CN114422785A - 图像解码/编码方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

提供了一种图像解码/编码方法和存储介质。根据本发明的一个实施例的一种用于对图像进行解码的方法包括以下步骤：从图像流获得算术编码的符号流；根据从编码设备用信号传送的符号片段信息从符号流识别符号片段；选择与符号片段相应的算术解码处理；并且与选择的算术解码处理相关联地共同处理包括在符号片段中的多个符号。

Description

图像解码/编码方法和存储介质
本申请是向中国知识产权局提交的申请日为2018年2月27日的标题为“由图像解码/编码设备执行的图像解码/编码方法、存储介质”的第201880023440.5号申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种图像处理方法以及使用该图像处理方法的图像解码方法、图像编码方法、图像解码设备和图像编码设备。更具体地讲，本发明涉及一种提供改进的算术编码的图像处理方法以及使用该图像处理方法的图像解码方法、图像编码方法、图像解码设备和图像编码设备。
背景技术
数字视频技术以集成的方式应用于包括数字电视机、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、数码相机、数字记录装置、视频游戏装置、视频游戏控制台、蜂窝或卫星无线电话等各种数字视频装置。数字视频装置实现视频压缩技术，诸如，MPEG-2、MPEG-4或ITU-T H.264/MPEG-4、Part 10、高级视频编码(AVC)、H.265/高效率视频编码(HEVC)，并且因此更有效地发送并接收数字视频信息。视频压缩技术执行空间预测和时间预测以去除或减少在视频序列中固有的冗余。
像这样的图像压缩技术，存在各种技术：从当前画面的先前的或随后的画面预测包括在当前画面中的像素的值的帧间预测技术；通过使用在当前画面内的像素信息预测包括在当前画面中的像素的值的帧内预测技术；将短码分配给具有高出现频率的值并且将长码分配给具有低出现频率的值的熵编码技术等。使用该图像压缩技术有效地压缩图像数据，并且发送并存储图像数据。
其中，基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)是目前在几种编码标准(诸如，ITU-T H.264/MPEG-4、AVC和HEVC标准)中支持的一种类型的熵编码技术。CABAC可包括涉及包括二值化、上下文模型选择和二进制算术编码的几种状态的处理。在二值化中，将任何非二进制符号映射到二进制序列(也称二进制位串)。在上下文建模中，将模型概率分布分配给待编码的元素(例如，符号)。然后，在随后的二进制算术编码阶段中，为了根据分配的模型概率分布产生形成待编码元素的编码表示的比特序列，在执行编码时使用分配的概率分布。也就是说，在CABAC处理中，已知在给定的上下文中的元素的概率，从而在不丢失的情况下对定义视频流的元素进行压缩。
具体地讲，这样的CABAC算术编码是在H.264/AVC和HEVC中广泛使用的二进制算术编码方法。在CABAC算术编码中，需要考虑在作为二进制位串内相邻的二进制符号的二进制位之间的解析依赖性，所以多个二进制位不能被同时解析并被批处理。实施方案以处理每个二进制位的方式进行，并且因此测量出的吞吐量性能非常低。
发明内容
技术问题
因此，本发明是在考虑到背景技术中出现的上述问题而作出的，并且本发明意在提出一种图像处理方法以及使用该图像处理方法的图像解码方法、图像编码方法、图像解码设备和图像编码设备，其中，改进了算术编码处理方法，并因此在图像解码和编码中，并发地或共同地对多个算术编码的符号进行解析和处理，借此可大大增强算术编码的吞吐量性能。
解决方案
为了达到以上目的，根本发明的实施例，提供了一种图像解码方法，包括：从图像流获得算术编码的符号流；根据从编码设备用信号传送的符号片段信息从符号流识别符号片段；选择与符号片段相应的算术解码处理；并且与选择的算术解码处理相关联地共同处理包括在符号片段中的多个符号之中的一个或更多个符号。
此外，为了达到上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种图像编码方法，包括：处理对量化的图像信息的算术编码以产生符号流，其中，处理算术编码的步骤包括：从符号流确定符号片段；选择与符号片段相应的算术编码处理；并且与选择的算术编码处理相关联地共同处理包括在符号片段中的多个符号之中的一个或更多个符号。
另一方面，根据本发明的实施例的用于解决上述问题的方法可被实现为计算机可执行程序和存储该程序的计算机可读非易失性记录介质。
有益效果
根据本发明的实施例，提供了一种图像处理方法以及使用该图像处理方法的图像解码方法、图像编码方法、图像解码设备和图像编码设备，其中，在包括二进制算术编码的算术编码中，根据预定的片段单元对多个算术编码的符号进行解析并且选择性地执行用于与所述多个符号相应的批处理或并发处理的算术解码处理，借此可大大增强算术编码的吞吐量性能。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的图像编码设备的配置的框图。
图2至图5是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的第一示例的示图。
图6是示出由图像编码设备执行帧间预测的方法的示例的框图。
图7是示出根据本发明的实施例的图像解码设备的配置的框图。
图8是示出由图像解码设备执行帧间预测的方法的示例的框图。
图9是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的第二示例的示图。
图10是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的第三示例的示图。
图11是示出通过二叉树结构对编码单元进行分区以构建变换单元的方法的示例的示图。
图12是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的第四示例的示图。
图13和图14是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的其他示例的示图。
图15和图16是示出通过执行率失真优化(RDO)确定用于变换单元的分区结构的方法的示例的示图。
图17和图18是示出根据本发明的实施例的解码设备执行算术编码的操作的流程图。
图19至图21是示出根据本发明的实施例的表示符号片段的结构的流以及用于每个符号片段的处理过程和信号传送的示例性示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。在描述本发明的实施例时，如果确定与本发明相关的已知功能或配置的详细描述使本发明的主题不清楚，则省略该详细描述。
将理解的是，当元件被称为“结合”或“连接”到另一元件时，所述元件可直接地结合或连接到所述另一元件或者在所述元件与所述另一元件之间可存在中间元件。另外，特定组成元件“被包括”在本发明中的描述不表示将除了特定组成元件之外的组成元件排除在外，而是在本发明的实施例或技术理念的范围中可包括另外的组成元件。
术语“第一”、“第二”等可被用于描述各种元件，但元件不被解释为限于术语。术语仅被用于将一个元件与其他元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，“第一”元件可被命名为“第二”元件，并且类似地，“第二”元件也可被命名为“第一”元件。
