CN114222132B - 视频解码反变换方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开关于一种视频解码反变换方法及装置，视频解码反变换方法包括：获取视频解码反量化后的变换系数矩阵；将变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵；确定每一子矩阵的第一参数，其中，第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵；根据第一参数，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵；根据非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。根据本公开的视频解码反变换方法及装置，根据非零子矩阵区域进行反变换计算，能对于反变换计算的过程显著提速，针对每一次反变换中的变换系数矩阵的不同，确定不同的非零子矩阵区域，能够自适应的进行反变换，最大程度上降低了可能的冗余计算。

Description

视频解码反变换方法及装置
技术领域
本公开涉及视频编解码领域，尤其涉及一种视频解码反变换方法及装置。
背景技术
视频解码时，对于量化后的量化系数，需要进行反量化和反变换处理，从而得到空域残差矩阵。由于反变换的过程较为复杂，所以反变换在解码过程中十分耗时。相关技术中，对于反变换的方法，采取直接进行矩阵的计算，但是，直接进行矩阵的计算会导致计算的复杂度过高，使得解码器性能明显下降。
发明内容
本公开提供一种视频解码反变换方法及装置，以至少解决上述相关技术中的问题，也可不解决任何上述问题。本公开的技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种视频解码反变换方法，包括：获取视频解码反量化后的变换系数矩阵；将所述变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵；确定每一子矩阵的第一参数，其中，所述第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵；根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，所述非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵；根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。
可选地，划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为所述子矩阵；所述根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，包括：根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵中的第一区域，其中，所述第一区域包括从所述变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列；针对所述第一区域中的任一矩阵列，根据所述第一参数，确定所述任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵；在所述第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
可选地，所述根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵，包括：对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取所述变换系数矩阵中除所述非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果；根据所述第一反变换结果和所述第二反变换结果，得到所述空域残差矩阵。
可选地，所述对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，包括：根据所述变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据所述变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵；根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
可选地，所述根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果，包括：根据所述第一反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵；根据所述第二反变换核矩阵，对所述中间结果矩阵进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
可选地，所述变换系数矩阵中的每一子矩阵均为4×4矩阵。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种视频解码反变换装置，包括：矩阵获取单元，被配置为：获取视频解码反量化后的变换系数矩阵；矩阵划分单元，被配置为：将所述变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵；参数确定单元，被配置为：确定每一子矩阵的第一参数，其中，所述第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵；区域确定单元，被配置为：根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，所述非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵；反变换计算单元，被配置为：根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。
