CN114402603A - 视频编解码中无损/有损编解码模式的rice参数推导 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及在视频编解码中使用rice代码的系统和方法。在一个实施例中，包括例如在视频编码器或解码器上对视频数据进行编码或解码的方法。该方法包括确定视频数据的变换单元中与当前位置相邻的可用残差系数，以及确定可用残差系数的和。该方法还包括基于可用残差系数的数量修改和，以及基于修改的和确定rice参数。该方法还包括基于确定的rice参数对视频数据的语法元素进行编码或解码。

Description

视频编解码中无损/有损编解码模式的RICE参数推导
优先权要求
本专利申请要求于2020年9月22日提交的美国非临时申请第17/028928号；于2019年9月23日提交的美国临时申请第62/904592号；于2019年10月3日提交的美国临时申请第62/910072号；以及于2019年12月16日提交的美国临时申请第62/948725号的优先权；特此通过引用将其全部内容明确纳入本文。
技术领域
本发明涉及视频编码和视频解码。
背景技术
数字视频功能可以整合到各种设备中，包括数字电视、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑或台式电脑、平板电脑、电子书阅读器、数码相机、数字录音设备、数字媒体播放器、视频游戏设备、视频游戏控制台、蜂窝或卫星无线电话、所谓的“智能手机”、视频电话会议设备、视频流设备等。数字视频设备实现视频编解码技术，诸如由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4、Part 10、高级视频编码(AVC)、ITU-T H.265/高效视频编码(HEVC)定义的标准中描述的技术，以及此类标准的扩展。视频设备可以通过实施这样的视频编解码技术来更有效地发送、接收、编码、解码和/或存储数字视频信息。
视频编码技术包括空间(图片内)预测和/或时间(图片间)预测，以减少或消除视频序列中固有的冗余。对于基于块的视频编解码，视频切片(例如，视频图片或视频图片的一部分)可被划分为视频块，其也可被称为编解码树单元(CTU)、编解码单元(CU)和/或编解码节点。使用关于同一图片中相邻块中的参考样本的空间预测对图片的帧内编解码(I)切片中的视频块进行编码。图片的帧间编解码(P或B)切片中的视频块可以使用关于同一图片中相邻块中的参考样本的空间预测，或者使用关于其他参考图片中的参考样本的时间预测。图片可以被称为帧，参考图片可以被称为参考帧。
发明内容
本发明涉及将二进制表示转换为一系列非二进制值量化系数的熵解码过程。对应的熵编码过程(熵解码的反向过程)是隐式指定的，因此也是本发明的一部分，尽管这里没有详细描述。本发明可以应用于任何现有的视频编解码器，诸如高效视频编解码(HEVC)，或者被提议作为当前正在开发的标准的有前途的编解码工具，诸如通用视频编解码(VVC)，以及其他未来的视频编解码标准。
一个实施例包括编码或解码视频数据的方法。该方法包括确定视频数据的变换单元中与当前位置相邻的可用残差系数，以及确定可用残差系数的和。该方法还包括基于可用残差系数的数量修改和，以及基于修改的和确定rice参数。该方法还包括基于确定的rice参数对指示当前位置处的残差系数的语法元素进行编码或解码(编码)。
另一实施例包括用于编解码视频数据的装置。该装置包括存储器和视频处理器，该存储器被配置为存储视频数据的图片的变换单元。视频处理器被配置为确定变换单元中与当前位置相邻的可用残差系数，确定可用残差系数的和，基于可用残差系数的数量修改和，基于修改的和确定rice参数，以及基于确定的rice参数对指示当前位置处的残差系数的语法元素进行编解码。
附图说明
图1是示出变换块的系数位置的概念图。
图2是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码和解码系统的框图。
图3A和3B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构和相应编解码树单元(CTU)的概念图。
图4是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码器的框图。
图5是示出可以执行本公开的技术的示例视频解码器的框图。
图6是示出根据一些实施例的编码视频数据的流程图。
图7是示出根据一些实施例的解码视频数据的流程图。
图8是示出根据一些实施例的编码或解码视频数据的流程图。
具体实施方式
变换编解码消耗编解码视频的大部分带宽。对于使用定义变换系数的语法元素的熵编解码以包含用于无损编解码(诸如变换跳过残差编解码)的编解码模式的方案是可取的。
一种用于变换编解解码的方案包括用于对用于变换系数编解码和变换跳过残差编解码的系数级的旁路编解码部分进行编解码的Rice参数推导。参见H.Schwarz，T.Nguyen，D.Marpe，T.Wiegand，M.Karczewicz，M.Coban，J.Dong，“CE7:Transformcoefficient coding with reduced number of regular-coded bins(tests 7.1.3a,7.1.3b)”，JVET文件JVET-L0274，中国澳门，2018年10月。
然而，该方案没有解决无损编解码中遇到的不同统计。具体地，在变换和量化跳过无损编解码中，系数残差可以是大值，需要大的Rice参数值，以便有效地表示大系数级，如abs_reaminder或dec_abs_level语法元素。用于对用于变换系数编解码和变换跳过残差编解码的系数级的旁路编解码部分进行编解码的Rice参数推导应被修改，以解决无损编解码中遇到的不同统计。
图1是示出变换单元的位置的图。在变换和量化跳过无损编解码中，系数残差可以是大值，需要大的Rice参数值，以便有效地表示大系数级，如abs_remainder或dec_abs_level语法元素。一种用于变换编解码残差的residual_coding()的方案使用一个模板，该模板将相邻系数级14用于位置12处的级(参见图1，其示出了变换块的系数位置)和这些相邻系数的绝对值的对应和，以导出用于表查找的和值。在一个这样的示例中使用了五个相邻系数。
例如，根据一个这样的方案，位置(x，y)处系数的sumAbs使用：
sumAbs＝abs(coeff(x+1,y))+abs(coeff(x+2,y))+abs(coeff(x,y+1))+abs(coeff(x+1,y+1))+abs(coeff(x,y+2))
如果coeff(i,j)在TU之外，则这些值不计入sumAbs计算中。最终sumAbs由以下内容裁剪：
sumAbs＝max(min(sumAbs-5*baseLevel,31),0)；
其中，baseLevel是由系数级的上下文编解码部分表示的基本级。最终裁剪的sumAbs值用于执行下表中的表格查找，以导出Rice参数。
Figure BDA0003549345530000031
Figure BDA0003549345530000041
对于变换跳过残差编解码，Rice参数推导使用2个相邻，而不是5个，并且由于系数扫描是正向的，因此模板使用左侧和上方的相邻来推导sumAbs值。
位置(x，y)处的系数的sumAbs使用
sumAbs＝abs(coeff(x-1,y))+abs(coeff(x,y-1))
该值将被裁剪为min(sumAbs,31)，用于使用下表推导Rice参数。
Figure BDA0003549345530000042
根据一些实施例，对无损的Rice参数推导进行编解码的常规变换系数修改如下。具体地，根据一些实施例，基于可用相邻系数的数量修改可用相邻系数的和(sumAbs)。例如，在一个实施例中，基于可用相邻系数的数量对和进行归一化。此外，不只是使用表格基于和值确定Rise参数，还可以基于和与一个或多个阈值的比较来选择特定Rise参数。或者，也可以取决于一个或多个比较使用表格查找。
在使用多达5个相邻的sumAbs推导中，计算图1中位置12的5个相邻14内的可用(在变换单元界限内)相邻的数量，并且计算sumAbs与常规系数编解码相同。如果可用相邻数(noPos)大于0且小于5，则sumAbs由以下给出
sumAbs＝abs(coeff(x+1,y))+abs(coeff(x+2,y))+abs(coeff(x,y+1))+abs(coeff(x+1,y+1))+abs(coeff(x,y+2))
使用如下进行归一化
sumAbs＝(5x sumAbs)/noPosRounding[noPos-1]