此外，本发明的实施例中的组成元件被独立地描述以表示不同的独特功能，这不表示每个组成元件被构成为单独的硬件或单个软件组成元件单元。换句话说，为了方便，每个组成元件包括枚举的组成元件中的每一个组成元件。因此，每个组成元件中的至少两个组成元件可被组合以形成一个组成元件，或者一个组成元件可被划分成多个组成元件以执行每个功能。在不脱离本发明的本质的情况下，每个组成元件被组合的实施例和一个组成元件被划分的实施例也被包括在本发明的范围中。
另外，一些组成元件可能不是执行本发明的必要功能不可缺少的组成元件，而是仅提高本发明的性能的可选组成元件。可通过仅包括除了用于提高性能的组成元件之外的用于实现本发明的本质的不可缺少的组成元件来实现本发明。仅包括除了用于仅提高性能的可选组成元件之外的不可缺少的组成元件的结构也可被包括在本发明的范围中。
图1是示出根据本发明的实施例的图像编码设备的配置的框图。图像编码设备10包括画面分区模块110、变换模块120、量化模块130、扫描模块131、熵编码模块140、帧内预测模块150、帧间预测模块160、反量化模块135、逆变换模块125、后处理模块170、画面存储模块180、减法器190和加法器195。
参照图1，画面分区模块110对输入视频信号进行分析，将画面分区为编码单元以确定预测模式，并且确定用于编码单元中的每一个编码单元的预测单元的尺寸。
另外，画面分区模块110根据预测模式(或预测方法)将待编码的预测单元发送到帧内预测模块150或者帧间预测模块160。另外，画面分区模块110可将待编码的预测单元发送到减法器190。
这里，图像的画面可包括多个条带，并且条带可被分区为多个编码树单元(CTU)，每一个编码树单元是对画面进行分区的基本单元。
编码树单元可被分区为至少一个或至少两个编码单元(CU)，每个编码单元是帧间预测或帧内预测的基本单元。
编码单元(CU)可被分区为一个或更多个预测单元(PU)，每个预测单元是预测的基本单元。
在这种情况下，编码设备10将帧间预测和帧内预测中的任意一个确定为用于分区出的编码单元(CU)中的每个编码单元的预测方法，但可产生用于各个预测单元(PU)的不同的预测块。
另一方面，编码单元(CU)可被分区为至少一个或至少两个变换单元(TU)，每个变换单元是对残差块进行变换的基本单元。
在这种情况下，画面分区模块110可以基于每个块(例如，预测单元(PU)或变换单元(TU))将图像数据发送到减法器190，其中，块由分区操作产生。
参照图2，可用四叉树结构将最大256×256像素尺寸的编码树单元(CTU)分区为四个编码单元(CU)，每个编码单元呈正方形。
可通过四叉树结构对呈正方形的四个编码单元(CU)中的每个编码单元进行分区。如上所述的通过四叉树结构分区出的编码单元(CU)的深度可具有0至3中的任意整数值。
根据预测模式可将编码单元(CU)分区为至少一个或至少两个预测单元(PU)。
在帧内预测模式的情况下，当编码单元(CU)为2N×2N尺寸时，预测单元(PU)为图3的(a)中示出的2N×2N的尺寸或者图3的(b)中示出的N×N的尺寸。
另一方面，在帧间预测模式的情况下，当编码单元(CU)为2N×2N尺寸时，预测单元(PU)为在图4的(a)中示出的2N×2N、图4的(b)中示出的2N×N、图4的(c)中示出的N×2N、图4的(d)中示出的N×N、图4的(e)中示出的2N×nU、图4的(f)中示出的2N×nD、图4的(g)中示出的nL×2N和图4的(h)中示出的nR×2N中选择的任意一个的尺寸。
参照图5，可用四叉树结构将编码单元(CU)分区为四个变换单元(TU)，每个变换单元呈正方形。
可通过四叉树结构对呈正方形的四个变换单元(TU)中的每个变换单元进行分区。如上所述的通过四叉树结构分区出的变换单元的深度可具有0至3中的任意整数值。
这里，当编码单元(CU)处于帧间预测模式时，通过对编码单元(CU)进行分区而获得的预测单元(PU)和变换单元(CU)具有彼此独立的分区结构。
当编码单元(CU)处于帧内预测模式时，通过对编码单元(CU)进行分区而获得的变换单元(TU)在尺寸上不大于预测单元(PU)。
另外，从分区操作得到的变换单元(TU)可以是最大64×64像素尺寸。
变换模块120对残差块进行变换，其中，残差块是输入的预测单元(PU)的原始块与通过帧内预测模块150或帧间预测模块160产生的预测块之间的残差信号。可将变换单元(TU)用作基本单元来执行变换。
在变换处理中，根据预测模式(帧内或帧间)可确定不同的变换矩阵，并且帧内预测的残差信号根据帧内预测模式具有方向，使得可根据帧内预测模式自适应地确定变换矩阵。
可通过两个(水平和垂直)1D变换矩阵对变换的单元进行变换。例如，在帧间预测的情况下，可确定预定的一个变换矩阵。
另一方面，在帧内预测的情况下，当帧内预测模式为水平时，残差块很可能具有沿垂直方向的方向，使得沿垂直方向应用基于DCT的整数矩阵并且沿水平方向应用基于DST或基于KLT的整数矩阵。当帧内预测模式是垂直的时，沿垂直方向应用基于DST或基于KLT的整数矩阵并且沿水平方向应用基于DCT的整数矩阵。
此外，在DC模式的情况下，可沿两个方向应用基于DCT的整数矩阵。
另外，在帧内预测的情况下，可基于变换单元(TU)的尺寸自适应地确定变换矩阵。
量化模块130确定用于对通过变换矩阵变换的残差块的系数进行量化的量化步长，量化步长可针对预定的尺寸或者更大的尺寸的每个量化单元被确定。
量化单元可以是8×8尺寸或者16×16尺寸，并且量化模块130通过使用量化步长和根据预测模式确定的量化矩阵对变换块的系数进行量化。
此外，量化模块130可将与当前量化单元相邻的量化单元的量化步长用作当前量化单元的量化步长预测因子。
量化模块130可沿当前量化单元的左侧的量化单元、上方的量化单元和左上方的量化单元的顺序搜索所述左侧的量化单元、所述上方的量化单元和所述左上方的量化单元，并且可通过使用一个或两个有效量化步长产生当前量化单元的量化步长预测因子。
例如，量化模块130可将按照上述顺序发现的第一有效量化步长确定为量化步长预测因子，或者可将按照上述顺序发现的两个有效量化步长的平均值确定为量化步长预测因子。可选地，当仅一个量化步长有效时，将该一个量化步长确定为量化步长预测因子。
当量化步长预测因子被确定时，量化模块130可将当前量化单元的量化步长与量化步长预测因子之间的差值发送到熵编码模块140。
另一方面，当前编码单元不存在左侧的编码单元、上方的编码单元和左上方的编码单元。可选地，考虑到在最大编码单元内的编码顺序，可能存在在前编码单元。
因此，在与当前编码单元相邻的量化单元内并且在最大编码单元内，考虑到编码顺序的紧挨着的在前量化单元的量化步长可以是候选。
在这种情况下，可按照这种顺序设置优先级：1)当前编码单元的左侧的量化单元；2)当前编码单元的上方的量化单元；3)当前编码单元的左上方的量化单元；以及4)考虑到编码顺序的紧挨着的在前量化单元。可改变该顺序，并且可省略左上方的量化单元。
另一方面，将如上所述的量化的变换块发送到反量化模块135和扫描模块131。
扫描模块131将用于变换的量化的变换块的系数扫描成1D量化系数。在这种情况下，量化之后的变换块的系数的分布可取决于帧内预测模式，从而可根据帧内预测模式确定扫描方法。
此外，可根据变换的单元的尺寸确定不同的系数扫描方法，并且扫描图样可根据角度帧内预测模式而变化。在这种情况下，关于扫描顺序，可沿反向扫描量化系数。
当量化的系数被分区为多个子集时，可将相同的扫描图样应用于在每个子集内的量化系数。可将Z字形扫描或对角扫描应用为子集之间的扫描图样。
另一方面，优选地，扫描图样是沿正向从包括DC的主子集开始向其余子集执行扫描，但反向也是可以的。
此外，可以与在子集内的量化的系数的扫描图样相同的方式设置子集间的扫描图样，或者可根据帧内预测模式确定子集之间的扫描图样。
另一方面，编码设备10使指示在变换单元(PU)内的最后的非零量化系数的位置和在每个子集内的最后的非零量化系数的位置的信息被包括比特流中以发送到解码设备20。