可选地，划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为所述子矩阵；区域确定单元被配置为：根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵中的第一区域，其中，所述第一区域包括从所述变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列；针对所述第一区域中的任一矩阵列，根据所述第一参数，确定所述任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵；在所述第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
可选地，反变换计算单元被配置为：对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取所述变换系数矩阵中除所述非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果；根据所述第一反变换结果和所述第二反变换结果，得到所述空域残差矩阵。
可选地，反变换计算单元被配置为：根据所述变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据所述变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵；根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
可选地，反变换计算单元被配置为：根据所述第一反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵；根据所述第二反变换核矩阵，对所述中间结果矩阵进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
可选地，所述变换系数矩阵中的每一子矩阵均为4×4矩阵。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；至少一个存储计算机可执行指令的存储器，其中，所述计算机可执行指令在被所述至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行根据本公开的视频解码反变换方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令被至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行根据本公开的视频解码反变换方法。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令被至少一个处理器执行时实现根据本公开的视频解码反变换方法。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
根据本公开的视频解码反变换方法及装置，根据非零子矩阵区域进行反变换计算，能对于反变换计算的过程显著提速，针对每一次反变换中的变换系数矩阵的不同，确定不同的非零子矩阵区域，能够自适应的进行反变换，最大程度上降低了可能的冗余计算。
另外，根据本公开的视频解码反变换方法及装置，设置子矩阵为4×4的大小，能适配CG的大小，进而适配了SIMD中的乘加流水线，便于进行汇编优化。
另外，根据本公开的视频解码反变换方法及装置，基于第一参数确定非零子矩阵区域，在计算机语言实现时可以限制循环次数，进而限制了计算的复杂度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是根据一示例性实施例示出的一种视频解码反变换方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的反变换计算的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种视频解码反变换装置的框图。
图4是根据一示例性实施例的电子设备400的框图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在此需要说明的是，在本公开中出现的“若干项之中的至少一项”均表示包含“该若干项中的任意一项”、“该若干项中的任意多项的组合”、“该若干项的全体”这三类并列的情况。例如“包括A和B之中的至少一个”即包括如下三种并列的情况：(1)包括A；(2)包括B；(3)包括A和B。又例如“执行步骤一和步骤二之中的至少一个”，即表示如下三种并列的情况：(1)执行步骤一；(2)执行步骤二；(3)执行步骤一和步骤二。
视频解码时，对于量化后的量化系数，需要首先进行反量化得到变换系数，然后进行反变换得到空域残差矩阵(残差系数)。由于反变换(IDCT)的过程较为复杂，所以反变换在解码过程中十分耗时。为了提升解码器的效率，反变换的方法需要进行特殊的设计。相关技术中，对于反变换的方法，采取直接进行矩阵的计算，或者是使用蝶形运算的思想进行矩阵的计算。
对于直接进行矩阵的计算，可采用如下式(1)的方式计算空域残差矩阵：
X＝HTYH＝(HT(HTY)T)T (1)
其中，H为反变换核矩阵，Y为变换系数矩阵。
若如下式(2)定义：
f(Y)＝(HTY)T (2)
则空域残差矩阵可由下式(3)求得：
X＝f(f(Y)) (3)
其中，X为空域残差矩阵。
例如，这种方法可通过如下的计算机语言实现：
