CN113508592A - 编码器、解码器及相应的帧间预测方法 - Google Patents

Abstract

一种双向光流预测方法，包括：获取当前块的初始运动矢量对；根据所述初始运动矢量对中的前向运动矢量和后向预测块获取前向预测块和后向预测块；计算所述当前块中当前样本的梯度参数；根据所述梯度参数获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，所述至少两个样本光流参数包括第一参数和第二参数；根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的运算得到的，所述符号函数为具有至少三个子区间的分段函数；获取所述当前块的预测值。

Description

编码器、解码器及相应的帧间预测方法

本申请要求于2019年3月8日提交的第IN201931009184号印度临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请实施例大体上涉及图像处理领域，更具体地，涉及帧间预测。

背景技术

视频译码(视频编码和解码)广泛用于数字视频应用，例如广播数字电视、基于互联网和移动网络的视频传输、视频聊天、视频会议等实时会话应用、DVD和蓝光光盘、视频内容采集和编辑系统以及安全应用的可携式摄像机。

即使视频相对较短，也需要大量的视频数据来描述。因此，要在带宽容量受限的通信网络中对数据进行流式传输或以其它方式传输，可能会比较困难。因此，视频数据通常要先压缩，然后通过现代电信网络进行传输。由于内存资源可能有限，当在存储设备上存储视频时，该视频的大小也可能是一个问题。视频压缩设备通常先在信源侧使用软件和/或硬件对视频数据进行编码，然后再对其进行传输或存储，从而减少表示数字视频图像所需的数据量。然后，对视频数据进行解码的视频解压缩设备在目的地侧接收压缩数据。在有限的网络资源以及对更高视频质量的需求不断增长的情况下，需要改进压缩和解压缩技术，这些改进的技术在几乎不影响图像质量的情况下能够提高压缩比。

发明内容

本申请实施例提供了根据独立权利要求所述的用于编码和解码的方法和装置。

在本申请的第一方面中，提供了一种双向光流预测方法，包括：获取当前块的初始运动矢量对，其中，所述初始运动矢量对包括前向运动矢量和后向运动矢量；根据所述前向运动矢量获取前向预测块，以及根据所述后向运动矢量获取后向预测块；根据所述当前块中的当前样本对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前样本的梯度参数，其中，所述前向预测样本位于所述前向预测块中，所述后向预测样本位于所述后向预测块中；根据所述梯度参数，获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，其中，所述样本光流参数包括第一参数和第二参数；根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，其中，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的操作获取的，其中，所述符号函数是具有至少三个子区间的分段函数；以及根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

在一种可行的实现方式中，所述符号函数为：

其中，T为非负实数。

在一种可行的实现方式中，T为0；相应地，所述符号函数为：

在一种可行的实现方式中，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。

在一种可行的实现方式中，所述当前块为译码单元或所述译码单元的子块。

在一种可行的实现方式中，梯度参数包括前向水平梯度、后向水平梯度、前向垂直梯度以及后向垂直梯度。

在一种可行的实现方式中，所述前向水平梯度是与所述前向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向水平梯度是与所述后向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述前向垂直梯度是与所述前向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向垂直梯度是与所述后向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述样本光流参数包括样本差、水平平均梯度以及垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第一参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第二参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度，且所述第二参数不同于所述第一参数。

在本申请的第二方面中，提供了一种双向光流预测装置，包括：获取模块，用于：获取当前块的初始运动矢量对，其中，所述初始运动矢量对包括前向运动矢量和后向运动矢量；分块模块，用于：根据所述前向运动矢量获取前向预测块，以及根据所述后向运动矢量获取后向预测块；梯度模块，用于：根据所述当前块中的当前样本对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前样本的梯度参数，其中，所述前向预测样本位于所述前向预测块中，所述后向预测样本位于所述后向预测块中；计算模块，用于：根据所述梯度参数，获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，其中，所述样本光流参数包括第一参数和第二参数；训练模块，用于：根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，其中，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的操作获取的，其中，所述符号函数是具有至少三个子区间的分段函数；以及预测模块，用于：根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

在一种可行的实现方式中，所述符号函数为：

其中，T为非负实数。

在一种可行的实现方式中，T为0；相应地，所述符号函数为：

在一种可行的实现方式中，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。

在一种可行的实现方式中，所述当前块为译码单元或所述译码单元的子块。

在一种可行的实现方式中，梯度参数包括前向水平梯度、后向水平梯度、前向垂直梯度以及后向垂直梯度。

在一种可行的实现方式中，所述前向水平梯度是与所述前向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向水平梯度是与所述后向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述前向垂直梯度是与所述前向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向垂直梯度是与所述后向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述样本光流参数包括样本差、水平平均梯度以及垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第一参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第二参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度，且所述第二参数不同于所述第一参数。

在本申请的第三方面中，提供了一种双向光流预测装置，包括：一个或多个处理器；以及耦合到所述一个或多个处理器并存储供所述一个或多个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，其中，所述程序在由所述一个或多个处理器执行时，配置所述装置执行根据本申请第一方面的任一种实现方式所述的方法。

在本申请的第四方面中，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码用于执行根据本申请第一方面的任一种实现方式所述的方法。

在本申请的第五方面中，提供了一种解码器，包括：一个或多个处理器；以及耦合到所述一个或多个处理器并存储供所述一个或多个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，其中，所述程序在由所述一个或多个处理器执行时，配置所述解码器执行根据本申请第一方面的任一种实现方式所述的方法。

在本申请的第六方面中，提供了一种编码器，包括：一个或多个处理器；以及耦合到所述一个或多个处理器并存储供所述一个或多个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，其中，所述程序在由所述一个或多个处理器执行时，配置所述编码器执行根据本申请第一方面的任一种实现方式所述的方法。

在本申请的第七方面中，根据本申请第一方面的任一种实现方式产生码流。

上述和其它目的是通过独立权利要求的主题来实现的。其它实现方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中是显而易见的。

特定实施例在所附独立权利要求中概述，其它实施例在从属权利要求中概述。

以下附图和描述详细阐述了一个或多个实施例。其它特征、目的和优点在说明书、附图和权利要求书中是显而易见的。

附图说明

下面将参照所附附图和示意图更加详细地描述本发明实施例，其中：

图1A为一种用于实现本申请实施例的视频译码系统示例的框图；

图1B为另一种用于实现本申请实施例的视频译码系统示例的框图；

图2为一种用于实现本申请实施例的视频编码器示例的框图；

图3为一种用于实现本申请实施例的视频解码器的示例结构的框图；

图4为编码装置或解码装置的一个示例的框图；

图5为编码装置或解码装置的另一示例的框图；

图6为三值输出函数的一个示例；

图7为五值输出函数的一个示例；

图8为本申请提供的双向光流预测过程的示例的框图；

图9为本申请提供的双向光流预测过程的另一示例的框图；

图10为本申请提供的双向光流预测装置的示例的框图；

图11为本申请提供的双向光流预测装置的另一示例的框图；

图12为本申请提供的帧间预测装置的示例的框图；

图13为本申请提供的帧间预测装置的另一示例的框图。

在下文，相同附图标记表示相同特征或至少在功能上等效的特征，除非另有明确规定。

具体实施方式

以下描述中，参考形成本发明一部分并以说明的方式示出本申请实施例的具体方面或可以使用本申请实施例的具体方面的附图。应理解，本申请实施例可以在其它方面中使用，并且可以包括附图中未描绘的结构变化或逻辑变化。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本申请的范围由所附权利要求书界定。

例如，应当理解，与描述方法有关的公开内容可以对用于执行所述方法的对应设备或系统也同样适用，反之亦然。例如，如果描述一个或多个具体方法步骤，则对应的设备可以包括一个或多个单元(例如，功能单元)来执行所描述的一个或多个方法步骤(例如，一个单元执行一个或多个步骤，或多个单元分别执行多个步骤中的一个或多个)，即使附图中未明确描述或说明该一个或多个单元。另一方面，例如，如果根据一个或多个单元(例如，功能单元)来描述具体装置，则对应的方法可以包括一个步骤来实现一个或多个单元的功能(例如，一个步骤实现一个或多个单元的功能，或多个步骤分别实现多个单元中一个或多个单元的功能)，即使附图中未明确描述或说明该一个或多个步骤。此外，应当理解，除非另外明确说明，本文中描述的各种示例性实施例和/或方面的特征可以相互组合。

视频译码通常指对构成视频或视频序列的图像序列进行处理。在视频译码领域中，术语“帧(frame)”与“图像(picture/image)”可以用作同义词。视频译码(或通常称为译码)包括视频编码和视频解码两部分。视频编码在信源侧执行，通常包括处理(例如，压缩)原始视频图像以减少表示视频图像所需的数据量(从而更高效存储和/或发送)。视频解码在目的侧执行，通常包括相对于编码器作逆处理，以重建视频图像。实施例涉及的视频图像(或通常称为图像)的“译码”应理解为涉及视频图像或相应视频序列的“编码”或“解码”。编码部分和解码部分的组合也称为编解码(编码和解码，CODEC)。

在无损视频译码情况下，可以重建原始视频图像，即重建视频图像与原始视频图像具有相同的质量(假设存储或传输期间没有传输损耗或其它数据丢失)。在有损视频译码情况下，通过量化等进行进一步压缩来减少表示视频图像的数据量，而解码器侧无法完全重建视频图像，即重建的视频图像的质量比原始视频图像的质量更低或更差。

几个视频编码标准属于“有损混合视频编解码器”组(即，将样本域中的空间预测和时间预测与变换域中用于应用量化的2D变换译码结合)。视频序列中的每个图像通常分割成不重叠的块集合，通常基于块级进行译码。换句话说，编码器通常在块(视频块)级对视频进行处理，即编码，例如，通过空间(帧内)预测和/或时间(帧间)预测来生成预测块；从当前块(当前处理/待处理的块)中减去预测块，获取残差块；在变换域中变换残差块并量化残差块，以减少待发送(压缩)的数据量，而解码器将相对于编码器的逆处理应用于经编码或压缩的块，以重建当前块进行表示。此外，编码器重复解码器的处理步骤，使得编码器和解码器生成相同的预测(例如，帧内预测和帧间预测)和/或重建，用于对后续块进行处理(即译码)。

在以下视频编码系统10的实施例中，视频编码器20和视频解码器30根据图1至图3进行描述。

图1A为示例译码系统10的示意性框图，例如可以利用本申请技术的视频译码系统10(或简称为译码系统10)。视频译码系统10中的视频编码器20(或简称为编码器20)和视频解码器30(或简称为解码器30)为一种示例，可以为使用本申请中描述的各种示例来执行技术的设备。

如图1A所示，编码系统10包括源设备12，源设备12用于将编码图像数据21等提供给用于对编码图像数据13进行解码的目的设备14。

源设备12包括编码器20，并且可以另外(即可选地)包括图像源16、预处理器(或预处理单元)18(例如图像预处理器18)和通信接口或通信单元22。

图像源16可包括或可以为任意类型的用于捕获现实世界图像等的图像捕获设备，和/或任意类型的图像生成设备，例如用于生成计算机动画图像的计算机图形处理器或任意类型的用于获取和/或提供现实世界图像、计算机生成图像(例如，屏幕内容、虚拟现实(virtual reality，VR)图像和/或其任意组合(例如增强现实(augmented reality，AR)图像)的设备。图像源可以为任何类型的存储任一上述图像的存储器(memory/storage)。

为了与预处理器18和预处理单元18执行的处理区分，图像或图像数据17也可以称为原始图像或原始图像数据17。

预处理器18用于接收(原始)图像数据17，对图像数据17进行预处理，以获取经预处理的图像19或经预处理的图像数据19。预处理器18执行的预处理可以包括修剪(trimming)、颜色格式转换(例如从RGB转换为YCbCr)、调色或去噪等。可以理解的是，预处理单元18可以是可选组件。

视频编码器20用于接收经预处理的图像数据19并提供经编码的图像数据21(下面将根据图2等进一步详细描述)。

源设备12的通信接口22可以用于接收经编码的图像数据21，并通过通信通道13将经编码的图像数据21(或其任何其它经处理版本)发送到另一设备(例如目的地设备14)或任何其它设备，以便进行存储或直接重建。