反量化模块135对如上所述量化的量化系数进行反量化。逆变换模块125基于每个变换单元(TU)执行逆变换以在空间域中将反量化的变换系数重建为残差块。
加法器195可通过将由逆变换模块125重建的残差块与从帧内预测模块150或帧间预测模块160接收的预测块相加来产生重建的块。
此外，后处理模块170可执行用于去除在重建的画面中发生的块效应的去块滤波处理、用于基于每个像素针对与原始图像的差值进行补偿的样点自适应偏移(SAO)应用处理、以及用于通过使用编码单元针对与原始图像的差值进行补偿的自适应环路滤波(ALF)处理。
可将去块滤波处理应用于预定的尺寸或更大的尺寸的预测单元(PU)或变换单元(TU)的边界。
例如，去块滤波处理可包括以下步骤：确定将被滤波的边界的步骤，确定将应用于边界的边界滤波强度的步骤，确定是否应用去块滤波器的步骤、以及当确定应用去块滤波器时选择将应用于边界的滤波器的步骤。
另一方面，可根据以下条件确定是否应用去块滤波器：i)边界滤波强度是否大于0并且ii)指示在与将被滤波的边界相邻的两个块(块P和块Q)的边界部分处的像素值的变化程度的值是否小于由量化参数确定的第一参考值。
优选地，提供了至少两个滤波器。当位于块边界处的两个像素之间的差值的绝对值等于或大于第二参考值时，选择执行相对较弱的滤波的滤波器。
根据量化参数和边界滤波强度确定第二参考值。
此外，样点自适应偏移(SAO)应用处理意在降低在被应用去块滤波器的图像内的像素与原始像素之间的差值(失真)。可以基于每个画面或条带确定是否执行样点自适应偏移(SAO)应用处理。
可将画面或条带分区为多个偏移区域，并且可针对每个偏移区域确定偏移类型。偏移类型的示例可包括预定数量(例如，四)个边缘偏移类型和两个带偏移类型。
例如，当偏移类型是边缘偏移类型时，确定每个像素所属的边缘类型并且应用相应的偏移。可基于与当前像素相邻的两个像素的值的失真来确定边缘类型。
在自适应环路滤波(ALF)处理中，可基于通过将重建的图像与原始图像进行比较而获得的值执行滤波，其中，重建的图像经过了去块滤波处理或自适应偏移应用处理。
画面存储模块180从后处理模块170接收经过后处理的图像数据并且基于每个画面重建图像以进行存储。画面可以是基于帧的图像或者基于场的图像。
帧间预测模块160可通过使用存储在画面存储模块180中的至少一个参考画面执行运动估计，并且可确定指示参考画面的参考画面索引和运动矢量。
在这种情况下，根据确定的参考画面索引和确定的运动矢量，可从存储在画面存储模块180中的多个参考画面之中的用于运动估计的参考画面提取与将被编码的预测单元相应的预测块。
帧内预测模块150可通过使用包括当前预测单元的画面内的重建的像素的值执行帧内预测编码。
帧内预测模块150接收将被预测编码的当前预测单元，并且根据当前块的尺寸选择预设数量的帧内预测模式中的一个帧内预测模式以便执行帧内预测。
帧内预测模块150对参考像素自适应地进行滤波以产生帧内预测块。当参考像素不可用时，可用参考像素被用于产生参考像素。
此外，熵编码模块140可对由量化模块130量化的量化系数、从帧内预测模块150接收的帧内预测信息、从帧间预测模块160接收的运动信息等执行熵编码。
这里，根据本发明的实施例的熵编码模块140可执行根据本发明的实施例的算术编码处理。因此，熵编码模块140根据预定的片段单元对多个算术编码的符号进行解析，并且选择性地执行与所述多个算术编码的符号相应的批处理或并发处理，借此可大大增强算术编码的吞吐量性能。稍后将对此详细描述。
图6是示出用于由编码设备10执行帧间预测的配置的示例的框图。在图中示出的帧间预测编码器可包括运动信息确定模块161、运动信息编码模式确定模块162、运动信息编码模块163、预测块产生模块164、残差块产生模块165、残差块编码模块166和复用器167。
参照图6，运动信息确定模块161确定当前块的运动信息，其中，运动信息包括参考画面索引和运动矢量，并且参考画面索引可指示先前编码和重建的画面中的任何一个画面。
当当前块经过了单向的帧间预测编码时，指示在列表0(L0)中的参考画面之一的参考画面索引被包括。当当前块经过了具有双向的预测编码时，指示在列表0(L0)中的参考画面中的一个画面的参考画面索引和指示在列表1(L1)中的参考画面中的一个画面的参考画面索引被包括。
此外，当当前块经过了双向的预测编码时，指示在通过将列表0与列表1组合而产生的组合列表(LC)中的参考画面中的一个或两个画面的索引被包括。
运动矢量指示在由每个参考画面索引指示的画面内的预测块的位置，并且运动矢量可基于像素(基于整数)或基于子像素。
例如，运动矢量可具有1/2、1/4、1/8或1/16-像素分辨率。当运动矢量未基于整数时，预测块从基于整数的像素被产生。
运动信息编码模式确定模块162可将用于当前块的运动信息的编码模式确定为跳过模式、合并模式和AWVP模式中的一个模式。
当存在具有与当前块的运动信息相同的运动信息的跳过候选并且残差信号为0时，应用跳过模式。当作为预测单元(PU)的当前块与编码单元(CU)在尺寸上相同时，应用跳过模式。
当存在具有与当前块的运动信息相同的运动信息的合并候选时，应用合并模式。当当前块与编码单元(CU)在尺寸上不同时，或者当当前块与编码单元(CU)在尺寸上相同并且残差信号存在时，应用合并模式。另一方面，合并候选和跳过候选可以相同。
当跳过模式和合并模式未被应用时，应用AMVP模式。可将具有与当前块的运动矢量最相似的运动矢量的AMVP候选选为AMVP预测因子。
运动信息编码模块163可根据由运动信息编码模式确定模块162确定的方法对运动信息进行编码。
例如，当运动信息编码模式是跳过模式或合并模式时，运动信息编码模块163执行合并运动矢量编码处理，当运动信息编码模式是AMVP模式时，运动信息编码模块163执行AMVP编码处理。
预测块产生模块164通过使用当前块的运动信息产生预测块。当运动矢量基于整数时，在由参考画面索引指示的画面内的与由运动矢量指示的位置相应的块被拷贝以产生当前块的预测块。
另一方面，当运动矢量未基于整数时，预测块产生模块164从由参考画面索引指示的画面内的基于整数的像素产生预测块的像素。
在这种情况下，使用用于亮度像素的8抽头插值滤波器产生预测像素，并且使用用于色度的4抽头插值滤波器产生预测像素。
残差块产生模块165通过使用当前块和当前块的预测块产生残差块。当当前块为2N×2N尺寸时，当前块和与当前块相应的2N×2N尺寸的预测块被用于产生残差块。
另一方面，当用于预测的当前块为2N×N尺寸或N×2N尺寸时，针对构成2N×2N块的两个2N×N块中的每个块的预测块被获得，并且随后两个2N×N预测块被用于产生2N×2N尺寸的最终预测块。
此外，2N×2N尺寸的预测块可被用于产生2N×2N尺寸的残差块。为了解决在两个2N×N尺寸的预测块的边界部分处的不连续性，可将重叠平滑应用于边界部分处的像素。
残差块编码模块166将残差块分区为一个或更多个变换单元(TU)。变换单元(TU)中的每个可经过变换编码、量化和熵编码。
残差块编码模块166可使用基于整数的变换矩阵对通过帧间预测方法产生的残差块进行变换，并且变换矩阵可以是基于整数的DCT矩阵。
另一方面，残差块编码模块166使用量化矩阵对通过变换矩阵变换的残差块的系数进行量化，并且量化矩阵可通过量化参数被确定。
可针对预定尺寸或更大尺寸的编码单元(CU)确定量化参数。当当前编码单元(CU)的尺寸小于预定尺寸时，因为参数相同，所以仅对考虑在预定尺寸内的编码单元(CU)中的编码顺序的第一编码单元(CU)的量化参数进行编码，并且不对其余的编码单元(CU)的量化参数进行编码。
此外，根据量化参数和预测模式确定的量化矩阵可被用于对变换块的系数进行量化。