但是，这种方法直接进行了矩阵的乘法，计算复杂度为O(m3)+O(n3)，m为变换系数矩阵的列数，n为变换系数矩阵的行数。当遇到了较大的行数和列数时，这样的复杂度过高，容易导致解码器性能明显下降。
对于使用蝶形运算的思想进行矩阵的计算，也可以基于上述公式得到空域残差矩阵，但是需要对于反变换核矩阵进行分析。下面以一个示例来说明蝶形运算的思想，首先可以获取8×8的反变换核矩阵，如下式(4)：
其中，H8为8×8的反变换核矩阵。
接下来，可对该反变换核矩阵进行分析，上式(4)中的反变换核矩阵存在对称性，进行矩阵的乘法计算时，可基于反变换核矩阵的对称性进行部分元素的计算。分析可知：该反变换核矩阵第1、3、5、7行是反轴对称的，记为O；第2、4、6行是轴对称和反轴对称的，记为EO；第0行是彻底轴对称的，记为EE。
最后，可通过下式(5)进行矩阵的计算：
f[i，：]＝HTY[：，i] (5)
其中，H为反变换核矩阵，Y为变换系数矩阵，该式代表f[i，：]的第i行等于反变换核矩阵的每一列乘以变换系数矩阵的第i列。
需要说明的是，在计算时，可以把同一类型的乘法结果加到一起，例如对于4个O行，第0列和第7列的乘法结果是相反数，所以只计算第0列就可以得到第7列的结果，不需要进行第7列的乘法计算。
这种方法的计算复杂度为O(m2logm)+O(n2logn)，m为变换系数矩阵的列数，n为变换系数矩阵的行数，但是，这种蝶形运算的方法没有考虑到系数的实际分布情况，如果对只有一个非0元素的变换系数矩阵进行计算，可能产生较多的冗余计算。
为了解决上述相关技术中存在的问题，本公开提出一种视频解码反变换方法及装置，根据非零子矩阵区域进行反变换计算，能对于反变换计算的过程显著提速，针对每一次反变换中的变换系数矩阵的不同，确定不同的非零子矩阵区域，能够自适应的进行反变换，最大程度上降低了可能的冗余计算。
下面，将参照图1至图4来详细描述根据本公开的视频解码反变换方法及装置。
图1是根据一示例性实施例示出的一种视频解码反变换方法的流程图。参照图1，在步骤101，可获取视频解码反量化后的变换系数矩阵。
在这里，视频解码时，针对视频中的每一帧图像，可先进行反量化，然后再进行反变换，在反量化后，可获得变换系数矩阵。具体来说，视频编码过程中会对视频中的每一帧图像进行变换和量化处理，例如，可通过标量量化或者矢量量化的方法进行量化处理，而对应的，视频解码过程中的反量化和反变换的过程，是对于编码过程中的操作进行逆处理得到的。
在步骤102，可将变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵。
根据本公开的示例性实施例，可基于HEVC标准中对于变换系数矩阵的CG的划分，进行子矩阵的划分，HEVC标准中对于CG的划分是按照4×4的大小进行划分的，所以，步骤102中的变换系数矩阵中的每一子矩阵可均为4×4矩阵，子矩阵的划分可与CG的划分一一对应。
根据本公开的视频解码反变换方法，设置子矩阵为4×4的大小，能适配CG的大小，进而适配了SIMD中的乘加流水线，便于进行汇编优化。
根据本公开的示例性实施例，划分后的变换系数矩阵可以是以子矩阵为元素的矩阵，所以，划分后的变换系数矩阵的每一行可以看做是由子矩阵构成的行，每一列可以看做是子矩阵构成的列。即划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为上述划分的子矩阵。
例如，变换系数矩阵的大小是16×16，依照上述方法进行划分，可以是划分成包括4个矩阵行和4个矩阵列组成。
变换系数矩阵可能是服从0阶拉普拉斯分布的，所以元素可能多集中在变换系数矩阵的左上角，不均匀，变换系数矩阵中可能存在多个子矩阵为零矩阵，那么，本公开的示例性实施例可基于变换系数矩阵的这个特点，首先确定划分后的变换系数矩阵中的每一个子矩阵是否是零矩阵，然后通过变化系数矩阵中的非零的有效区域进行后续的反变换计算，下面通过步骤103至步骤105来详细描述这一过程。
在步骤103，可确定每一子矩阵的第一参数，其中，第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵。
根据本公开的示例性实施例，变换系数矩阵中的每一CG均可由significance标记来指示该CG是否是全0CG，由上述描述可知，子矩阵的划分可与CG的划分一一对应，所以，本公开的示例性实施例可将每一CG的significance标记作为第一参数，该第一参数指示了对应的子矩阵是否是零矩阵。
在确定了第一参数之后，即可通过第一参数确定变换系数矩阵中非零子矩阵和零子矩阵，这样，就可以从变换系数矩阵中划分出一个包含全部非零子矩阵的区域，基于此，在步骤104，可根据第一参数，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵。
通过上述描述可知，变换系数矩阵可能是服从0阶拉普拉斯分布的，所以元素可能多集中在变换系数矩阵的左上角，基于此，本公开的示例性实施例可以设置非零子矩阵区域是以变换系数矩阵的第一个矩阵行和第一个矩阵列为起始的划分的。例如，若将变换系数矩阵看做是一个矩形区域，第一个矩阵行可以看做是上边，第一个矩阵列可以看做是左边，那么非零子矩阵区域可以是仍以上边和左边为边的包含矩形区域左上角的一个区域。在这里需要说明的是，非零子矩阵区域中可包含零元素和/或零子矩阵。
根据本公开的示例性实施例，对于具体的非零子矩阵区域的确定过程，可以是通过先确定横向的边界再确定纵向的边界，具体为首先确定最后一个存在非零子矩阵的矩阵列，这样在该矩阵列的右侧就不存在非零子矩阵了，然后在上一步骤中确定的最后一个存在非零子矩阵的矩阵列的左侧的每一矩阵列中均确定最后一个非零子矩阵，需要说明的是，最后一个均是以由上至下或者由左至右的顺序的最后一个。