其中noPosRounding[4]＝{1,2,2,4}
在一个实施例中，如果基本级为0，并且如果sumAbs大于256，则分配Rice参数5。如果sumAbs小于等于256且大于128，则分配Rice参数4，否则使用查找表从sumAbs导出常规Rice参数进行常规系数编解码，例如：
const uint32_t g_auiGoRiceParsCoeff[32]＝
{
0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3]
如果基本级为4，并且如果sumAbs大于256，则分配Rice参数4，否则使用从sumAbs导出的常规Rice参数，使用常规系数编解码的查找表。替代地，对于等于4且sumAbs不大于256的基本级，sumAbs–5*基本级被裁剪为0到31之间的值。
对于变换跳过残差编解码，进行了以下修改。在使用2个相邻的sumAbs推导中，计算2个相邻中可用(在变换单元界限内)相邻的数量。(x，y)处的sumAbs计算如下：
sumAbs＝abs(coeff(x-1,y))+abs(coeff(x,y-1))
如果只有一个相邻可用，那么sumAbs将由以下进行归一化
sumAbs＝2x sumAbs
Rice参数推导基于sumAbs值的阈值，以确定Rice参数。例如，如果sumAbs大于128，则可以使用Rice参数4，如果介于128和64之间，则可以使用Rice参数3。
在一些示例中，基本级0、1、10分别映射到偏移量0、4、-8。然后(以下简称等式1)：
Figure BDA0003549345530000051
Figure BDA0003549345530000061
在另一个示例中，基本级0、2、10是rice golomb编解码的3个可能值。级0、2、10分别映射到偏移量0、-4、-8。在一些这样的示例中，可以根据如上所述的等式1来确定Rice参数。
在各种示例中，可以基于残差编解码中的语法元素的编解码顺序来调整阈值和偏移量。
在其他实施例中，可以以类似的方式对sumAbs进行归一化，即当只有一个相邻位置可用时
sumAbs＝2x sumAbs
在一些实施例中，Rice参数可以如下导出
RiceParam＝(sumAbs>128)？4:((sumAbs>64)？3:RiceParTable[min(31,sumAbs)]
其中RiceParTable[]是TS RiceParameter表格。
通常，在诸如上述示例的各种实施例中，sumAbs值确定包括通过可用相邻的数量来归一化和。可以使用附加阈值来确定较大的Rice参数以编解码TU边界处的大系数。
上述方案也可以通过做出相应的改变来应用于残差系数的有损编解码。
在替代实施例中，与上述示例类似，不在sumAbs系数级上进行归一化。对于等于4的基本级，使用以下方案计算sumAbs值：
noPos＝max(0,noPos-1)；
sumAbs＝max(min(sumAbs-5*noPos,31),0)；
其中noPos是模板内可用相邻的数量。在本实施例中，基于可用的相邻系数的数量来裁剪相邻系数的subABs。
可以使用确定的rice参数(诸如abs_remainder或dec_abs_level)对指示变换残差系数的各种语法元素进行编码。abs_remainder[n]是在扫描位置n处用Golomb-Rice代码编解码的变换系数级的剩余绝对值。dec_abs_level[n]是在扫描位置n处用Golomb-Rice代码编解码的中间值，用于确定索引n处的变换系数级。
图2是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码和解码系统100的框图。本公开的技术通常针对编解码(编码和/或解码)视频数据。一般而言，视频数据包括用于处理视频的任何数据。因此，视频数据可以包括原始的、未经编解码的视频、经编码的视频、经解码的(例如，重构的)视频和视频元数据，诸如信令数据。
如图2所示，在此示例中，系统100包括源设备102，该源设备102提供要由目的地设备116解码和显示的经编码的视频数据。具体地，源设备102经由计算机可读介质110将视频数据提供给目的地设备116。源设备102和目的地设备116可以包括任何广泛的设备，包括台式计算机、笔记本(即，膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒、诸如智能电话的电话手持机、电视、相机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流设备等。在一些情况下，源设备102和目的地设备116可以被配备用于无线通信，并因此可以被称为无线通信设备。
在图2的示例中，源设备102包括视频源104、存储器106、视频编码器200和输出接口108。目的地设备116包括输入接口122、视频解码器300、存储器120和显示设备118。根据本公开，源设备102的视频编码器200和目的地设备116的视频解码器300可以被配置为应用用于本文公开的技术。因此，源设备102表示视频编码设备的示例，而目的地设备116表示视频解码设备的示例。在其他示例中，源设备和目的地设备可以包括其他组件或布置。例如，源设备102可以从诸如外部相机的外部视频源接收视频数据。同样，目的地设备116可以与外部显示设备对接，而不是包括集成的显示设备。
如图2所示的系统100仅仅是一个示例。源设备102和目的地设备116仅仅是这样的编解码设备的示例，在其中源设备102生成用于到目的地设备116的传输的经编解码的视频数据。本公开将“编解码”设备指为执行数据的编解码(编码和/或解码)的设备。因此，视频编码器200和视频解码器300表示编解码设备的示例，具体地，分别表示视频编码器和视频解码器。在一些示例中，设备102和116可以以基本上对称的方式操作，使得设备102和116中的每一个都包括视频编码和解码组件。因此，系统100可以支持视频设备102、116之间的单向或双向视频传输，例如，用于视频流传输、视频回放、视频广播或视频电话。
一般而言，视频源104表示视频数据的源(即，原始的、未经编解码的视频数据)并将视频数据的一系列连续的图片(也称为“帧”)提供给视频编码器200，该视频编码器200为图片编码数据。源设备102的视频源104可以包括视频捕获设备，诸如相机、包含先前捕获的原始视频的视频档案和/或用于从视频内容提供者接收视频的视频馈送接口。作为进一步的替代，视频源104可以生成基于计算机图形的数据作为源视频，或者实况视频、存档视频和计算机生成的视频的组合。在每种情况下，视频编码器200对捕获的、预先捕获的或计算机生成的视频数据进行编码。视频编码器200可以将图片从接收到的顺序(有时称为“显示顺序”)重新排列成用于编解码的编解码顺序。视频编码器200可以生成包括经编码的视频数据的比特流。源设备102然后可以经由输出接口108将经编码的视频数据输出到计算机可读介质110上以供例如目的地设备116的输入接口122接收和/或取回。
源设备102的存储器106和目的地设备116的存储器120表示通用存储器。在一些示例中，存储器106、120可以存储原始视频数据，例如来自视频源104的原始视频和来自视频解码器300的原始、经解码的视频数据。附加地或可替代地，存储器106、120可以存储可分别由例如视频编码器200和视频解码器300执行的软件指令。尽管在此示例中视频编码器200和视频解码器300分开示出，但是应当理解，视频编码器200和视频解码器300也可以包括用于功能相似或等效目的的内部存储器。此外，存储器106、120可以存储经编码的视频数据，例如，从视频编码器200输出和输入到视频解码器300。在一些示例中，存储器106、120的部分可以被分配为一个或多个视频缓冲器，例如，用于存储原始、经解码的和/或经编码的视频数据。
计算机可读介质110可以表示能够将经编码的视频数据从源设备102传输到目的地设备116的任何类型的介质或设备。在一个示例中，计算机可读介质110表示使源设备102能够例如经由射频网络或基于计算机的网络实时将经编码的视频数据直接地发送到目的地设备116的通信介质。根据诸如无线通信协议的通信标准，输出接口108可以调制包括经编码的视频数据的传输信号，并且输入接口122可以调制接收到的传输信号。通信介质可以包括任何无线或有线通信介质，诸如射频(RF)频谱或一条或多条物理传输线。通信介质可以形成基于分组的网络的一部分，该网络诸如局域网、广域网或诸如因特网的全球网络。通信介质可以包括路由器、交换机、基站或可以用于促进从源设备102到目的地设备116的通信的任何其他装备。