可使用与当前编码单元(CU)相邻的编码单元(CU)的量化参数对针对预定尺寸或更大尺寸的每个编码单元(CU)确定的量化参数进行预测编码。
可按照当前编码单元(CU)的左侧编码单元(CU)和上方编码单元(CU)的顺序来搜索左侧编码单元(CU)和上方编码单元(CU)，并且一个或两个有效量化参数可被用于产生当前编码单元(CU)的量化参数预测因子。
例如，可将按照上述顺序发现的第一有效量化参数确定为量化参数预测因子。此外，可按照左侧编码单元(CU)和考虑到编码顺序紧挨着的在前编码单元(CU)的顺序来搜索左侧编码单元(CU)和考虑到编码顺序紧挨着的在前编码单元(CU)，并且可将第一有效量化参数确定为量化参数预测因子。
量化的变换块的系数可被扫描并且随后被变换成1D量化系数。可根据熵编码模式设置不同的扫描方法。
例如，当使用CABAC执行编码时，使用一种预定的方法(Z字形扫描或沿对角线方向的光栅扫描)对经过帧间预测编码的量化系数进行扫描。当使用CAVLC执行编码时，使用与上述方法不同的方法执行扫描。
例如，在帧间的情况下，扫描方法使用Z字形扫描，并且在帧内的情况下，可根据帧内预测模式确定扫描方法。可根据变换的单元的尺寸确定不同的系数扫描方法。
另一方面，扫描图样可根据角度帧内预测模式而变化，并且关于扫描顺序，可沿反向扫描量化系数。
复用器167对通过运动信息编码模块163编码的多条运动信息以及通过残差块编码模块166编码的残差信号进行多路复用。
多条运动信息可根据编码模式而变化。例如，在跳过模式或合并模式的情况下，可仅包括指示预测因子的索引。在AMVP模式的情况下，当前块的参考画面索引、差运动矢量和AMVP索引可被包括。
在下文中，将详细地描述在图1中示出的帧内预测模块150的操作的示例。
首先，帧内预测模块150从画面分区模块110接收关于预测模式和预测单元(PU)的尺寸的信息，并且从画面存储模块180读取参考像素以确定预测单元(PU)的帧内预测模式。
帧内预测模式150检查是否存在不可用参考像素以确定是否产生参考像素。参考像素可被用于确定当前块的帧内预测模式。
当当前块位于当前画面的上边界处，与当前块的上侧相邻的像素未被定义。当当前块位于当前画面的左边界时，与当前块的左侧相邻的像素未被定义。可以确定像素是不可用像素。
此外，即使当前块位于条带边界并且与条带的上侧或左侧相邻的像素不是先前编码和重建的像素，仍确定该像素是不可用像素。
如上所述，当不存在与当前块的左侧或上侧相邻的像素时，或者当没有先前编码或重建的像素时，仅使用可用像素确定当前块的帧内预测模式。
另一方面，可使用当前块的可用参考像素产生在不可用位置处的参考像素。例如，当上方块的像素不可用时，使用左侧像素的一部分或全部产生上方像素，反之亦然。
也就是说，沿预定方向在与不可用位置处的参考像素最接近的位置处的可用参考像素可被拷贝以产生参考像素。可选地，当沿预定方向不存在可用参考像素时，沿相反方向在最接近的位置处的可用参考像素被拷贝以产生参考像素。
另一方面，即使当当前块的上方或左侧像素存在时，根据所述上方或左侧像素所属的块的编码模式仍确定所述上方或左侧像素是不可用参考像素。
例如，当与当前块的上侧相邻的参考像素所属的块是被帧间编码和重建的块时，确定所述参考像素是不可用像素。
在这种情况下，属于其中与当前块相邻的块被帧内编码和重建的块的像素可被用于产生可用参考像素，并且编码设备10将指示可用参考像素根据编码模式被确定的信息发送到解码设备20。
帧内预测模块150通过使用参考像素确定当前块的帧内预测模式，并且可允许用于当前块的帧内预测模式的数量可根据块的尺寸而变化。
例如，当当前块为8×8、16×16和32×32尺寸时，存在34种帧内预测模式。当当前块为4×4尺寸时，存在17种帧内预测模式。
34种帧内预测模式或17种帧内预测模式可包括至少一个非角度模式(不定向模式)和多个角度模式(定向模式)。
所述至少一个非角度模式可以是DC模式和/或平面模式。当DC模式和平面模式作为非角度模式被包括时，无论当前块的尺寸如何，都存在35种帧内预测模式。
在这种情况下，两个非角度模式(DC模式和平面模式)和33个角度模式可被包括。
在平面模式的情况下，位于当前块的右下方处的至少一个像素的值(或像素值的预测值，在下文中，被称为第一参考值)和参考像素被用于产生当前块的预测块。
可从参照图1至图6描述的图像编码设备10的配置得到根据本发明的实施例的图像解码设备的配置。例如，以相反方式执行以上参照图1至图6所描述的图像编码方法的处理，从而对图像进行解码。
图7是示出根据本发明的实施例的图像解码设备的配置的框图。解码设备20包括熵解码模块210、反量化/逆变换模块220、加法器270、去块滤波器250、画面存储模块260、帧内预测模块230、运动补偿预测模块240和帧内/帧间转换开关280。
熵解码模块210接收由图像编码设备10编码的用于解码的比特流，并且将产生的比特流划分成帧内预测模式索引、运动信息、量化系数序列等，并且随后将解码的运动信息发送到运动补偿预测模块240。
此外，熵解码模块210将帧内预测模式索引发送到帧内预测模块230和反量化/逆变换模块220，使得反量化系数序列被发送到反量化/逆变换模块220。
反量化/逆变换模块220将量化系数序列变换成2D阵列的反量化系数，其中，多个扫描图样中的一个可被选择用于该变换。例如，可基于当前块的预测模式(即，帧内预测或帧间预测)和帧内预测模式选择扫描图样。
反量化/逆变换模块220将在多个量化矩阵中选择的量化矩阵应用于2D阵列的反量化系数使得量化系数被重建。
另一方面，根据将被重建的当前块的尺寸应用不同的量化矩阵。针对相同尺寸的块，可基于当前块的预测模式和帧内预测模式中的至少一个模式选择量化矩阵。
反量化/逆变换模块220对重建的量化系数进行逆变换以重建残差块。可将变换单元(TU)用作基本单元来执行逆变换处理。
加法器270将由反量化/逆变换模块220重建的残差块和由帧内预测模块230或由运动补偿预测模块240产生的预测块相加使得图像块被重建。
去块滤波器250对由加法器270产生的重建的图像执行去块滤波处理，从而减少由量化处理过程中的图像损失导致的去块伪影。
画面存储模块260是用于存储被去块滤波器250执行过去块滤波处理的局部的解码图像的帧存储器。
帧内预测模块230基于从熵解码模块210接收的帧内预测模式索引对当前块的帧内预测模式进行重建，并且根据重建的帧内预测模式产生预测块。
运动补偿预测模块240基于运动矢量信息从存储在画面存储模块260中的画面产生用于当前块的预测块，并且当分数精度的运动补偿被应用时应用选择的插值滤波器以产生预测块。
帧内/帧间转换开关280可基于编码模式将由帧内预测模块230和运动补偿预测模块240中的任何一个产生的预测块提供给加法器270。
图8是示出用于由图像解码设备20执行帧间预测的配置的示例的框图。帧间预测解码器包括解复用器241、运动信息编码模式判定模块242、合并模式运动信息解码模块243、AMVP模式运动信息解码模块244、预测块产生模块245、残差块解码模块246和重建块产生模块247。
参照图8，解复用器241从接收的比特流对当前编码的运动信息和编码的残差信号解复用，将解复用的运动信息发送到运动信息编码模式判定模块242，并且将解复用的残差信号发送到残差块解码模块246。
运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式。当接收的比特流中的skip_flag具有值1时，运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式是以跳过编码模式被编码的。
当接收的比特流中的skip_flag具有值0并且从解复用器241接收的运动信息仅包含合并索引时，运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式是以合并模式被编码的。
