然后，视频解码器300可以对系数进行逆量化和逆变换以产生残差块(382)。最终，视频解码器300可以通过将预测块和残差块进行组合来对当前块进行解码(384)。
要认识到的是，根据示例，本文描述的任何技术的某些动作或事件可以以不同的顺序执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，并非所有描述的动作或事件是对于实施所述技术都是必要的)。此外，在某些示例中，动作或事件可以例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器并发地而不是顺序地执行。
在一个或多个示例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实现。如果用软件来实现，则所述功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或者通过其进行传输并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其对应于诸如数据存储介质之类的有形介质或者通信介质，所述通信介质包括例如根据通信协议来促进计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。以这种方式，计算机可读介质通常可以对应于(1)非暂时性的有形计算机可读存储介质、或者(2)诸如信号或载波之类的通信介质。数据存储介质可以是可以由一个或多个计算机或者一个或多个处理器访问以取得用于实现在本公开内容中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用的介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。
举例来说而非进行限制，这样的计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、闪存、或者能够用于以指令或数据结构形式存储期望的程序代码以及能够由计算机访问的任何其它介质。此外，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者无线技术(例如，红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其它远程源传输指令，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者无线技术(例如，红外线、无线电和微波)被包括在介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其它临时性介质，而是替代地针对非临时性的有形存储介质。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘利用激光来光学地复制数据。上述各项的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围之内。
指令可以由一个或多个处理器来执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它等效的集成或分立逻辑电路。因此，如本文所使用的术语“处理器”可以指代前述结构中的任何一者或者适于实现本文描述的技术的任何其它结构。另外，在一些方面中，本文描述的功能可以在被配置用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内提供，或者被并入经组合的编解码器中。此外，所述技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。
本公开内容的技术可以在多种多样的设备或装置中实现，包括无线手机、集成电路(IC)或一组IC(例如，芯片组)。在本公开内容中描述了各种组件、模块或单元以强调被配置为执行所公开的技术的设备的功能性方面，但是不一定需要通过不同的硬件单元来实现。确切而言，如上所述，各种单元可以被组合在编解码器硬件单元中，或者由可互操作的硬件单元的集合(包括如上所述的一个或多个处理器)结合适当的软件和/或固件来提供。
已经描述了各个示例。这些和其它示例在所附的权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种被配置为对视频数据进行解码的装置，所述装置包括：
存储器，其被配置为存储视频数据；以及
在电路中实现并且与所述存储器相通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；
基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及
使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行解码。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述候选列表是合并候选列表，并且其中，所述下一运动矢量候选是来自历史表的基于历史的运动矢量预测(HMVP)候选。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，为了基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述HMVP候选添加到所述合并候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
使用所述合并候选列表中的所述一个或多个候选来执行对所述HMVP候选的修剪；
如果所述HMVP候选与所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述UMVE候选匹配，则终止所述修剪；以及
丢弃所述HMVP候选。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述合并候选列表的所述一个或多个候选包括第一子采样HMVP候选，其中，所述第一子采样HMVP候选是从所述历史表中选择的第一候选，并且其中，所述下一运动矢量候选是从所述历史表中选择的在所述第一子采样HMVP候选之后的第二子采样HMVP候选。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，为了基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述第二子采样HMVP候选添加到所述合并候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪；以及
如果所述第二子采样HMVP候选与所述第一子采样HMVP候选的所述UMVE候选匹配，则丢弃所述第二子采样HMVP候选。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，为了使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪，所述一个或多个处理器还被配置为：
仅使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述候选列表是用于基于历史的运动矢量预测器(HMVP)候选的历史表，其中，所述下一运动矢量候选是当前HMVP候选，并且其中，为了确定是否将所述下一运动矢量候选添加到所述候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
相对于最后的HMVP候选的所述UMVE候选来修剪所述当前HMVP候选。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括：
显示器，其被配置为显示包括所述视频数据的所解码的当前块的图片。
9.一种对视频数据进行解码的方法，所述方法包括：
