CN113273199B - 用于视频解码的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的各方面提供了用于视频编码的方法和装置。在该方法中，根据已编码视频比特流，对当前编码树单元(CTU)中的当前块的预测信息进行解码。预测信息指示帧内块复制(IBC)模式。基于指向参考块的块矢量，确定参考块的填充值。参考块的填充值从参考样本行复制得到。基于参考块的填充值，重建当前块的至少一个样本。

Description

用于视频解码的方法和装置
援引并入
本申请要求于2020年1月3日提交的题为“Method and Apparatus for VideoCoding”的美国专利申请第16/734,107号(其要求于2019年1月6日提交的题为“Intrapicture block compensation with boundary padding”的美国临时申请第 62/788,935号的优先权权益)的优先权权益。在先申请的全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开描述了总体上涉及视频编解码的实施例。
背景技术
本文所提供的背景描述是出于总体上呈现本公开的内容的目的。在该背景部分中描述的范围内，目前命名的发明人的作品以及提交之时不可另行具备现有技术资格的本描述的各方面既未明确、亦未默示地承认为本公开的现有技术。
可以使用具有运动补偿的帧间图片预测来执行视频编码和解码。未压缩的数字视频可以包括一系列图片，每个图片具有例如1920x1080亮度样本及相关联的色度样本的空间维度。该一系列图片可以具有固定的或可变的图片速率(也非正式地称为帧率)，例如每秒60幅图片或60Hz。未压缩的视频具有很高的比特率要求。例如，在每样本8比特下，1080p60 4：2：0的视频(在60Hz帧率下具有1920x1080亮度样本分辨率)需要接近1.5Gbit/s的带宽。一小时的此类视频需要600GB以上的存储空间。
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。压缩可以有助于减小上述带宽或存储空间需求，在某些情况下可以减小两个数量级或大于两个数量级。可以采用无损压缩和有损压缩以及它们的组合。无损压缩是指可以从已压缩的原始信号中重建原始信号的精确副本的技术。当使用有损压缩时，已重建信号可能与原始信号不同，但是原始信号和已重建信号之间的失真足够小，以使已重建信号可用于预期应用。在视频的情况下，广泛使用有损压缩。可容忍的失真量取决于应用，例如某些消费流式应用的用户相比电视分布应用的用户来说可以容忍更高的失真。可实现的压缩率可以反映：更高的可允许/可容许的失真可以产生更高的压缩率。
运动补偿可以是有损压缩技术，且可以涉及下述技术：来自先前已重建的图片或其部分(参考图片)的样本数据的块在沿着由运动矢量(此后称为MV) 指示的方向空间偏移之后，被用于预测新重建的图片或图片部分。在一些情况下，参考图片可以与当前正在重建的图片相同。MV可以具有X和Y两个维度，或具有三个维度，第三个维度指示正在使用的参考图片(后者间接地可以是时间维度)。
在一些视频压缩技术中，可以根据其他MV例如根据在空间上与正在重建的区域相邻的样本数据的另一个区域相关的、且解码顺序在该MV之前的MV 来预测适用于样本数据的某个区域的MV。这样做可以大大减少编码MV所需的数据量，从而消除冗余并增加压缩率。MV预测可以有效地工作，例如由于在对从相机获得的输入视频信号(称为自然视频)进行编码时，存在以下统计可能性：比适用单个MV的区域更大的区域在相似的方向上移动，因此在某些情况下，可以使用从相邻区域的MV导出的相似运动矢量来预测该更大的区域。这使得为给定区域找到的MV与根据周围MV所预测的MV相似或相同，进而在熵编码之后，该为给定区域找到的MV可以用比直接编码MV时使用的位数更少的位数来表示。在一些情况下，MV预测可以是无损压缩从原始信号(即样本流)中导出的信号(即MV)的示例。在其他情况下，例如由于根据多个周围MV计算预测值时出现舍入误差，因此MV预测本身可以是有损的。H.265/HEVC(ITU-T建议书H.265，“高效视频编解码(High Efficiency Video Coding)”，2016年12月)中描述了各种MV预测机制。在H.265提供的多种 MV预测机制中，本申请描述的是下文称作“空间合并”的技术。
参考图1，当前块(101)包括在运动搜索过程期间已由编码器发现的样本，可以根据已产生空间偏移的相同大小的先前块来预测该样本。可从与一个或多个参考图片相关联的元数据中导出MV，而非对MV直接编码，例如使用与被标记为A0、A1和B0、B1、B2(分别对应102到106)的五个周围样本中的任一样本相关联的MV，(按解码次序)从最近的参考图片的元数据中导出该MV。在H.265中，MV预测可以使用相邻块正在使用的相同参考图片的预测值。
发明内容
本公开的各方面提供了用于解码器中的视频解码的方法和装置。在一个实施例中，提供一种在解码器处进行视频编码的方法。在该方法中，根据已编码视频比特流，对当前编码树单元(CTU)中的当前块的预测信息进行解码。预测信息指示帧内块复制(IBC)模式。基于指向参考块的块矢量，确定参考块的填充值。参考块的填充值从参考样本行复制得到。基于参考块的填充值，重建当前块的至少一个样本。
在一个实施例中，参考块的重建样本未存储在参考样本存储器中，以及参考块的填充值存储在不同于参考样本存储器的存储器中。
在一个实施例中，当前CTU被划分为左上编码区域、右上编码区域、左下编码区域和右下编码区域；以及当前块位于当前CTU的左上编码区域、右上编码区域、左下编码区域和右下编码区域中的任何一个区域中。
在一个实施例中，参考块由当前CTU上方的参考样本行垂直地填充，或者由当前CTU左侧的参考样本列水平地填充。
在一个实施例中，当参考样本存储器的最大尺寸被限制为四组64×64亮度样本和相应的色度样本时，参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和三个64×64参考编码区域的重建样本，三个64×64参考编码区域中的每一组位于当前CTU和相邻的左侧CTU任意其中之一中，以及三个64×64参考编码区域不包括参考块的所有重建样本。
在一个实施例中，相邻的左侧CTU被划分为左上参考编码区域、右上参考编码区域、左下参考编码区域和右下参考编码区域，以及左侧CTU中的每个参考编码区域由当前CTU上方的参考样本行填充，或者由当前CTU左侧的参考样本填充，左侧CTU中的每个参考编码区域包括未存储在参考样本存储器中的重建样本。
在一个实施例中，相邻的左侧CTU被划分为左上参考编码区域、右上参考编码区域、左下参考编码区域和右下参考编码区域，以及参考块包括在左侧 CTU的右上参考编码区域或右下参考编码区域中，或者包括在当前CTU中。
在一个实施例中，当参考样本存储器的最大尺寸被限制为三组64×64亮度样本和相应的色度样本时，参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和两个64×64参考编码区域的重建样本，两个64×64参考编码区域中的每一个位于当前CTU和左侧CTU任意其中之一中，以及两个64×64参考编码区域不包括参考块的所有重建样本。
在一个实施例中，左侧CTU的右上参考编码区域、左侧CTU的右下参考编码区域和当前CTU中的参考编码区域中的每一个由当前CTU上方的参考样本行填充，或者由当前CTU左侧的参考样本列填充，当前CTU中的参考编码区域包括未存储在参考样本存储器中的重建样本。
在一个实施例中，当参考样本存储器的最大尺寸被限制为两组64×64亮度样本和相应的色度样本时，参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和一个64×64参考编码区域的重建样本，一个64×64参考编码区域位于当前CTU和左侧CTU之一中，以及64×64参考编码区域包括参考块的所有重建样本。
在一个实施例中，左侧CTU的右上参考编码区域、左侧CTU的右下参考编码区域和当前CTU中的参考编码区域中的每一个由当前CTU上方的参考样本行填充，或者由当前CTU左侧的参考样本列填充，当前CTU中的参考编码区域包括未存储在参考样本存储器中的重建样本。
在一个实施例中，基于(i)当前CTU和相邻的左侧CTU的多个参考编码区域中的每一个与当前CTU上方的第一参考样本行之间的第一距离和(ii)多个参考编码区域中的每一个与当前CTU左侧的第二参考样本行之间的第二距离，使得多个参考编码区域的每一个由当前CTU上方的第一参考样本行水平地填充或者由当前CTU左侧的第二参考样本行垂直地填充。
在一个实施例中，参考块由当前CTU和相邻的左侧CTU之一中的重建参考块的边界像素填充，以及重建参考块的重建样本存储在参考样本存储器中。
本公开的各方面还提供一种装置，该装置被配置为执行上述方法中的任一个。在本公开的实施例中，提供一种装置。该装置包括处理电路。处理电路被配置为根据已编码视频比特流，对CTU(编码树单元)中的当前块的预测信息进行解码，该预测信息指示IBC(帧内块复制)模式。处理电路被配置为基于指向参考块的块矢量，确定参考块的填充值，参考块的填充值从参考样本行复制得到。此外，处理电路被配置为基于参考块的填充值，重建当前块的至少一个样本。
本公开的各方面还提供一种非暂时性计算机可读介质，存储有指令，该指令在由计算机执行时，使得计算机执行上述方法中的任一个。
附图说明
通过以下详细描述和附图，所公开的主题的其他特征、性质和各种优点将更加明显，在附图中：
图1是根据一个示例的当前块及其周围空间合并候选的示意图。
图2是根据本公开的一个实施例的通信系统的简化框图的示意图。
图3是根据本公开的一个实施例的通信系统的简化框图的示意图。
图4是根据本公开的一个实施例的解码器的简化框图的示意图。
图5是根据本公开的一个实施例的编码器的简化框图的示意图。
图6示出了根据本公开的一个实施例的编码器的框图。
图7示出了根据本公开的一个实施例的解码器的框图。
图8是根据本公开的一个实施例的使用帧内块复制(IBC)进行编码的当前图片中的当前块的示意图。
图9是根据本公开的一个实施例的填充当前编码树单元(CTU)上方的最接近的参考样本行以及填充当前CTU左侧的另一最接近的参考样本行的示例。
图10A至图10H示出了根据一些实施例的使用基于IBC的补偿的边界填充的示例，其中存储器存储有四组参考样本。
图11A至图11H示出了根据一些实施例的使用基于IBC的补偿的边界填充的示例，其中存储器存储有三组参考样本。
图12A至图12H示出了根据一些实施例的使用基于IBC的补偿的边界填充的示例，其中存储器存储有两组参考样本。
图13A示出了根据一个实施例的在对当前CTU的左上块中的当前编码块进行解码时的水平填充的示例。
图13B示出了根据一个实施例的在对当前CTU的左上块中的当前编码块进行解码时的混合填充的示例。
图13C示出了根据一个实施例的在对当前CTU的左上块中的当前编码块进行解码时的垂直填充的示例。
图14示出了根据一个实施例的使参考区域扩展N行到顶部CTU的示例。
图15示出了根据本公开的一个实施例的概述解码过程(S1500)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
I.视频编码编码器和解码器