此外，当接收的比特流中的skip_flag具有值0并且从解复用器241接收的运动信息包含参考画面索引、差运动矢量和AMVP索引时，运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式是以AMVP模式被编码的。
当运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式是跳过模式或合并模式时，合并模式运动信息解码模块243被激活。当运动信息编码模式判定模块242判定当前块的运动信息编码模式是AMVP模式时，AMVP模式运动信息解码模块244被激活。
预测块产生模块245通过使用由合并模式运动信息解码模块243或AMVP模式运动信息解码模块244重建的运动信息产生当前块的预测块。
当运动矢量基于整数时，在由参考画面索引所指示的画面内的与由运动矢量指示的位置相应的块被拷贝以产生当前块的预测块。
另一方面，当运动矢量不是基于整数时，从参考画面索引所指示的画面内的基于整数的像素产生预测块的像素。在这种情况下，可将8抽头插值滤波器用于亮度像素并将4抽头插值滤波器用于色度像素来产生预测像素。
残差块解码模块246对残差信号进行熵解码，并且对熵解码的系数进行逆扫描以产生2D量化的系数块。逆扫描方法可根据熵解码方法而变化。
例如，在基于CABAC进行解码的情况下，沿对角线方向的逆光栅扫描方法被应用为逆扫描方法。在基于CAVLC进行解码的情况下，逆Z字形扫描方法被应用为逆扫描方法。此外，可根据预测块的尺寸确定不同的逆扫描方法。
残差块解码模块246可通过使用反量化矩阵对如上所述产生的系数块进行反量化，并且可重建量化参数以得到量化矩阵。这里，可针对预定尺寸或更大尺寸的每个编码单元重建量化步长。
残差块解码模块246对反量化的系数块进行逆变换以重建残差块。
重建块产生模块247将由预测块产生模块245产生的预测块与由残差块解码模块246产生的残差块相加以产生重建的块。
在下文中，将返回参照图7描述通过帧内预测重建当前块的处理的示例。
首先，从接收的比特流解码出当前块的帧内预测模式。为此，熵解码模块210通过参考多个帧内预测模式表中的一个来重建当前块的第一帧内预测模式索引。
多个帧内预测模式表是由编码设备10和解码设备20共享的表。可应用根据用于与当前块相邻的多个块的帧内预测模式的分布所选择的一个表。
例如，当当前块的左侧块的帧内预测模式与当前块的上方块的帧内预测模式相同时，应用第一帧内预测模式表以重建当前块的第一帧内预测模式索引。当当前块的左侧块的帧内预测模式与当前块的上方块的帧内预测模式不相同时，应用第二帧内预测模式表以重建当前块的第一帧内预测模式索引。
作为另一示例，在当前块的上方块和左侧块的帧内预测模式是角度预测模式(定向帧内预测模式)的情况下，当上方块的帧内预测模式的方向和左侧块的帧内预测模式的方向在预定的角度内时，应用第一帧内预测模式表以重建当前块的第一帧内预测模式索引，并且当上方块的帧内预测模式的方向和左侧块的帧内预测模式的方向超出预定的角度时，应用第二帧内预测模式表以重建当前块的第一帧内预测模式索引。
熵解码模块210可将当前块的重建的第一帧内预测模式索引发送到帧内预测模块230。
当索引具有最小值(即，值0)时，接收第一帧内预测模式索引的帧内预测模块230可将当前块的最大可能模式确定为当前块的帧内预测模式。
另一方面，当索引具有除0之外的值时，帧内预测模块230可将指示当前块的最大可能模式的索引与第一帧内预测模式索引进行比较。作为比较的结果，当第一帧内预测模式索引不小于指示当前块的最大可能模式的索引时，将与第二帧内预测模式索引相应的帧内预测模式确定为当前块的帧内预测模式，其中，第二帧内预测模式索引是通过将1与第一帧内预测模式索引相加而获得的。或者，将与第一帧内预测模式索引相应的帧内预测模式确定为当前块的帧内预测模式。
可允许用于当前块的帧内预测模式可包括至少一个非角度模式(非定向模式)和多个角度模式(定向模式)。
一个或更多个非角度模式可以是DC模式和/或平面模式。此外，DC模式和平面模式中的任意一个可被自适应地包括在可允许的帧内预测模式的集合中。
为此，画面头或条带头可包括指定包括在可允许的帧内预测模式的集合中的非角度模式的信息。
接下来，为了产生帧内预测块，帧内预测模块230从画面存储模块260读取参考像素，并且确定是否存在不可用参考像素。
可根据是否存在被用于通过应用当前块的解码的帧内预测模式产生帧内预测块的参考像素来执行所述确定。
接下来，当必需产生参考像素时，帧内预测模块230使用先前重建的可用参考像素来产生在不可用位置处的参考像素。
不可用参考像素的定义和产生参考像素的方法可与在图1中示出的帧内预测模块150中的操作相同，但用于根据当前块的解码的帧内预测模式产生帧内预测块的参考像素可被选择性地重建。
此外，帧内预测模块230确定是否将滤波器应用到用于产生预测块的参考像素。也就是说，可基于解码的帧内预测模式和当前预测块的尺寸确定是否对用于产生当前块的帧内预测块的参考像素应用滤波。
块伪影的问题随着块的尺寸增加而增加。因此，随着块的尺寸增加，用于对参考像素进行滤波的预测模式的数量可增加。然而，当块的尺寸大于预定尺寸时，将该块视为平坦区域，使得参考像素可以不被滤波以降低复杂度。
当确定需要将滤波器应用于参考像素时，帧内预测模块230使用滤波器对参考像素进行滤波。
根据参考像素之间的深度的差异程度，可自适应地应用至少两个滤波器。优选滤波器的滤波系数是对称的。
此外，根据当前块的尺寸可自适应地应用两个或更多个滤波器。当应用滤波器时，针对小尺寸的块应用具有窄带宽的滤波器，并且针对大尺寸的块应用具有宽带宽的滤波器。
在DC模式的情况下，参考像素的平均值用于产生预测块，以致无需应用滤波。在图像沿垂直方向具有相关性的垂直模式的情况下，无需将滤波器应用于参考像素。在图像沿水平方向具有相关性的水平模式的情况下，无需将滤波器应用于参考像素。
如上所述，是否应用滤波器与当前块的帧内预测模式相关，使得可基于当前块的帧内预测模式和预测块的尺寸自适应地对参考像素进行滤波。
接下来，帧内预测模块230通过根据重建的帧内预测模式使用参考像素或滤波的参考像素产生预测块。预测块的产生可与编码设备10中的操作相同，以致将省略对其的详细描述。
帧内预测模式230确定是否对产生的预测块进行滤波。可使用在条带头或编码单元头中包含的信息或者根据当前块的帧内预测模式确定是否执行滤波。
当确定对产生的预测块进行滤波时，帧内预测模块230通过对在预测块的特定位置处的像素进行滤波产生新像素，其中，预测块是使用与当前块相邻的可用参考像素被产生的。
例如，在DC模式中，预测像素中与参考像素接触的预测像素可使用与预测像素接触的参考像素被滤波。
因此，根据预测像素的位置使用一个或两个参考像素对预测像素进行滤波。可将在DC模式中对预测像素的滤波应用于所有尺寸的预测块。
另一方面，在垂直模式中，可使用除了用于产生预测块的上方像素之外的参考像素来改变预测块的预测像素中与左侧参考像素接触的预测像素。
类似地，在水平模式中，可使用除了用于产生预测块的左侧像素之外的参考像素来改变产生的预测像素中与上方参考像素接触的预测像素。
以这种方式，当前块的重建的预测块和当前块的解码的残差块可被用于重建当前块。
图9是示出基于每个块对图像进行分区以进行处理的方法的第二示例的示图。
参照图9，可用四叉树结构将最大256×256像素尺寸的编码树单元(CTU)分区为四个编码单元(CU)，每个编码单元(CU)呈正方形。
这里，可通过二叉树结构将通过四叉树结构进行分区而产生的编码单元中的至少一个编码单元分区为两个更小的编码单元(CU)，每个更小的编码单元(CU)呈长方形。
另一方面，可通过四叉树结构将通过四叉树结构进行分区而产生的编码单元中的至少一个编码单元分区为四个更小的编码单元(CU)，每个更小的编码单元(CU)呈正方形。