在一些示例中，源设备102可以将经编码的数据从输出接口108输出到存储设备116。类似地，目的地设备116可以经由输入接口122访问来自存储设备116的经编码的数据。存储设备116可以包括各种分布式或本地访问的数据存储介质的任何一种，诸如硬盘驱动器、蓝光光盘、DVD、CD-ROM、闪存、易失性或非易失性存储器，或用于存储经编码的视频数据的任何其他适合的数字存储介质。
在一些示例中，源设备102可以将经编码的视频数据输出到文件服务器114或可以存储由源设备102生成的经编码的视频的另一中间存储设备。目的地设备116可以经由流传输或下载来访问来自文件服务器114的经存储的视频数据。文件服务器114可以是能够存储经编码的视频数据并将该经编码的视频数据发送到目的地设备116的任何类型的服务器设备。文件服务器114可以表示网络服务器(例如，用于网站)、文件传输协议(FTP)服务器、内容传递网络设备或网络附加存储(NAS)设备。文件服务器114可以附加地或可替代地实现一个或多个HTTP流传输协议，诸如HTTP上的动态自适应流传输(DASH)、HTTP实时流传输(HLS)、实时流传输协议(RTSP)、HTTP动态流传输等。目的地设备116可以通过任何标准数据连接来访问来自文件服务器114的经编码的视频数据，该连接包括因特网连接。这可以包括适合于访问存储在文件服务器114上的经编码的视频数据的无线信道(例如，Wi-Fi连接)、有线连接(例如，DSL、电缆调制解调器等)或两者的组合。文件服务器114和输入接口122可以被配置为根据流传输协议、下行链路传输协议或其组合来进行操作。
输出接口108和输入接口122可以表示无线发送器/接收器、调制解调器、有线网络组件(例如，以太网卡)、根据各种IEEE 802.11标准中的任何一种进行操作的无线通信组件或其他物理组件。在输出接口108和输入接口122包括无线组件的示例中，输出接口108和输入接口122可以被配置为根据诸如4G、4G-LTE(长期演进)、高级LTE、5G等的蜂窝通信标准传输数据，诸如经编码的视频数据。在输出接口108包括无线发送器的一些示例中，输出接口108和输入接口122可以被配置为根据诸如IEEE 802.11规范、IEEE802.15规范(例如，ZigBeeTM)、蓝牙TM标准等的其他无线标准传输数据，诸如经编码的视频数据。在一些示例中，源设备102和/或目的地设备116可以包括相应的片上系统(SoC)设备。例如，源设备102可以包括SoC设备以执行归因于视频编码器200和/或输出接口108的功能，并且目的地设备116可以包括SoC设备以执行被认为属于视频解码器300和/或输入接口122的功能。
本公开的技术可以应用于支持各种多媒体应用中的任何一种的视频编解码，该多媒体应用诸如空中电视广播、有线电视传输、卫星电视传输、因特网流式视频传输，诸如HTTP上的动态自适应流(DASH)、编码到数据存储介质上的数字视频、存储在数据存储介质上的数字视频的解码，或者其他应用。
目的地设备116的输入接口122从计算机可读介质110(例如，存储设备112、文件服务器114等)接收经编码的视频比特流。经编码的视频比特流计算机可读介质110可以包括由视频编码器200定义的信令信息，诸如具有描述视频块或其他经编解码的单元(例如，切片、图片、图片组、序列等)的特性或处理的值的语法元素，该信令信息也由视频解码器300使用。显示设备118向用户显示经解码的视频数据的经解码的图片。显示设备118可以表示各种显示设备中的任何一种，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或另一类型的显示设备。
尽管在图2中未示出，在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以各自与音频编码器和/或音频解码器集成，并且可以包括适当的MUX-DEMUX单元或其他硬件和/或软件，以应对包括音频和视频两者都在公共数据流中的多路复用流。如果可适用，MUX-DEMUX单元可以符合ITU H.223多路复用器协议或其他协议，诸如用户数据报协议(UDP)。
视频编码器200和视频解码器300中的每一个都可以被实现为各种合适的编码器和/或解码器电路中的任何一种，诸如一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、分立逻辑、软件、硬件、固件或它们的任何组合。当这些技术部分地以软件实现时，设备可以将用于软件的指令存储在合适的、非暂时性计算机可读介质中，并且使用一个或多个处理器在硬件中执行指令以执行本公开的技术。视频编码器200和视频解码器300中的每一个可以包括在一个或多个编码器或解码器中，其中任一者可以被集成为相应设备中的组合的编码器/解码器(CODEC)的一部分。包括视频编码器200和/或视频解码器300的设备可以包括集成电路、微处理器和/或无线通信设备，诸如蜂窝电话。
视频编码器200和视频解码器300可以根据视频编解码标准进行操作，诸如ITU-TH.265，也称为高效视频编解码(HEVC)或其扩展，诸如多视图和/或可扩展的视频编解码扩展。可替代地，视频编码器200和视频解码器300可以根据其他专有或行业标准进行操作，诸如联合探索测试模型(JEM)或ITU-T H.266，也称为多功能视频编解码(VVC)。Bross等人在ITU-T SG 16WP3和ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11的联合视频专家组(JVET)第12次会议：2018年10月3日-12日，CN，Macao，JVET-L1001-v9(以下简称“VVC草案3”)中描述了VVC标准的最新草案。然而，本公开的技术不限于任何特定编解码标准。
一般而言，视频编码器200和视频解码器300可以执行图片的基于块的编解码。术语“块”通常是指包括要处理的数据(例如，经编码、经解码或以其他方式在编码和/或解码过程中使用)的结构。例如，块可以包括亮度和/或色度数据的样本的二维矩阵。一般而言，视频编码器200和视频解码器300可以对以YUV(例如，Y、Cb、Cr)格式表示的视频数据进行编解码。也就是说，视频编码器200和视频解码器300可以对亮度和色度分量进行编解码，而不是对图片的样本的红色、绿色和蓝色(RGB)数据进行编解码，其中色度分量可以包括红色色调和蓝色色调色度分量两者。在一些示例中，视频编码器200在编码之前将接收到的RGB格式化的数据转换为YUV表示，并且视频解码器300将YUV表示转换为RGB格式。可替代地，预处理和后处理单元(未示出)可以执行这些转换。
本公开通常可以指图片的编解码(例如，编码和解码)以包括对图片的数据进行编码或解码的过程。类似地，本公开可以指代图片的块的编解码以包括对块的数据进行编码或解码的过程，例如，预测和/或残差编解码。经编码的视频比特流通常包括表示编解码决策(例如，编解码模式)和将图片分割成块的语法元素的一系列值。因此，对编解码图片或块的参考通常应理解为编解码形成图片或块的语法元素的值。
HEVC定义各种块，包括编解码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)。根据HEVC，视频编解码器(诸如视频编码器200)根据四叉树结构将编解码树单元(CTU)分割成CU。也就是说，视频编解码器将CTU和CU分割成四个相等、不重叠的方形，并且四叉树的每个节点具有零个或四个子节点。没有子节点的节点可以称为“叶节点”，并且这种叶节点的CU可以包括一个或多个PU和/或一个或多个TU。视频编解码器可以进一步分割PU和TU。例如，在HEVC中，残差四叉树(RQT)表示TU的分割。在HEVC中，PU表示帧间预测数据，而TU表示残差数据。帧内预测的CU包括帧内预测信息，诸如帧内模式指示。
作为另一示例，视频编码器200和视频解码器300可以被配置为根据JEM或VVC进行操作。根据JEM或VVC，视频编解码器(诸如视频编码器200)将图片分割成多个编解码树单元(CTU)。视频编码器200可以根据诸如四叉树二叉树(QTBT)结构或多类型树(MTT)结构的树结构来分割CTU。QTBT结构去除了多个分割类型的概念，诸如HEVC的CU、PU和TU之间的分离。QTBT结构包括两层：第一层根据四叉树分割，并且第二层根据二叉树分割。QTBT结构的根节点对应于CTU。二叉树的叶节点对应于编解码单元(CU)。
在MTT分割结构中，可以使用四叉树(QT)分割、二叉树(BT)分割和一种或多种类型的三叉树(triple tree，TT)分割来对块进行分割。三叉树分割是块被分成三个子块的分割。在一些示例中，三叉树分割在不通过中心划分原始块的情况下将块划分成三个子块。MTT中的分割类型(例如，QT、BT和TT)可以是对称的或不对称的。