例如，对于确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，首先可根据第一参数，确定变换系数矩阵中的第一区域，其中，第一区域包括从变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列。然后可针对第一区域中的任一矩阵列，根据第一参数，确定任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵。最后可在第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
根据本公开的示例性实施例，对于具体的非零子矩阵区域的确定过程，还可以是通过先确定纵向的边界再确定横向的边界，其确定的方式可参照上述过程，在此不再赘述。
根据本公开的视频解码反变换方法，可通过第一参数确定非零子矩阵区域，从而可以基于该非零子矩阵区域进行反变换计算，加速反变换计算的过程。
在步骤105，可根据非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。
根据本公开的示例性实施例，在得到非零子矩阵区域之后，可以对非零子矩阵区域进行反变换计算，对于非零子矩阵区域进行反变换计算是矩阵的运算过程，而非零子矩阵区域不是完整的矩阵，所以对于非零子矩阵区域进行反变换计算，得到的结果是空域残差矩阵的一部分，基于此，空域残差矩阵的确定过程，可以包含两个部分，第一个部分是对于非零子矩阵区域进行反变换计算得到空域残差矩阵的一部分，第二个部分是确定空域残差矩阵的剩余部分，需要说明的是，该空域残差矩阵的剩余部分的获取和变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵有关。
那么，可通过下述步骤得到空域残差矩阵：首先可对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果。然后可根据第一反变换结果和第二反变换结果，得到空域残差矩阵。
根据本公开的视频解码反变换方法，可对非零子矩阵区域进行反变换计算，除非零子矩阵区域之外的子矩阵的反变换结果是直接获取，能够使得反变换计算的过程显著提速。
下面，针对第一反变换结果和第二反变换结果的确定，进行分别描述。
对于第一反变换结果的确定，可从既有的不同大小的反变换核矩阵中选择当前反变换使用的反变换核矩阵。本公开的视频解码反变换方法考虑到变换系数矩阵的行数和列数不相同的情况，针对性地选择使用的反变换核矩阵，具体为：首先可根据变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵。然后可根据第一反变换核矩阵和第二反变换核矩阵，对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果。
需要说明的是，反变换核矩阵是现有的行数和列数相等的应用于视频解码反变换过程的矩阵。
本公开的示例性实施例可根据第一反变换核矩阵进行第一次反变换计算，根据第二反变换核矩阵进行第二次反变换计算，针对两次反变换计算的结果得到第一反变换结果，具体可以是：首先可根据第一反变换核矩阵，对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵。然后可根据第二反变换核矩阵，对中间结果矩阵进行反变换计算，得到第一反变换结果。
根据本公开的视频解码反变换方法，可根据非零子矩阵区域进行两次反变换，能够使得得到的空域残差矩阵更为准确。
例如，反变换计算公式可通过下式(6)和(7)表示：
X＝f(Hm，f(Hn，Y)) (6)；
其中，f(H，Y)＝(HTY)T (7)
H为反变换核矩阵，Y为变换系数矩阵，m为变换系数矩阵的列数，n为变换系数矩阵的行数，X为空域残差矩阵，Hm为第二反变换核矩阵，Hn为第一反变换核矩阵。
对于上式(6)，求解f(Hn，Y)的过程可以看做是进行第一次反变换计算，f(Hn，Y)可以是中间结果矩阵。求解f(Hm，f(Hn，Y))的过程可以看做是进行第二次反变换计算。
本公开的示例性实施例是对非零子矩阵区域进行反变换计算的，在运用上述计算公式时，可将非零子矩阵区域作为Y。
对于第二反变换结果的确定，首先可确定第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，然后可根据该区域得到第二反变换结果。
第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，可根据变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵得到，具体可以是根据除非零子矩阵区域之外的子矩阵推导出这些子矩阵进行反变换计算得到的结果位于空域残差矩阵的区域，该区域就是第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域。
第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，还可以根据第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域得到，在上述过程中已经通过具体的运算得到了第一反变换结果，在运算的过程中已根据矩阵运算的性质确定出第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域，本公开的示例性实施例可将除第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域之外的区域作为第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域。
根据第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，可以将该区域内的所有元素取值均确定为0，得到第二反变换结果。
下面以一个具体的示例，来对本公开的示例性实施例中的视频解码反变换方法进行描述说明。
首先，可获取视频解码反量化后的变换系数矩阵。
