CN114930840A

CN114930840A - 增强型插值滤波器的运动矢量范围的推导

Info

Publication number: CN114930840A
Application number: CN202080092393.7A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫菲·米哈伊洛维奇·索洛维耶夫; 马克西姆·鲍里索维奇·西切夫; 罗曼·伊戈列维奇·切尔尼亚克; 亚历山大·亚历山德罗维奇·卡拉布托夫; 谢尔盖·尤里耶维奇·伊科宁; 伊蕾娜·亚历山德罗夫娜·阿尔希娜
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-08-19
Also published as: EP4078966A4; EP4078966A2; WO2021045657A9; BR112022013414A2; WO2021045657A2; WO2021045657A3; KR20220123707A; US20230019544A1

Abstract

本发明涉及一种使用仿射运动模型对视频数据进行译码的方法，从而避免图像边界附近的运动矢量范围明显减小。该方法包括以下步骤：获得编码块的中心运动矢量(centermotion vector，mv_center)；根据所述中心运动矢量和运动矢量分散度(motion vector spread)推导所述编码块的第一运动矢量范围，其中，所述运动矢量分散度取决于所述编码块的大小；如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，使得更新后的第一运动矢量范围的最小值和/或最大值指向所述第一区域的边界，其中，所述更新后的第一运动矢量范围的最大值与最小值之间的差值等于所述运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的大小中的较小值；根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

Description

增强型插值滤波器的运动矢量范围的推导

相关申请交叉引用

本专利申请要求于2020年1月7日提交的申请号为62/958,291的美国临时申请的优先权。上述专利申请的全部公开内容通过引用结合在本专利申请中。

技术领域

本申请(本发明)实施例通常涉及图像处理领域，更具体地，涉及帧间预测，例如涉及增强型插值滤波器的运动矢量范围的推导。

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(TV)、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。

即使是相对较短的视频，也需要大量的视频数据来描述，这可能会导致数据在带宽容量受限的通信网络中进行流式传输或以其它方式传输时遇到困难。因此，视频数据通常需要先进行压缩，然后通过现代电信网络进行传输。由于内存资源可能有限，在存储设备中存储视频时，该视频的大小也可能是一个问题。视频压缩设备通常在源侧使用软件和/或硬件对该视频数据进行译码，然后进行传输或存储，从而减少用于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后的数据。在网络资源有限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，从而能够在几乎不影响图像质量的情况下提高压缩比。

在基本视频编码(Essential Video Coding，EVC)中，在使用仿射预测模式的情况下，可以应用基于像素的仿射变换运动补偿。具体地，当应用增强型双线性插值滤波器(enhanced bi-linear interpolation filter，EIF)时，滤波过程包括：从控制点运动矢量推导基于像素的运动矢量场，根据推导出的运动矢量获得插值样本，并使用高通滤波器过滤结果。为了满足内存限制要求，可能必须进行运动矢量限幅。然而，现有技术中，如果中心运动矢量接近或在图像边界处，运动矢量范围显著减小(有时减少到一个点)。此外，边界运动矢量可以不被限幅到EVC运动矢量存储格式对应的范围内。

发明内容

本申请的方面中提供了独立权利要求所述的用于编码和解码的装置和方法。

上述和其它目的可以通过独立权利要求请求保护的主题来实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书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进行概述，其它实施例在从属权利要求中进行概述。

第一方面，本发明涉及一种用于对视频数据进行译码的方法，包括下述步骤：获得编码块的中心运动矢量(center motion vector，mv_center)；根据所述中心运动矢量和运动矢量分散度推导所述编码块的第一运动矢量范围，其中，所述运动矢量分散度取决于所述编码块的大小；如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，使得更新后的第一运动矢量范围的最小值和/或最大值指向所述第一区域的边界，其中，所述更新后的第一运动矢量范围的最大值与最小值之间的差值等于所述运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的大小中的较小值；根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

运动矢量是用于帧间预测的二维矢量，提供解码图像的坐标与参考图像的坐标之间的偏移。参考图像包括可以用于按解码顺序解码后续图像的解码过程中的帧间预测的样本。

定义horMax-horMin＝Min(horMaxPic,horMinPic+2*deviationMV[log2CbWidth-3])-horMinPic＝Min(horMaxPic–horMinPic,horMinPic+2*deviationMV[log2CbWidth-3]-horMinPic)＝Min(horMaxPic–horMinPic,2*deviationMV[log2CbWidth-3])，则