此外，可通过二叉树结构将通过二叉树结构进行分区而产生的更小的编码单元中的至少一个编码单元分区为两个更加小的编码单元(CU)，每个更加小的编码单元(CU)呈正方形或长方形。
另一方面，可通过四叉树结构或二叉树结构将通过四叉树结构进行分区而产生的更小的编码单元中的至少一个编码单元分区为更加小的编码单元(CU)，每个更加小的编码单元(CU)呈正方形或长方形。
通过如上所述的二叉树结构进行分区而产生的编码块(CB)不被分区，而被用于预测和变换。也就是说，属于如图9中所示的编码块(CB)的预测单元(PU)和变换单元(TU)的尺寸可与编码块(CB)的尺寸相同。
通过使用以上参照图3和图4所描述的方法可将通过如上所述的四叉树结构进行分区而产生的编码单元分区为至少一个或至少两个预测单元(PU)。
此外，通过使用以上参照图5所描述的方法可将通过如上所述的四叉树结构进行分区而产生的编码单元分区为至少一个或至少两个变换单元(TU)。从分区操作产生的变换单元(TU)可以为最大64×64的像素尺寸。
此外，用于基于每个块对图像进行分区以进行处理的语法结构可使用标志来表示分区信息。例如，可使用split_cu_flag表示是否对编码单元(CU)进行分区，并且可使用binary_depth表示从通过二叉树进行分区而产生的编码单元(CU)的深度。此外，可由binary_split_flag表示是否通过二叉树结构对编码单元(CU)进行分区。
针对通过以上参照图9所描述的方法进行分区而产生的块(例如，编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU))，应用以上参照图1至图8所描述的方法，从而执行对图像的编码和解码。
在下文中，参照图10至图15，将描述将编码单元(CU)分区为至少一个或至少两个变换单元(TU)的方法的其他示例。
根据本发明的实施例，可通过二叉树结构将编码单元(CU)分区为变换单元(TU)，每个变换单元(TU)是对残差块进行变换的基本单元。
参照图10，通过二叉树结构可将通过二叉树结构进行分区而产生的尺寸为N×2N或2N×N的长方形编码块(CB0和CB1)中的至少一个编码块分区为N×N的尺寸的正方形变换单元(TU0和TU1)。
如上所述，基于块的图像编码方法可执行预测、变换、量化和熵编码步骤。
在预测步骤中，通过参照当前经过编码的块和现有的编码图像或邻近图像产生预测信号，并且通过此步骤，可计算与当前块的差信号。
另一方面，在变换步骤中，输入所述差信号并且使用各种变换函数执行变换。将变换的信号划分成DC系数和AC系数，并且因此实现能量压缩并且可提高编码效率。
此外，在量化步骤中，输入变换系数并且执行量化，并且随后对量化的信号执行熵编码，从而对图像进行编码。
另一方面，按照上述的编码处理的相反顺序进行图像解码方法，并且在量化步骤中可能发生图像质量失真的现象。
作为用于提高编码效率并且减少图像质量失真的现象的方法，可根据在变换步骤中输入的差信号的分布和图像的特性使将被应用的变换单元(TU)的尺寸或形状和变换函数的类型多样化。
例如，在预测步骤中，当通过使用代价测量方法(诸如，绝对差之和(SAD)方法、均方误差(MSE)方法等)经过基于块的运动估计处理发现与当前块类似的块时，差信号的分布根据图像的特性以各种形式出现。
因此，基于差信号的各种分布选择性地确定变换单元(CU)的尺寸或形状并且执行变换，从而可执行有效的编码。
例如，当在任何编码块(CBx)中出现差信号时，通过二叉树结构将编码块(CBx)分区为两个变换单元(TU)，从而执行有效的变换。通常，DC值表示输入信号的平均值。因此，当差信号作为在变换处理中的输入被接收时，编码块(CBx)被分区为两个变换单元(TU)，从而有效地表示DC值。
参照图11，通过二叉树结构将尺寸为2N×2N的正方形编码单元(CU0)分区为长方形变换单元(TU0和TU1)，每个长方形变换单元的尺寸为N×2N或2N×N。
根据本发明的另一实施例，如上所述，通过二叉树结构对编码单元(CU)进行分区的步骤可被执行两次或更多次，从而产生多个变换单元(TU)。
参照图12，通过二叉树结构对尺寸为N×2N的长方形编码块(CB1)进行分区。通过二叉树结构对从分区操作产生的尺寸为N×N的块进行分区以构建尺寸为N×N/2或尺寸为N/2×N的长方形块。随后，通过二叉树结构将尺寸为N×N/2或尺寸为N/2×N的块分区为正方形变换单元(TU1和TU2；或TU4和TU5)，每个正方形变换单元的尺寸为N/2×N/2。
参照图13，通过二叉树结构对尺寸为2N×2N的正方形编码块(CB0)进行分区。通过二叉树结构对从分区操作产生的尺寸为N×2N的块进行分区以构建尺寸为N×N的正方形块。随后，通过二叉树结构将尺寸为N×N的块分区为长方形变换单元(TU1和TU2)，每个长方形变换单元的尺寸为N/2×N。
参照图14，通过二叉树结构对尺寸为2N×N的长方形编码块(CB0)进行分区。通过四叉树结构将从分区操作产生的尺寸为N×N的块分区为正方形变换单元(TU1、TU2、TU3和TU4)，每个正方形变换单元的尺寸为N/2×N/2。
针对通过参照图10至图14所描述的方法进行分区而产生的块(例如，编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU))，应用参照图1至图8所描述的方法，从而执行对图像的编码和解码。
在下文中，将描述根据本发明的编码设备10确定块分区结构的方法的示例。
图像编码设备10的画面分区模块110根据预设的顺序执行率失真优化(RDO)并且确定如上所述被分区的编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)的分区结构。
例如，为了确定块分区结构，画面分区模块110依据在执行率失真优化-量化(RDO-Q)的同时依据比特率和失真确定最佳块分区结构。
参照图15，当编码单元(CU)为2N×2N像素尺寸时，根据用于以下变换单元(TU)的分区结构的顺序执行RDO从而确定用于变换单元(TU)的最佳分区结构：图15的(a)中示出的2N×2N像素尺寸的变换单元、图15的(b)中示出的N×N像素尺寸的变换单元、图15的(c)中示出的N×2N像素尺寸的变换单元和图15的(d)中示出的2N×N像素尺寸的变换单元。
参照图16，当编码单元(CU)为N×2N或2N×N像素尺寸时，根据用于以下变换单元(TU)的分区结构的顺序执行RDO从而确定用于变换单元(TU)的最佳分区结构：图16的(a)中示出的N×2N(或2N×N)像素尺寸的变换单元、图16的(b)中示出的N×N像素尺寸的变换单元、图16的(c)中示出的N/2×N(或N×N/2)像素尺寸的变换单元、图16的(d)中示出的N/2×N/2像素尺寸的变换单元、N/2×N像素尺寸的变换单元和N×N像素尺寸的变换单元以及图16的(e)中示出的N/2×N像素尺寸的变换单元。
尽管已经通过描述通过执行率失真优化(RDO)确定块分区结构对本发明的块分区方法进行了以上举例说明，但画面分区模块110使用绝对差之和(SAD)或均方误差(MSE)来确定块分区结构，由此可降低复杂度并且可保持适当的效率。
在下文中，将详细地描述根据本发明的实施例的提供改进的算术编码和相应的解码方法的图像处理方法。
如上所述，在当前使用的算术编码中，在作为相邻的二进制符号的二进制位之间存在解析依赖性。因此，不能成批地或并发地解析和处理多个二进制位，这被视为降低吞吐量性能的因素。
因此，根据本发明的实施例的编码设备10的熵编码模块140和解码设备20的熵解码模块210根据预定的片段单元解析多个算术编码的符号并且选择性地执行与多个符号相应的批处理或并发处理，由此可提供能够大大增强算术编码的吞吐量性能的图像处理方法。