在一些示例中，视频编码器200和视频解码器300可以使用单个QTBT或MTT结构来表示每个亮度和色度分量，而在其他示例中，视频编码器200和视频解码器300可以使用两个或更多个QTBT或MTT结构，诸如用于亮度分量的一个QTBT/MTT结构和用于两个色度分量的另一QTBT/MTT结构(或用于相应的色度分量的两个QTBT/MTT结构)。
视频编码器200和视频解码器300可以被配置为使用每HEVC的四叉树分割、QTBT分割、MTT分割或其他分割结构。出于说明的目的，本公开的技术的描述是关于QTBT分割来介绍的。然而，应当了解，本公开的技术也可以应用于被配置为使用四叉树分割或其他类型的分割的视频编解码器。
本公开可以互换地使用“NxN”和“N乘N”以在垂直和水平维度方面指代块(诸如CU或其他视频块)的样本维度，例如，16x16样本或16乘16样本。一般而言，16x16 CU将在垂直方向(y＝16)有16个样本，并且在水平方向(x＝16)有16个样本。同样，NxN CU通常在垂直方向有N个样本，并且在水平方向有N个样本，其中N表示非负整数值。CU中的样本可以按行和列排列。此外，CU不一定需要在水平方向上具有与在垂直方向上相同数量的样本。例如，CU可以包括NxM样本，其中M不一定等于N。
视频编码器200对表示预测和/或残差信息以及其他信息的CU的视频数据进行编码。预测信息指示将如何预测CU以便形成CU的预测块。残差信息通常表示编码之前的CU的样本与预测块之间的逐个样本差。
为了预测CU，视频编码器200通常可以通过帧间预测或帧内预测形成CU的预测块。帧间预测通常指从先前经编码的图片的数据中预测CU，而帧内预测通常指从相同图片的先前经编码的数据中预测CU。为了执行帧间预测，视频编码器200可以使用一个或多个运动矢量来生成预测块。视频编码器200通常可以执行运动搜索来识别与CU紧密匹配的参考块，例如，就CU与参考块之间的差而言。视频编码器200可以使用绝对差的和(SAD)、平方差的和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)或其他这样的差计算来计算差度量以确定参考块是否与当前CU紧密匹配。在一些示例中，视频编码器200可以使用单预测或双预测来预测当前CU。
JEM和VVC的一些示例也提供仿射运动补偿模式，其可以被认为是帧间预测模式。在仿射运动补偿模式中，视频编码器200可以确定表示非平移运动的两个或更多个运动矢量，诸如放大或缩小、旋转、透视运动或其他不规则运动类型。
为了执行帧内预测，视频编码器200可以选择帧内预测模式以生成预测块。JEM和VVC的一些示例提供了六十七种帧内预测模式，包括各种方向模式，以及平面模式和DC模式。一般而言，视频编码器200选择描述当前块(例如，CU的块)的相邻样本的帧内预测模式，从当前块的相邻样本来预测当前块的样本。假设视频编码器200以光栅扫描顺序(从左到右、从上到下)对CTU和CU进行编解码，这样的样本通常可以在与当前块相同的图片中的当前块的上方、上左方或左侧)。
视频编码器200对表示用于当前块的预测模式的数据进行编码。例如，对于帧间预测模式，视频编码器200可以对表示使用各种可用的帧间预测模式中的哪一个的数据以及对应模式的运动信息进行编码。对于单向或双向帧间预测，例如，视频编码器200可以使用高级运动矢量预测(AMVP)或合并模式来对运动矢量进行编码。视频编码器200可以使用类似的模式来对用于仿射运动补偿模式的运动矢量进行编码。
在诸如块的帧内预测或帧间预测的预测之后，视频编码器200可以计算用于块的残差数据。诸如残差块的残差数据表示块与使用对应预测模式形成的块的预测块之间的逐个样本差。视频编码器200可以将一个或多个变换应用到残差块，以在变换域而非样本域中产生经变换的数据。例如，视频编码器200可以将离散余弦变换(DCT)、整数变换、小波变换或概念上类似的变换应用到残差视频数据。附加地，视频编码器200可以在第一变换之后应用二次变换，诸如依赖模式的不可分离二次变换(MDNSST)、依赖信号的变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)等。视频编码器200在一个或多个变换的应用之后产生变换系数。
如上所述，在产生变换系数的任何变换之后，视频编码器200可以执行变换系数的量化。量化通常指对变换系数进行量化以可能地减少用于表示系数的数据量，从而提供进一步压缩的过程。通过执行量化过程，视频编码器200可以减少与一些或所有系数相关联的比特深度。例如，视频编码器200可以在量化期间将n比特值向下舍入为m比特值，其中n大于m。在一些示例中，为了执行量化，视频编码器200可以执行要量化的值的按位右移。
在量化之后，视频编码器200可以扫描变换系数，从包括量化的变换系数的二维矩阵产生一维矢量。可以设计扫描以将较高能量(并且因此较低频率)的系数放置在矢量的前面，并将较低能量(并且因此较高频率)的变换系数放置在矢量的后面。在一些示例中，视频编码器200可以利用预定义的扫描顺序来扫描量化的变换系数以产生串行化的矢量，然后对矢量的量化的变换系数进行熵编码。在其他示例中，视频编码器200可以执行自适应扫描。在扫描量化的变换系数以形成一维矢量之后，视频编码器200可以例如根据上下文自适应二进制算术编码(CABAC)对一维矢量进行熵编码。视频编码器200也可以对描述与经编码的视频数据相关联的元数据的语法元素的值进行熵编码以供视频解码器300在解码视频数据时使用。
为了执行CABAC，视频编码器200可以将上下文模型内的上下文分派给要发送的符号。例如，上下文可以涉及符号的相邻值是否为零值。概率确定可以基于分派给符号的上下文。
视频编码器200还可以例如在图片标头、块标头、切片标头或其他语法数据(诸如序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)或视频参数集(VPS))向视频解码器300生成诸如基于块的语法数据、基于图片的语法数据和基于序列的语法数据的语法数据。视频解码器300可以相似地对这样的语法数据进行解码以确定如何对对应的视频数据进行解码。
以此方式，视频编码器200可以生成包括经编码的视频数据的比特流，例如，描述图片到成块(例如，CU)的分割的语法元素以及用于块的预测和/或残差信息。最终，视频解码器300可以接收比特流并对经编码的视频数据进行解码。
一般而言，视频解码器300执行与由视频编码器200执行的过程相反的过程以解码比特流的经编码的视频数据。例如，视频解码器300可以使用CABAC以与视频编码器200的CABAC编码过程基本相似但相反的方式对比特流的语法元素的值进行解码。语法元素可以定义图片到CTU的分割信息，并根据对应的分割结构(诸如QTBT结构)分割每个CTU，以定义CTU的CU。语法元素还可以定义视频数据的块(例如，CU)的预测和残差信息。
残差信息可以由例如量化的变换系数来表示。视频解码器300可以对块的量化的变换系数进行逆量化和逆变换以再现该块的残差块。视频解码器300使用用信号发送的预测模式(帧内或帧间预测)和相关的预测信息(例如，用于帧间预测的运动信息)来形成用于块的预测块。视频解码器300然后可以组合预测块和残差块(在逐个样本的基础上)以再现原始块。视频解码器300可以执行附加处理，诸如执行去块处理以减少沿块边界的视觉伪影。
本公开通常可以指“发信号通知”某些信息，诸如语法元素。术语“发信号通知”通常可以指值语法元素和/或其他用于对经编码的视频数据进行解码的数据的值的通信。即，视频编码器200可以发信号通知比特流中的用于语法元素的值。一般而言，发信号通知指在比特流中生成值。如上所述，源设备102可以基本上实时或非实时地将比特流传输到目的地设备116，诸如在将语法元素存储到存储设备112以便目的地设备116稍后取回时可能发生。
图3A和图3B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构130和对应的编解码树单元(CTU)132的概念图。实线表示四叉树拆分，并且虚线指示二叉树拆分。在二叉树的每个拆分(即，非叶)节点中，发信号通知一个标志以指示使用哪种拆分类型(即，水平或垂直)，其中，在此示例中，0指示水平拆分，1指示垂直拆分。对于四叉树拆分，不需要指示拆分类型，因为四叉树节点将块水平地和垂直地拆分为4个尺寸相等的子块。因此，视频编码器200可以编码并且视频解码器300可以解码用于QTBT结构130的区域树级别(即，实线)的语法元素(诸如拆分信息)和用于QTBT结构130的预测树级别(即，虚线)的语法元素(诸如拆分信息)。视频编码器200可以编码并且视频解码器300可以解码由QTBT结构130的终端叶节点表示的CU的视频数据，诸如预测和变换数据。