目的地设备14包括解码器30(例如，视频解码器30)，并且可以另外(即，可选地)包括通信接口或通信单元28、后处理器32(或后处理单元32)和显示设备34。

目的地设备14的通信接口28用于接收经编码的图像数据21(或其任何其它经处理版本)，例如，直接从源设备12或任何其它源(例如，编码图像数据存储设备等存储设备)接收，并将经编码的图像数据21提供给解码器30。

通信接口22和通信接口28可以用于通过源设备12与目的地设备14之间的直接通信链路(例如，直接有线或无线连接)，或通过任何类型的网络(例如，有线或无线网络或其任意组合，或任何类型的专用和公共网络)，或其任意组合发送或接收经编码的图像数据21或编码数据13。

例如，通信接口22可用于将经编码的图像数据21封装为数据包等合适的格式，和/或采用任何类型的传输编码或处理来处理所述经编码的图像数据，以便通过通信链路或通信网络进行发送。

例如，与通信接口22对应的通信接口28可以用于接收传输数据并通过任何类型的对应传输解码或处理和/或解封装方式来处理传输数据，得到经编码的图像数据21。

通信接口22和通信接口28均可配置为图1A中从源设备12指向目的地设备14的通信信道13的箭头所表示的单向通信接口，或者配置为双向通信接口，并且可以用于发送和接收消息等，以建立连接、确认并交换与通信链路和/或数据传输(例如经编码的图像数据传输)相关的任何其它信息等。

解码器30用于接收经编码的图像数据21并提供经解码的图像数据31或经解码的图像31(下面将根据图3或图5等进一步详细描述)。

目的地设备14中的后处理器32用于对解码后的图像31等解码后的图像数据31(也称为重建后的图像数据)进行后处理，得到后处理后的图像33等后处理后的图像数据33。例如，由后处理单元32执行的后处理可以包括颜色格式转换(例如从YCbCr转换为RGB)、调色、修剪或重采样，或任何其它处理，例如，用于准备经解码的图像数据31以供显示设备34等显示。

目的地设备14的显示设备34用于接收经后处理的图像数据33，以向用户或观看者等显示图像。显示设备34可以为或者可以包括任何类型的显示器(例如集成或外部显示器或显示屏)，以表示重建图像。例如，显示屏可包括液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示器、等离子显示器、投影仪、微型LED显示器、硅基液晶显示器(liquid crystal on silicon，LCoS)、数字光处理器(digital light processor，DLP)或任意类型的其它显示器。

尽管图1A将源设备12和目的地设备14作为单独的设备进行描述，但是设备实施例还可以包括两种设备或两种功能，即源设备12或对应功能以及目的地设备14或对应功能。在这类实施例中，源设备12或对应功能以及目的地设备14或对应功能可以使用相同的硬件和/或软件或通过单独的硬件和/或软件或其任意组合来实现。

根据描述，图1A所示的源设备12和/或目的地设备14中的不同单元或功能的存在和(准确)划分可以根据实际设备和应用而有所不同，这对技术人员来说是显而易见的。

编码器20(例如视频编码器20)或解码器30(例如视频解码器30)，或编码器20和解码器30两者均可通过如图1B所示的处理电路实现，例如一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、离散逻辑、硬件、视频译码专用处理器或其任意组合。编码器20可以通过处理电路46实现，以包含参照图2编码器20论述的各种模块和/或本文描述的任何其它编码器系统或子系统。解码器30可以通过处理电路46实现，以包含参照图3解码器30论述的各种模块和/或本文描述的任何其它解码器系统或子系统。处理电路可以用于执行下文描述的各种操作。如图5所示，如果所述技术部分地以软件形式实现，则设备可以将软件的指令存储在合适的非瞬时性计算机可读存储介质中，并且可以使用一个或多个处理器执行硬件中的指令，以执行本发明的技术。视频编码器20和视频解码器30中的任一个可作为组合编解码器(encoder/decoder，CODEC)的一部分集成在单个设备中，如图1B所示。

源设备12和目的地设备14可以包括多种设备中的任一种，包括任何类型的手持或固定设备，例如笔记本(notebook/laptop)电脑、手机、智能手机、平板或平板电脑、摄像机、台式电脑、机顶盒、电视机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏机、视频流设备(例如内容服务服务器或内容分发服务器)、广播接收器设备、广播发射器设备等，并且可以不使用或使用任何类型的操作系统。在某些情况下，可以配备源设备12和目的地设备14以用于无线通信。因此，源设备12和目的地设备14可以是无线通信设备。

在某些情况下，图1A所示的视频译码系统10仅仅是示例，本申请的技术可适用于在编码设备与解码设备之间不一定包括任何数据通信的视频译码设置(例如，视频编码或视频解码)。在其它示例中，从本地存储器中检索数据，通过网络发送数据，等等。视频编码设备可以对数据进行编码并将数据存储到存储器中，和/或视频解码设备可以从存储器中检索数据并对数据进行解码。在一些示例中，编码和解码由相互不通信而只是将数据编码到存储器和/或从存储器中检索数据并对数据进行解码的设备来执行。

为便于描述，本文参考由ITU-T视频译码专家组(Video Coding Experts Group，VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(Motion Picture Experts Group，MPEG)的视频译码联合工作组(Joint Collaboration Team on Video Coding，JCT-VC)开发的高效视频译码(High-Efficiency Video Coding，HEVC)或通用视频译码(Versatile Video Coding，VVC)(下一代视频译码标准)参考软件等来描述本申请实施例。本领域普通技术人员理解本发明实施例不限于HEVC或VVC。

编码器和编码方法

图2为用于实现本申请技术的示例性视频编码器20的示意性框图。在图2的示例中，视频编码器20包括输入单元201(或输入接口201)、残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208、反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230、模式选择单元260、熵译码单元270和输出单元272(或输出接口272)。模式选择单元260可包括帧间预测单元244、帧内预测单元254和分割单元262。帧间预测单元244可包括运动估计单元和运动补偿单元(未示出)。图2所示的视频编码器20也可以称为混合视频编码器或根据混合视频编解码器的视频编码器。

残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208和模式选择单元260可以组成编码器20的前向信号路径，而反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、缓冲区216、环路滤波器220、解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230、帧间预测单元244和帧内预测单元254可以组成视频编码器20的后向信号路径，其中，视频编码器20的后向信号路径对应于解码器(参见图3中的视频解码器30)的信号路径。反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decoded picturebuffer，DPB)230、帧间预测单元244和帧内预测单元254还组成视频编码器20的“内置解码器”。

图像和图像分割(图像和块)

编码器20可用于通过输入端201等接收图像17(或图像数据17)，例如，形成视频或视频序列的图像序列中的图像。接收的图像或图像数据也可以是经预处理的图像19(或经预处理的图像数据19)。为简单起见，以下描述使用图像17。图像17也可以称为当前图像或待编码图像(特别是在视频译码中，以便将当前图像与其它图像(例如，同一视频序列(即，也包括当前图像的视频序列)的先前编码和/或解码的图像)区分开)。

(数字)图像为或可以视为具有强度值的样本的二维阵列或矩阵。阵列中的样本也可以称为像素(pixel或pel)(图像元素的简称)。阵列或图像的水平方向和垂直方向(或轴)上的样本数量决定了图像的大小和/或分辨率。通常采用三种颜色分量来表示颜色，即该图像可表示为三个样本阵列或包括三个样本阵列。在RGB格式或颜色空间中，图像包括对应的红色、绿色和蓝色样本阵列。然而，在视频译码中，每个像素通常由亮度和色度格式或在颜色空间中表示，例如，YCbCr，包括Y表示的亮度分量(有时也用L表示)和Cb和Cr表示的两个色度分量。亮度(luminance，简写为luma)分量Y表示亮度或灰度级强度(例如在灰度等级图像中两者相同)，而两个色度(chrominance，简写为chroma)分量Cb和Cr表示色度或颜色信息分量。因此，YCbCr格式的图像包括亮度样本值(Y)的亮度样本阵列和色度值(Cb和Cr)的两个色度样本阵列。RGB格式的图像可以转换或变换为YCbCr格式，反之亦然，该过程也称为颜色变换或转换。如果图像是单色的，则该图像可以仅包括亮度样本阵列。相应地，例如，图像可以为单色格式的亮度样本阵列或4:2:0、4:2:2和4:4:4彩色格式的亮度样本阵列和两个对应的色度样本阵列。

视频编码器20的实施例可以包括图像分割单元(图2中未示出)，用于将图像17分割成多个(通常不重叠)图像块203。这些块也可以称为根块、宏块(H.264/AVC)或译码树块(coding tree block，CTB)，或译码树单元(coding tree unit，CTU)(H.265/HEVC和VVC)。图像分割单元可用于对视频序列的所有图像使用相同的块大小和定义块大小的对应网格，或者用于改变图像或图像子集或组之间的块大小，并将每个图像分割成对应块。

在其它实施例中，视频编码器可以用于直接接收图像17的块203，例如组成图像17的一个、几个或所有块。图像块203也可以称为当前图像块或待译码图像块。

尽管图像块203的尺寸比图像17小，但是，与图像17类似，图像块203同样是或可以看作是具有强度值(样本值)的样本的二维阵列或矩阵。换句话说，例如，根据所应用的颜色格式，块203可以包括一个样本阵列(例如，图像17是单色情况下的亮度阵列，或图像17是彩色情况下的亮度或色度阵列)或三个样本阵列(例如，图像17是彩色情况下的一个亮度阵列和两个色度阵列)或任何其它数量和/或类型的阵列。块203的水平方向和垂直方向(或轴)上的样本数量决定了块203的大小。因此，块可以为M×N(M列×N行)个样本阵列，或M×N个变换系数阵列等。

图2所示的视频编码器20用于逐块对图像17进行编码，例如，对每个块203执行编码和预测。

图2所示的视频编码器20的实施例还可以用于使用条带(slice)(也称为视频条带)对图像进行分割和/或编码，其中，可以使用一个或多个条带(通常为非重叠的)对图像进行分割或编码。每个条带可以包括一个或多个块(例如，CTU)或一个或多个块组(例如，分块(H.265/HEVC和VVC)或砖(VVC))。

图2所示的视频编码器20的实施例还可以用于使用条带/分块组(也称为视频分块组)和/或分块(也称为视频分块)对图像进行分割和/或编码，其中，可以使用一个或多个条带/分块组(通常为不重叠的)对图像进行分割或编码，每个条带/分块组可以包括一个或多个块(例如，CTU)或一个或多个分块等，其中，每个分块可以为矩形等形状，可以包括一个或多个块(例如，CTU)，例如完整或部分块。

残差计算

残差计算单元204可用于通过如下等方式根据图像块203和预测块265(下文详细描述预测块265)来计算残差块205(也称为残差205)：逐个样本(逐个像素)从图像块203的样本值中减去预测块265的样本值，以获取样本域中的残差块205。

变换

变换处理单元206可以用于对残差块205的样本值进行离散余弦变换(discretecosine transform，DCT)或离散正弦变换(discrete sine transform，DST)等变换，得到变换域中的变换系数207。变换系数207也可称为变换残差系数，表示变换域中的残差块205。

变换处理单元206可用于应用DCT/DST的整数化近似，例如为H.265/HEVC指定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数化近似通常通过某一因子进行缩放(scale)。为了维持经正变换和逆变换处理的残差块的范数，应用其它比例缩放因子作为变换过程的一部分。比例缩放因子通常是根据某些约束条件来选择的，例如，比例缩放因子是用于移位运算的2的幂、变换系数的位深度、精度与实现成本之间的权衡等。例如，通过逆变换处理单元212等为逆变换(以及在视频解码器30侧，通过逆变换处理单元312等为对应的逆变换)指定具体的比例缩放因子；相应地，可以在编码器20侧，通过变换处理单元206等为正变换指定对应的比例缩放因子。

视频编码器20(具体是变换处理单元206)的实施例可以用于直接或通过熵译码单元270编码或压缩等输出变换参数(例如，一种或多种变换的类型)，使得例如视频解码器30可以接收并使用变换参数进行解码。