图2示出了根据本公开的一个实施例的通信系统(200)的简化框图。通信系统(200)包括多个终端装置，该终端装置可通过例如网络(250)彼此通信。举例来说，通信系统(200)包括通过网络(250)互连的第一终端装置对(210) 和(220)。在图2的示例中，第一终端装置对(210)和(220)执行单向数据传输。举例来说，终端装置(210)可对视频数据(例如由终端装置(210)采集的视频图片流)进行编码以通过网络(250)传输到另一终端装置(220)。已编码视频数据可以以一个或多个已编码视频比特流的形式传输。终端装置(220)可从网络(250)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图片，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(200)包括执行已编码视频数据的双向传输的第二终端装置对(230)和(240)，该双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输，在一示例中，终端装置(230)和终端装置(240)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(250)传输到终端装置(230)和终端装置(240)中的另一终端装置。终端装置(230)和终端装置(240)中的每个终端装置还可接收由终端装置(230) 和终端装置(240)中的另一终端装置传输的已编码视频数据，且可对该已编码视频数据进行解码以恢复视频图片，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2的示例中，终端装置(210)、终端装置(220)、终端装置(230)和终端装置(240)可被示出为服务器、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)、终端装置(220)、终端装置(230)和终端装置(240)之间传送已编码视频数据的任何数量的网络，包括例如有线(连线的)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。代表性的网络包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。出于本讨论的目的，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。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)，该采集子系统可包括例如数码相机的视频源(301)，该视频源创建例如未压缩的视频图片流(302)。在示例中，视频图片流(302)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码视频数据(304) (或已编码视频比特流)，被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流(302) 可由电子装置(320)处理，该电子装置(320)包括耦接到视频源(301)的视频编码器(303)。视频编码器(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的主题的各方面。相较于视频图片流(302)，被描绘为细线以强调较低数据量的已编码视频数据(304)(或已编码视频比特流(304))可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子系统，例如图3中的客户端子系统(306)和客户端子系统(308)，可访问流式传输服务器(305)以检索已编码视频数据(304)的副本(307)和副本(309)。客户端子系统(306)可包括例如电子装置(330)中的视频解码器(310)。视频解码器(310)对已编码视频数据的传入副本(307)进行解码，且产生可在显示器(312)(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(311)。在一些流式传输系统中，可根据某些视频编码/压缩标准对已编码视频数据(304)、已编码视频数据(307)和已编码视频数据(309) (例如视频比特流)进行编码。该些标准的示例包括ITU-T建议书H.265。在示例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，所公开的主题可用于VVC的上下文中。
应注意，电子装置(320)和电子装置(330)可包括其它组件(未示出)。举例来说，电子装置(320)可包括视频解码器(未示出)，且电子装置(330) 还可包括视频编码器(未示出)。
图4示出了根据本公开的一个实施例的视频解码器(410)的框图。视频解码器(410)可包括在电子装置(430)中。电子装置(430)可包括接收器(431) (例如接收电路)。视频解码器(410)可用于代替图3的示例中的视频解码器 (310)。
接收器(431)可接收将由视频解码器(410)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的解码。可从信道(401) 接收已编码视频序列，该信道可以是通向存储已编码视频数据的存储装置的硬件/软件链路。接收器(431)可接收可转发到它们各自的使用实体(未描绘) 的已编码视频数据以及其它数据，例如，已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(431)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(431)与熵解码器/解析器(420)(此后称为“解析器(420)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(415)是视频解码器(410) 的一部分。在其它情况下，缓冲存储器(415)可设置在视频解码器(410)外部(未描绘)。而在其它情况下，在视频解码器(410)外部可设置缓冲存储器 (未描绘)以例如防止网络抖动，且在视频解码器(410)内部可设置另一缓冲存储器(415)以例如处理播出定时。当接收器(431)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，可能不需要缓冲存储器 (415)，或可以将该缓冲存储器做得较小。为了在互联网等业务分组网络上使用，可能需要缓冲存储器(415)，该缓冲存储器可相对较大且可有利地具有自适应性大小，且可至少部分地实施于操作系统或视频解码器(410)外部的类似元件(未描绘)中。
视频解码器(410)可包括解析器(420)以根据已编码视频序列重建符号 (421)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(410)的操作的信息，以及用以控制显示装置(412)(例如，显示屏)等显示装置的潜在信息，该显示装置不是电子装置(430)的整体部分，但可耦接到电子装置(430)，如图4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(未描绘)的形式。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(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、切片、宏块、编码单元(Coding Unit，CU)、块、变换单元(Transform Unit， TU)、预测单元(Prediction Unit，PU)等等。解析器(420)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(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)。
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来控制。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，视频解码器(410)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方式中，这些单元中的许多单元彼此紧密交互且可以至少部分地彼此集成。然而，出于描述所公开的主题的目的，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(421)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，该样本值可输入到聚合器(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：不使用来自先前已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)采用从当前图片缓冲器(458) 提取的周围已重建信息生成大小和形状与正在重建的块相同的块。举例来说，当前图片缓冲器(458)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(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)可访问参考图片存储器(457)以提取用于预测的样本。在根据属于块的符号(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(451) 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(453)从参考图片存储器(457)内的地址提取预测样本可受到运动矢量控制，该运动矢量以符号(421)的形式而供运动补偿预测单元(453) 使用，该符号(421)可以具有例如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(457)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。
聚合器(455)的输出样本可经受环路滤波器单元(456)中的各种环路滤波技术。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术，该环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(也称作已编码视频比特流)中并作为来自解析器(420) 的符号(421)可用于环路滤波器单元(456)的参数，然而，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，该样本流可输出到显示装置 (412)以及存储在参考图片存储器(457)中，以用于将来的帧间图片预测。
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，则当前图片缓冲器(458)可变为参考图片存储器(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缓冲器。
视频解码器(410)可根据例如ITU-T建议书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该配置文件下可供使用的仅有工具。对于合规性，还可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、最大重建样本率(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 (HypotheticalReference 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(431)可连同已编码视频的接收一起接收附加(冗余) 数据。附加数据可以被包括作为已编码视频序列的一部分。附加数据可由视频解码器(410)使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5示出了根据本公开的一个实施例的视频编码器(503)的框图。视频编码器(503)包括在电子装置(520)中。电子装置(520)包括传输器(540) (例如传输电路)。视频编码器(503)可用于代替图3的示例中的视频编码器 (303)。
视频编码器(503)可从视频源(501)(并非图5的示例中的电子装置(520) 的一部分)接收视频样本，该视频源可采集将由视频编码器(503)编码的视频图像。在另一示例中，视频源(501)是电子装置(520)的一部分。
视频源(501)可提供将由视频编码器(503)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列，该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(501) 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(501) 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(503)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。在一些实施例中，控制器(550)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其它功能单元。为了简洁起见，图中未描绘耦接。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……)、图片大小、图片群组(GOP) 布局、最大运动矢量搜索范围等。控制器(550)可被配置为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(503)。