一般而言，图3B的CTU 132可以与定义与QTBT结构130在第一和第二级别的节点对应的块的尺寸的参数相关联。这些参数可以包括CTU尺寸(表示样本中CTU 132的尺寸)、最小四叉树尺寸(MinQTSize，表示最小允许的四叉树叶节点尺寸)、最大二叉树尺寸(MaxBTSize，表示最大允许的二叉树根节点尺寸)、最大二叉树深度(MaxBTDepth，表示最大允许的二叉树深度)和最小二叉树尺寸(MinBTSize，表示最小允许的二叉树叶节点尺寸)。
与CTU对应的QTBT结构的根节点可以在QTBT结构的第一级别具有四个子节点，每个子节点可以根据四叉树分割进行分割。也就是说，第一级别的节点要么是叶节点(没有子节点)，要么有四个子节点。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为包括父节点和具有用于分支的实线的子节点。如果第一级别的节点不大于最大允许的二叉树根节点尺寸(MaxBTSize)，则可以通过各自的二叉树进一步分割节点。可以迭代一个节点的二叉树拆分，直到从拆分得到的节点达到最小允许的二叉树叶节点尺寸(MinBTSize)或最大允许的二叉树深度(MaxBTDepth)。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为具有用于分支的虚线。二叉树的叶节点被称为编解码单元(CU)，其用于在不进行任何进一步分割的情况下预测(例如，图片内或图片间预测)和变换。如上所述，CU也可以称为“视频块”或“块”。
在QTBT分割结构的一个示例中，CTU尺寸设置为128x128(亮度样本和两个对应的64x64色度样本)，MinQTSize设置为16x16，MaxBTSize设置为64x64，MinBTSize(对于宽度和高度两者)设置为4，以及MaxBTDepth设置为4。首先将四叉树分割应用到CTU以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点可以具有可以从16x16(即，MinQTSize)到128x128(即，CTU尺寸)的尺寸。如果叶四叉树节点是128x128，则它将不会被二叉树进一步拆分，因为尺寸超过了MaxBTSize(即，此示例中为64x64)。否则，四叉树叶节点将被二叉树进一步分割。因此，叶四叉树节点也是二叉树的根节点，并且具有二叉树深度为0。当二叉树深度达到MaxBTDepth(此示例中为4)时，不允许进一步拆分。当二叉树节点具有宽度等于MinBTSize(此示例中为4)时，它暗示不允许进一步的水平拆分。类似地，具有高度等于MinBTSize的二叉树节点暗示不允许对此二叉树节点进行进一步垂直拆分。如上所述，二叉树的叶节点称为CU，并在不进一步分割的情况下根据预测和变换进行进一步处理。
图4是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码器200的框图。图4是出于说明的目的而提供，并且不应被认为是对如本公开中广泛示例和描述的技术的限制。为了说明的目的，本发明在视频编解码标准(诸如正在开发的HEVC视频编解码标准和H.266视频编解码标准)的上下文中描述了视频编码器200。然而，本发明的技术不限于这些视频编解码标准，并且通常适用于视频编码和解码。
在图4的示例中，视频编码器200包括视频数据存储器230、模式选择单元202、残差生成单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、滤波器单元216、经解码图片缓冲器(DPB)218和熵编码单元220。视频数据存储器230、模式选择单元202、残差生成单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、滤波器单元216、DPB 218和熵编码单元220中的任何或全部可以在一个或多个处理器或在处理电路中实现。此外，视频编码器200可以包括附加的或可替代的处理器或处理电路以执行这些和其他功能。
视频数据存储器230可以存储要由视频编码器200的组件编码的视频数据。视频编码器200可以从例如视频源104(图2)接收存储在视频数据存储器230中的视频数据。DPB218可以充当参考图片存储器，其存储参考视频数据以用于在由视频编码器200的后续视频数据的预测中。视频数据存储器230和DPB 218可以由各种存储器设备(诸如动态随机存取存储器(DRAM)，包括同步DRAM(SDRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)或其他类型的存储器设备)中的任何一种形成。视频数据存储器230和DPB218可以由相同的存储器设备或单独的存储器设备提供。在各种示例中，如所示出的，视频数据存储器230可以与视频编码器200的其他组件一起是片上的，或者相对于那些组件是片外的。
在本公开中，对视频数据存储器230的参考不应被解释为限于视频编码器200内部的存储器，除非如此具体地描述，或视频编码器200外部的存储器，除非如此具体地描述。而是，对视频数据存储器230的参考应当被理解为存储视频编码器200接收用于编码的视频数据(例如，要被编码的当前块的视频数据)的参考存储器。图2的存储器106也可以提供来自视频编码器200的各个单元的输出的临时存储。
示出了图4的各种单元来帮助理解由视频编码器200执行的操作。这些单元可以实现为固定功能电路、可编程电路或它们的组合。固定功能电路指提供特定功能并预设了可以执行的操作的电路。可编程电路指可以被编程以执行各种任务并在可以执行的操作中提供灵活功能的电路。例如，可编程电路可以执行使可编程电路以由软件或固件的指令定义的方式来操作的软件或固件。固定功能电路可以执行软件指令(例如，接收参数或输出参数)，但固定功能电路执行的操作的类型通常是不可变的。在一些示例中，一个或多个单元可以是区别的电路块(固定功能或可编程)，并且在一些示例中，一个或多个单元可以是集成电路。
视频编码器200可以包括从可编程电路形成的算术逻辑单元(ALU)、基本功能单元(EFU)、数字电路、模拟电路和/或可编程核。在使用由可编程电路执行的软件来执行视频编码器200的操作的示例中，存储器106(图2)可以存储视频编码器200接收和执行的软件的对象代码，或者视频编码器200(未示出)内的另一存储器可以存储这样的对象代码。
视频数据存储器230被配置为存储接收到的视频数据。视频编码器200可以从视频数据存储器230取回视频数据的图片并将视频数据提供给残差生成单元204和模式选择单元202。视频数据存储器230中的视频数据可以是要被编码的原始视频数据。
模式选择单元202包括运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226。模式选择单元202可以包括根据其他预测模式执行视频预测的附加功能单元。作为示例，模式选择单元202可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以是运动估计单元222和/或运动补偿单元224的部分)、仿射单元、线性模型(LM)单元等。
模式选择单元202通常协调多个编码通道以测试编码参数的组合以及这些组合的所得率失真值。编码参数可以包括CTU到CU的分割、用于CU的预测模式、用于CU的残差数据的变换类型、用于CU的残差数据的量化参数等。模式选择单元202可以最终选择具有比其他经测试的组合更好的率失真值的编码参数的组合。
视频编码器200可以将从视频数据存储器230取回的图片分割为一系列CTU，并且将一个或多个CTU封装在切片内。模式选择单元210可以根据树结构分割图片的CTU，诸如上述的QTBT结构或HEVC的四叉树结构。如上所述，视频编码器200可以根据树结构从分割CTU来形成一个或多个CU。这样的CU通常也可以称为“视频块”或“块”。
一般而言，模式选择单元202也控制其组件(例如，运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226)来生成用于当前块(例如，当前CU，或者在HEVC中，PU和TU的重叠部分)的预测块。对于当前块的帧间预测，运动估计单元222可以执行运动搜索以识别一个或多个参考图片(例如，存储在DPB 218中的一个或多个先前经编解码的图片)中的一个或多个紧密匹配的参考块。具体地，运动估计单元222可以例如根据绝对差的和(SAD)、平方差的和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)等来计算表示潜在参考块与当前块的有多相似的值。运动估计单元222通常可以使用当前块和所考虑的参考块之间的逐个样本的差来执行这些计算。运动估计单元222可以识别具有从这些计算得到的最低值的参考块，指示最紧密匹配当前块的参考块。