然后，可将变换系数矩阵划分成至少一个4×4子矩阵。
接下来，可确定针对每一子矩阵的用于指示每一子矩阵是否是零矩阵的第一参数。
最后，可根据第一参数，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，并根据非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。
在这里，可将第一参数传入上式(6)和(7)，并以4×4为单位进行反变换的计算，得到第一反变换结果，然后可获取第二反变换结果，最后可根据第一反变换结果和第二反变换结果，得到空域残差矩阵。
图2是根据一示例性实施例示出的反变换计算的示意图。参考图2，Hn为第一反变换核矩阵，Y为变换系数矩阵，F为中间结果矩阵。Hn是32×32的矩阵，Y是8×32的矩阵，Hn、Y和F的每一方格可代表一个4×4的矩阵。Hn的阴影部分和Y的阴影部分相乘，可以得到F的阴影部分。
图2所示的得到F的过程是第一次反变换计算的过程，该过程可以采用计算机语言实现的方法，需要说明的是，本公开的示例性实施例仅仅以第一次反变换计算为例，对于第二次反变换计算的过程，可采用同样的方式，在这里不再赘述。
根据本公开的示例性实施例，第一次反变换计算的计算机语言可以如下：
其中，maxX为存在非零子矩阵的最后一个矩阵列的矩阵列数，maxY[i]为第i个矩阵列中的最后一个非零子矩阵的坐标，即第i个矩阵列中的最后一个非零子矩阵是第i个矩阵列中的第maxY[i]个元素。m为Y的列数，n为Y的行数，H指代Hn。
对于上述计算机语言的过程，可以通过先执行内层的循环，再执行外层的循环的逻辑，具体的执行步骤如下：
执行的目标是tmp_accum+＝H_4x4[j,k]*Y_4x4[i,k]，即k行j列的H和k行i列的Y做乘法，4x4代表这个乘法运算是以H和Y中每个子矩阵为最小单元进行的。
首先执行的是最内层的循环，即for k in maxY[i]，maxY[i]是Y的第i列中的最后一个非零子矩阵的坐标(这里第i列是矩阵列，这个坐标可以根据第一参数得到)，这层循环是计算H的第j列和Y的第i列。第j列的H和第i列的Y包含的元素个数均和k的取值有关，k的取值范围可以是[0，maxY[i]]。例如，maxY[i]＝2，那么这层循环计算的是H的第j列的前3个元素和Y的第i列的前3个元素的乘法。
然后执行的是中间层的循环，即for j in n/4，这层循环是计算k行j列的H和Y的第i列，其中j的取值范围可以是[0，n/4]。在最内层的循环中已经获知第j列的H和第i列的Y的运算过程，本层循环将每一列的H和第i列的Y相乘。
最后执行的是最外层的循环，即for i in maxX，maxX为Y存在非零子矩阵的最后一个矩阵列的矩阵列数，这层循环是计算k行j列的H和k行i列的Y的乘法，其中i的取值范围可以是[0，maxX]。在上一层的循环基础上，这层是对Y的列数进行循环，因为前两层循环只是计算了一列的Y，这层就是把每一列的Y都计算出来。
图3是根据一示例性实施例示出的一种视频解码反变换装置的框图。参考图3，反变换装置300包括矩阵获取单元301、矩阵划分单元302、参数确定单元303、区域确定单元304和反变换计算单元305。
矩阵获取单元301，可获取视频解码反量化后的变换系数矩阵。
在这里，视频解码时，针对视频中的每一帧图像，可先进行反量化，然后再进行反变换，在反量化后，可获得变换系数矩阵。具体来说，视频编码过程中会对视频中的每一帧图像进行变换和量化处理，例如，可通过标量量化或者矢量量化的方法进行量化处理，而对应的，视频解码过程中的反量化和反变换的过程，是对于编码过程中的操作进行逆处理得到的。
矩阵划分单元302，可将变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵。
根据本公开的示例性实施例，可基于HEVC标准中对于变换系数矩阵的CG的划分，进行子矩阵的划分，HEVC标准中对于CG的划分是按照4×4的大小进行划分的，所以，矩阵划分单元302中的变换系数矩阵中的每一子矩阵可均为4×4矩阵，子矩阵的划分可与CG的划分一一对应。
根据本公开的视频解码反变换装置，设置子矩阵为4×4的大小，能适配CG的大小，进而适配了SIMD中的乘加流水线，便于进行汇编优化。
根据本公开的示例性实施例，划分后的变换系数矩阵可以是以子矩阵为元素的矩阵，所以，划分后的变换系数矩阵的每一行可以看做是由子矩阵构成的行，每一列可以看做是子矩阵构成的列。即划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为上述划分的子矩阵。
变换系数矩阵可能是服从0阶拉普拉斯分布的，所以元素可能多集中在变换系数矩阵的左上角，不均匀，变换系数矩阵中可能存在多个子矩阵为零矩阵，那么，本公开的示例性实施例可基于变换系数矩阵的这个特点，首先确定划分后的变换系数矩阵中的每一个子矩阵是否是零矩阵，然后通过变化系数矩阵中的非零的有效区域进行后续的反变换计算，下面通过参数确定单元303至反变换计算单元305来详细描述。
参数确定单元303，可确定每一子矩阵的第一参数，其中，第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵。
根据本公开的示例性实施例，变换系数矩阵中的每一CG均可由significance标记来指示该CG是否是全0CG，由上述描述可知，子矩阵的划分可与CG的划分一一对应，所以，本公开的示例性实施例可将每一CG的significance标记作为第一参数，该第一参数指示了对应的子矩阵是否是零矩阵。
区域确定单元304，可根据第一参数，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵。