在一些实施例中，视频编码器(503)被配置为在编码环路中进行操作。作为简化的描述，在示例中，编码环路可包括源编码器(530)(例如，负责基于将要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 (503)中的(本地)解码器(533)。解码器(533)重建符号以用类似于(远程)解码器创建样本数据的方式创建样本数据(因为在所公开的主题所考虑的视频压缩技术中，符号与已编码视频比特流之间的任何压缩是无损的)。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，因此参考图片存储器(534)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(533)的操作可与例如已在上文结合图4详细描述的视频解码器(410)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图4，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，包括缓冲存储器(415)和解析器(420)在内的视频解码器(410)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(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。出于此原因，所公开的主题侧重于解码器操作。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，并在下文提供。
在操作期间，在一些示例中，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“参考图片”的一个或多个先前已编码图片，该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(532)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差异进行编码，该参考图片可被选作该输入图片的预测参考。
本地视频解码器(533)可基于源编码器(530)创建的符号，对可指定为参考图片的图片的已编码视频数据进行解码。编码引擎(532)的操作可有利地为有损过程。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，已重建视频序列通常可以是源视频序列的副本，但带有一些误差。本地视频解码器(533)复制解码过程，该解码过程可由视频解码器对参考图片执行，且可使已重建参考图片存储在参考图片高速缓存(534)中。以此方式，视频编码器 (503)可在本地存储已重建参考图片的副本，该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(535)可针对编码引擎(532)执行预测搜索。即，对于将要编码的新图片，预测器(535)可在参考图片存储器(534)中搜索可作为该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，如由预测器(535)获得的搜索结果所确定的那样，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)可管理源编码器(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 (545)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，从而将该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，该通信信道可以是通向将存储已编码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(503) 的已编码视频数据与要传输的其它数据合并，该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)可管理视频编码器(503)的操作。在编码期间，控制器(550) 可以给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，通常可给图片分配成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，该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，该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的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)块进行预测性编码，该其它块由应用于块的相应图片的编码分配来确定。举例来说，I图片的块可进行非预测性编码，或该块可参考同一图片的已编码块来进行预测性编码(空间预测或帧内预测)。P图片的像素块可参考一个先前已编码的参考图片通过空间预测或通过时间预测进行预测性编码。B图片的块可参考一个或两个先前已编码的参考图片通过空间预测或通过时间预测进行预测性编码。
视频编码器(503)可根据例如ITU-T建议书H.265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(503)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性编码操作。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)可在传输已编码视频时传输附加数据。源编码器(530)可包括此类数据作为已编码视频序列的一部分。附加数据可包括时间/空间/SNR增强层、冗余图片和切片等其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI 参数集片段等。
采集到的视频可作为呈时间序列的多个源图片(视频图片)。帧内图片预测 (常常简化为帧内预测)利用给定图片中的空间相关性，而帧间图片预测则利用图片之间的(时间或其它)相关性。在示例中，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。该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，该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。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)的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。可通过第一参考块和第二参考块的组合来预测该块。
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。
根据本公开的一些实施例，例如帧间图片预测和帧内图片预测的预测以块为单位执行。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(coding treeunit，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。通常，CTU包括三个编码树块 (coding tree block，CTB)，这三个编码树块是一个亮度CTB和两个色度CTB。可将每个CTU递归地以四叉树拆分为一个或多个编码单元(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。在示例中，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。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(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的示例，预测块包括针对像素的值(例如，亮度值)的矩阵，该像素例如8×8像素、16×16像素、 8×16像素、16×8像素等等。
图6示出了根据本公开的另一实施例的视频编码器(603)的图。视频编码器(603)被配置为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)，且将该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。在示例中，视频编码器(603)用于代替图3的示例中的视频编码器(303)。
在HEVC示例中，视频编码器(603)接收用于处理块的样本值的矩阵，该处理块例如8×8样本的预测块等。视频编码器(603)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最佳地编码该处理块。当在帧内模式中编码处理块时，视频编码器(603) 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(603)可分别使用帧间预测或双向预测技术以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，在不借助预测器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器导出运动矢量。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。在示例中，视频编码器(603)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6的示例中，视频编码器(603)包括如图6所示的耦接到一起的帧间编码器(630)、帧内编码器(622)、残差计算器(623)、开关(626)、残差编码器(624)、通用控制器(621)和熵编码器(625)。
帧间编码器(630)被配置为接收当前块(例如处理块)的样本、比较该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视频信息解码的已解码参考图片。
帧内编码器(622)被配置为接收当前块(例如处理块)的样本、在一些情况下比较该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生成帧内预测信息(例如根据一个或多个帧内编码技术生成帧内预测方向信息)。在示例中，帧内编码器(622)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(621)被配置为确定通用控制数据，且基于该通用控制数据控制视频编码器(603)的其它组件。在示例中，通用控制器(621)确定块的模式，且基于该模式将控制信号提供到开关(626)。举例来说，当该模式是帧内模式时，通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(625)以选择帧内预测信息且将该帧内预测信息包括在比特流中；以及当该模式是帧间模式时，通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(625)以选择帧间预测信息且将该帧间预测信息包括在比特流中。
残差计算器(623)被配置为计算所接收的块与选自帧内编码器(622)或帧间编码器(630)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(624)被配置为基于残差数据操作，以对残差数据进行编码以生成变换系数。在示例中，残差编码器(624)被配置为将残差数据从空间域转换到频域，且生成变换系数。变换系数接着经受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(603)还包括残差解码器(628)。残差解码器(628)被配置为执行逆变换，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(622)和帧间编码器(630)使用。举例来说，帧间编码器(630)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(622)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，且在一些示例中，该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(625)被配置为将比特流格式化以包括已编码块。熵编码器(625) 被配置为根据例如HEVC标准的合适标准而包括各种信息。在示例中，熵编码器(625)被配置为将通用控制数据、所选预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和其它合适的信息包括在比特流中。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7示出了根据本公开的另一实施例的视频解码器(710)的图。视频解码器(710)被配置为接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图片，且对该已编码图片进行解码以生成重建图片。在示例中，视频解码器(710)用于代替图 3的示例中的视频解码器(310)。