图17和图18是示出根据本发明的实施例的执行算术编码的解码设备20的操作的流程图。图19至图21是示出根据本发明的实施例的表示符号片段的结构的流以及用于每个符号片段的处理过程和信号传送的示例性示图。
参照图17，当在步骤S101根据本发明的实施例的解码设备20接收图像流时，在操作S103，解码设备20通过熵解码模块210从图像流获得与画面关联地被熵解码的符号流。
这里，符号流可包括一个或更多个符号序列，在符号序列中，由根据本发明的实施例的编码设备10熵编码的多个符号被连续地连接。这里，符号可随每个算术编码方法而变化，并且符号可以是在二进制编码的二进制位符号和预定的字符符号中选择的至少一个符号。
此外，在步骤S105，熵解码模块210从通过图像流用信号传送的信息获得符号片段信息，并且在步骤S107，熵解码模块210从编码的符号流识别符号片段。
根据本发明的实施例，如图19至图21所示，与每个画面相应的符号流可包括一个或更多个符号片段，并且符号片段信息可包括每个符号片段的识别信息、位置信息和与符号片段相应的解码处理识别信息。
符号片段信息可由编码设备10产生并且可被用信号传送到解码设备20。解码设备10根据熵编码效率选择适合的符号片段结构，并且通过熵编码模块160选择与该符号片段结构相应的解码处理以便执行针对每个片段的处理，并且随后显式地或者隐式地将相应的符号片段信息用信号传送到解码设备20。
例如，符号片段信息可在与每个图像处理单元相应的头信息中被显式地发送，或者可根据预定的分段方法被隐式地发送。
因此，在步骤S109，解码设备20的熵解码模块210与识别的符号片段相关联地选择多个熵解码处理中的一个，并且在步骤S111，熵解码模块210根据选择的处理对包括在符号片段中的多个符号进行共同地或并发地处理。
例如，符号片段信息可包括用于选择多个熵解码处理中的任意一个的处理识别信息，并且可被编码设备10确定以被用信号传送到解码设备20。
因此，解码设备20的熵解码模块210可根据符号片段信息选择性地确定与识别的符号片段相应的熵解码处理。此外，可以与多个符号相关联地共同地应用选择性确定的熵解码处理。因此，熵解码模块210可通过选择的熵解码处理对在符号片段内的所有多个符号同时执行批处理。
因此，编码设备10能够考虑到多个符号被分段并且批处理根据针对每个片段的特性被执行的情况有效地处理熵编码，从而更加提高吞吐量性能。因此，可增强解码设备20的熵解码处理效率。
也就是说，与由于相邻符号中的每个符号之间的解析依赖性而导致符号中的每个符号被编码的情况相比较，编码设备10可根据通过根据本发明的实施例的符号分段是否更加提高处理效率来执行符号分段和相应的批处理，并且可将相应的符号片段信息用信号传送到解码设备20。
在下文中，参照图18和图19至图21，将描述根据本发明的实施例的解码设备20结合符号片段选择性地处理多个熵解码处理的情况。
首先，在步骤S201，解码设备20从符号片段信息选择将对符号片段执行的熵解码处理。
这里，熵解码处理可包括将对包括在符号片段中的多个符号统一共同地执行的一个或更多个熵解码处理。更具体地说，所述一个或更多个熵解码处理可包全旁路处理、全固定概率处理(非概率更新)和快速算术概率处理中的至少一个处理。
因此，相应的符号片段信息可被编码设备10根据处理效率而确定，并且可从编码设备10被显式地或隐式地用信号传送。具体地讲，当显式地用信号传送时，在图像流内的头信息中发送与每个符号片段相应的符号片段信息。
相应地，解码设备20通过熵解码模块210执行与选择的处理相应的每个处理。
首先，在步骤S203，熵解码模块210确定是否选择全旁路处理。当全旁路处理被选择时，在步骤S205，熵解码模块210结合符号片段内的所有符号执行全旁路解码。
例如，如图19中所示，由解码设备20接收结合第一画面被熵编码的算术编码单元流，其中，算术编码单元流是预定的单元。
此外，符号片段信息可包括指示是否选择全旁路处理的标志(all_bypass_bin_flag)，并且每个符号片段的头信息可包括全旁路处理标志。
例如，在当编码器对任意符号片段进行编码时，确定即使将符号片段内的所有符号(例如，二进制位)编码成旁路二进制位，在预定范围内压缩效率也没有差异，或者确定因为二进制位的数量等于或大于预定数量所以实时编码和解码是困难的情况下，编码设备10执行将在任意符号片段内的所有语法信息处理成旁路二进制位的算术编码。相应地，与任意符号片段相应的头信息包括为1的all_bypass_bin。
另一方面，在根据实时编码和解码的效率无需全旁路处理的情况下，可针对以将常规二进制位和旁路二进制位混合的方式被处理的流执行现有的处理。相应的all_bypass_bin_flag可被设置为0，或者当标志未被包括时可被隐式地用信号传送。
相应地，在步骤S205，熵解码模块210识别全旁路处理标志并且处理用于符号片段内的所有符号的全旁路解码。
相应地，当all_bypass_bin_flag为1时，解码设备20执行所有二进制位被处理成旁路二进制位的算术解码，从而提高解析性能。
另一方面，在步骤S207，熵解码模块210从符号片段信息选择全固定概率处理。当全固定概率处理被选择时，在步骤S209，熵解码模块210确定与符号片段内的所有符号相应的固定概率，并且在步骤S211，熵解码模块210在不进行概率更新的情况下基于固定概率执行对符号片段的熵解码处理。
参照图20，附图示出了将一个算术编码单元流分区为三个符号片段，并且针对在第一符号片段和第三符号片段内的流，在每个二进制位的算术编码中执行固定概率处理。
如上所述，在当任何片段被编码时，确定即使用固定概率对所有二进制位进行编码，压缩效率也在预定的误差内，或者确定因为二进制位的数量具有预定值或更大的值所以实时编码和解码有困难的情况下，根据本发明的实施例的编码设备10对相应单元的符号片段内的二进制位执行利用固定概率的算术编码。相应的头信息可包括为1的概率更新异常标志(no_probablity_update_flag)。
编码设备10可将概率更新异常标志作为符号片段信息发送到解码设备20，其中，概率更新异常标志被包含在与片段或者更大的单元相应的头信息中。
相应地，解码设备20可根据no_probablity_update_flag确定是否选择固定概率处理。当选择固定概率处理时，对在片段内的所有二进制位执行利用固定概率的算术解码，从而提高解析性能。
另一方面，在步骤S213，解码设备20确定是否选择符号片段的快速算术概率处理。当选择快速算术概率处理时，解码设备20从符号片段信息获得快速算术概率信息，在步骤S217，根据快速算术概率信息确定与片段内的符号相应的初始概率，并且在步骤S219，处理在从初始概率设置的预定快速算术概率内执行概率更新的熵解码。
例如，编码设备10可根据编码效率针对任何片段内的二进制位，通过仅使用能够在无需乘法器或无需参照表的情况下进行快速算术的概率信息(诸如，1/2、1/4、1/8等)执行算术编码。
也就是说，在当对任何片段执行熵编码时，确定即使仅使用不精确但能够进行快速算术的概率对所有二进制位进行编码，在预定范围内压缩效率也没有差异，或者确定由于大量的二进制位而导致实时编码和解码是困难的情况下，编码设备10通过仅使用能够进行快速算术的概率对相应的片段单元的二进制位共同执行算术编码处理。
此外，为了表示快速算术概率信息，编码设备10可将与多个概率中的哪个概率被用于每个二进制位或者与二进制位相应的语法有关的符号片段信息发送到解码设备20，其中，符号片段信息被包含在与片段或更大的单元相应的头信息中。
这里，符号片段信息可被包含在如图21中所示的头信息中，并且可具有use_fast_arithmetic_flag的标志形式。与标志use_fast_arithmetic_flag相应，头信息可包含索引信息，该索引信息指示在符号片段内的与每个语法相应的二进制位的概率。可通过预设的概率表(例如，0:0％1:1/2％、2:1/4％、3:1/8％4:1/16％等)确定索引信息。此外，头信息还可包含最大可能符号(MPS)或最小可能符号(LPS)标志信息。