通过上述描述可知，变换系数矩阵可能是服从0阶拉普拉斯分布的，所以元素可能多集中在变换系数矩阵的左上角，基于此，本公开的示例性实施例可以设置非零子矩阵区域是以变换系数矩阵的第一个矩阵行和第一个矩阵列为起始的划分的。例如，若将变换系数矩阵看做是一个矩形区域，第一个矩阵行可以看做是上边，第一个矩阵列可以看做是左边，那么非零子矩阵区域可以是仍以上边和左边为边的包含矩形区域左上角的一个区域。在这里需要说明的是，非零子矩阵区域中可包含零元素和/或零子矩阵。
根据本公开的示例性实施例，区域确定单元304可以是通过先确定横向的边界再确定纵向的边界，具体为首先区域确定单元304确定最后一个存在非零子矩阵的矩阵列，这样在该矩阵列的右侧就不存在非零子矩阵了，然后区域确定单元304在确定的最后一个存在非零子矩阵的矩阵列的左侧的每一矩阵列中均确定最后一个非零子矩阵，需要说明的是，最后一个均是以由上至下或者由左至右的顺序的最后一个。
例如，对于确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域，首先区域确定单元304可根据第一参数，确定变换系数矩阵中的第一区域，其中，第一区域包括从变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列。然后区域确定单元304可针对第一区域中的任一矩阵列，根据第一参数，确定任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵。最后区域确定单元304可在第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
根据本公开的示例性实施例，区域确定单元304还可以是通过先确定纵向的边界再确定横向的边界，其确定的方式可参照上述描述，在此不再赘述。
根据本公开的视频解码反变换装置，区域确定单元304可通过第一参数确定非零子矩阵区域，从而后续可以基于该非零子矩阵区域进行反变换计算，加速反变换计算的过程。
反变换计算单元305，可根据非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵。
根据本公开的示例性实施例，在区域确定单元304得到非零子矩阵区域之后，反变换计算单元305可以对非零子矩阵区域进行反变换计算，对于非零子矩阵区域进行反变换计算是矩阵的运算过程，而非零子矩阵区域不是完整的矩阵，所以反变换计算单元305对于非零子矩阵区域进行反变换计算，得到的结果是空域残差矩阵的一部分，基于此，反变换计算单元305得到空域残差矩阵的过程，可以包含两个部分，第一个部分是对于非零子矩阵区域进行反变换计算得到空域残差矩阵的一部分，第二个部分是确定空域残差矩阵的剩余部分，需要说明的是，该空域残差矩阵的剩余部分的获取和变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵有关。
那么，对于得到空域残差矩阵：首先反变换计算单元305可对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果。然后反变换计算单元305可根据第一反变换结果和第二反变换结果，得到空域残差矩阵。
根据本公开的视频解码反变换装置，反变换计算单元305可对非零子矩阵区域进行反变换计算，除非零子矩阵区域之外的子矩阵的反变换结果是直接获取，能够使得反变换计算的过程显著提速。
下面，针对第一反变换结果和第二反变换结果的确定，进行分别描述。
对于第一反变换结果的确定，反变换计算单元305可从既有的不同大小的反变换核矩阵中选择当前反变换使用的反变换核矩阵。本公开的视频解码反变换装置考虑到变换系数矩阵的行数和列数不相同的情况，针对性地选择使用的反变换核矩阵，具体为：首先反变换计算单元305可根据变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵。然后反变换计算单元305可根据第一反变换核矩阵和第二反变换核矩阵，对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果。
需要说明的是，反变换核矩阵是现有的行数和列数相等的应用于视频解码反变换过程的矩阵。
反变换计算单元305可根据第一反变换核矩阵进行第一次反变换计算，根据第二反变换核矩阵进行第二次反变换计算，针对两次反变换计算的结果得到第一反变换结果，具体可以是：首先反变换计算单元305可根据第一反变换核矩阵，对非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵。然后反变换计算单元305可根据第二反变换核矩阵，对中间结果矩阵进行反变换计算，得到第一反变换结果。
根据本公开的视频解码反变换装置，反变换计算单元305可根据非零子矩阵区域进行两次反变换，能够使得得到的空域残差矩阵更为准确。
例如，反变换计算公式可通过上式(6)和(7)表示。
对于上式(6)，求解f(Hn，Y)的过程可以看做是进行第一次反变换计算，f(Hn，Y)可以是中间结果矩阵。求解f(Hm，f(Hn，Y))的过程可以看做是进行第二次反变换计算。
反变换计算单元305是对非零子矩阵区域进行反变换计算的，在运用上述计算公式时，可将非零子矩阵区域作为Y。
对于第二反变换结果的确定，首先反变换计算单元305可确定第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，然后反变换计算单元305可根据该区域得到第二反变换结果。
对于第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，反变换计算单元305可根据变换系数矩阵中除非零子矩阵区域之外的子矩阵得到，具体可以是反变换计算单元305根据除非零子矩阵区域之外的子矩阵推导出这些子矩阵进行反变换计算得到的结果位于空域残差矩阵的区域，该区域就是第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域。