量化

量化单元208可以用于通过进行标量量化或矢量量化等对变换系数207进行量化，得到量化系数209。量化系数209也可以称为量化变换系数209或量化残差系数209。

量化过程可以减小与部分或全部变换系数207相关的位深度。例如，可以在量化期间将n比特变换系数向下舍入到m比特变换系数，其中，n大于m。可以通过调整量化参数(quantization parameter，QP)修改量化程度。例如，对于标量量化，可以应用不同程度的标度来实现较细或较粗的量化。较小量化步长对应于较精细量化，而较大量化步长对应于较粗糙量化。可以通过量化参数(quantization parameter，QP)表示合适的量化步长。例如，量化参数可以为合适的量化步长的预定义集合的索引。例如，较小的量化参数可对应精细量化(较小量化步长)，较大的量化参数可对应粗糙量化(较大量化步长)，反之亦然。量化可以包括除以量化步长，而反量化单元210等执行的对应和/或反量化可包括乘以量化步长。根据HEVC等一些标准的实施例可以使用量化参数来确定量化步长。一般而言，可以根据量化参数使用包含除法的等式的定点近似来计算量化步长。可以引入其它比例缩放因子来进行量化和解量化，以恢复可能由于在量化步长和量化参数的等式的定点近似中使用的标度而修改的残差块的范数。在一种示例性实现方式中，可以合并逆变换和解量化的缩放。或者，可以使用自定义的量化表并由编码器通过码流等方式向解码器指示(signal)。量化是有损操作，其中，量化步长越大，损耗越大。

视频编码器20(具体是量化单元208)的实施例可以用于直接或通过熵译码单元270编码等输出量化参数(quantization parameter，QP)，使得例如视频解码器30可以接收并使用量化参数进行解码。

反量化

反量化单元210用于通过根据或使用与量化单元208相同的量化步长，应用量化单元208所应用的量化方案的逆过程等方式，对量化系数应用量化单元208的反量化，以获取解量化系数211。解量化系数211也可以称为解量化残差系数211，对应于变换系数207，但是由于量化造成损耗，解量化系数211通常与变换系数不相同。

逆变换

逆变换处理单元212用于进行变换处理单元206进行的变换的逆变换，例如逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)或逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST)，得到样本域中的重建残差块213(或对应的解量化系数213)。重建残差块213也可以称为变换块213。

重建

重建单元214(例如，加法器或求和器214)用于例如通过将重建残差块213的样本值和预测块265的样本值逐个样本相加，将变换块213(即重建残差块213)添加到预测块265，以获取样本域中的重建块215。

滤波

环路滤波器单元220(或简称“环路滤波器”220)用于对重建块215进行滤波，获取经过滤波的块221，或通常用于对重建样本进行滤波，得到经过滤波的样本值。例如，环路滤波单元用于平滑像素转变或提高视频质量。环路滤波器单元220可以包括一个或多个环路滤波器，例如去块效应滤波器、样本自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或其任意组合。在一个示例中，环路滤波器单元220可以包括去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF。滤波过程的顺序可以是去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF。在另一个示例中，增加了一种称为亮度映射与色度缩放(luma mappingwith chroma scaling，LMCS)(即自适应环内信号重塑(adaptive in-loop reshaper))的过程。这个过程在去块之前执行。在另一个示例中，去块效应滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和帧内子分割(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元220在图2中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元220可以实现为环后滤波器。滤波块221也可以称为滤波重建块221。

在实施例中，视频编码器20(对应地，环路滤波器单元220)可以用于输出环路滤波器参数(例如SAO滤波器参数或ALF参数或LMCS滤波器参数)，例如直接输出或由熵译码单元270进行编码后输出，使得(例如)解码器30可以接收并使用相同的环路滤波器参数或相应的环路滤波器进行解码。

解码图像缓冲器

解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230可以是存储参考图像或通常存储参考图像数据以供视频编码器20对视频数据进行编码的存储器。DPB 230可以由多种存储设备中的任一种组成，如动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)，包括同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、磁阻RAM(magnetoresistive RAM，MRAM)、电阻RAM(resistive RAM，RRAM)或其它类型的存储设备。解码图像缓冲区(decodedpicture buffer，DPB)230可用于存储一个或多个滤波块221。解码图像缓冲区230还可用于存储同一当前图像或不同图像(例如，先前重建的图像)的其它先前滤波块(例如，先前重建和滤波块221)，并且可提供完整的先前重建(即解码)的图像(和对应的参考块和样本)和/或部分重建的当前图像(和对应的参考块和样本)，以进行帧间预测等。例如，在重建块215未被环路滤波单元220进行滤波时，解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230还可用于存储一个或多个未经滤波的重建块215，或通常存储未经滤波的重建样本，或重建块或重建样本的任何其它未经进一步处理的版本。

模式选择(分割和预测)

模式选择单元260包括分割单元262、帧间预测单元244和帧内预测单元254，用于从解码图像缓冲区230或其它缓冲区(例如，行缓冲区，未示出)等接收或获取原始图像数据(例如，原始块203(当前图像17的当前块203))和重建图像数据(例如，相同(当前)图像和/或一个或多个先前解码图像的滤波和/或未经滤波的重建样本或重建块)。重建图像数据用作参考图像数据进行帧间预测或帧内预测等预测，以获取预测块265或预测值265。

模式选择单元260可用于为当前块预测模式(包括不分割)和预测模式(例如帧内或帧间预测模式)确定或选择分割类型，并生成对应的预测块265，以对残差块205进行计算和对重建块215进行重建。

模式选择单元260的实施例可用于选择分割和预测模式(例如，从模式选择单元260支持或可用于模式选择单元260的预测模式中选择)，所述预测模式提供最佳匹配或者说最小残差(最小残差意味着传输或存储中更好的压缩)，或提供最小指示开销(最小指示开销意味着传输或存储中更好的压缩)，或者同时考虑或平衡以上两者。模式选择单元260可以用于根据率失真优化(rate distortion Optimization，RDO)确定分割和预测模式，即选择提供最小率失真优化的预测模式。本上下文中如“最佳”、“最小”、“最优”等术语不一定指总体上“最佳”、“最小”、“最优”等，也可以指满足终止或选择标准，例如，值超过或低于阈值或其它约束条件，可能会进行“次优选择”，但是降低了复杂度和处理时间。

换句话说，分割单元262可以用于将视频序列的图像分割成一系列译码树单元(coding tree unit，CTU)，CTU 203还可以被进一步分割成更小的分割块或子块(再次形成块)，例如，使用四叉树(quad-tree，QT)分割、二叉树(binary-tree，BT)分割或三叉树(triple-tree，TT)分割或其任何组合迭代地进行，并对每个分割块或子块进行预测等，其中，所述模式选择包括选择分割块203的树结构，以及将预测模式应用于每个分割块或子块。

下文详细描述由示例性视频编码器20执行的分割(例如，由分割单元260执行)和预测处理(例如，由帧间预测单元244和帧内预测单元254执行)。

分割

分割单元262可以用于将视频序列中的一个图像分割为一系列译码树单元(coding tree unit，CTU)，分割单元262可以将译码树单元(coding tree unit，CTU)203分割(或划分)成较小的分割块，例如正方形或矩形小块。对于具有3个样本阵列的一个图像，1个CTU由N×N的亮度样本块和2个对应的色差样本块组成。CTU中的亮度块的最大允许大小在正在开发的通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC)标准中指定为128×128，但是将来可指定为不同于128×128的值，例如256×256。图像的CTU可以聚集/分组为条带(slice)/分块(tile)组、分块或砖(brick)。一个分块覆盖一个图像的矩形区域，一个分块可以划分为一个或多个砖。一个砖由一个分块内的多个CTU行组成。没有被分割成多个砖的分块可以称为砖。然而，砖是分块的真子集，砖不称为分块。VVC支持两种分块组模式，即光栅扫描条带/分块组模式和矩形条带模式。在光栅扫描分块组模式中，一个条带/分块组包括图像的分块光栅扫描下的一系列分块。在矩形条带模式中，一个条带包括图像的多个砖，这些砖共同组成该图像的矩形区域。矩形条带中的各个砖按照条带的砖光栅扫描顺序排列。可以将这些较小块(也可以称为子块)进一步分割为甚至更小的分割块。这也称为树分割或层次树分割，其中，可以递归地分割例如根树层次0(层次级别0，深度0)的根块，例如分割为两个或两个以上下一较低树层次的块，例如树层次1(层次级别1，深度1)的节点。可以再次将这些块分割为两个或两个以上下一较低层次，例如树层次2(层次级别2，深度2)的块等，直到例如因为满足结束标准(例如达到最大树深度或最小块大小)，分割结束。未进一步分割的块也称为树的叶块或叶节点。分割成两个分割块的树称为二叉树(binary-tree，BT)，分割成三个分割块的树称为三叉树(ternary-tree，TT)，分割成四个分割块的树称为四叉树(quad-tree，QT)。

例如，译码树单元(coding tree unit，CTU)可以为或包括具有三个样本阵列的图像的亮度样本的一个CTB和色度样本的两个对应CTB，或单色图像或使用用于对样本进行译码的三个独立颜色平面和语法结构译码的图像的样本的一个CTB。相应地，译码树块(coding tree block，CTB)可以为N×N样本块，其中，N可以设为某个值从而将分量划分为多个CTB，这就是分割。译码单元(coding unit，CU)可以为或包括具有三个样本阵列的图像的亮度样本的一个译码块、色度样本的两个对应译码块，或单色图像或通过用于对样本进行译码的三个独立颜色平面和语法结构进行译码的图像的样本的一个译码块。相应地，译码块(coding block，CB)可以为M×N样本块，其中，M和N可以设为某个值，使得一个CTB划分为译码块，这就是分割。

在实施例中，例如根据HEVC，可以通过表示为译码树的四叉树结构将译码树单元(coding tree unit，CTU)划分为多个CU。在叶CU级决定是使用帧间(时间)预测还是帧内(空间)预测对图像区域进行译码。每个叶CU可以根据PU划分类型进一步划分为1个、2个或4个PU。一个PU内应用相同的预测过程，并在PU的基础上向解码器发送相关信息。在根据PU划分类型进行预测过程获取残差块之后，可以根据与用于叶CU的译码树类似的其它四叉树结构将该CU分割成变换单元(transform unit，TU)。

在实施例中，例如根据当前开发的称为通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC)的最新视频编码标准，组合式四叉树嵌套多类型树(使用二叉树和三叉树)划分分段(segmentation)结构，例如用于分割译码树单元。在译码树单元内的译码树结构中，一个CU可以为正方形或矩形。例如，译码树单元(coding tree unit，CTU)首先通过四叉树结构进行分割。四叉树叶节点然后可以通过多类型树结构进行进一步分割。多类型树结构有4种划分类型：垂直二叉树划分(SPLIT_BT_VER)、水平二叉树划分(SPLIT_BT_HOR)、垂直三叉树划分(SPLIT_TT_VER)和水平三叉树划分(SPLIT_TT_HOR)。多类型树叶节点称为译码单元(coding unit，CU)，除非CU的大小对于最大变换长度而言太大，这样的分段用于预测和变换处理，无需任何进一步分割。这表示，在大多数情况下，CU、PU和TU在四叉树嵌套多类型树的译码块结构中的块大小相同。当最大支持变换长度小于CU的彩色分量的宽度或高度时，就会出现该异常。VVC制定了具有四叉树嵌套多类型树的编码结构中的分割划分信息的唯一指示机制。在该指示机制中，译码树单元(coding tree unit，CTU)作为四叉树的根进行处理，首先通过四叉树结构分割。然后，每个四叉树叶节点(当大到足以进行分割时)进一步通过多类型树结构进行分割。在多类型树结构中，指示第一标志(mtt_split_cu_flag)来表示节点是否被进一步分割；当节点被进一步分割时，先指示第二标志(mtt_split_cu_vertical_flag)来表示划分方向，再指示第三标志(mtt_split_cu_binary_flag)来表示该划分是二叉树划分还是三叉树划分。根据mtt_split_cu_vertical_flag和mtt_split_cu_binary_flag的值，解码器可以基于预定义规则或表格推导出CU的多类型树划分模式(MttSplitMode)。需要说明的是，对于某种设计，例如VVC硬件解码器中的64×64亮度块和32×32色度流水线设计，当亮度译码块的宽度或高度大于64时，禁止进行TT划分，如图6所示。当色度译码块的宽度或高度大于32时，也禁止TT划分。流水线设计将图像分为多个虚拟流水线数据单元(virtual pipeline data unit，VPDU)，定义为图像中的非重叠单元。在硬件解码器中，多个流水线阶段同时处理连续的VPDU。在大多数流水线阶段中，VPDU大小与缓冲区大小大致成正比，因此需要保持较小的VPDU。在大多数硬件解码器中，VPDU大小可以设置为最大变换块(transform block，TB)大小。然而，在VVC中，三叉树(ternary tree，TT)和二叉树(binary tree，BT)分割可能会增加VPDU的大小。