将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；
基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及
使用所述候选列表来对视频数据的所述当前块进行解码。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述候选列表是合并候选列表，并且其中，所述下一运动矢量候选是来自历史表的基于历史的运动矢量预测(HMVP)候选。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述HMVP候选添加到所述合并候选列表中，包括：
使用所述合并候选列表中的所述一个或多个候选来执行对所述HMVP候选的修剪；
如果所述HMVP候选与所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述UMVE候选匹配，则终止所述修剪；以及
丢弃所述HMVP候选。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述合并候选列表的所述一个或多个候选包括第一子采样HMVP候选，其中，所述第一子采样HMVP候选是从所述历史表中选择的第一候选，并且其中，所述下一运动矢量候选是从所述历史表中选择的在所述第一子采样HMVP候选之后的第二子采样HMVP候选。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述第二子采样HMVP候选添加到所述合并候选列表中，包括：
使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪；以及
如果所述第二子采样HMVP候选与所述第一子采样HMVP候选的所述UMVE候选匹配，则丢弃所述第二子采样HMVP候选。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪，包括：
仅使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述候选列表是用于基于历史的运动矢量预测器(HMVP)候选的历史表，其中，所述下一运动矢量候选是当前HMVP候选，并且其中，确定是否将所述下一运动矢量候选添加到所述候选列表中包括：
相对于最后的HMVP候选的所述UMVE候选来修剪所述当前HMVP候选。
16.根据权利要求9所述的方法，还包括：
显示包括所述视频数据的所解码的当前块的图片。
17.一种被配置为对视频数据进行编码的装置，所述装置包括：
存储器，其被配置为存储视频数据；以及
在电路中实现并且与所述存储器相通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；
基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及
使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述候选列表是合并候选列表，并且其中，所述下一运动矢量候选是来自历史表的基于历史的运动矢量预测(HMVP)候选。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，为了基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述HMVP候选添加到所述合并候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
使用所述合并候选列表中的所述一个或多个候选来执行对所述HMVP候选的修剪；
如果所述HMVP候选与所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述UMVE候选匹配，则终止所述修剪；以及
丢弃所述HMVP候选。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述合并候选列表的所述一个或多个候选包括第一子采样HMVP候选，其中，所述第一子采样HMVP候选是从所述历史表中选择的第一候选，并且其中，所述下一运动矢量候选是从所述历史表中选择的在所述第一子采样HMVP候选之后的第二子采样HMVP候选。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，为了基于所述一个或多个候选中的所述相应候选的所述最终运动矢量表达来确定是否将所述第二子采样HMVP候选添加到所述合并候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪；以及
如果所述第二子采样HMVP候选与所述第一子采样HMVP候选的所述UMVE候选匹配，则丢弃所述第二子采样HMVP候选。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，为了使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪，所述一个或多个处理器还被配置为：
仅使用所述第一子采样HMVP候选来执行对所述第二子采样HMVP候选的修剪。
23.根据权利要求17所述的装置，其中，所述候选列表是用于基于历史的运动矢量预测器(HMVP)候选的历史表，其中，所述下一运动矢量候选是当前HMVP候选，并且其中，为了确定是否将所述下一运动矢量候选添加到所述候选列表中，所述一个或多个处理器还被配置为：
相对于最后的HMVP候选的所述UMVE候选来修剪所述当前HMVP候选。
24.根据权利要求17所述的装置，其中，为了使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码，所述一个或多个处理器还被配置为：
确定所述候选列表中的当前运动矢量候选是否能够通过具有UMVE候选的先前运动矢量候选来表达；以及
基于所述确定来跳过针对所述当前运动矢量候选的所述UMVE候选的计算。
25.根据权利要求17所述的装置，还包括：
相机，其被配置为捕获包括所述视频数据的所述当前块的图片。
26.一种对视频数据进行编码的方法，所述方法包括：
将一个或多个运动矢量候选添加到用于针对所述视频数据的当前块的运动矢量预测的候选列表中；
基于所述一个或多个候选中的相应候选的最终运动矢量表达(UMVE)候选，来确定是否将下一运动矢量候选添加到所述候选列表中；以及
使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述候选列表是合并候选列表，并且其中，所述下一运动矢量候选是来自历史表的基于历史的运动矢量预测(HMVP)候选。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述合并候选列表的所述一个或多个候选包括第一子采样HMVP候选，其中，所述第一子采样HMVP候选是从所述历史表中选择的第一候选，并且其中，所述下一运动矢量候选是从所述历史表中选择的在所述第一子采样HMVP候选之后的第二子采样HMVP候选。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述候选列表是用于基于历史的运动矢量预测器(HMVP)候选的历史表，其中，所述下一运动矢量候选是当前HMVP候选，并且其中，确定是否将所述下一运动矢量候选添加到所述候选列表中包括：
相对于最后的HMVP候选的所述UMVE候选来修剪所述当前HMVP候选。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，使用所述候选列表来对所述视频数据的所述当前块进行编码包括：
确定所述候选列表中的当前运动矢量候选是否能够通过具有UMVE候选的先前运动矢量候选来表达；以及
基于所述确定来跳过针对所述当前运动矢量候选的所述UMVE候选的计算。
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