在图7的示例中，视频解码器(710)包括如图7所示的耦接到一起的熵解码器(771)、帧间解码器(780)、残差解码器(773)、重建模块(774)和帧内解码器(772)。
熵解码器(771)可被配置为根据已编码图片来重建某些符号，这些符号表示构成该已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如用于对该块进行编码的模式(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)、可识别分别供帧内解码器(772)或帧间解码器(780)使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。在示例中，当预测模式是帧间模式或双向预测模式时，将帧间预测信息提供到帧间解码器(780)；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(772)。残差信息可经受逆量化并提供到残差解码器(773)。
帧间解码器(780)被配置为接收帧间预测信息，且基于该帧间预测信息生成帧间预测结果。
帧内解码器(772)被配置为接收帧内预测信息，且基于该帧内预测信息生成预测结果。
残差解码器(773)被配置为执行逆量化以提取解量化的变换系数，且处理该解量化的变换系数，以将残差从频域转换到空间域。残差解码器(773)还可能需要某些控制信息(用以包括量化器参数QP)，且该信息可由熵解码器(771) 提供(未描绘数据路径，因为这仅仅是低量控制信息)。
重建模块(774)被配置为在空间域中组合由残差解码器(773)输出的残差与预测结果(可根据所处的情况由帧间预测模块或帧内预测模块输出)以形成重建块，该重建块可以是重建图片的一部分，该重建图片继而可以是已重建视频的一部分。应注意，可执行例如解块操作的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(303)、视频编码器(503) 和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。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(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器 (410)和视频解码器(710)。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(303)、视频编码器(503)和视频编码器(503) 以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。
II.帧内块复制
可以使用来自不同或相同图片的参考块对块进行编码。使用来自不同图片的参考块的、基于块的补偿可以被称为运动补偿。而使用来自相同图片内的先前重建区域的参考块的、基于块的补偿可以被称为帧内图片块补偿，当前图片参考(Current PictureReferencing，CPR)或帧内块复制(Intra Block Copy，IBC)。指示当前块和参考块之间的偏移的位移矢量可以被称为块矢量(Block Vector， BV)。运动补偿中的运动矢量可以是任何值(在x或y方向上为正值或负值)，而与运动补偿中的运动矢量不同，BV受到约束以确保参考块已重建，且其重建样本均可用。在一些实施例中，考虑到并行处理的约束，将排除超出某些边界(例如，图块边界或波前梯形边界)的参考区域。
BV的编码可以是显式的或隐式的。在显式模式中，BV与其预测器之间的差异可以以类似于帧间编码中的高级运动矢量预测(Advanced Motion Vector Prediction，AMVP)模式的方式来用信号表示。在隐式模式中，BV可以仅从预测器中恢复，例如以与合并模式中的运动矢量类似的方式从预测器中恢复。在一些实现方式中，将BV的分辨率设置为整数位，或者在一些示例中，将BV 的分辨率设置为分数位。
可以使用块层级标志(或IBC标志)来用信号表示在块级处使用了IBC。在一些示例中，当当前块没有以合并模式进行编码时，则可以用信号表示该标志。在其它示例中，该标志可通过参考索引方法来用信号表示，例如通过将当前已解码图片视为参考图片来用信号表示。这种参考图片可以放置在列表的最后位置，例如在HEVC屏幕内容编码(HEVC ScreenContent Coding，HEVC SCC) 中。这个特殊参考图片也可以与解码图片缓冲器(DecodedPicture Buffer，DPB) 中的其它时间参考图片一起来进行管理。
虽然在本公开中使用IBC的实施例作为示例，但是本公开的实施例可以应用于IBC的变型。IBC的变型包括：例如翻转的IBC，其中在用于预测当前块之前，参考块被水平地或垂直地翻转；或基于行的IBC，其中M×N编码块内的每个补偿单元是M×1或1×N行)。
图8是根据一个实施例的将使用基于IBC的补偿进行编码的当前图片(800) 中的当前块(810)的示意图。在图8中，示出了使用基于IBC的补偿的示例，其中当前图片(800)包括排列成3行和5列的15个块。在一些示例中，每个块对应于编码树单元(CTU)。当前块(810)包括子块(812)(例如，CTU中的编码块)，子块(812)具有指向当前图片(800)中的参考子块(832)的块矢量(822)。
当前图片的重建样本可存储在存储器或存储器块(例如，专用或指定的存储器或存储器的一部分)中。考虑到实现成本，根据专用存储器的存储器大小，使参考块的重建样本保持可用的参考区域可能不如整个帧那么大。因此，在一些示例中，对于使用基于IBC的补偿的当前子块，IBC参考子块可以仅限于某些相邻区域，而不限于整个图片。
在一个示例中，存储器大小被限制为一个CTU的大小，这意味着仅当参考块位于与当前块相同的CTU内时才能使用IBC模式。在另一示例中，存储器大小被限制为两个CTU的大小，这意味着仅当参考块位于当前CTU内或者位于当前CTU左侧的CTU内时才能使用IBC模式。当参考块位于受约束的参考区域(即，指定的局部区域)之外时，即使已重建参考块，参考样本也无法用于基于IBC的补偿。
在受约束的参考区域的情况下，基于IBC的补偿的效率受到限制。需要在受约束的参考区域的情况下进一步提高基于IBC的补偿的效率。
III.VVC中块的划分
例如在VVC中，图片可以被划分成非重叠的CTU的阵列。CTU的大小可以设置为128×128亮度样本和相应的色度样本。相应的色度样本的数量可以取决于颜色格式。可以使用多种树拆分方法中的一种或组合将CTU拆分成多个 CU。
例如，可以使用四叉树(Quaternary-Tree，QT)拆分将CTU拆分成多个 CU。例如，这种拆分方法与HEVC中的拆分方法相同。每个母块在水平方向和垂直方向上被对半拆分。所得到的四个较小的分区与其母块具有相同的纵横比。例如在VVC中，首先通过QT递归地拆分CTU。如下文所述，可以使用多类型树(二叉树和三叉树)来进一步递归地拆分每个QT叶节点(正方形)。二叉树(Binary-Tree，BT)拆分是指母块在水平方向或垂直方向上被对半拆分。与母块相比，所得到的两个较小的分区具有一半的大小。三叉树(Ternary-Tree， TT)拆分是指母块在水平方向或垂直方向上被拆分为三个部分。这三个部分的中间部分是其它两个部分的两倍之大。与母块相比，所得到的三个较小分区的大小分别为1/4、1/2和1/4。
可以限制母块的拆分，使得在128×128层级上，允许通过以下划分结果来划分母块：一个128×128块、两个128×64块、两个64×128块和四个64×64块。可以进一步限制母块的拆分，使得在128×64或64×128层级上，不允许在水平方向或垂直方向上进行TT拆分。此外，如果存在任何进一步的拆分，则子块可以被限制为两个64×64块。
IBC的搜索范围可以被限制在当前编码块所在的当前CTU内。CTU大小的存储器可以重新使用，以有效地扩展IBC的补偿范围。
IV.带边界填充的帧内块复制的固定大小参考搜索范围
本申请的各方面提供了在某些参考区域约束下提高基于IBC的补偿性能的方法。具体地，可以限制参考样本存储器的大小。例如，参考样本存储器的最大尺寸可以被限制为N个64×64亮度样本和相应的色度样本，其中N可以是4、 3或2。相应的色度样本的数量可以取决于颜色格式。本文所描述的方法可以扩展到N的其它值。关于如何根据当前编码块在当前CTU中的位置来分配参考样本存储器以存储一些先前已解码的区域，已提出一些方法。在那些方法中，用于基于IBC的补偿的搜索范围取决于当前编码块在当前CTU中的位置。未存储在参考样本存储器中的先前已解码的区域无法用于重建当前块的样本。
图9示出了根据本公开的一个实施例的将当前CTU上方的最接近的参考样本行填充到当前CTU上方的N行，以及将当前CTU左侧的另一个最接近的参考样本行填充到当前CTU左侧的M列的示例。N和M可以是正整数。在图9 中，当前CTU(910)顶部的最接近的参考样本行(950)和当前CTU(910) 左侧的最接近的参考样本行(970)可以存储在存储器中，用于对当前CTU(910) 的边界附近的编码块进行帧内预测。该存储器可以不同于上述参考样本存储器。
在图9中示出了将当前CTU顶部的参考样本行(950)填充(例如，扩展或复制)到N行，以及将左侧CTU参考行的参考样本行(970)填充(例如，扩展或复制)到M列的示例。具体地，当前CTU(910)被划分为四个64×64 块。当前CTU(910)顶部的最接近的参考样本行(950)的像素值(即，参考样本值)扩展到当前CTU(910)上方的N行。类似地，当前CTU(910)左侧的最接近的参考样本行(970)的像素值扩展到当前CTU(910)左侧的M列。本申请的各方面提供了在基于IBC的补偿中利用边界填充的方法，使得当块矢量指向已重建但不可用的参考区域时，来自可用参考区域(例如，顶部参考样本行/左边参考样本行)的像素值可以垂直地/水平地扩展，以覆盖那些不可用的参考区域。因此，不可用的参考区域中的重建样本可以由用于基于IBC的补偿的填充值来表示。因此，随着更多BV变得有效，可以增加基于IBC的补偿的搜索范围。
存储先前已解码的CU的参考样本以用于将来的基于IBC的补偿的存储器可被称为参考样本存储器。如上所述，参考样本存储器可以是专用或指定的存储器。
根据本公开的一些实施例，提出了在某些参考区域约束下，提高基于IBC 的补偿性能的方法。更具体地，可以限制参考样本存储器的大小。在下文的讨论中，参考样本存储器的大小可以固定为两组(例如64×64大小的)亮度样本 (连同相应的色度样本)、三组(例如64×64大小的)亮度样本(连同相应的色度样本)、四组(例如64×64大小的)亮度样本(连同相应的色度样本)，或者另一合适的存储器大小。在一个示例中，参考样本存储器的大小为一个CTU的大小，例如一个先前已解码的CTU或一个左侧CTU的大小。在另一示例中，参考样本存储器的大小为两个CTU的大小，例如两个先前已解码的CTU或两个左侧CTU的大小，或者一个当前CTU连同一个左侧CTU的大小。在一些实施例中，每个CTU需要能够存储128×128亮度样本连同相应的色度样本的存储器大小。当参考块位于所存储的重建区域之外时，该参考块无法用于基于IBC 的补偿。
本公开的实施例包括用于利用一个或多个64×64大小的参考样本存储器块，来优化基于IBC的补偿的搜索范围的方法。
IBC编码块的大小通常可以与任何常规的帧间编码块一样大。在本公开的一些实施例中，为了更有效地利用参考样本存储器，IBC编码块的大小可以被限制为：例如在宽度或高度边缘处是64个亮度样本和根据颜色格式具有相应大小约束的色度样本。例如，颜色可以处于4:2:0格式，且在IBC模式下色度块的大小可以在每一侧不超过32个样本。这些下限(例如每一侧是32个亮度样本)可以用作IBC编码块的大小。在下面对本公开的讨论中，假设最大IBC编码块大小为64×64亮度样本。如上所述，相应的色度样本的块大小可取决于颜色格式。然而，本公开中描述的方法通常可以在没有上述限制的情况下执行。
本申请的各方面包括利用固定大小搜索范围进行基于IBC的补偿的方法。具体地，可以使用基于IBC的补偿中的边界填充来将像素值从可用的重建区域扩展到已重建但不可用的参考区域。在本公开的一些实施例中，来自顶部参考样本行/左侧参考样本列的像素值可垂直地/水平地扩展以覆盖那些区域。因此，不可用的参考区域中的重建样本可以由用于基于IBC的补偿的填充值来表示。因此，随着更多BV变得有效，可以增加IBC模式的搜索范围。