运动估计单元222可以形成一个或多个运动矢量(MV)，其定义相对于当前图片中的当前块的位置的参考图片中的参考块的位置。运动估计单元222然后可以将运动矢量提供给运动补偿单元224。例如，对于单向帧间预测，运动估计单元222可以提供单个运动矢量，而对于双向帧间预测，运动估计单元222可以提供两个运动矢量。运动补偿单元224然后可以使用运动矢量生成预测块。例如，运动补偿单元224可以使用运动矢量来取回参考块的数据。作为另一示例，如果运动矢量具有分数的样本精度，则运动补偿单元224可以根据一个或多个内插滤波器内插用于预测块的值。此外，对于双向帧间预测，运动补偿单元224可以取回由相应运动矢量识别的用于两个参考块的数据，并例如通过逐个样本平均或加权平均来组合所取回的数据。
作为另一示例，对于帧内预测或帧内预测编解码，帧内预测单元226可以从与当前块相邻的样本生成预测块。例如，对于方向模式，帧内预测单元226通常可以在数学上组合相邻样本的值并在定义的跨当前块的方向上填充这些计算的值以产生预测块。作为另一示例，对于DC模式，帧内预测单元226可以计算相邻样本到当前块的平均并生成预测块以将此所得平均包括到预测块的每个样本。
模式选择单元202将预测块提供给残差生成单元204。残差生成单元204从视频数据存储器230接收当前块的原始、未经编解码的版本并从模式选择单元202接收预测块。残差生成单元204计算当前块和预测块之间的逐个样本的差。所得逐个样本的差定义了当前块的残差块。在一些示例中，残差生成单元204也可以确定残差块中的样本值之间的差异以使用残差差分脉冲编码调制(RDPCM)来生成残差块。在一些示例中，可以使用执行二进制减法的减法器的一个或多个电路来形成残差生成单元204。
在模式选择单元202将CU分割成PU的示例中，每个PU可以与亮度预测单元和对应的色度预测单元相关联。视频编码器200和视频解码器300可以支持具有各种尺寸的PU。如上所述，CU的尺寸可以指CU的亮度编解码块的尺寸，并且PU的尺寸可以指PU的亮度预测单元的尺寸。假设特定CU的尺寸是2Nx2N，则视频编码器200可以支持2Nx2N或NxN的PU尺寸用于帧内预测，并且支持2Nx2N、2NxN、Nx2N、NxN或类似的PU尺寸用于帧间预测。视频编码器200和视频解码器300也可以支持用于2NxnU、2NxnD、nLx2N和nRx2N的PU尺寸的非对称分割以用于帧间预测。
在模式选择单元不进一步将CU分割成PU的示例中，每个CU可以与亮度编解码块和对应的色度编解码块相关联。如上所述，CU的尺寸可以指CU的亮度编解码块的尺寸。视频编码器200和视频解码器120可以支持2Nx2N、2NxN或Nx2N的CU尺寸。
对于诸如块内复制模式编解码、仿射模式编解码和线性模型(LM)模式编解码的其他视频编解码技术，作为一些示例，模式选择单元202经由与编解码技术相关联的相应单元，生成用于正在被编码的当前块的预测块。在一些示例中，诸如调色板模式编解码，模式选择单元202可以不生成预测块，而是生成指示基于所选择的调色板来重构块的方式的语法元素。在这样的模式中，模式选择单元202可以将这些语法元素提供给熵编码单元220以进行编码。
如上所述，残差生成单元204接收用于当前块和对应预测块的视频数据。残差生成单元204然后生成用于当前块的残差块。为了生成残差块，残差生成单元204计算预测块和当前块之间的逐个样本的差。
变换处理单元206对残差块应用一个或多个变换以生成变换系数的块(在本文中称为“变换系数块”)。变换处理单元206可以对残差块应用各种变换以形成变换系数块。例如，变换处理单元206可以对残差块应用离散余弦变换(DCT)、定向变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)或概念上类似的变换。在一些示例中，变换处理单元206可以对残差块执行多个变换，例如，初级变换和诸如旋转变换的次级变换。在一些示例中，变换处理单元206不对残差块应用变换。
量化单元208可以量化变换系数块中的变换系数，以产生量化的变换系数块。量化单元208可以根据与当前块相关联的量化参数(QP)值来量化变换系数块的变换系数。视频编码器200(例如，经由模式选择单元202)可以通过调整与CU相关联的QP值来调整应用于与当前块相关联的系数块的量化程度。量化可能引入信息损失，并因此，量化的变换系数可以具有比由变换处理单元206产生的原始变换系数低的精度。
逆量化单元210和逆变换处理单元212可以分别对量化的变换系数块应用逆量化和逆变换，以从变换系数块重构残差块。重构单元214可以基于经重构的残差块和由模式选择单元202生成的预测块来产生与当前块对应的经重构的块(尽管潜在地具有一些程度的失真)。例如，重构单元214可以将经重构的残差块的样本添加到来自由模式选择单元202生成的预测块的对应样本以产生经重构的块。
滤波器单元216可以对经重构的块执行一个或多个滤波操作。例如，滤波器单元216可以执行解块操作以减少沿CU的边缘的成块伪影。在一些示例中，可以跳过过滤单元216的操作。
视频编码器200将经重构的块存储在DPB 218中。例如，在不需要滤波器单元224的操作的示例中，重构单元214可以将经重构的块存储到DPB218。在需要滤波器单元224的操作的示例中，滤波器单元216可以将经滤波的经重构的块存储到DPB 218。运动估计单元222和运动补偿单元224可以从DPB 218取回参考图片，该参考图片从经重构的(并且潜在地经滤波的)块形成，以帧间预测随后的经编码的图片。此外，帧内预测单元226可以使用当前图片的DPB 218中的经重构的块来帧内预测当前图片中的其他块。
一般而言，熵编码单元220可以对从视频编码器200的其他功能组件接收的语法元素进行熵编码。例如，熵编码单元220可以对来自量化单元208的量化的变换系数块进行熵编码。作为另一示例，熵编码单元220可以对来自模式选择单元202的预测语法元素(例如，用于帧间预测的运动信息或用于帧内预测的帧内模式信息)进行熵编码。熵编码单元220可以对语法元素(其是视频数据的另一示例)执行一个或多个熵编码操作，以生成经熵编码的数据。例如，熵编码单元220可以对数据执行上下文自适应可变长度编解码(CAVLC)操作、CABAC操作、可变到可变(V2V)长度编解码操作、基于语法的上下文自适应二进制算术编解码(SBAC)操作、概率区间分割熵(PIPE)编解码操作、指数哥伦布编码操作或另一类型的熵编码操作。在一些示例中，熵编码单元220可以以语法元素不经熵编码的旁路模式操作。
视频编码器200可以输出包括重构切片或图片的块所需的经熵编码的语法元素的比特流。具体地，熵编码单元220可以输出比特流。
以上描述的操作是关于块来描述的。这种描述应该被理解为是对亮度编解码块和/或色度编解码块的操作。如上所述，在一些示例中，亮度编解码块和色度编解码块是CU的亮度和色度分量。在一些示例中，亮度编解码块和色度编解码块是PU的亮度和色度分量。
在一些示例中，不需要对色度编解码块重复关于亮度编解码块执行的操作。作为一个示例，识别亮度编解码块的运动矢量(MV)和参考图片的操作不需要重复识别色度块的MV和参考图片。而是，亮度编解码块的MV可以被缩放以确定色度块的MV，并且参考图片可以是相同的。作为另一示例，帧内预测过程对于亮度编解码块和色度编解码块可以是相同的。
视频编码器200表示被配置为对视频数据进行编码的设备的示例，该设备包括被配置为存储视频数据的存储器，以及在电路中实现并且被配置为对未被发信号通知但编码器被配置为假设已发信号通知以满足bin比特比约束的多个额外比特进行编码的一个或多个处理单元。
图5是示出可以执行本公开的技术的示例视频解码器300的框图。图5是出于说明的目的而提供的，并且不是对本公开中广泛示例和描述的技术的限制。出于说明的目的，本公开描述了根据JEM、VVC和HEVC的技术描述的视频解码器300。然而，本公开的技术可以由被配置为其他视频编解码标准的视频编解码设备来执行。
在图5的示例中，视频解码器300包括编解码图片缓冲器(CPB)存储器320、熵解码单元302、预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310、滤波器单元312和解码图片缓冲器(DPB)314。CPB存储器320、熵解码单元302、预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310、滤波器单元312和DPB 314中的任何或全部可以在一个或多个处理器中或处理电路中实现。此外，视频解码器300可以包括附加的或可替代的处理器或处理电路以执行这些和其他功能。