所述更新后的第一运动矢量范围的第一MV水平分量范围的最大值与最小值之间的差值可以表示为horMax-horMin；

水平运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的宽度中的较小值可以表示为Min(horMaxPic–horMinPic,2*deviationMV[log2CbWidth-3])＝Min(第一区域的宽度，水平运动矢量分散度的双倍值)，所述第一区域的宽度可以表示为horMaxPic-horMinPic。

类似地，定义verMax-verMin＝Min(verMaxPic,verMinPic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])-verMinPic＝Min(verMaxPic-verMinPic,verMinPic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])-verMinPic＝Min(verMaxPic-verMinPic,2*deviationMV[log2CbHeight-3])，则

所述更新后的第一运动矢量范围的第一MV垂直分量范围的最大值与最小值之间的差值可以表示为verMax-verMin；

垂直运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的高度中的较小值可以表示为Min(verMaxPic-verMinPic,2*deviationMV[log2CbHeight-3])＝Min(第一区域的高度，垂直运动矢量分散度的双倍值)，所述第一区域的高度可以表示为verMaxPic-verMinPic。

图12和13中示出了运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的区域的边界之外的条件的示例，其中，所述运动矢量范围(扩展到中心运动矢量的左侧和右侧)部分地位于所述图像的左边界之外。类似地，所述示例还适用于右边界、下边界和上边界。

第一方面所述的方法避免了图像边界附近的运动矢量范围的明显减小。

在一种实现方式中，所述运动矢量分散度由水平运动矢量分散度和/或垂直运动矢量分散度表示，并且所述水平运动矢量分散度是根据所述编码块的宽度推导的，而所述垂直运动矢量分散度是根据所述编码块的高度推导的。

在另一种实现方式中，所述水平运动矢量分散度表示为deviationMV[log2CbWidth-3]，所述垂直运动矢量分散度表示为deviationMV[log2CbHeight-3]，其中，cbWidth和cbHeight表示所述编码块的宽度和高度。

在另一种实现方式中，阵列deviationMV被设置为等于{128，256，544，1120，2272}。

在另一种实现方式中，所述第一运动矢量范围由第一MV水平分量范围和/或第一MV垂直分量范围表示，其中，所述第一MV水平分量范围包括第一最小MV水平分量值hor_min和第一最大MV水平分量值hor_max，所述第一MV垂直分量范围包括第一最小MV垂直分量值ver_min和第一最大MV垂直分量值ver_max。

在另一种实现方式中，所述方法还包括：根据包括所述编码块的图像的大小推导第二运动矢量范围，其中，所述第二运动矢量范围由第二MV水平分量范围和/或第二MV垂直分量范围表示，其中，所述第二MV水平分量范围包括第二最小MV水平分量值hor_min_pic和第二最大MV水平分量值hor_max_pic，所述第二MV垂直分量范围包括第二最小MV垂直分量值ver_min_pic和第二最大MV垂直分量值ver_max_pic。

在另一种实现方式中，所述根据图像的大小推导第二运动矢量范围，包括：根据所述图像的大小、扩展区域的大小、所述图像内的编码块位置和所述编码块的大小推导所述第二运动矢量范围。

在另一种实现方式中，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：如果所述第一最小MV水平分量值hor_min小于所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic，设置所述第一最小MV水平分量值hor_min的更新值等于所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic，根据所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic与所述水平运动矢量分散度的双倍值之和，推导所述第一最大MV水平分量值hor_max的更新值。

因此，所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic对应于所述第一区域的左边界。

在另一种实现方式中，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：如果所述第一最大MV水平分量值hor_max大于所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic，设置所述第一最大MV水平分量值hor_max的更新值等于所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic，根据所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic与所述水平运动矢量分散度的双倍值之间的减值，推导所述第一最小MV水平分量值hor_min的更新值。

因此，所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic对应于所述第一区域的右边界。

在另一种实现方式中，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：如果所述第一最小MV垂直分量值ver_min小于所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic，设置所述第一最小MV垂直分量值ver_min的更新值等于所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic，根据所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic与所述垂直运动矢量分散度的双倍值之和，推导所述第一最大MV垂直分量值ver_max的更新值。

因此，所述第二最小MV水平分量值ver_min_pic对应于所述第一区域的上边界。

在另一种实现方式中，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：如果所述第一最大MV垂直分量值ver_max大于所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic，设置所述第一最大MV垂直分量值ver_max的更新值等于所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic，根据所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic与所述垂直运动矢量分散度的双倍值之间的减值，推导所述第一最小MV垂直分量值ver_min的更新值。