在本公开的实施例中，当前CTU中的所有重建参考样本和当前CTU的整个左侧CTU可以用作搜索范围。例如，当前CTU和左侧CTU可以用作当前 CTU中的当前编码块的搜索范围，以用于基于IBC的补偿，而不管当前编码块在当前CTU中的位置。左侧CTU可以与当前CTU相邻。例如，在图10A至图10H中，已重建但由于本地参考样本存储器大小有限而导致不可用于参考的区域，由一个或多个参考样本行从左侧CTU上方的顶部CTU进行填充。在其他实施例中，可通过来自其他CTU(例如，左侧CTU左侧的CTU)的一个或多个参考样本行进行填充。
图10A至图10D示出了当使用四组(例如64×64大小的)参考样本存储器块时，且当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，用于不可用的参考区域的、基于IBC的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。图10E至图10H示出了当使用四组(例如64×64大小的)参考样本存储器块时，且当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，用于不可用的参考区域的、基于IBC的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。
在图10A至图10H中，四组(例如64×64大小的)参考样本存储器块中的一组参考样本存储器块可用于存储当前64×64编码区域的重建样本，而其它三组(例如64×64大小的)参考样本存储器块可用于存储先前已解码的64×64编码区域的重建样本。具有垂直条纹的每个区域是当前编码块所处的64×64区域，其根据当前编码块的位置分别用0、1、2或3来标记。每个阴影区域是先前已解码和重建的区域。每个已重建但不可用的参考区域是具有X标记的阴影区域。 CTU边界参考样本的填充应用于已重建但不可用的参考区域(具有虚线箭头的区域)。
对于位于当前CTU中的四个64×64编码区域中的每一个编码区域中的当前编码块，搜索范围可能并非总是相同，原因是某些参考区域可能不可用。具体地，当前CTU中的当前编码块的搜索范围可以取决于当前编码块在当前CTU 中的位置。然而，在对不可用的参考区域进行垂直填充之后，当前CTU中的当前编码块的搜索范围可以扩展到整个左侧CTU和当前CTU的重建区域，而不管当前编码块在当前CTU中的位置。
例如，如图10A和图10E所示，当当前编码块位于当前CTU(1001、1013) 的左上块时，搜索范围可以包括左侧CTU(1002、1014)的右上块、左下块和右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1001、1013)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得搜索范围可以不包括左侧CTU (1002、1014)的左上块。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行 (1003、1015)的像素值从顶部CTU复制到左侧CTU(1002、1014)的左上块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。该存储器可用于当前CTU的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU (1001、1013)中的当前编码块的搜索范围可以是整个左侧CTU(1002、1014) 和当前CTU(1001、1013)的重建区域。
在图10B中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU(1004)的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU(1004)的左上块，以及左侧CTU(1005)的左下块和右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1004)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1005)的左上块和右上块可能不可用。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行(1006)的像素值从顶部CTU复制到左侧CTU(1005)的左上块和右上块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1004)中的当前编码块的搜索范围可以包括整个左侧CTU(1005)和当前CTU(1004)的重建区域。
在图10C中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU(1007)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1007)的左上块和右上块，以及左侧CTU(1008)的右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1007)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1008)的左上块、右上块和左下块可能不可用。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行(1009)的像素值从顶部CTU复制到左侧CTU(1008)的左上块、右上块和左下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1007) 的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1007)中的当前编码块的搜索范围可以包括整个左侧CTU(1008)和当前CTU(1007)的重建区域。
在图10F中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，且当当前编码块位于当前CTU(1016)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU (1016)的左上块以及左侧CTU(1017)的右上块和右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1016)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1017)的左上块和左下块可能不可用。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行(1018)的像素值从顶部CTU复制到左侧CTU(1017)的左上块和左下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1016)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1016)中的当前编码块的搜索范围可以包括整个左侧CTU(1017)和当前CTU(1016)的重建区域。
在图10G中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)，且当当前编码块位于当前CTU(1019)的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU(1019) 的左上块、左下块和左侧CTU(1020)的右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1019)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1020)的左上块、右上块和左下块可能不可用。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行(1021)的像素值从顶部CTU复制到左侧CTU(1020)的左上块、右上块和左下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1019)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1019)中的当前编码块的搜索范围可以包括整个左侧CTU(1020)和当前CTU(1019)的重建区域。
在图10D和图10H中，当当前编码块位于当前CTU(1010、1022)的右下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1010、1022)的左上块、左下块和右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1010、1022)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得整个左侧CTU(1011和1023)可能不可用。在一些示例中，可以使用垂直填充来将参考样本行(1012、1024)的像素值从顶部CTU复制到整个左侧CTU(1011、1023)。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1010、1022) 的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1010、1022) 中的当前编码块的搜索范围可以包括整个左侧CTU(1011、1023)和当前CTU (1010、1022)的重建区域。
在本公开的实施例中，当前CTU中的所有已重建参考样本，以及当前CTU 的左侧CTU的右半部分(例如64×128区域)中的所有已重建参考样本可以用作搜索范围，而不管当前编码块在当前CTU中的位置。左侧CTU可以与当前 CTU相邻。已重建但由于本地参考样本存储器大小有限而导致不可用于参考的区域，可以由来自相邻CTU(例如当前CTU的顶部CTU或左侧CTU)的参考样本行或来自左侧CTU的参考样本行进行填充。
图11A至图11D示出了当使用三组(例如64×64大小的)参考样本存储器块时，且当在128×128层级上使用四叉树或水平二叉树拆分时，用于不可用的参考区域的、基于IBC的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。图11E 至图11H示出了当使用三组(例如64×64大小的)参考样本存储器块时，且当在128×128层级上使用垂直二叉树拆分时，用于不可用的参考区域的、基于IBC 的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。三组(例如64×64大小的) 参考样本存储器块中的一组参考样本存储器块可用于存储当前(例如64×64大小的)编码区域的重建样本，而其它两组(例如64×64大小的)参考样本存储器块可用于存储先前已解码的64×64编码区域的重建样本。
在图11A至图11H中，具有垂直条纹的每个区域是当前编码块所处的64×64 区域。每个阴影区域是先前已解码和重建的区域。由虚线矩形包围的区域包括重建区域和64×64当前编码区域。由虚线矩形包围的区域中的参考样本存储在参考样本存储器中。CTU边界参考样本的填充可以应用于已重建但不可用的参考区域(具有虚线箭头的区域)，使得搜索范围可以总是至少包括左侧CTU的右半部分和当前CTU的重建区域。
例如，如图11A和图11E所示，当当前编码块位于当前CTU(1101、1112) 的左上块时，搜索范围可以包括左侧CTU(1102、1113)的右半部分的右上块和右下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1101、1112)中的重建区域。在此示例中可能不需要进行填充，因为左侧CTU(1102、1113) 的右半部分中的已重建参考样本仍存储在参考样本存储器中，且指向左侧CTU (1102和1113)的右半部分的块矢量是有效的。