另外，需要说明的是，当树节点块的一部分超出图像下边界或右边界时，强制对该树节点块进行划分，直到每个经译码CU的所有样本都位于图像边界内。

例如，帧内子分割(Intra Sub-Partition，ISP)工具可以根据块大小将亮度帧内预测块垂直或水平地分为2个或4个子分割块。

在一个示例中，视频编码器20的模式选择单元260可以用于执行上文描述的分割技术的任意组合。

如上所述，视频编码器20用于从(例如预定的)预测模式集合中确定或选择最佳或最优的预测模式。预测模式集合可以包括帧内预测模式和/或帧间预测模式等。

帧内预测

帧内预测模式集合可以包括35种不同的帧内预测模式，例如像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式或者如HEVC中定义的方向性模式，或者可以包括67种不同的帧内预测模式，例如像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式或者如VVC中定义的方向性模式。例如，若干种传统角度帧内预测模式自适应地替换为VVC中定义的非正方形块的广角帧内预测模式。再如，为了避免DC预测的除法运算，仅使用较长边来计算非正方形块的平均值。而且，平面模式的帧内预测结果还可以使用位置相关帧内预测组合(positiondependent intra prediction combination，PDPC)方法修改。

帧内预测单元254用于根据帧内预测模式集合中的帧内预测模式，使用同一当前图像的邻块的重建样本来生成帧内预测块265。

帧内预测单元254(或通常为模式选择单元260)还用于输出帧内预测参数(或通常为指示块的选定帧内预测模式的信息)以语法元素266的形式发送到熵译码单元270，以包含到编码后的图像数据21中，从而视频解码器30可执行操作，例如接收并使用用于解码的预测参数。

帧间预测

(可能的)帧间预测模式的集合取决于可用参考图像(即(例如)上述存储在DPB230中的至少部分经解码图像)和其它帧间预测参数，例如取决于是否使用整个参考图像或只使用参考图像的一部分(例如当前块的区域周围的搜索窗口区域)来搜索最佳匹配参考块，和/或例如取决于是否进行像素插值，例如二分之一/半像素、四分之一像素和/或1/16像素插值。

除上述预测模式外，还可以使用跳过模式、直接模式和/或其它帧间预测模式，

例如，扩展融合预测，这种模式的融合候选列表由以下5种候选类型按顺序组成：空间相邻CU的空间MVP、并置CU的时间MVP、FIFO表中的基于历史的MVP、成对平均MVP和零MV，而且基于双边匹配的解码端运动矢量修正(decoder side motion vectorrefinement，DMVR)可以用来提高融合模式的MV的精度；带有MVD的融合模式(merge modewith MVD，MMVD)，其源自带有运动矢量差值的融合模式，MMVD标志在发送跳过标志和融合标志之后立即进行指示，以表示CU是否使用MMVD模式，CU级自适应运动矢量精度(adaptivemotion vector resolution，AMVR)方案可以用于支持以不同的精度对CU的MVD进行译码，根据当前CU的预测模式，当前CU的MVD可以自适应地进行选择，当CU使用融合模式进行译码时，组合的帧间/帧内预测(combined inter/intra prediction，CIIP)模式可以应用于当前CU，帧间和帧内预测信号的加权平均被执行以得到CIIP预测信号；仿射运动补偿预测，块的仿射运动场通过2个控制点(4参数)或3个控制点(6参数)运动矢量的运动信息来描述，基于子块的时间运动矢量预测(subblock-based temporal motion vector prediction，SbTMVP)与HEVC中的时间运动矢量预测(temporal motion vector prediction，TMVP)类似，但预测的是当前CU内的子CU的运动矢量，双向光流(bi-directional optical flow，BDOF)以前称为BIO，是一种需要很少计算量(特别是乘法次数和乘数大小方面)的简化版本；三角分割模式，在这种模式中，CU使用对角线划分或反对角线划分被均匀划分成2个三角形分割块，此外，双向预测模式在简单平均的基础上进行了扩展，以支持2个预测信号的加权平均。

帧间预测单元244可包括运动估计(motion estimation，ME)单元和运动补偿(motion compensation，MC)单元(两者在图2中未示出)。运动估计单元可用于接收或获取图像块203(当前图像17的当前图像块203)和解码图像231，或至少一个或多个先前重建块，例如，一个或多个其它/不同先前解码图像231的重建块，以进行运动估计。例如，视频序列可以包括当前图像和先前的经解码图像231，或换句话说，当前图像和先前的经解码图像231可以为一系列图像的一部分或组成一系列图像，这一系列图像组成视频序列。

例如，编码器20可用于从多个其它图像中的相同或不同图像的多个参考块中选择参考块，并将参考图像(或参考图像索引)和/或参考块的位置(x坐标，y坐标)与当前块的位置之间的偏移(空间偏移)作为帧间预测参数提供给运动估计单元。该偏移也称为运动矢量(motion vector，MV)。

运动补偿单元用于获取(例如接收)帧间预测参数，并根据或使用帧间预测参数进行帧间预测，以获取帧间预测块265。由运动补偿单元执行的运动补偿可以包括根据通过运动估计确定的运动/块矢量来提取或生成预测块，还可以包括对子像素分辨率执行插值。插值滤波可以根据已知像素样本生成其它像素样本，从而可能增加可以用于对图像块进行译码的候选预测块的数量。一旦接收到当前图像块的PU的运动矢量，运动补偿单元可以定位在其中一个参考图像列表中运动矢量指向的预测块。

运动补偿单元还可以生成与块和视频条带(slice)相关的语法元素，以供视频解码器30在解码视频条带的图像块时使用。除了条带和相应语法元素之外或作为条带和相应语法元素的替代，还可以生成或使用分块组(tile group)和/或分块(tile)以及相应语法元素。

熵编码

例如，熵译码单元270用于对量化系数209、帧间预测参数、帧内预测参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素应用熵编码算法或方案(例如，可变长度译码(variablelength coding，VLC)方案、上下文自适应VLC(context adaptive VLC，CAVLC)方案、算术译码方案、二值化、上下文自适应二进制算术译码(context adaptive binary arithmeticcoding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术译码(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding，SBAC)、概率区间分割熵(probability intervalpartitioning entropy，PIPE)译码或其它熵编码方法或技术)或旁路熵编码算法或方案(不压缩)，以获取可以通过输出端272以经编码的码流21等形式输出的经编码的图像数据21，使得例如视频解码器30可以接收并使用这些参数进行解码。可以将经编码的码流21发送到视频解码器30，或将其存储在存储器中以供后续传输或由视频解码器30检索。

视频编码器20的其它结构变体也可以用于对视频流进行编码。例如，基于非变换的编码器20可以在某些块或帧没有变换处理单元206的情况下直接量化残差信号。在另一种实现方式中，编码器20中，量化单元208和反量化单元210可以组合成一个单元。

解码器和解码方法

图3示出了用于实现本申请技术的视频解码器30的示例。视频解码器30用于接收例如由编码器20编码的经编码的图像数据21(例如，经编码码流21)以获取解码图像331。经编码图像数据或码流包括用于对该经编码图像数据进行解码的信息，例如表示经编码的视频条带(和/或分块组或分块)的图像块的数据和相关语法元素。

在图3的示例中，解码器30包括熵解码单元304、反量化单元310、逆变换处理单元312、重建单元314(例如求和器314)、环路滤波器320、解码图像缓冲区(decoded picturebuffer，DPB)330、模式应用单元360、帧间预测单元344和帧内预测单元354。帧间预测单元344可以为或包括运动补偿单元。在一些示例中，视频解码器30可执行大体上与参照图2的视频编码器100描述的编码过程相反的解码过程。2.

如参照编码器20所述，反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230、帧间预测单元344和帧内预测单元354还组成视频编码器20的“内置解码器”。相应地，反量化单元310在功能上可以与反量化单元110相同，逆变换处理单元312在功能上可以与逆变换处理单元212相同，重建单元314在功能上可以与重建单元214相同，环路滤波器320在功能上可以与环路滤波器220相同，解码图像缓冲器330在功能上可以与解码图像缓冲器230相同。因此，视频编码器20的相应单元和功能的解释相应地适用于视频解码器30的相应单元和功能。

熵解码

熵解码单元304用于解析码流21(或通常为经编码的图像数据21)并例如对经编码的图像数据21进行熵解码，以获取量化系数309和/或经解码的译码参数(图3中未示出)等，例如帧间预测参数(例如参考图像索引和运动矢量)、帧内预测参数(例如帧内预测模式或索引)、变换参数、量化参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素中的任一个或全部。熵解码单元304可用于应用与针对编码器20的熵译码单元270所描述的编码方案相对应的解码算法或方案。熵解码单元304还可以用于将帧间预测参数、帧内预测参数和/或其它语法元素提供给模式应用单元360，并将其它参数提供给解码器30中的其它单元。视频解码器30可以接收视频条带级和/或视频块级的语法元素。除条带和相应的语法元素之外或作为条带和相应的语法元素的替代，还可以接收和/或使用分块组和/或分块以及相应语法元素。

反量化

反量化单元310可用于从经编码的图像数据21(例如，通过熵解码单元304等解析和/或解码)接收量化参数(quantization parameter，QP)(或通常为与反量化相关的信息)和量化系数，并根据所述量化参数对经解码的量化系数309应用反量化以获取解量化系数311，所述解量化系数311也可以称为变换系数311。反量化过程可以包括使用视频编码器20为视频条带(或分块或分块组)中的每个视频块确定的量化参数来确定量化程度，同样也确定需要进行的反量化的程度。

逆变换

逆变换处理单元312可用于接收解量化系数311，也称为变换系数311，并对解量化系数311应用变换以获取样本域中的重建残差块213。重建残差块213也可以称为变换块313。变换可以为逆变换，例如逆DCT、逆DST、逆整数变换或概念上类似的逆变换过程。逆变换处理单元312还可以用于(例如通过熵解码单元304等解析和/或解码)从经编码的图像数据21接收变换参数或对应的信息，以确定要对解量化系数311进行的变换。

重建

重建单元314(例如，加法器或求和器314)可用于通过将重建残差块313的样本值和预测块365的样本值相加等方式，将重建残差块313添加到预测块365，以获取样本域中的重建块315。

滤波

环路滤波单元320(在译码环路中或译码环路之后)用于对重建块315进行滤波，以获取滤波块321，以平滑像素转变或以其它方式提高视频质量等。环路滤波器单元320可以包括一个或多个环路滤波器，例如去块效应滤波器、样本自适应偏移(sample-adaptiveoffset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loopfilter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或其任意组合。在一个示例中，环路滤波器单元220可以包括去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF。滤波过程的顺序可以是去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF。在另一个示例中，增加了一种称为亮度映射与色度缩放(luma mapping with chroma scaling，LMCS)(即自适应环内信号重塑(adaptive in-loop reshaper))的过程。这个过程在去块之前执行。在另一个示例中，去块效应滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-blocktransform，SBT)边缘和帧内子分割(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元320在图3中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元320可以实现为环后滤波器。

解码图像缓冲器

然后，将图像的解码视频块321存储在解码图像缓冲区330中，所述解码图像缓冲区330存储作为参考图像的解码图像331，这些参考图像用于其它图像的后续运动补偿和/或用于分别输出到显示器。

解码器30用于通过输出端312等输出解码图像311，向用户呈现或供用户观看。

预测

帧间预测单元344的功能可以与帧间预测单元244(特别是运动补偿单元)相同，帧内预测单元354的功能可以与帧间预测单元254相同，并根据从经编码的图像数据21接收的分割和/或预测参数或相应信息(例如，通过熵解码单元304等解析和/或解码)决定划分或分割并执行预测。模式应用单元360可以用于根据重建图像、块或相应的样本(经过滤波或未经滤波)对每个块执行预测(帧内预测或帧间预测)，得到预测块365。

当视频条带被译码为经帧内译码(I)条带时，模式应用单元360中的帧内预测单元354用于根据指示(signal)的帧内预测模式和来自当前图像的先前经解码块的数据生成当前视频条带的图像块的预测块365。当视频图像被译码为经帧间译码(即B或P)条带时，模式应用单元360中的帧间预测单元344(例如运动补偿单元)用于根据运动矢量和从熵解码单元304接收的其它语法元素为当前视频条带的视频块生成预测块365。对于帧间预测，可以根据其中一个参考图像列表内的其中一个参考图像产生这些预测块。视频解码器30可以根据存储在DPB 330中的参考图像，使用默认构建技术来构建参考帧列表0和列表1。除条带(例如视频条带)之外或作为条带的替代，相同或类似的过程可以应用于使用分块组(例如视频分块组)和/或分块(例如视频分块)的实施例或由这些实施例应用，例如，视频可以使用I、P或B分块组和/或分块进行译码。