对于第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，反变换计算单元305还可以根据第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域得到，在上述过程中反变换计算单元305已经通过具体的运算得到了第一反变换结果，在运算的过程中已根据矩阵运算的性质确定出第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域，反变换计算单元305可将除第一反变换结果在空域残差矩阵中的区域之外的区域作为第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域。
反变换计算单元305根据第二反变换结果在空域残差矩阵中的区域，可以将该区域内的所有元素取值均确定为0，得到第二反变换结果。
图4是根据一示例性实施例的电子设备400的框图。
参照图4，电子设备400包括至少一个存储器401和至少一个处理器402，所述至少一个存储器401中存储有计算机可执行指令集合，当计算机可执行指令集合被至少一个处理器402执行时，执行根据本公开的示例性实施例的视频解码反变换方法。
作为示例，电子设备400可以是PC计算机、平板装置、个人数字助理、智能手机、或其他能够执行上述指令集合的装置。这里，电子设备400并非必须是单个的电子设备，还可以是任何能够单独或联合执行上述指令(或指令集)的装置或电路的集合体。电子设备400还可以是集成控制系统或系统管理器的一部分，或者可被配置为与本地或远程(例如，经由无线传输)以接口互联的便携式电子设备。
在电子设备400中，处理器402可包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、可编程逻辑装置、专用处理器系统、微控制器或微处理器。作为示例而非限制，处理器还可包括模拟处理器、数字处理器、微处理器、多核处理器、处理器阵列、网络处理器等。
处理器402可运行存储在存储器401中的指令或代码，其中，存储器401还可以存储数据。指令和数据还可经由网络接口装置而通过网络被发送和接收，其中，网络接口装置可采用任何已知的传输协议。
存储器401可与处理器402集成为一体，例如，将RAM或闪存布置在集成电路微处理器等之内。此外，存储器401可包括独立的装置，诸如，外部盘驱动、存储阵列或任何数据库系统可使用的其他存储装置。存储器401和处理器402可在操作上进行耦合，或者可例如通过I/O端口、网络连接等互相通信，使得处理器402能够读取存储在存储器中的文件。
此外，电子设备400还可包括视频显示器(诸如，液晶显示器)和用户交互接口(诸如，键盘、鼠标、触摸输入装置等)。电子设备400的所有组件可经由总线和/或网络而彼此连接。
根据本公开的示例性实施例，还可提供一种存储指令的计算机可读存储介质，其中，当指令被至少一个处理器运行时，促使至少一个处理器执行根据本公开的示例性实施例的视频解码反变换方法。这里的计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、卡式存储器(诸如，多媒体卡、安全数字(SD)卡或极速数字(XD)卡)、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，所述任何其他装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行所述计算机程序。上述计算机可读存储介质中的计算机程序可在诸如客户端、主机、代理装置、服务器等计算机设备中部署的环境中运行，此外，在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。
根据本公开的示例性实施例，还可提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令可由计算机设备的处理器执行以完成根据本公开的示例性实施例的视频解码反变换方法。
根据本公开的视频解码反变换方法及装置，根据非零子矩阵区域进行反变换计算，能对于反变换计算的过程显著提速，针对每一次反变换中的变换系数矩阵的不同，确定不同的非零子矩阵区域，能够自适应的进行反变换，最大程度上降低了可能的冗余计算。
另外，根据本公开的视频解码反变换方法及装置，设置子矩阵为4×4的大小，能适配CG的大小，进而适配了SIMD中的乘加流水线，便于进行汇编优化。
另外，根据本公开的视频解码反变换方法及装置，基于第一参数确定非零子矩阵区域，在计算机语言实现时可以限制循环次数，进而限制了计算的复杂度。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种视频解码反变换方法，其特征在于，包括：
获取视频解码反量化后的变换系数矩阵；
将所述变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵；
确定每一子矩阵的第一参数，其中，所述第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵；
根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，所述非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵；
根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵；
其中，划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为所述子矩阵；
所述根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，包括：