在图11B中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU (1103)的左上块和左侧CTU(1104)的右半部分的右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1103)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1104)的右半部分的右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1105)的像素值从最接近当前CTU(1103) 的左侧CTU(1104)的右半部分复制到左侧CTU(1104)的右半部分的右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1103)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前 CTU(1103)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1104)的右半部分和当前CTU(1103)的重建区域。
在图11C中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU(1106)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1106)的左上块和右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1106)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU (1107)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1108)的像素值从最接近当前CTU(1106)的左侧 CTU(1107)的右半部分复制到左侧CTU(1107)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1106)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1106)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1107)的右半部分和当前CTU(1106)的重建区域。
在图11F中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，且当当前编码块位于当前CTU(1114)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU (1114)的左上块和左侧CTU(1115)的右半部分的右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1114)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1115)的右半部分的右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1116)的像素值从最接近当前CTU(1114) 的左侧CTU(1115)的右半部分复制到左侧CTU(1115)的右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU (1114)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1114) 中的当前编码块的搜索范围可以是左侧CTU(1115)的右半部分和当前CTU (1114)的重建区域。
在图11G中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，且当当前编码块位于当前CTU(1117)的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU (1117)的左上块和左下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU (1117)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1118) 的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1119)的像素值从最接近当前CTU(1117)的左侧CTU(1118) 的右半部分复制到左侧CTU(1118)的右半部分的左上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU (1117)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1117) 中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1118)的右半部分和当前CTU (1117)的重建区域。
在图11D和图11H中，当当前编码块位于当前CTU(1109、1120)的右下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1109、1120)的右上块和左下块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1109、1120)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得当前CTU(1109、1120)的左上块以及左侧CTU (1110、1121)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1111、1122)的像素值从最接近当前CTU(1109、 1120)的左侧CTU(1110、1121)的右半部分复制到当前CTU(1109、1120) 的左上部分以及左侧CTU(1110、1121)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前 CTU(1109、1120)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1109、1120)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1110、 1121)的右半部分和当前CTU(1109、1120)的重建区域。
根据本公开的一个实施例，图12A至图12D描述了当使用两组(例如64×64 大小的)参考样本存储器块时，且当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在 128×128层级上)时，用于不可用的参考区域的、基于IBC的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。图12E至图12H描述了当使用两组(例如64×64 大小的)参考样本存储器块时，且当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，用于不可用的参考区域的、基于IBC的补偿和边界填充的参考样本存储器使用的示例。两组参考样本存储器块中的一组参考样本存储器块可用于存储当前编码区域的重建样本，而另一组参考样本存储器块可用于存储先前已解码的编码区域的重建样本。
在图12A至图12H中，具有垂直条纹的每个区域是当前编码块所处的区域 (例如64×64区域)。每个阴影区域是先前已解码和重建的区域。由虚线矩形包围的区域包括重建区域和当前编码区域(例如64×64当前编码区域)。由虚线矩形包围的区域中的参考样本存储在参考样本存储器中。CTU边界参考样本的填充可以应用于已重建但不可用的区域(具有虚线箭头的区域)，使得搜索范围可以总是包括当前CTU的左侧CTU的右半部分和当前CTU中的重建区域。左侧 CTU可以与当前CTU相邻。
例如，如图12A和图12E所示，当当前编码块处于当前CTU(1201、1213) 的左上块时，搜索范围可以包括左侧CTU(1202、1214)的右半部分的右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1201、1213)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1202、1214)的右半部分的右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1203、1215) 的像素值从最接近当前CTU(1201、1213)的左侧CTU(1202、1214)的右半部分复制到左侧CTU(1202、1214)的右半部分的右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1201、1213) 的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1201、1213) 中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1202、1214)的右半部分和当前CTU(1201、1213)的重建区域。
在图12B中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU(1204)的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU(1204)的左上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU (1204)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1205) 的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1206)的像素值从最接近当前CTU(1204)的左侧CTU(1205) 的右半部分复制到左侧CTU(1205)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU (1204)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1204) 中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1205)的右半部分和当前CTU (1205)的重建区域。
在图12C中，当使用四叉树或水平二叉树拆分(例如在128×128层级上) 时，且当当前编码块位于当前CTU(1207)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1207)的右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU (1207)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得当前CTU(1207) 的左上块以及左侧CTU(1208)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1209)的像素值从最接近当前CTU(1207)的左侧CTU(1208)的右半部分复制到当前CTU(1207)的左上块以及左侧CTU(1208)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1207) 的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1207)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1208)的右半部分和当前CTU(1207) 的重建区域。
在图12F中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，且当当前编码块位于当前CTU(1219)的左下块时，搜索范围可以包括当前CTU (1219)的左上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1219) 中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得左侧CTU(1220)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1221)的像素值从最接近当前CTU(1219)的左侧CTU(1220)的右半部分复制到左侧CTU(1220)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1219) 的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1219)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1220)的右半部分和当前CTU(1219) 的重建区域。