预测处理单元304包括运动补偿单元316和帧内预测单元318。预测处理单元304可以包括附加单元以根据其他预测模式执行预测。作为示例，预测处理单元304可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以形成运动补偿单元318的部分)、仿射单元、线性模型(LM)单元等。在其他示例中，视频解码器300可以包括更多、更少或不同的功能组件。
CPB存储器320可以存储要由视频解码器300的组件解码的视频数据，诸如经编码的视频比特流。存储在CPB存储器320中的视频数据可以例如从计算机可读介质110(图2)获得。CPB存储器320可以包括存储来自经编码的视频比特流的经编码的视频数据(例如，语法元素)的CPB。另外，CPB存储器320可以存储除了经编解码的图片的语法元素之外的视频数据，诸如表示来自视频解码器300的各个单元的输出的临时数据。DPB 314通常存储视频解码器300可以输出和/或在解码编码视频比特流的后续数据或图片时使用作为参考视频数据的解码图片。CPB存储器320和DPB 314可以由多种存储器设备中的任何一种形成，诸如动态随机存取存储器(DRAM)，包括同步DRAM(SDRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)，或其他类型的存储器装置。CPB存储器320和DPB 314可以由相同的存储器设备或单独的存储器设备提供。在各种示例中，CPB存储器320可以与视频解码器300的其他组件是片上的，或者相对于那些组件是片外的。
附加地或可替代地，在一些示例中，视频解码器300可以从存储器120(图2)取回经编码的视频数据。即，存储器120可以存储如上文与CPB存储器320一起讨论的的数据。同样，当视频解码器300的一些或全部功能以将由视频解码器300的处理电路执行的软件实现时，存储器120可以存储将由视频解码器300执行的指令。
说明了图5所示的各种单元以帮助理解由视频解码器300执行的操作。这些单元可以实现为固定功能电路、可编程电路或它们的组合。类似于图4，固定功能电路指提供特定功能并预设了可以执行的操作的电路。可编程电路指可以被编程以执行各种任务并在可以执行的操作中提供灵活功能的电路。例如，可编程电路可以执行使可编程电路以由软件或固件的指令定义的方式操作的软件或固件。固定功能电路可以执行软件指令(例如，接收参数或输出参数)，但固定功能电路执行的操作的类型通常是不可变的。在一些示例中，一个或多个单元可以是区别的电路块(固定功能或可编程)，并且在一些示例中，一个或多个单元可以是集成电路。
视频解码器300可以包括ALU、EFU、数字电路、模拟电路和/或从可编程电路形成的可编程核。在视频解码器300的操作由在可编程电路上执行的软件执行的示例中，片上或片外存储器可以存储视频解码器300接收和执行的软件的指令(例如，目标代码)。
熵解码单元302可以接收来自CPB的经编码的视频数据并对视频数据进行熵解码以再现语法元素。预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310和滤波器单元312可以基于从比特流中提取的语法元素来生成经解码的视频数据。
一般而言，视频解码器300在逐块的基础上重构图片。视频解码器300可以单独对每个块执行重构操作(其中当前正在被重构的(即，被解码的)块可以称为“当前块”)。
熵解码单元302可以对定义量化的变换系数块的量化的变换系数的语法元素以及诸如量化参数(QP)和/或(多个)变换模式指示的变换信息进行熵编码。逆量化单元306可以使用与经量化的变换系数块相关联的QP来确定量化程度，并且同样地确定逆量化单元306要应用的逆量化程度。逆量化单元306可以例如执行按位左移操作来逆量化量化的变换系数。逆量化单元306可以由此形成包括变换系数的变换系数块。
在逆量化单元306形成变换系数块之后，逆变换处理单元308可以将一个或多个逆变换应用到变换系数块以生成与当前块相关联的残差块。例如，逆变换处理单元308可以将逆DCT、逆整数变换、逆Karhunen-Loeve变换(KLT)、逆旋转变换、逆方向变换或另一逆变换应用到系数块。
此外，预测处理单元304根据由熵解码单元302熵解码的预测信息语法元素生成预测块。例如，如果预测信息语法元素指示当前块是帧间预测的，则运动补偿单元316可以生成预测块。在这种情况下，预测信息语法元素可以指示从其取回参考块的DPB 314中的参考图片，以及识别相对于当前图片中的当前块的位置的参考图片中的参考块的位置的运动矢量。运动补偿单元316通常可以以基本上类似于关于运动补偿单元224(图4)所描述的方式来执行帧间预测过程。
作为另一示例，如果预测信息语法元素指示当前块是帧内预测的，则帧内预测单元318可以根据由预测信息语法元素指示的帧内预测模式来生成预测块。再次，帧内预测单元318通常可以以基本上类似于关于帧内预测单元226(图4)所描述的方式的方式来执行帧内预测过程。帧内预测单元318可以从DPB 314取回当前块的相邻样本的数据。
重构单元310可以使用预测块和残差块来重构当前块。例如，重构单元310可以将残差块的样本添加到预测块的对应样本以重构当前块。
滤波器单元312可以对经重构的块执行一个或多个滤波操作。例如，滤波器单元312可以执行去块操作以减少沿经重构的块的边缘的成块伪影。滤波器单元312的操作不一定在所有示例中都执行。
视频解码器300可以将经重构的块存储在DPB 314中。如上所述，DPB314可以将参考信息提供给预测处理单元304，该参考信息诸如用于帧内预测的当前图片的样本和用于后续运动补偿的先前经解码的图片的样本。此外，视频解码器300可以从DPB输出经解码的图片以随后呈现在诸如图2的显示设备118的显示设备上。
以这种方式，视频解码器300表示视频解码设备的示例，该视频解码设备包括被配置为存储视频数据的存储器，以及在电路中实现并且被配置为对未被发信号通知但编码器被配置为假设已发信号通知以满足bin比特比约束的多个额外比特进行编码的一个或多个处理单元。
图6是示出用于编码当前块的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频编码器200(图1和图2)进行了描述，但是应当理解，其他设备可以被配置为执行类似于图6的方法的方法。
在此示例中，视频编码器200首先预测当前块(350)。例如，视频编码器200可以形成用于当前块的预测块。视频编码器200然后可以计算用于当前块的残差块(352)。为了计算残差块，视频编码器200可以计算原始的、未经编解码的块与用于当前块的预测块之间的差。视频编码器200然后可以变换和量化残差块的系数(354)。接下来，视频编码器200可以扫描残差块的量化的变换系数(356)。在扫描期间或扫描之后，视频编码器200可以熵编码系数(358)。例如，视频编码器200可以使用CAVLC或CABAC编码系数。视频编码器200然后可以输出该块的经熵编解码的数据(360)。
图7是示出用于解码视频数据的当前块的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频解码器300(图1和图3)进行了描述，但是应当理解，其他设备可以被配置为执行类似于图7的方法的方法。
视频解码器300可以接收用于当前块的经熵编解码的数据，诸如用于与当前块对应的残差块的系数的经熵编解码的预测信息和经熵编解码的数据(370)。视频解码器300可以对经熵编码的数据进行熵解码以确定用于当前块的预测信息并再现残差块的系数(372)。视频解码器300可以预测当前块(374)，例如，使用由用于当前块的预测信息指示的帧内或帧间预测模式，以计算用于当前块的预测块。视频解码器300然后可以反向扫描再现的系数(376)，以创建量化的变换系数的块。视频解码器300然后可以对系数进行逆量化和逆变换以产生残差块(378)。视频解码器300可以通过组合预测块和残差块来最终解码当前块(380)。
图8是示出根据一些实施例的对视频数据进行编码或解码的流程图。该方法从框402开始，其中视频编码器200或视频解码器300确定变换单元中邻近当前位置的可用残差系数。接下来，在框404处，视频编码器200或视频解码器300确定可用残差系数的和。移动到框406，视频编码器200或视频解码器300基于可用残差系数的数量修改和。在一个实施例中，修改和包括基于可用残差系数的数量来归一化和。在一个实施例中，修改和包括基于可用系数的数量裁剪和。在框408处，视频编码器200或视频解码器300基于修改的和确定rice参数。在一个实施例中，确定rice参数包括将和与一个或多个阈值进行比较，并基于该比较确定a)使用指定的rice参数，还是b)使用和对查找表进行索引以确定rice参数。接下来，在框410处，设备基于确定的rice参数编解码(例如，视频编码器200编码或视频解码器300解码)指示当前位置处的残余系数的语法元素。残差系数可用于编解码包括变换单元的视频单元。视频单元可以使用无损、变换跳过残差或有损编码模式进行编码。