模式应用单元360用于通过解析运动矢量或相关信息以及其它语法元素为当前视频条带的视频块确定预测信息，并使用该预测信息为正在解码的当前视频块生成预测块。例如，模式应用单元360使用接收到的一些语法元素来确定用于对视频条带的视频块进行译码的预测模式(例如帧内或帧间预测)、帧间预测条带类型(例如B条带、P条带或GPB条带)、用于条带的一个或多个参考图像列表的构建信息、用于条带的每个经帧间编码视频块的运动矢量、用于条带的每个经帧间译码视频块的帧间预测状态以及其它信息，以对当前视频条带中的视频块进行解码。除条带(例如视频条带)之外或作为条带的替代，相同或类似的过程可以应用于使用分块组(例如视频分块组)和/或分块(例如视频分块)的实施例或由这些实施例应用，例如，视频可以使用I、P或B分块组和/或分块进行译码。

图3所示的视频解码器30的实施例可以用于使用条带(也称为视频条带)对图像进行分割和/或解码，其中，可以使用一个或多个条带(通常为不重叠的)对图像进行分割或解码。每个条带可以包括一个或多个块(例如，CTU)或一个或多个块组(例如，分块(H.265/HEVC和VVC)或砖(VVC))。

图3所示的视频解码器30的实施例可以用于使用条带/分块组(也称为视频分块组)和/或分块(也称为视频分块)对图像进行分割和/或解码，其中，可以使用一个或多个条带/分块组(通常为不重叠的)对图像进行分割或解码。每个条带/分块组可以包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个分块等，其中，每个分块可以为矩形等形状，可以包括一个或多个完整或部分块等块(例如CTU)。

视频解码器30的其它变体也可以用于对经编码的图像数据21进行解码。例如，解码器30可以在没有环路滤波单元320的情况下产生输出视频流。例如，基于非变换的解码器30可以在某些块或帧没有逆变换处理单元312的情况下直接反量化残差信号。在另一种实现方式中，视频解码器30中，反量化单元310和逆变换处理单元312可以组合成一个单元。

应理解，在编码器20和解码器30中，可以对当前步骤的处理结果进一步处理，然后输出到下一步骤。例如，在插值滤波、运动矢量推导或环路滤波之后，可以对插值滤波、运动矢量推导或环路滤波的处理结果进行进一步运算，例如限幅(clip)或移位(shift)运算。

需要说明的是，可以对当前块的推导运动矢量(包括但不限于仿射模式的控制点运动矢量，仿射模式、平面模式、ATMVP模式的子块运动矢量，时间运动矢量等)进行进一步运算。例如，根据运动矢量的表示位将运动矢量的值限制在预定义范围。如果运动矢量的表示位为bitDepth，则范围为–2^(bitDepth–1)至2^(bitDepth–1)–1，其中“^”表示幂次方。例如，如果bitDepth设置为16，则范围为–32768至32767；如果bitDepth设置为18，则范围为–131072至131071。例如，对推导出的运动矢量(例如,一个8×8块中的4个4×4子块的MV)的值进行限制，使得这4个4×4子块MV的整数部分之间的最大差值不超过N个像素，例如不超过1个像素。这里提供了两种根据bitDepth来限制运动矢量的方法。

图4为本发明实施例提供的视频译码设备400的示意图。视频译码设备400适用于实现本文描述的公开实施例。在一个实施例中，视频译码设备400可以是解码器，例如图1A中的视频解码器30，也可以是编码器，例如图1A中的视频编码器20。

视频译码设备400包括：入端口410(或输入端口410)和接收单元(Rx)420，用于接收数据；处理器、逻辑单元或中央处理单元(central processing unit，CPU)430，用于处理数据；发送单元(Tx)440和出端口450(或输出端口450)，用于发送数据；存储器460，用于存储数据。视频译码设备400还可以包括与入端口410、接收单元420、发送单元440和出端口450耦合的光电(optical-to-electrical，OE)组件和电光(electrical-to-optical，EO)组件，用作光信号或电信号的出口或入口。

处理器430通过硬件和软件实现。处理器430可以实现为一个或多个CPU芯片、核(例如，多核处理器)、FPGA、ASIC和DSP。处理器430与入端口410、接收单元420、发送单元440、出端口450和存储器460通信。处理器430包括译码模块470。译码模块470实现上文描述的公开实施例。例如，译码模块470执行、处理、准备或提供各种译码操作。因此，包括译码模块470使得视频译码设备400的功能得到了显著改进，实现了视频译码设备400不同状态的转换。或者，以存储在存储器460中并由处理器430执行的指令来实现译码模块470。

存储器460可以包括一个或多个磁盘、磁带机和固态硬盘，可用作溢出数据存储设备，以在选择执行程序时存储这类程序，并存储在程序执行期间读取的指令和数据。例如，存储器460可以是易失性和/或非易失性的，并且可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、三态内容寻址存储器(ternarycontent-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(static random-accessmemory，SRAM)。

图5为示例性实施例提供的装置500的简化框图，其中，装置500可用作图1中的源设备12和目的地设备14中的任一个或两个。

装置500中的处理器502可以是中央处理器。或者，处理器502可以是现有的或今后将研发出的能够操控或处理信息的任何其它类型的设备或多个设备。虽然可以使用如图所示的处理器502等单个处理器来实现所公开的实现方式，但使用一个以上处理器可以提高速度和效率。

在一种实现方式中，装置500中的存储器504可以是只读存储器(read onlymemory，ROM)设备或随机存取存储器(random access memory，RAM)设备。任何其它合适类型的存储设备都可以用作存储器504。存储器504可以包括处理器502通过总线512访问的代码和数据506。存储器504还可包括操作系统508和应用510，其中，应用510包括允许处理器502执行本文所述方法的至少一个程序。例如，应用510可以包括应用1至N，还可以包括执行本文所述方法的视频译码应用。

装置500还可以包括一个或多个输出设备，例如显示器518。在一个示例中，显示器518可以是将显示器与触敏元件组合的触敏显示器，该触敏元件能够用于感测触摸输入。显示器518可以通过总线512与处理器502耦合。

尽管装置500的总线512在本文中描述为单个总线，但是总线512可以包括多个总线。此外，辅助存储器514可以直接与装置500的其它组件耦合或可以通过网络访问，并且可以包括单个集成单元(例如一个存储卡)或多个单元(例如多个存储卡)。因此，装置500可以通过多种配置实现。

下面介绍通过本申请提供的当前方案可以实现的一些技术：应当指出，对这些技术的描述可参考文件JVET-P2001-v14和JVET-P2002-v2，可从网站http://phenix.int-evry.fr/jvet/下载。基于JVET-P2001-v14和JVET-P2002-v2引入的技术，具体实现可能会有不同的变体，本申请对此不做限制。

双向预测光流修正(refinement)

双向预测光流修正是一个提高双向预测准确度的过程，而无需明确发送码流中除了通常用于双预测的信息之外的其它信息。

在双向预测中，根据两个运动矢量获取两个帧间预测，然后使用加权平均法对这两个帧间预测进行组合。由于两个参考片(预测1、预测2)中的量化噪声被抵消，组合预测能够减少残余能量，从而与单向预测相比提高了编码效率。双向预测中的加权组合可以通过以下方程进行：

双向预测＝预测1×W1+预测2×W2+K

其中，W1和W2是可以被指示或预定义的加权因子。K表示加性因子，同样可以被指示或是预定义好的。例如，可以使用以下公式获取双向预测：

双向预测＝(预测1+预测2)/2

其中，W1和W2设置为0.5，K设置为0。

光流修正的目的是提高双向预测的准确度。光流是图像对象在两个连续帧之间的表观运动模式(pattern of apparent motion)，是由对象或相机移动引起的。光流修正过程通过应用光流方程式提高双向预测的准确度。

以第一帧中的像素I(x,y,t)为例，其中，x和y对应于空间坐标，t对应于时间维度。该像素在dt时间后的下一帧中按距离(v_x,v_y)移动。由于这些像素是相同的，并且强度不变，所以光流方程由以下方程给出：

I(x,y,t)＝I(x+v_x,y+v_y,t+dt)

其中，I(x，y，t)表示在(x，y，t)坐标处像素的强度(样本值)。

假设可以忽略泰勒级数展开中的小位移和高阶项，光流方程也可以写成：

其中，

和

是位置(x，y)处的水平和垂直空间样本梯度，

是位置(x，y)处的时间偏导数。

光流修正利用上述原理来提高双向预测的质量。

光流修正的实现通常包括以下步骤：

1.计算样本梯度；

2.计算第一预测样本和第二预测样本的差值；

3.计算像素或像素组的位移，该位移最小化通过光流方程获取的两个参考片之间的误差Δ：

其中，I⁽⁰⁾与第一预测样本中的样本值对应，I⁽¹⁾为第二预测样本中的样本值，v_x和v_y表示在–x和–y方向上计算得到的位移，

和

表示x和y方向上的梯度，τ₁和τ₀表示到获取所述第一预测样本和所述第二预测样本的参考图像的距离。一些方法将误差平方和最小化，而一些方法将绝对误差和最小化。利用给定位置(x,y)周围的样本块来解决最小化问题；

4.使用如下光流方程的具体实现：

其中pred_BIO表示修改后的预测样本，该修改后的预测是光流修正过程的输出。

样本梯度可以通过以下公式获取：

在一些实施例中，为了降低估算每个像素的位移的复杂度，可以估算一组像素的位移。在一些示例中，为了计算4×4亮度样本块的改进的双向预测，使用以4×4样本块为中心的8×8亮度样本块的样本值来估计位移。

光流修正过程的输入为两个参考图像中的预测样本，输出为根据光流方程计算获取的组合预测样本(pred_BIO)。

在一些实施例中，光流(v_x,v_y)使用以下公式确定，以便取消涉及更高位深度项的乘法运算。用于估计的样本(即i和j跨度)是估计光流的当前样本或当前样本块附近的每个参考样本的预测样本集。在一个示例中，对于当前4x4样本块，在每个参考样本中使用6x6预测样本块，其中4x4样本块位于其中心。

在一个具体的例子中，介绍了双向光流预测过程。

本过程的输入包括：

-两个变量nCbW和nCbH，表示当前译码块的宽度和高度，

-两个(nCbW+2)x(nCbH+2)亮度预测样本阵列predSamplesL0和predSamplesL1；

-预测列表利用标志predFlagL0和predFlagL1；

-参考索引refIdxL0和refIdxL1；

-双向光流使用标志bdofUtilizationFlag[xIdx][yIdx]，其中，xIdx＝0..(nCbW>>2)-1，yIdx＝0..(nCbH>>2)-1。

该过程的输出是亮度预测样本值的(nCbW)x(nCbH)阵列pbSamples。

变量bitDepth、shift1、shift2、shift3、shift4、offset4和mvRefineThres推导如下：

-变量bitDepth设置为等于BitDepth_Y。

-变量shift1设置为等于Max(2,14-bitDepth)。

-变量shift2设置为等于Max(8,bitDepth-4)。

-变量shift3设置为等于Max(5,bitDepth-7)。

-变量shift4设置为Max(3,15-bitDepth)，变量offset4设置为1<<(shift4-1)。

-变量mvRefineThres设置为等于Max(2,1<<(13-bitDepth))。

对于xIdx＝0..(nCbW>>2)-1和yIdx＝0..(nCbH>>2)-1，以下情况适用：

-变量xSb设置为等于(xIdx<<2)+1，ySb设置为等于(yIdx<<2)+1。

-如果bdofUtilizationFlag[xSbIdx][yIdx]为假(FALSE)，则对于x＝xSb-1..xSb+2

和y＝ySb-1..ySb+2，当前子块的预测样本值推导如下：

pbSamples[x][y]＝Clip3(0,(2bitDepth)-1,(predSamplesL0[x+1][y+1]+offset2+predSamplesL1[x+1][y+1])>>shift2)