在图12G中，当使用垂直二叉树拆分(例如在128×128层级上)时，且当当前编码块位于当前CTU(1219)的右上块时，搜索范围可以包括当前CTU (1219)的左上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1219) 中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得当前CTU(1219)的左下块以及左侧CTU(1220)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1221)的像素值从最接近当前CTU(1219)的左侧CTU(1220)的右半部分复制到当前CTU(1219)的左下块以及左侧CTU(1220)的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1219)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1219)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧CTU(1220)的右半部分和当前CTU(1219)的重建区域。
在图12D和图12H中，当当前编码块位于当前CTU(1210、1222)的右下块时，搜索范围可以包括当前CTU(1210、1222)的右上块。在一些实施例中，搜索范围还可以包括当前CTU(1210、1222)中的重建区域。由于参考样本存储器的大小，使得当前CTU(1210、1222)的左上块和左下块以及左侧 CTU(1211、1223)的右半部分的右上块和右下块可能不可用。在一些示例中，可以使用水平填充来将参考样本行(1212、1224)的像素值从最接近当前CTU(1210、1222)的左侧CTU(1211、1223)的右半部分复制到当前CTU(1210、 1222)的左上块和左下块以及左侧CTU(1211、1223)的右半部分的右上块和右下块。填充的像素值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。存储器可用于当前CTU(1210、1222)的边界附近的编码块的帧内预测。因此，在填充之后，当前CTU(1210、1222)中的当前编码块的搜索范围可以包括左侧 CTU(1211、1223)的右半部分和当前CTU(1210、1222)的重建区域。
来自左侧CTU的最右侧列处的重建样本的水平填充或来自顶部CTU的最底部行处的重建样本的垂直填充中的一个或组合，可用于填充不可用的参考区域以用于基于IBC的补偿。在一些示例中，如图10A至图10H所示，总是使用垂直填充。在其它示例中，如图11B至图11D、图11F至图11H和图12A至图12H所示，总是使用水平填充。
在本公开的实施例中，垂直填充和水平填充可用于使用基于IBC的补偿对当前CTU中的当前块进行解码。例如，在图10C和图10D中，当使用四叉树或水平拆分(例如在128×128层级上)时，左侧CTU的右上64×64块中的重建样本可能不可用于参考。左侧CTU的右上64×64块可以从顶部CTU中的参考样本行进行填充。可选地，左侧CTU的右上64×64块可以从左侧CTU的最右侧列处的参考样本行进行填充。在其它实施例中，不同CTU的参考样本行的平均或加权平均可用于填充。类似示例可应用于其它已重建但不可用的区域。
在本公开的实施例中，本公开的各方面规定了当前CTU的参考块可以来自图片中的相同区域(例如64×64区域)。
在一个实施例中，当前CTU中的所有块矢量可以仅指向没有填充的可用的参考块。换言之，由块矢量所指向的参考块的所有参考样本存储在参考样本存储器中。可选地，当前CTU中的所有块矢量可以仅指向被填充的参考块。换言之，由块矢量所指向的参考块的所有参考样本存储在不同于参考样本存储器的存储器(例如，临时存储器)中。在一个实施例中，可以要求编码器生成具有 BV值的比特流，使得完全从参考样本存储器重建参考块(例如，参考块完全可用而没有任何填充)或者完全从填充的样本重建参考块。如果BV值无效(例如，不在某个范围内)，则编码器不符合该要求。通过应用该约束/要求，在解码器侧，通过仅访问参考样本存储器或仅访问临时存储器，而非访问参考样本存储器和临时存储器，可以更容易地重建预测块。
根据本公开的各方面，可以共同使用垂直填充和水平填充来使用基于IBC 的补偿对当前CTU中的当前块进行解码。基于距CTU边界的距离，例如(i) 参考编码区域和当前CTU上方的参考样本行之间的第一距离以及(ii)参考编码区域和当前CTU左侧的另一参考样本行之间的第二距离，可以使用参考编码区域的垂直填充和水平填充。在一个实施例中，使用一种填充方法，该填充方法将对待填充的像素使用空间上更接近的像素值。例如，如果第一距离比第二距离短，则使用当前CTU上方的参考样本行的垂直填充可以用于参考编码区域。如果第一距离比第二距离长，则使用当前CTU左侧的另一参考样本行的水平填充可以用于参考编码区域。当第一距离和第二距离彼此相等时，可以默认选择水平填充和垂直填充之一。
在一个实施例中，当第一距离与第二距离相等时，可以总是使用垂直填充。在另一实施例中，当第一距离与第二距离相等时，可以总是使用水平填充。
在本公开的一个实施例中，可以通过使用可用的参考范围的边缘的边界像素来实施填充，而非使用左侧CTU中最右侧列处的参考样本行或顶部CTU中最底部行处的另一参考样本行。例如，图13A示出了使用左侧CTU(1320)的最右侧列行填充左侧CTU(1320)的左上区域(例如64×64区域)。然而，可以使用重建和可用的区域中的参考样本行(例如左侧CTU(1320)的右上64×64 块的最左侧参考样本行(1330))进行垂直扩展以填充左侧CTU(1320)的左上64×64块。
在本公开的一个实施例中，参考块由当前CTU和相邻的左侧CTU之一中的重建参考块的边界像素填充，以及重建参考块的重建样本存储在参考样本存储器中。
在本公开的一个实施例中，当可用的参考范围仅包括左侧CTU的一部分时，可以将填充范围扩展到整个左侧CTU或其它不同的尺寸。例如，左侧CTU的左半部分(左侧64×128)可以通过水平填充、垂直填充、或水平填充和垂直填充的组合来进行填充，例如在图12A至图12H中所描述的。具体地，如图13A 所示，当当前编码块位于当前CTU(1310)的左上块且搜索范围仅包括左侧 CTU(1320)的右上块时，且在一些实施例中，当前CTU(1310)的当前编码块、左侧CTU(1320)的左上块、左下块和右下块可以使用左侧CTU(1320) 最右侧列处的参考样本行水平地填充。
图13B示出了当对当前CTU(1340)的左上块中的当前编码块进行解码时，且当搜索范围仅包括左侧CTU(1350)的右上块，以及在一些实施例中，搜索范围还包括当前CTU(1340)的当前编码块时，可以通过混合填充(即水平填充和垂直填充的组合)的方式来填充左侧CTU(1350)的左上块、左下块和右下块。在图13B中，左侧CTU(1350)的左上块和左下块可以使用左侧CTU (1350)顶部上的参考样本行垂直地填充，而左侧CTU(1350)的右下块可以使用另一参考样本行(例如左侧CTU(1350)的最右侧列处的参考样本行)水平地填充。
图13C示出了当对当前CTU(1360)的左上块中的当前编码块进行解码时，且当搜索范围仅包括左侧CTU(1370)的右上块，以及在一些实施例中，搜索范围还包括当前CTU(1360)的当前编码块时，可以通过使用左侧CTU(1370) 顶部上的参考样本行进行垂直填充来填充左侧CTU(1370)的左上块、左下块和右下块。
如图14所示，填充范围可以扩展到另一CTU(例如顶部CTU(1430)中) 的区域。顶部CTU可以位于当前CTU(1410)和左侧CTU(1420)上方。在图14中，当对当前CTU(1410)的左上块中的当前编码块进行解码时，顶部 CTU(1430)中的参考样本行(1440)的像素值可以扩展到左侧CTU(1420) 的左半区域。此外，顶部CTU(1430)中的参考样本行(1440)的像素值可以扩展到顶部CTU(1430)中的N行。N可以是正整数。
图15示出了根据本公开的一个实施例的概述解码过程(1500)的流程图。过程(1500)可用于使用基于IBC的补偿对图片的当前CTU中的块(即，当前编码块)进行解码。在一些实施例中，在过程(1500)之前或之后执行一个或多个操作，且图15所示的一些操作可以重新排序或可省略图15所示的一些操作。在各种实施例中，过程(1500)由处理电路执行，处理电路诸如终端设备(210)、(220)、(230)和(240)中的处理电路，执行视频解码器(310)、(410)或(710)的功能的处理电路等。在一些实施例中，过程(1500)由软件指令实现，因此当处理电路执行软件指令时，处理电路执行过程(1500)。该过程开始于(S1501)并进行到(S1510)。
在(S1510)处，根据已编码视频比特流，对当前编码树单元(CTU)中的当前块的预测信息进行解码。该预测信息指示帧内块复制(IBC)模式。
在(S1520)处，基于指向参考块的块矢量，确定参考块的填充值。参考块的填充值从参考样本行复制得到。在一些示例中，参考块的参考样本可以不存储在参考样本存储器中。参考样本存储器可以仅存储两组、三组或四组64×64 亮度样本和相应的色度样本。当参考块的参考样本未存储在参考样本存储器中时，可以使用左侧CTU和/或顶部CTU中的参考样本行来填充参考块。因此，即使当块矢量指向不可用的参考块时，块矢量仍可以是有效的。
在(S1530)处，基于参考块的填充值，重建当前块的至少一个样本。当参考块的参考样本未存储在参考样本存储器中时，可以使用左侧CTU或顶部CTU 中的参考样本行来填充参考块。填充值可以存储在不同于参考样本存储器的存储器中。因此，可以基于参考块的填充值来重建当前块的至少一个样本。在 (S1530)之后，该过程进行到(S1599)并结束。
V.计算机系统
可以将上述技术实现为计算机软件，该计算机软件使用计算机可读指令，且物理存储在一个或多个计算机可读介质中。例如，图16示出了适于实施所公开的主题的某些实施例的计算机系统(1600)。
可以使用任何合适的机器代码或计算机语言对计算机软件进行编码，任何合适的机器代码或计算机语言可以经受汇编、编译、链接或类似的机制以创建包括指令的代码，该指令可以由一个或多个计算机中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等直接执行或通过译码、微代码等执行。
指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行，例如包括个人计算机、平板计算机、服务器、智能电话、游戏装置、物联网装置等。
图16所示的计算机系统(1600)的组件本质上是示例性的，并不旨在对实施本公开的实施例的计算机软件的用途或功能的范围提出任何限制。组件的配置也不应被解释为具有与计算机系统(1600)的示例性实施例中所示的组件中的任何一个组件或组件的组合相关的任何依赖或要求。
计算机系统(1600)可以包括某些人机接口输入装置。此类人机接口输入装置可以响应于一个或多个人类用户通过例如下述的输入：触觉输入(例如：击键、划动，数据手套移动)、音频输入(例如：语音、拍手)、视觉输入(例如：手势)、嗅觉输入(未描绘)。人机接口装置还可以用于捕获不一定与人的意识输入直接相关的某些媒介，例如音频(例如：语音、音乐、环境声音)、图像(例如：扫描的图像、从静止图像相机获取摄影图像)、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以包括下述一项或多项(每种中仅示出一个)：键盘 (1601)、鼠标(1602)、触控板(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)还可以包括某些人机接口输出装置。这样的人机接口输出装置可以例如通过触觉输出、声音、光和气味/味道来刺激一个或多个人类用户的感官。此类人机接口输出装置可以包括触觉输出装置(例如触摸屏(1610) 的触觉反馈、数据手套(未示出)或操纵杆(1605)，但还可以是不作为输入装置的触觉反馈装置)、音频输出装置(例如：扬声器(1609)、耳机(未描绘))、视觉输出装置(例如包括CRT屏幕、LCD屏幕、等离子屏幕、OLED屏幕的屏幕(1610)，每种屏幕有或没有触摸屏输入功能，每种屏幕都有或没有触觉反馈功能，其中的一些屏幕能够通过诸如立体图像输出之类的装置、虚拟现实眼镜 (未描绘)、全息显示器和烟箱(未描绘)以及打印机(未描绘)来输出二维视觉输出或超过三维的输出。