相应地，解码设备20可从发送的头信息确定能够进行快速算术的与每个片段内的符号(二进制位)相应的初始概率，并且可执行在仅根据初始概率和索引信息在预设概率值集内执行概率更新的熵解码处理。
例如，当在对二进制位进行编码中，在能够快速算术的预定概率集索引中存在1/2和1/4的概率时，解码设备20的熵解码模块210仅执行从1/2的概率到1/4的概率的概率更新，反之亦然，从而提高解析性能并且执行快速解码处理。
另一方面，在如上所述的批处理中，可对包括在一个符号片段中的一个或更多个特定符号执行批处理过程。例如，解码设备20可从符号片段信息识别用于如上所述的全旁路处理、固定概率处理或快速算术概率处理的目标符号，并且可对目标符号执行批处理。
例如，由编码设备10产生并用信号传送的符号片段信息可包括关于与特定符号(或语法)相应的目标二进制位的信息，并且还可包括与目标二进制位相应的全处理标志(all_bypass_bin或no_probablity_update或use_fast_arithmetic)。相应地，解码设备20可识别在符号片段内的目标符号(或语法)，并且可识别与目标符号相应的批处理过程以进行同时处理。
根据本发明的上述方法可被实现为在计算机中执行的程序并且程序可被存储在计算机可读记录介质中。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置等，并且也包括以载波(例如，在因特网上的传输)的形式实现的部件。
计算机可读记录介质可分布经网络连接的计算机系统上使得计算机可读代码以分布式方式被存储并且被执行。此外，由本发明所属领域的程序员可容易推断出用于实现方法的功能性程序、代码和代码片段。
尽管以上已经示出并且描述了本发明的示例性实施例，但本发明不限于前述的特定实施例，并且在不脱离在权利要求中限定的本发明的主旨的情况下可由本领域的技术人员对本发明进行各种修改。不应从本发明的技术理念或观点单独地理解修改。

Claims (16)

1.一种图像解码方法，包括：
接收包括符号流的比特流，
基于预定条件选择与符号片段相应的算术解码处理；并且
响应于选择的算术解码处理对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码，
其中，所述符号片段被包括在所述符号流中，
所述符号流包括多个符号片段，并且
所述比特流包括符号片段信息，其中，所述符号片段信息表示针对所述多个符号片段中的至少一个的解码方法。
2.根据权利要求1所述的图像解码方法，
其中，所述预定条件包括将包括在所述符号片段信息中的符号的数量与预定数量进行比较。
3.根据权利要求2所述的图像解码方法，
其中，对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码的步骤包括：如果包括在所述符号片段信息中的符号的数量大于所述预定数量，则对包括在所述符号片段中的至少一个符号执行全旁路解码。
4.一种图像编码方法，包括：
对量化的图像信息进行算术编码以产生比特流，
其中，进行算术编码的步骤包括：
基于预定条件选择与符号片段相应的算术编码处理；并且
响应于选择的算术编码处理对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行编码，
其中，所述比特流包括符号流，
所述符号片段被包括在所述符号流中，
所述符号流包括多个符号片段，并且
所述比特流包括符号片段信息，其中，所述符号片段信息表示针对所述多个符号片段中的至少一个的解码方法。
5.根据权利要求4所述的图像编码方法，
其中，所述预定条件包括将包括在所述符号片段信息中的符号的数量与预定数量进行比较。
6.根据权利要求5所述的图像编码方法，
其中，对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行编码的步骤包括：如果包括在所述符号片段信息中的符号的数量大于所述预定数量，则对包括在所述符号片段中的至少一个符号执行全旁路编码。
7.一种存储通过根据权利要求4所述的图像编码方法产生的比特流的非暂时性计算机可读介质。
8.一种存储通过图像编码方法产生的比特流的计算机可读记录介质，其中，所述方法包括：
对量化的图像信息进行算术编码以产生比特流，
其中，进行算术编码的步骤包括：
基于预定条件选择与符号片段相应的算术编码处理；并且
响应于选择的算术编码处理对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行编码，
其中，所述比特流包括符号流，
所述符号片段被包括在所述符号流中，
所述符号流包括多个符号片段，并且所述比特流包括符号片段信息，其中，所述符号片段信息表示针对所述多个符号片段中的至少一个的解码方法。
9.根据权利要求8所述的计算机可读记录介质，
其中，所述预定条件包括将包括在所述符号片段信息中的符号的数量与预定数量进行比较。
10.根据权利要求9所述的计算机可读记录介质，
其中，对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行编码的步骤包括：如果包括在所述符号片段信息中的符号的数量大于所述预定数量，则对包括在所述符号片段中的至少一个符号执行全旁路编码。
11.一种存储比特流的计算机可读介质，其中，所述比特流包括：
符号流；
其中，与符号片段相应的算术解码处理基于预定条件被选择；以及
响应于选择的算术解码处理对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码，
其中，所述符号片段被包括在所述符号流中，
所述符号流包括多个符号片段，并且
所述比特流包括符号片段信息，其中，所述符号片段信息表示针对所述多个符号片段中的至少一个的解码方法。
12.根据权利要求11所述的计算机可读记录介质，
其中，所述预定条件包括将包括在所述符号片段信息中的符号的数量与预定数量进行比较。
13.根据权利要求12所述的计算机可读记录介质，
其中，对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码的步骤包括：如果包括在所述符号片段信息中的符号的数量大于所述预定数量，则对包括在所述符号片段中的至少一个符号执行全旁路解码。
14.一种存储包括计算机可执行代码的比特流的计算机可读介质，其中，所述计算机可执行代码在被执行时促使视频解码设备执行以下步骤：
对所述计算机可执行代码中的针对符号片段的信息进行解码；
其中，对所述信息进行解码的步骤包括：
基于预定条件选择与所述符号片段相应的算术解码处理；以及
响应于选择的算术解码处理对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码，
其中，所述比特流包括符号流，
所述符号片段被包括在所述符号流中，
所述符号流包括多个符号片段，并且
所述比特流包括符号片段信息，其中，所述符号片段信息表示针对所述多个符号片段中的至少一个的解码方法。
15.根据权利要求14所述的计算机可读记录介质，
其中，所述预定条件包括将包括在所述符号片段信息中的符号的数量与预定数量进行比较。
16.根据权利要求15所述的计算机可读记录介质，
其中，对包括在所述符号片段中的至少一个符号进行解码的步骤包括：如果包括在所述符号片段信息中的符号的数量大于所述预定数量，则对包括在所述符号片段中的至少一个符号执行全旁路解码。
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