-否则(bdofUtilizationFlag[xSbIdx][yIdx]为真(TRUE))，则当前子块的预测样本值

推导如下：

-对于x＝xSb-1..xSb+4和y＝ySb-1..ySb+4，按顺序执行以下步骤：

1.预测样本阵列内每个对应的样本位置(x,y)的位置(h_x,v_y)推导如下：

h_x＝Clip3(1,nCbW,x)

v_y＝Clip3(1,nCbH,y)

2.变量gradientHL0[x][y]、gradientVL0[x][y]、gradientHL1[x][y]和gradientVL1[x][y]推导如下：

gradientHL0[x][y]＝(predSamplesL0[h_x+1][v_y]-predSampleL0[h_x-1][v_y])>>shift1

gradientVL0[x][y]＝(predSampleL0[h_x][v_y+1]-predSampleL0[h_x][v_y-1])>>shift1

gradientHL1[x][y]＝(predSamplesL1[h_x+1][v_y]-predSampleL1[h_x-1][v_y])>>shift1

gradientVL1[x][y]＝(predSampleL1[h_x][v_y+1]-predSampleL1[h_x][v_y-1])>>shift1

3.变量temp[x][y]、tempH[x][y]和tempV[x][y]推导如下：

diff[x][y]＝(predSamplesL0[h_x][v_y]>>shift2)-(predSamplesL1[h_x][v_y]>>shift2)

tempH[x][y]＝(gradientHL0[x][y]+gradientHL1[x][y])>>shift3

tempV[x][y]＝(gradientVL0[x][y]+gradientVL1[x][y])>>shift3

-变量sGx2、sGy2、sGxGy、sGxdI和sGydI推导如下：

sGx2＝Σ_iΣ_j(tempH[xSb+i][ySb+j]*tempH[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGy2＝Σ_iΣ_j(tempV[xSb+i][ySb+j]*tempV[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGxGy＝Σ_iΣ_j(tempH[xSb+i][ySb+j]*tempV[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGxdI＝Σ_iΣ_j(-tempH[xSb+i][ySb+j]*diff[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGydI＝Σ_iΣ_j(-tempV[xSb+i][ySb+j]*diff[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

-当前子块的水平和垂直运动偏移推导如下：

v_x＝sGx2>0？Clip3(-mvRefineThres,mvRefineThres,-(sGxdI<<3)>>Floor(Log2(sGx2))):0

v_y＝sGy2>0？Clip3(-mvRefineThres,mvRefineThres,((sGydI<<3)-((v_x*sGxGy_m)<<12+v_x*sGxGy_s)>>1)>>

Floor(Log2(sGx2))):0

-对于x＝xSb-1..xSb+2和y＝ySb-1..ySb+2，当前子块的预测样本值推导如下：

bdofOffset＝Round((v_x*(gradientHL1[x+1][y+1]-gradientHL0[x+1][y+1]))>>1)+Round((v_y*(gradientVL1[x+1][y+1]-gradientVL0[x+1][y+1]))>>1)

pbSamples[x][y]＝Clip3(0,(2^bitDepth)-1,(predSamplesL0[x+1][y+1]+offset4+predSamplesL1[x+1][y+1]+bdofOffset)>>shift4)

传统的光流估计方法试图使用光流方程来最小化两个预测块之间误差Δ的平方和。这些方法需要计算样本梯度之和的平方值，并将样本差与样本梯度之和相乘。这些乘法运算增加了乘积项的位深度，并增加了基于双向预测光流的修正的计算复杂度和累加量。光流估计方法的替代方法通过以下方式避免了对任何乘法的需要：

(a)使用两个参考样本中梯度之和的绝对值之和，而不是平方值之和；

(b)将样本差值乘以样本梯度之和替换为样本差值乘以样本梯度之和的符号；可以通过基于样本梯度之和的符号在累积值中添加或减去样本差值来执行后者，而不需要进行乘法运算。

然而，与将平方误差之和最小化的方法相比，这种方法会导致压缩效率下降。因此，需要一种方法既能够减少压缩效率的下降，同时还能够保留这种方法提供的计算简便性。

本申请实施例修改了计算水平样本梯度之和以及垂直样本梯度之和的符号的方法。传统的符号(x)求值对于x的正值返回值1，对于x的负值返回值–1，当x为0时返回值0。在本申请中，采用了取决于样本梯度之和的位深度的预定阈值T。符号(x)被修改为对于x大于T的值返回值1，对于x小于–T的值返回值–1，否则返回值0。在这种变化下，光流估计方法中依然不需要乘法运算。

本申请的替代实施例可以首先将水平梯度之和以及垂直梯度之和量化为减小的位深度值(例如，通过将值向右移动预定数量的比特位)。随后，在获取符号(x)输出值之前，也可以相应地量化预定阈值。

在某些实施例中，本申请可以用具有3个以上级别的输出替换符号(x)。在一个示例中，输出级别的数量为5。使用预定的第二阈值T'，使得大于T'的梯度之和的输出值将为2，小于–T'的梯度之和的输出值将为–2。通过对样本差值进行算术左移1位，仍然可以避免乘法运算。

在本申请实施例中，通过抑制与具有介于–T和T之间的样本梯度值的样本相关联的样本差值来提高编码效率，从而保留无乘法运算方法具有的低计算复杂度。

根据本申请的第一示例性实施例，当前译码块的双向预测包括以下步骤：

步骤0：获取当前译码块的运动矢量对。

在一些可行的实现方式中，获取两个运动矢量作为输入。可以根据码流中的指示信息来确定初始运动矢量。例如，可以在码流中指示一个索引，所述索引表示候选运动矢量列表中的位置。再如，可以在码流中指示运动矢量预测值索引和运动矢量差值。再如，可以从码流中指示的初始运动矢量对开始，通过运动矢量修正将这些运动矢量推导为修正运动矢量。

再如，可以从码流中获取参考图像指示信息，以表示与获取的运动矢量对中给定的运动矢量相关联的参考图像。

步骤1：使用所述运动矢量对从两个参考图像中获取中间位深度的第一预测样本块。

在一些可行的实现方式中，根据获取的运动矢量对和K抽头插值滤波器，在每个参考帧中获取第一单向预测样本。更具体地说，当运动矢量对应于整数样本位置时，所述预测样本得到重建参考样本值。如果运动矢量具有非零水平分量和零垂直分量，则执行水平K抽头插值，以得到预测样本值。如果运动矢量具有非零垂直分量和零水平分量，则执行垂直K抽头插值，以得到预测样本值。如果运动矢量的水平分量和垂直分量都是非零值，则执行二维可分离K抽头插值，其中，首先执行水平插值，然后执行垂直插值，以得到预测样本值。

步骤2：根据每个参考图像中对应的第一预测样本之间的样本差、每个参考图像中的水平样本梯度和每个参考图像中的垂直样本梯度，通过光流方程计算光流。

光流计算使用一个函数，该函数将两个参考图像中的水平样本梯度之和或两个参考图像中的垂直样本梯度之和作为输入，并返回N个可能值中的一个作为输出，其中，N为大于或等于3的正奇数。该函数的返回值取决于输入值的符号以及输入值的绝对值与第一预定阈值T之间的比较。

在一些可行的实现方式中，使用在步骤1中获取的用于每个参考图像的第一组预测样本，为给定的当前译码单元中的每个子块估计光流。

在一个示例中，假设所提到的第一参考样本的预测样本被表示为I⁽⁰⁾，而所提到的第二参考样本的预测样本被表示为I⁽¹⁾，每个参考样本中的水平样本梯度和垂直样本梯度(以下被表示为第一参考样本中的Gx0和Gy0以及第二参考样本中的Gx1和Gy1)是为当前编码子块内的一组位置计算的。位置(x,y)的水平样本梯度是通过取该位置右侧的样本值与该位置左侧的样本值之间的差值来计算的。位置(x,y)的垂直样本梯度是通过取该位置下方的样本值与该位置上方的样本值之间的差值来计算的。然后，光流估计如下：

函数f(x)将水平梯度之和或垂直梯度之和作为输入，并产生一个输出，该输出取N个可能值中的一个，其中N是大于或等于3的正奇整数值。该输出值取决于输入值和第一预定阈值T。在一个示例中，N的取值为3。输出值是3个可能值–1、0和1中的一个。确定方式如下：

f(x)＝1，如果x＞T

f(x)＝-1，如果x<-T

f(x)＝0，如果-T≤x≤T

或者，可以写成：

f(x)＝sign(x)，如果abs(x)＞T；

否则，f(x)＝0。

图6显示了输入值(它是水平方向或垂直方向上两个参考样本之间的相应样本梯度的总和)与基于第一预定阈值T所取的3个可能值中的一个的输出值之间的关系。输出可以被视为基于第一预定阈值T将输入的动态范围量化或划分为3个部分，使得函数为每个部分取可能的输出值之一。

第一预定阈值T是根据样本梯度和的位深度确定的。在某些示例中，样本梯度之和的取值取决于预测样本的样本位深度。在另一个示例中，基于样本位深度和期望位深度调整样本梯度之和(例如，向右或向左移动一组比特)，以处于期望位深度。在一个示例中，当输入位深度为10位时，T取值为3。

虽然s3和s4的方程显示有求和的每一项的乘法运算，但可以理解的是，当输出值非零时，通过有条件地为累加器添加或减去给定(i,j)组合的样本差，能够在不使用乘法运算的情况下实现求和。具体来说，当输出值为1时，将样本差相加，当输出值为–1时，将样本差相减。

在另一个示例中，f(x)可以产生一个输出，该输出可以从N＝5个可能值，即–2、–1、0、1、2中取一个值，如图7所示。图中的第二个预定阈值T'取决于该输入的动态范围和期望的输出级别数量。

在一个示例中，该输入的动态范围被划分为4等份。换句话说，如果输入是10位符号值，则动态范围可以在–512到511之间。划分成的范围有(–512至–257)、(–256至–1)、(0至255)和(256至512)。因此，在本示例中，第二预定阈值T'为256。针对范围(–512至–257)内的输入的输出值为–2。范围(–256到–1)被拆分为(–256到–T–1)和(–T到–1)。针对范围(–256至–T–1)内的输入的输出值为–1。范围(0至255)被拆分为范围(0至T)和(T+1至255)。针对范围(–T至T)内的输入的输出值为0。针对范围(T+1至255)内的输入的输出值为1。针对范围(256至511)内的输入的输出值为2。因此，输出值可以采用5个可能的值–2、–1、0、1和2。

步骤3：使用每个参考图像中的第一预测样本、计算的光流以及每个参考图像中的水平和垂直样本梯度值，获取当前译码块的最终帧间双向预测样本。

图8示出了本申请中的处理流程。方框810对应于步骤0，其中，结合当前译码块的参考图像对获取MV对。方框820对应于步骤1，其中，使用所获取的MV对和该参考图像对的重建参考亮度样本在每个参考图像中获取第一预测样本。方框830对应于步骤2，其中，基于在每个参考图像中获取的第一预测样本计算光流。光流计算取决于水平和垂直方向上的样本差值和样本梯度之和。光流计算通过函数实现，该函数取水平或垂直方向上的样本梯度之和，并产生输出值，该输出值取决于输入值的符号和第一预定阈值。输出值可以采用N个可能值中的一个，其中N是大于或等于3的较小的正奇整数值。方框840对应于步骤3，其中，基于第一预测样本和计算得到的光流获取当前译码块的双向预测样本。

图9示出了本申请中的另一处理流程。

S901：获取当前块的双向预测的初始运动矢量对。

所述初始运动矢量对可以通过任何传统的双向预测方法获取，例如合并模式、高级运动矢量预测(advanced motion vector perdition，AMVP)模式、仿射模式等。通常，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。所述当前块可以是译码单元或译码单元的子块。