计算机系统(1600)还可以包括人类可访问存储装置及其关联介质：例如包括具有CD/DVD等介质(1621)的CD/DVD ROM/RW(1620)的光学介质、指状驱动器(1622)、可拆卸硬盘驱动器或固态驱动器(1623)、诸如磁带和软盘之类的传统磁性介质(未描绘)、诸如安全软件狗之类的基于专用 ROM/ASIC/PLD的装置(未描绘)等。
本领域技术人员还应该理解，结合当前公开的主题使用的术语“计算机可读介质”不涵盖传输介质、载波或其他暂时性信号。
计算机系统(1600)还可以包括通到一个或多个通信网络的接口。网络可以例如是无线网络、有线网络、光网络。网络可以进一步是本地网络、广域网络、城域网络、车辆和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等。网络的示例包括诸如以太网之类的局域网、无线LAN、包括GSM、3G、4G、5G、LTE等的蜂窝网络、包括有线电视、卫星电视和地面广播电视的电视有线或无线广域数字网络、包括CANBus的车辆和工业网络等。某些网络通常需要连接到某些通用数据端口或外围总线(1649)的外部网络接口适配器(例如计算机系统(1600) 的USB端口)；如下所述，其他网络接口通常通过连接到系统总线而集成到计算机系统(1600)的内核中(例如，连接到PC计算机系统中的以太网接口或连接到智能手机计算机系统中的蜂窝网络接口)。计算机系统(1600)可以使用这些网络中的任何一个网络与其他实体通信。此类通信可以是仅单向接收的(例如，广播电视)、仅单向发送的(例如，连接到某些CANbus装置的CANbus) 或双向的，例如使用局域网或广域网数字网络连接到其他计算机系统。如上所述，可以在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、人机可访问的存储装置和网络接口可以附接到计算机系统(1600)的内核(1640)。
内核(1640)可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)(1641)、图形处理单元(GPU)(1642)、现场可编程门区域(FPGA)(1643)形式的专用可编程处理单元、用于某些任务的硬件加速器(1644)等。这些装置以及只读存储器(ROM)(1645)、随机存取存储器(1646)、诸如内部非用户可访问的硬盘驱动器、SSD等之类的内部大容量存储器(1647)可以通过系统总线(1648) 连接。在一些计算机系统中，可以以一个或多个物理插头的形式访问系统总线(1648)，以能够通过附加的CPU、GPU等进行扩展。外围装置可以直接连接到内核的系统总线(1648)或通过外围总线(1449)连接到内核的系统总线(1648)。外围总线的体系结构包括PCI、USB等。
CPU(1641)、GPU(1642)、FPGA(1643)和加速器(1644)可以执行某些指令，这些指令可以组合来构成上述计算机代码。该计算机代码可以存储在 ROM(1645)或RAM(1646)中。过渡数据也可以存储在RAM(1646)中，而永久数据可以例如存储在内部大容量存储器(1647)中。可以通过使用高速缓存来进行到任何存储装置的快速存储及检索，该高速缓存可以与下述紧密关联：一个或多个CPU(1641)、GPU(1642)、大容量存储器(1647)、ROM(1645)、 RAM(1646)等。
计算机可读介质可以在其上具有执行各种由计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是出于本公开的目的而专门设计和构造的介质和计算机代码，或者介质和计算机代码可以是计算机软件领域的技术人员公知且可用的类型。
作为非限制性示例，可以由于一个或多个处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行包含在一种或多种有形的计算机可读介质中的软件而使得具有架构(1600)，特别是内核(1640)的计算机系统提供功能。此类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，以及某些非暂时性内核(1640)的存储器，例如内核内部大容量存储器(1647)或ROM(1645)。可以将实施本公开的各种实施例的软件存储在此类装置中并由内核(1640)执行。根据特定需要，计算机可读介质可以包括一个或多个存储装置或芯片。软件可以使得内核(1640)，特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等) 执行本文所描述的特定过程或特定过程的特定部分，包括定义存储在RAM (1646)中的数据结构以及根据由软件定义的过程来修改此类数据结构。附加地或替换地，可以由于硬连线或以其他方式体现在电路(例如，加速器(1644)) 中的逻辑而使得计算机系统提供功能，该电路可以替换软件或与软件一起运行以执行本文描述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，提及软件的部分可以包含逻辑，反之亦然。在适当的情况下，提及计算机可读介质的部分可以包括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包括两者。本公开包括硬件和软件的任何合适的组合。
附录A：缩略语
JEM：联合探索模型
VVC：下一代视频编码
BMS：基准集
MV：运动矢量
HEVC：高效视频编码
SEI：补充增强信息
VUI：视频可用性信息
GOP：图片群组
TU：变换单元
PU：预测单元
CTU：编码树单元
CTB：编码树块
PB：预测块
HRD：假想参考解码器
SNR：信噪比
CPU：中央处理单元
GPU：图形处理单元
CRT：阴极射线管
LCD：液晶显示器
OLED：有机发光二极管
CD：光盘
DVD：数字视频光盘
ROM：只读存储器
RAM：随机存取存储器
ASIC：专用集成电路
PLD：可编程逻辑设备
LAN：局域网
GSM：全球移动通信系统
LTE：长期演进
CANBus：控制器区域网络总线
USB：通用串行总线
PCI：互连外围设备
FPGA：现场可编程门区域
SSD：固态驱动器
IC：集成电路
CU：编码单元
IBC：帧内块复制
CPR：当前图片参考
BV：块矢量
AMVP：高级运动矢量预测
HEVC SCC：HEVC屏幕内容编码
DPB：解码图片缓冲器
QT：四叉树
BT：二叉树
TT：三叉树
TL：左上
TR：右上
BL：左下
BR：右下
尽管本公开已经描述了多个示例性实施例，但是存在落入本公开的范围内的修改、置换和各种替换等效物。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出许多虽然未在本文中明确示出或描述，但是体现了本公开的原理，因此落入本公开的其精神和范围内的系统和方法。

Claims (13)

1.一种用于视频解码的方法，包括：
根据已编码视频比特流，对当前编码树单元CTU中的当前块的预测信息进行解码，所述预测信息指示帧内块复制IBC模式；
基于指向参考块的块矢量，确定所述参考块的填充值，所述参考块的填充值从参考样本行复制得到；以及
基于所述参考块的填充值，重建所述当前块的至少一个样本；所述参考块由所述当前CTU上方和相邻的左侧CTU之一中的重建参考块的边界像素填充；
其中，所述参考块的重建样本未存储在参考样本存储器中，以及所述参考块的填充值存储在不同于所述参考样本存储器的存储器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述当前CTU被划分为左上编码区域、右上编码区域、左下编码区域和右下编码区域，以及
所述当前块位于所述当前CTU的左上编码区域、右上编码区域、左下编码区域和右下编码区域中的任何一个编码区域中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考块还选择性地由所述当前CTU上方的参考样本行垂直地填充，或者由所述当前CTU左侧的参考样本列水平地填充。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
当所述参考样本存储器的最大尺寸被限制为四组64×64亮度样本和相应的色度样本时，
所述参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和三个64×64参考编码区域的重建样本，所述三个64×64参考编码区域中的每一个位于所述当前CTU和相邻的左侧CTU任意其中之一中，以及
所述三个64×64参考编码区域不包括所述参考块的所有重建样本。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
相邻的左侧CTU被划分为左上参考编码区域、右上参考编码区域、左下参考编码区域和右下参考编码区域，以及
所述左侧CTU中的每个参考编码区域还选择性地由所述当前CTU上方的参考样本行填充，或者由所述当前CTU左侧的参考样本列填充，所述左侧CTU中的每个参考编码区域包括未存储在所述参考样本存储器中的重建样本。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，
相邻的左侧CTU被划分为左上参考编码区域、右上参考编码区域、左下参考编码区域和右下参考编码区域，以及
所述参考块包括在所述左侧CTU的右上参考编码区域或右下参考编码区域中，或者包括在所述当前CTU中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
当所述参考样本存储器的最大尺寸被限制为三组64×64亮度样本和相应的色度样本时，
所述参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和两个64×64参考编码区域的重建样本，所述两个64×64参考编码区域中的每一个位于所述当前CTU和所述左侧CTU任意其中之一中，以及
所述两个64×64参考编码区域不包括所述参考块的所有重建样本。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述左侧CTU的右上参考编码区域和所述左侧CTU的右下参考编码区域由所述当前CTU左侧的参考样本列填充，所述当前CTU中的参考编码区域还选择性地由所述当前CTU上方的参考样本行填充，或者由所述当前CTU左侧的参考样本列填充，所述当前CTU中的参考编码区域包括未存储在所述参考样本存储器中的重建样本。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，
当所述参考样本存储器的最大尺寸被限制为两组64×64亮度样本和相应的色度样本时，
所述参考样本存储器存储有当前64×64编码区域的重建样本和一个64×64参考编码区域的重建样本，所述一个64×64参考编码区域位于所述当前CTU和所述左侧CTU之一中，以及
所述64×64参考编码区域包括所述参考块的所有重建样本。
10.根据权利要求6或9所述的方法，其中，所述左侧CTU的右上参考编码区域和所述左侧CTU的右下参考编码区域由所述当前CTU左侧的参考样本列填充，所述当前CTU中的参考编码区域还选择性地由所述当前CTU上方的参考样本行填充，或者由所述当前CTU左侧的参考样本列填充，所述当前CTU中的参考编码区域包括未存储在所述参考样本存储器中的重建样本。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，
基于(i)所述当前CTU和相邻的左侧CTU的多个参考编码区域中的每一个与所述当前CTU上方的第一参考样本行之间的第一距离，和
(ii)所述多个参考编码区域中的每一个与所述当前CTU左侧的第二参考样本行之间的第二距离，
使得所述多个参考编码区域中的每一个还选择性地由所述当前CTU上方的第一参考样本行水平地填充或者由所述当前CTU左侧的第二参考样本行垂直地填充。
12.一种用于视频解码的装置，包括：
处理电路，被配置为执行根据权利要求1至11任一项所述的方法。
13.一种用于视频解码的装置，包括：
解码模块，被配置为根据已编码视频比特流，对当前编码树单元CTU中的当前块的预测信息进行解码，所述预测信息指示帧内块复制IBC模式；
确定模块，被配置为基于指向参考块的块矢量，确定所述参考块的填充值，所述参考块的填充值从参考样本行复制得到；以及
重建模块，被配置为基于所述参考块的填充值，重建所述当前块的至少一个样本；所述参考块由所述当前CTU上方和相邻的左侧CTU之一中的重建参考块的边界像素填充；其中，所述参考块的重建样本未存储在参考样本存储器中，以及所述参考块的填充值存储在不同于所述参考样本存储器的存储器中。
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