应当认识到，取决于示例，本文描述的任何技术的某些动作或事件可以以不同的序列执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，不是所有描述的动作或事件对于技术的实践是都必要的)。此外，在某些示例中，动作或事件可以同时执行，例如，通过多线程处理、中断处理或多个处理器，而不是顺序地。
在一个或多个示例中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。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在计算机可读介质上存储或发送，并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其对应于诸如数据存储介质的有形介质，或通信介质，该通信介质包括促进例如根据通信协议将计算机程序从一个地方传输到另一地方的任何介质。以这种方式，计算机可读介质通常可以对应于(1)非暂时的有形计算机可读存储介质或(2)诸如信号或载波的通信介质。数据存储介质可以是可以由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问来取回指令、代码和/或数据结构以实现本公开中描述的技术的任何可用介质。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，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储设备、磁盘存储设备或其他磁存储设备、闪存或任何其他可以用于以指令或数据结构的形式存储所期望的程序代码并可以由计算机访问的介质。还有，任何连接都被恰当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是从网站、服务器或使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)的其他远程源，或诸如红外线、无线电和微波的无线技术发送的，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术都包括在介质的定义中。然而，应当理解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他暂时性介质，而是指向非暂时性、有形存储介质。本文使用的盘和碟包括光碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光光碟，其中盘通常以磁性方式再现数据，而碟用激光以光学方式再现数据。以上的组合也应该包括在计算机可读介质的范围内。
指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路。因此，如本文所使用的术语“处理器”和“处理电路”可以指任何前述结构或适用于本文所描述的技术的实施的任何其他结构。此外，在一些方面，本文所描述的功能可以在被配置用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内提供，或者并入组合的编解码器中。此外，这些技术可以在一个或多个电路元件或逻辑元件中完全实现。
本公开的技术可以在广泛的各种设备或装置中实现，包括无线手持机、集成电路(IC)或IC集(例如，芯片集)。在本公开中描述了各种组件、模块或单元以强调被配置为执行所公开的技术的设备的功能方面，但不一定需要由不同的硬件单元来实现。而是，如上所述，各种单元可以组合在编解码器硬件单元中或由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连同合适的软件和/或固件提供。
已经描述了各种示例。这些和其他示例都在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种对视频数据进行编码或解码的方法，所述方法包括：
确定视频数据的变换单元中与当前位置相邻的可用残差系数；
确定所述可用残差系数的和；
基于所述可用残差系数的数量修改所述和；
基于修改的和确定rice参数；以及
基于确定的rice参数对指示所述当前位置处的残差系数的语法元素进行编解码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，修改所述和包括基于可用残差系数的数量对所述和进行归一化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，修改所述和包括基于可用残差系数的数量裁剪所述和。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于修改的和确定所述rice参数包括：
将所述和与一个或多个阈值进行比较；以及
基于所述比较来确定是a)使用指定的rice参数，还是b)使用所述和对查找表进行索引以确定所述rice参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变换单元采用无损编码模式进行编码。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变换单元使用变换跳过残差编解码进行编码。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述语法元素进行编解码包括对所述语法元素进行编码，还包括对编码包括所述残差系数的所述变换单元的语法元素进行编码。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述语法元素进行编解码包括对所述语法元素进行解码，还包括使用所述残差系数对视频数据的所述变换单元进行解码。
9.一种用于编解码视频数据的装置，所述装置包括：
存储器，被配置为存储视频数据的图片的变换单元；
视频处理器，被配置为：
确定所述变换单元中与当前位置相邻的可用残差系数；
确定可用残差系数的和；
基于可用残差系数的数量修改所述和；
基于修改的和确定rice参数；以及
基于确定的rice参数对指示所述当前位置处的残差系数的语法元素进行编解码。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于可用残差系数的数量修改所述和。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述处理器还被配置为基于可用残差系数的数量修改所述和。
12.根据权利要求9所述的装置，其中，为了基于修改的和修改所述rice参数，所述处理器还被配置为：
将所述和与一个或多个阈值进行比较；以及
基于所述比较来确定是a)使用指定的rice参数，还是b)使用所述和对查找表进行索引以确定所述rice参数。
13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述变换单元采用无损编码模式进行编码。
14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述变换单元使用变换跳过残差编解码进行编码。
15.根据权利要求9所述的装置，其中，为了对所述语法元素进行编解码，所述处理器被配置为对所述语法元素进行编码，并且还被配置为对编码包括所述残差系数的所述变换单元的语法元素进行编码。
16.根据权利要求9所述的装置，其中，为了对所述语法元素进行编解码，所述处理器被配置为对所述语法元素进行解码，并且还被配置为基于所述语法元素解码视频数据的所述变换单元。
17.根据权利要求9所述的设备，其中，所述处理器在耦合到所述存储器的电路中实现。
18.根据权利要求9所述的设备，还包括被配置为显示所述视频数据的显示器。
19.根据权利要求9所述的设备，还包括被配置为捕获所述视频数据的相机。
20.根据权利要求9所述的设备，其中，所述设备包括相机、计算机、移动设备、广播接收器设备或机顶盒中的一个或多个。
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