根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵中的第一区域，其中，所述第一区域包括从所述变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列；
针对所述第一区域中的任一矩阵列，根据所述第一参数，确定所述任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵；
在所述第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
2.如权利要求1所述的反变换方法，其特征在于，所述根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵，包括：
对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取所述变换系数矩阵中除所述非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果；
根据所述第一反变换结果和所述第二反变换结果，得到所述空域残差矩阵。
3.如权利要求2所述的反变换方法，其特征在于，所述对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，包括：
根据所述变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据所述变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵；
根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
4.如权利要求3所述的反变换方法，其特征在于，所述根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果，包括：
根据所述第一反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵；
根据所述第二反变换核矩阵，对所述中间结果矩阵进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
5.如权利要求1所述的反变换方法，其特征在于，所述变换系数矩阵中的每一子矩阵均为4×4矩阵。
6.一种视频解码反变换装置，其特征在于，包括：
矩阵获取单元，被配置为：获取视频解码反量化后的变换系数矩阵；
矩阵划分单元，被配置为：将所述变换系数矩阵划分成至少一个子矩阵；
参数确定单元，被配置为：确定每一子矩阵的第一参数，其中，所述第一参数用于指示子矩阵是否是零矩阵；
区域确定单元，被配置为：根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域，其中，所述非零子矩阵区域中包括所有非零的子矩阵；
反变换计算单元，被配置为：根据所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到空域残差矩阵；
其中，划分后的变换系数矩阵包括至少一个矩阵行和至少一个矩阵列，任一矩阵行或任一矩阵列的任一元素为所述子矩阵；
所述区域确定单元被配置为：
根据所述第一参数，确定所述变换系数矩阵中的第一区域，其中，所述第一区域包括从所述变换系数矩阵的第一个矩阵列到存在非零子矩阵的最后一个矩阵列中的所有矩阵列；
针对所述第一区域中的任一矩阵列，根据所述第一参数，确定所述任一矩阵列中的最后一个非零子矩阵；
在所述第一区域中，根据每一矩阵列中的最后一个非零子矩阵，确定所述变换系数矩阵的非零子矩阵区域。
7.如权利要求6所述的反变换装置，其特征在于，反变换计算单元被配置为：
对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到第一反变换结果，并获取所述变换系数矩阵中除所述非零子矩阵区域之外的子矩阵的第二反变换结果；
根据所述第一反变换结果和所述第二反变换结果，得到所述空域残差矩阵。
8.如权利要求7所述的反变换装置，其特征在于，反变换计算单元被配置为：
根据所述变换系数矩阵的行数获取第一反变换核矩阵，以及，根据所述变换系数矩阵的列数获取第二反变换核矩阵；
根据所述第一反变换核矩阵和所述第二反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
9.如权利要求8所述的反变换装置，其特征在于，反变换计算单元被配置为：
根据所述第一反变换核矩阵，对所述非零子矩阵区域进行反变换计算，得到中间结果矩阵；
根据所述第二反变换核矩阵，对所述中间结果矩阵进行反变换计算，得到所述第一反变换结果。
10.如权利要求6所述的反变换装置，其特征在于，所述变换系数矩阵中的每一子矩阵均为4×4矩阵。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储计算机可执行指令的存储器，
其中，所述计算机可执行指令在被所述至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行如权利要求1到5中的任一权利要求所述的视频解码反变换方法。
12.一种存储指令的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述指令被至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行如权利要求1到5中的任一权利要求所述的视频解码反变换方法。
13.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被至少一个处理器执行时实现如权利要求1到5中的任一权利要求所述的视频解码反变换方法。
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