S902：通过所述初始运动矢量对获取前向预测块和后向预测块。

可以理解的是，对于当前块中的每个样本，在前向预测块和后向预测块中分别确定与所述样本对应的前向预测样本和后向预测样本。

S903：根据所述对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前块中样本的梯度参数。

例如，梯度参数可以包括前向水平梯度、后向水平梯度、后向水平梯度和后向水平梯度。

假设所述样本为pbSamples[x][y]，则前向预测样本为predSamplesL0[x][y]，后向预测样本为predSamplesL1[x][y]。

前向水平梯度：

gradientHL0[x][y]＝predSamplesL0[x+1][y]-predSamplesL0[x-1][y]；

前向垂直梯度：

gradientVL0[x][y]＝predSamplesL0[x][y+1]-predSamplesL0[x][y-1]；

后向水平梯度：

gradientHL1[x][y]＝predSamplesL1[x+1][y]-predSamplesL1[x-1][y]；

后向垂直梯度：

gradientVL1[x][y]＝predSamplesL1[x][y+1]-predSamplesL1[x][y-1]。

S904：根据所述梯度参数获取所述样本的样本光流参数。

例如，所述样本光流参数可以包括样本差、水平平均梯度和垂直平均梯度。

样本差：

diff[x][y]＝predSamplesL0[x][y]-predSamplesL1[x][y]；

水平平均梯度：

TempH[x][y]＝(gradientHL0[x][y]+gradientHL1[x][y])/2；

垂直平均梯度：

TempV[x][y]＝(gradientVL0[x][y]+gradientVL1[x][y])/2。

S905：根据所述当前块中样本的至少部分样本光流参数，获取块光流参数。

所述块光流参数中的至少一个块光流参数是通过将第一样本光流参数与第二样本光流参数的符号函数的输出值相乘得到的。

在一个示例中，所述符号函数为：

在另一个示例中，T为0，相应地，所述符号函数为：

在一个示例中，所述符号函数为：

在这个例子中，可以理解的是，乘以2可以被1位左移运算取代，因此乘法运算也可以避免。

例如，假设当前块是4x4块，当前块的顶部样本的坐标为(xSb,ySb)，块光流参数可以包括：

sGx2＝Σ_iΣ_j Abs(tempH[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGy2＝Σ_iΣ_j Abs(tempV[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGxGy＝Σ_iΣ_j(Sign(tempV[xSb+i][ySb+j])*tempH[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGxGy_m＝sGxGy>>12

sGxGy_s＝sGxGy&((1<<12)-1)

sGxdI＝Σ_iΣ_j(-Sign(tempH[xSb+i][ySb+j])*diff[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGydI＝Σ_iΣ_j(-Sign(tempV[xSb+i][ySb+j])*diff[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

S906：根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

根据图9所示的实施例，介绍了另一个具体的例子。

本过程的输入包括：

-两个变量nCbW和nCbH，表示当前译码块的宽度和高度，

-两个(nCbW+2)x(nCbH+2)亮度预测样本阵列predSamplesL0和predSamplesL1；

-预测列表利用标志predFlagL0和predFlagL1；

-参考索引refIdxL0和refIdxL1；

-双向光流利用标志sbBdofFlag。

该过程的输出是亮度预测样本值的(nCbW)x(nCbH)阵列pbSamples。

变量shift1、shift2、shift3、shift4、offset4和mvRefineThres推导如下：

-变量shift1设置为等于6。

-变量shift2设置为等于4。

-变量shift3设置为等于1。

-变量shift4设置为Max(3,15-BitDepth)，变量offset4设置为1<<(shift4-1)。-变量mvRefineThres设置为等于1<<<5。

对于xIdx＝0..(nCbW>>2)-1和yIdx＝0..(nCbH>>2)-1，以下情况适用：

-变量xSb设置为等于(xIdx<<2)+1，ySb设置为等于(yIdx<<2)+1。

-如果sbBdofFlag为假(FALSE)，则对于x＝xSb-1..xSb+2以及y＝ySb-1..ySb+2，当前子块的预测样本值推导如下：

pbSamples[x][y]＝Clip3(0,(2^BitDepth)-1,(predSamplesL0[x+1][y+1]+offset4+predSamplesL1[x+1][y+1])>>shift4)

–否则(sbBdofFlag等于TRUE)，当前子块的预测样本值导出如下：

–对于x＝xSb-1..xSb+4和y＝ySb-1..ySb+4，按顺序执行以下步骤：

4.预测样本阵列内每个对应的样本位置(x,y)的位置(h_x,v_y)推导如下：

h_x＝Clip3(1,nCbW,x)

v_y＝Clip3(1,nCbH,y)

5.变量gradientHL0[x][y]、gradientVL0[x][y]、gradientHL1[x][y]和gradientVL1[x][y]推导如下：

gradientHL0[x][y]＝(predSamplesL0[h_x+1][v_y]>>shift1)-(predSamplesL0[h_x-1][v_y])>>shift1)

gradientVL0[x][y]＝(predSamplesL0[h_x][v_y+1]>>shift1)-(predSamplesL0[h_x][v_y-1])>>shift1)

gradientHL1[x][y]＝(predSamplesL1[h_x+1][v_y]>>shift1)-(predSamplesL1[h_x-1][v_y])>>shift1)

gradientVL1[x][y]＝(predSamplesL1[h_x][v_y+1]>>shift1)-(predSamplesL1[h_x][v_y-1])>>shift1)

6.变量diff[x][y]、tempH[x][y]和tempV[x][y]推导如下：

diff[x][y]＝(predSamplesL0[h_x][v_y]>>shift2)-(predSamplesL1[h_x][v_y]>>shift2)

tempH[x][y]＝(gradientHL0[x][y]+gradientHL1[x][y])>>shift3

tempV[x][y]＝(gradientVL0[x][y]+gradientVL1[x][y])>>shift3

–变量sGx2、sGy2、sGxGy、sGxdI和sGydI推导如下：

sGx2＝Σ_iΣ_j Abs(tempH[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGy2＝Σ_iΣ_j Abs(tempV[xSb+i][ySb+j])其中i,j＝-1..4

sGxGy＝Σ_iΣ_j(Sign(tempV[xSb+i][ySb+j])*tempH[xSb+i][ySb+j])其中

i,j＝-1..4

sGxGy_m＝sGxGy>>12

sGxGy_s＝sGxGy&((1<<12)-1)

sGxdI＝Σ_iΣ_j(-Sign(tempH[xSb+i][ySb+j])*diff[xSb+i][ySb+j])其中

i,j＝-1..4

sGydI＝Σ_iΣ_j(-Sign(tempV[xSb+i][ySb+j])*diff[xSb+i][ySb+j])其中

i,j＝-1..4

–当前子块的水平和垂直运动偏移推导如下：

v_x＝sGx2>0？Clip3(-mvRefineThres+1,mvRefineThres-1,-(sGxdI<<2)>>Floor(Log2(sGx2))):0

v_y＝sGy2>0？Clip3(-mvRefineThres+1,mvRefineThres-1,((sGydI<<2)-((v_x*sGxGy_m)<<12+v_x*sGxGy_s)>>1)>>Floor(Log2(sGy2))):0

–对于x＝xSb-1..xSb+2和y＝ySb-1..ySb+2，当前子块的预测样本值推导如下：

bdofOffset＝v_x*(gradientHL0[x+1][y+1]-gradientHL1[x+1][y+1])+v_y*(gradientVL0[x+1][y+1]-gradientVL1[x+1][y+1])

pbSamples[x][y]＝Clip3(0,(2^BitDepth)-1,(predSamplesL0[x+1][y+1]+offset4+predSamplesL1[x+1][y+1]+bdofOffset)>>shift4)

在另一个实施例中，图10示出了本申请的装置。

本申请实施例提供了一种双向光流预测装置1000，包括：获取模块1001，用于：获取当前块的初始运动矢量对，其中，所述初始运动矢量对包括前向运动矢量和后向运动矢量；分块模块1002，用于：根据所述前向运动矢量获取前向预测块，以及根据所述后向运动矢量获取后向预测块；梯度模块1003，用于：根据所述当前块中的当前样本对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前样本的梯度参数，其中，所述前向预测样本位于所述前向预测块中，所述后向预测样本位于所述后向预测块中；计算模块1004，用于：根据所述梯度参数，获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，其中，所述样本光流参数包括第一参数和第二参数；训练模块1005，用于：根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，其中，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的操作获取的，其中，所述符号函数是具有至少三个子区间的分段函数；以及预测模块1006，用于：根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

在一种可行的实现方式中，所述符号函数为：

其中，T为非负实数。

在一种可行的实现方式中，T为0；相应地，所述符号函数为：

在一种可行的实现方式中，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。

在一种可行的实现方式中，所述当前块为译码单元或所述译码单元的子块。

在一种可行的实现方式中，梯度参数包括前向水平梯度、后向水平梯度、前向垂直梯度以及后向垂直梯度。

在一种可行的实现方式中，所述前向水平梯度是与所述前向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向水平梯度是与所述后向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述前向垂直梯度是与所述前向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述后向垂直梯度是与所述后向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

在一种可行的实现方式中，所述样本光流参数包括样本差、水平平均梯度以及垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第一参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度。

在一种可行的实现方式中，所述第二参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度，且所述第二参数不同于所述第一参数。

在另一个实施例中，图11示出了本申请的另一个装置。

本申请实施例提供了一种双向光流预测装置1100，包括：一个或多个处理器1101；以及耦合到所述处理器并存储用于由所述处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质1102，其中，所述程序在由所述处理器执行时，配置所述装置以执行图9中所示的任何一种方法。

在本申请的另一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括：用于执行图9中所示的任何一种方法的程序代码。

下面对上述实施例中所示的编码方法和解码方法的应用以及使用这些应用的系统进行解释说明。

图12为用于实现内容分发业务的内容供应系统3100的框图。该内容供应系统3100包括捕获设备3102、终端设备3106，并可选地包括显示器3126。捕获设备3102通过通信链路3104与终端设备3106通信。通信链路可以包括上文描述的通信通道13。通信链路3104包括但不限于WIFI、以太网、有线、无线(3G/4G/5G)、USB或其任意类型组合等。

捕获设备3102生成数据，并可以通过如上述实施例中所示的编码方法对数据进行编码。或者，捕获设备3102可以将数据分发到流媒体服务器(图中未示出)，该服务器对数据进行编码，并将编码数据发送到终端设备3106。捕获设备3102包括但不限于摄像机、智能手机或平板电脑、计算机或笔记本电脑、视频会议系统、PDA、车载设备或其任意组合等。例如，捕获设备3102可以包括上述源设备12。当数据包括视频时，捕获设备3102中包括的视频编码器20可以实际执行视频编码处理。当数据包括音频(即语音)时，捕获设备3102中包括的音频编码器可以实际执行音频编码处理。对于一些实际场景，捕获设备3102通过将经编码的视频数据和经编码的音频数据一起复用来分发经编码的视频数据和经编码的音频数据。对于其它实际场景，例如在视频会议系统中，不复用经编码的音频数据和经编码的视频数据。捕获设备3102将经编码的音频数据和经编码的视频数据分别分发到终端设备3106。

在内容供应系统3100中，终端设备310接收并再现编码数据。终端设备3106可以是具有数据接收和恢复能力的设备，例如智能手机或平板电脑3108、计算机或笔记本电脑3110、网络视频录像机(network video recorder，NVR)/数字视频录像机(digital videorecorder，DVR)3112、电视机3114、机顶盒(set top box，STB)3116、视频会议系统3118、视频监控系统3120、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)3122、车载设备3124，或能够对上述编码数据进行解码的以上设备中任何一个的组合等。例如，终端设备3106可以包括如上所述的目的地设备14。当编码数据包括视频时，终端设备中包括的视频解码器30优先进行视频解码。当编码数据包括音频时，终端设备中包括的音频解码器优先进行音频解码处理。

对于带显示器的终端设备，如智能手机或平板电脑3108、计算机或膝上型电脑3110、网络视频录像机(network video recorder，NVR)/数字视频录像机(digital videorecorder，DVR)3112、电视机3114、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)3122、或车载设备3124，终端设备可以将解码数据发送到其显示器。对于不配备显示器的终端设备，如STB 3116、视频会议系统3118或视频监控系统3120，将外接显示器3126与终端设备连接，以接收并显示解码数据。

当该系统中的每个设备执行编码或解码时，可以使用如上述实施例中所示的图像编码设备或图像解码设备。

图13为终端设备3106的示例结构的图。在终端设备3106从捕获设备3102接收到流之后，协议处理单元3202分析流的传输协议。所述协议包括但不限于实时流传输协议(realtime streaming protocol，RTSP)、超文本传输协议(hyper text transfer protocol，HTTP)、HTTP直播流传输协议(HTTP live streaming protocol，HLS)、MPEG-DASH、实时传输协议(real-time transport protocol，RTP)、实时消息传输协议(real time messagingprotocol，RTMP)或其任意组合等。

协议处理单元3202对流进行处理后，生成流文件。文件被输出到解复用单元3204。解复用单元3204可以将复用数据分离为经编码的音频数据和经编码的视频数据。如上所述，对于其它实际场景，例如在视频会议系统中，不复用经编码的音频数据和经编码的视频数据。在这种情况下，不通过解复用单元3204，将经编码的数据发送到视频解码器3206和音频解码器3208。

通过解复用处理，生成视频基本流(elementary stream，ES)、音频ES和可选的字幕。视频解码器3206，包括上述实施例所描述的视频解码器30，通过上述实施例所示的解码方法对视频ES进行解码以生成视频帧，并将该数据发送到同步单元3212。音频解码器3208对音频ES进行解码以生成音频帧，并将该数据发送至同步单元3212。或者，可以在将视频帧馈送到同步单元3212之前存储在缓冲区(图13未示出)中。类似地，可以在将音频帧馈送到同步单元3212之前存储在缓冲区(图13中未示出)中。

同步单元3212同步视频帧和音频帧，并将视频/音频提供给视频/音频显示器3214。例如，同步单元3212同步视频信息和音频信息的呈现。信息可以使用与译码音频和可视数据呈现相关的时间戳和与数据流发送相关的时间戳，在语法中进行译码。

如果流中包括字幕，则字幕解码器3210对字幕进行解码，使字幕与视频帧和音频帧同步，并将视频/音频/字幕提供给视频/音频/字幕显示器3216。

本发明并不限于上述系统，上述实施例中的图像编码设备或图像解码设备都可以包括在汽车系统等其它系统中。

数学运算符

本申请中使用的数学运算符与C编程语言中使用的数学运算符类似，但是，对整数除法和算术移位运算的结果进行了更准确的定义，并且定义了其它运算，如幂运算和实值除法。编号和计数规范通常从0开始，例如，“第一个”相当于第0个，“第二个”相当于第1个，等等。

算术运算符

算术运算符定义如下：

逻辑运算符

以下逻辑运算符定义如下：

x&&y x和y的布尔逻辑“与”运算

x||y x和y的布尔逻辑“或”运算

！ 布尔逻辑“非”运算

x？y:z 如果x为真(TRUE)或不等于0，则求y的值，否则，求z的值。

关系运算符

以下关系运算符定义如下：

> 大于

>＝ 大于或等于

< 小于

<＝ 小于或等于

＝＝ 等于

！＝ 不等于

当一个关系运算符应用于一个已被赋值“na”(不适用)的语法元素或变量时，值“na”被视为该语法元素或变量的不同值。值“na”被视为不等于任何其它值。

按位运算符

按位运算符定义如下：

& 按位“与”。当对整数参数运算时，运算的是整数值的二的补码表示。当对二进制参数运算时，如果它包括的位比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展较短的参数。

| 按位“或”。当对整数参数运算时，运算的是整数值的二的补码表示。当对二进制参数运算时，如果它包括的位比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展较短的参数。

^ 按位“异或”。当对整数参数运算时，运算的是整数值的二的补码表示。当对二进制参数运算时，如果它包括的位比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展较短的参数。

x>>y 将x以2的补码整数表示的形式向右算术移动y个二进制位。只有y为非负整数值时才定义该函数。进行右移位而进入到最高有效位(most significant bit，MSB)的位的值等于x进行移位运算之前的MSB。

x<<y 将x以2的补码整数表示的形式向左算术移动y个二进制位。只有y为非负整数值时才定义该函数。由于左移而移进最低有效位(least significant bit，LSB)的位的值等于0。

赋值运算符

算术运算符定义如下：

＝ 赋值运算符

++ 增，即，x++等于x＝x+1；当在阵列索引中使用时，等于增运算之前变量的值。

–– 减，即，x––等于x＝x–1；当在阵列索引中使用时，等于减运算之前变量的值。

+＝ 增加指定量，即，x+＝3相当于x＝x+3，x+＝(–3)相当于x＝x+(–3)。

–＝ 减少指定量，即，x–＝3相当于x＝x–3，x–＝(–3)相当于x＝x–(–3)。

范围表示法

下面的表示法用来说明值的范围：

x＝y..z x取从y到z(包括端值)的整数值，其中x、y和z是整数，z大于y。

数学函数

数学函数定义如下：

Asin(x)三角反正弦函数，对参数x运算，x在–1.0至1.0(包括端值)范围之间，输出值在–π÷2至π÷2(包括端值)范围之间，单位为弧度。

Atan(x)三角反正切函数，对参数x运算，输出值在–π÷2至π÷2(包括端值)范围之间，单位为弧度。

Ceil(x)表示大于或者等于x的最小整数。

Clip1_Y(x)＝Clip3(0,(1<<BitDepth_Y)–1,x)

Clip1_C(x)＝Clip3(0,(1<<BitDepth_C)–1,x)

Cos(x)三角余弦函数，对参数x运算，单位为弧度。

Floor(x)表示小于或者等于x的最大整数值。

Ln(x)x的自然对数(以e为底的对数，其中e是自然对数底数常数2.718281828……)。

Log2(x)x以2为底的对数。

Log10(x)x以10为底的对数。

Round(x)＝Sign(x)*Floor(Abs(x)+0.5)

Sin(x)表示三角正弦函数，对参数x运算，单位为弧度。

Swap(x,y)＝(y,x)

Tan(x)表示三角正切函数，对参数x运算，单位为弧度。

运算优先级顺序

当没有使用括号来显式指示表达式中的优先顺序时，适用以下规则：

–高优先级的运算在低优先级的任何运算之前计算。

–相同优先级的运算从左到右依次计算。

下表从最高到最低的顺序说明运算的优先级，表中位置越高，优先级越高。

对于C编程语言中也使用的运算符，本规范中运算符优先级顺序与C编程语言中优先级顺序相同。

表格运算优先级按照最高(表格顶部)到最低(表格底部)排序

逻辑运算的文本描述

在文本中，用数学形式描述如下的逻辑运算语句：

if(condition 0)

statement 0

else if(condition 1)

statement 1

...

else/*informative remark on remaining condition*/

statement n

可以采用如下方式描述：

……如下/……以下为准：

–如果条件0，则语句0

–否则，如果条件1，则语句1

–...

–否则(关于剩余条件的提示性说明)，则语句n

文本中的每个“如果……否则，如果……否则，……”语句都以“……如下”或“……以下为准”引入，后面紧跟着“如果……”。“如果……否则，如果……否则，……”的最后一个条件总有一个“否则，……”。中间有“如果……否则，如果……否则”语句可以通过使“……如下”或“……以下为准”与结尾“否则……”匹配来识别。

在文本中，用数学形式描述如下的逻辑运算语句：

if(condition 0a&&condition 0b)

statement 0

else if(condition 1a||condition 1b)

statement 1

...

else

statement n

可以采用如下方式描述：

……如下/……以下为准：

–如果以下所有条件为真，则语句0：

–条件0a

–条件0b

–否则，如果满足以下一个或多个条件，则语句1：

–条件1a

–条件1b

–...

–否则，语句n

在文本中，用数学形式描述如下的逻辑运算语句：

if(condition 0)

statement 0

if(condition 1)

statement 1

可以采用如下方式描述：

当条件0，则语句0

当条件1，则语句1

编码器20和解码器30等的实施例，以及本文描述的与编码器20和解码器30等有关的功能可以通过硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果在软件中实现，则这些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中或通过通信介质传输，且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括与有形介质(例如数据存储介质)对应的计算机可读存储介质，或者包括任何根据通信协议等便于将计算机程序从一个地方传递到另一个地方的通信介质。通过这种方式，计算机可读介质一般可以对应于(1)非瞬时性的有形计算机可读存储介质或(2)信号或载波等通信介质。数据存储介质可以是通过一个或多个计算机或一个或多个处理器访问的任何可用介质，以检索用于实施本发明所述技术的指令、代码和/或数据结构。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

作为示例而非限制，这类计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储设备、闪存或可以用于存储指令或数据结构形式的所需程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线(digitalsubscriber line，DSL)或如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程资源传输指令，则在介质定义中包括同轴电缆、光缆、双绞线、DSL或如红外线、无线电和微波等无线技术。但是，应理解，计算机可读存储介质和数据存储介质并不包括连接、载波、信号或其它瞬时性介质，而是针对非瞬时性有形存储介质。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(compact disc，CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(digital versatiledisc，DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

可以通过一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、通用微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程逻辑阵列(field programmable logic array，FPGA)或其它同等集成或离散逻辑电路等一或多个处理器来执行指令。因此，本文所使用的术语“处理器”可以指上述结构中的任一种或适于实施本文所述技术的任何其它结构。另外，在一些方面中，本文描述的各种功能可以提供在用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内，或者并入在组合译码器中。而且，这些技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。

本发明技术可以在多种设备或装置中实现，这些设备或装置包括无线手机、集成电路(integrated circuit，IC)或一组IC(例如芯片组)。本发明描述了各种组件、模块或单元，以强调用于执行所公开技术的设备的功能方面，但未必需要由不同的硬件单元实现。相反，如上所述，各种单元可以结合合适的软件和/或固件组合在译码器硬件单元中，或者通过包括如上所述的一个或多个处理器的互操作硬件单元的集合来提供。

Claims (28)

1.一种双向光流预测方法，其特征在于，包括：

获取当前块的初始运动矢量对，其中，所述初始运动矢量对包括前向运动矢量和后向运动矢量；

根据所述前向运动矢量获取前向预测块，以及根据所述后向运动矢量获取后向预测块；

根据所述当前块中的当前样本对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前样本的梯度参数，其中，所述前向预测样本位于所述前向预测块中，所述后向预测样本位于所述后向预测块中；

根据所述梯度参数，获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，其中，所述样本光流参数包括第一参数和第二参数；

根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，其中，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的操作获取的，其中，所述符号函数是具有至少三个子区间的分段函数；

根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述符号函数为：

其中，T为非负实数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，T为0；

相应地，所述符号函数为

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述当前块为译码单元或所述译码单元的子块。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，梯度参数包括前向水平梯度、后向水平梯度、前向垂直梯度以及后向垂直梯度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述前向水平梯度是与所述前向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述后向水平梯度是与所述后向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述前向垂直梯度是与所述前向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述后向垂直梯度是与所述后向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述样本光流参数包括样本差、水平平均梯度以及垂直平均梯度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度，且所述第二参数不同于所述第一参数。

14.一种双向光流预测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于：获取当前块的初始运动矢量对，其中，所述初始运动矢量对包括前向运动矢量和后向运动矢量；

分块模块，用于：根据所述前向运动矢量获取前向预测块，以及根据所述后向运动矢量获取后向预测块；

梯度模块，用于：根据所述当前块中的当前样本对应的前向预测样本和后向预测样本，计算所述当前样本的梯度参数，其中，所述前向预测样本位于所述前向预测块中，所述后向预测样本位于所述后向预测块中；

计算模块，用于：根据所述梯度参数，获取所述当前样本的至少两个样本光流参数，其中，所述样本光流参数包括第一参数和第二参数；

训练模块，用于：根据所述当前块中样本的样本光流参数获取块光流参数，其中，所述块光流参数中的一个块光流参数是通过包括将所述第一参数的值与所述第二参数的符号函数的值相乘的操作获取的，其中，所述符号函数是具有至少三个子区间的分段函数；以及

预测模块，用于：根据所述前向预测块、所述后向预测块、所述块光流参数以及所述样本光流参数，获取所述当前块的预测值。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述符号函数为：

其中，T为非负实数。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，T为0；

相应地，所述符号函数为

17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述初始运动矢量对是根据所述当前块的至少一个空间相邻块和/或时间相邻块的运动信息获取的。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述当前块为译码单元或所述译码单元的子块。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其特征在于，梯度参数包括前向水平梯度、后向水平梯度、前向垂直梯度以及后向垂直梯度。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述前向水平梯度是与所述前向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

21.根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于，所述后向水平梯度是与所述后向预测样本相邻的右样本和左样本之间的差值。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述前向垂直梯度是与所述前向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述后向垂直梯度是与所述后向预测样本相邻的下样本和上样本之间的差值。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的装置，其特征在于，所述样本光流参数包括样本差、水平平均梯度以及垂直平均梯度。

25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第一参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度。

26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二参数为所述样本差、所述水平平均梯度或所述垂直平均梯度，且所述第二参数不同于所述第一参数。

27.一种双向光流预测装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；以及

非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质与所述一个或多个处理器耦合并存储由所述一个或多个处理器执行的程序，其中，所述程序在由所述一个或多个处理器执行时，配置所述装置执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。

28.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。

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