因此，所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic对应于所述第一区域的下边界。

在另一种实现方式中，如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的左边界之外，将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV水平分量范围的变量hor_min和hor_max更新为：

hor_min＝hor_min_pic，

hor_max＝min(hor_max_pic，hor_min_pic+2*水平运动矢量分散度)，其中，

hor_min表示更新后的第一最小MV水平分量，hor_max表示更新后的第一最大MV水平分量；hor_min_pic和hor_max_pic表示所述第二运动矢量范围的所述第二MV水平分量范围，hor_min_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最小MV水平分量，hor_max_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最大MV水平分量；所述第二运动矢量范围取决于包括所述编码块的图像的大小。

这里，如果所述第一最小MV水平分量值hor_min小于所述第二最小MV水平分量值，则hor_min_pic对应于所述第一区域的左边界。

在另一种实现方式中，如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的右边界之外，将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV水平分量范围的变量hor_min和hor_max更新为：

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*水平运动矢量分散度)，

hor_max＝hor_max_pic，其中，

这里，如果所述第一最大MV水平分量值hor_max大于所述第二最大MV水平分量值，则hor_max_pic对应于所述第一区域的右边界。

在另一种实现方式中，如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的上边界之外，将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV垂直分量范围的变量ver_min和ver_max更新为：

ver_min＝ver_min_pic，

ver_max＝min(ver_max_pic，ver_min_pic+2*垂直运动矢量分散度)，其中，

ver_min表示更新后的第一最小MV垂直分量，ver_max表示更新后的第一最大MV垂直分量；ver_min_pic和ver_max_pic表示所述第二运动矢量范围的所述第二MV垂直分量范围，ver_min_pic表示所述第二MV垂直分量范围的所述第二最小MV垂直分量，ver_max_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最大MV水平分量；所述第二运动矢量范围取决于包括所述编码块的图像的大小。

这里，如果所述第一最小MV垂直分量值ver_min小于所述第二最小MV水平分量值，则ver_min_pic对应于所述第一区域的上边界。

在另一种实现方式中，如果所述第一运动矢量范围至少部分地位于所述第一区域的下边界之外，将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV垂直分量范围的变量ver_min和ver_max更新为：

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*垂直运动矢量分散度)，

ver_max＝ver_max_pic，其中，

ver_min表示所述第一MV垂直分量范围的更新后的第一最小MV垂直分量，ver_max表示所述第一MV垂直分量范围的更新后的第一最大MV垂直分量；ver_min_pic和ver_max_pic表示所述第二运动矢量范围的所述第二MV垂直分量范围，ver_min_pic表示所述第二MV垂直分量范围的所述第二最小MV垂直分量，ver_max_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最大MV水平分量；所述第二运动矢量范围取决于包括所述编码块的图像的大小。

这里，如果所述第一最大MV垂直分量值ver_max大于所述第二最大MV垂直分量值，则ver_max_pic对应于所述第一区域的下边界。所述图像的大小可以与所述参考图像的大小基本相同。

在另一种实现方式中，所述更新后的第一运动矢量范围的水平分量的最小值或最大值分别指向所述第一区域的左边界或右边界，和/或，所述更新后的第一运动矢量范围的垂直分量的最小值或最大值分别指向所述第一区域的上边界或下边界。

在另一种实现方式中，所述第一区域包括所述参考图像和所述参考图像周围的扩展区域。

在另一种实现方式中，所述扩展区域的大小取决于编码树单元(coding treeunit，CTU)的大小。边距(margin)可以对应于所述参考图像周围的区域，使得边距的大小可以对应于所述扩展区域的大小。

在另一种实现方式中，所述扩展区域的大小为128像素。

在另一种实现方式中，所述方法还包括：对所述更新后的第一运动矢量范围执行限幅操作，使其在[-2¹⁷，2¹⁷-1]的范围内；所述根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿，包括：根据所述更新和限幅后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

在另一种实现方式中，变量hor_min、ver_min、hor_max和ver_max对应地表示所述更新后的第一运动矢量范围的所述第一最小MV水平分量值、所述第一最小MV垂直分量值、所述第一最大MV水平分量值和所述第一最大MV垂直分量值，并按如下方式进行限幅：

hor_max＝Clip3(-2¹⁷,2¹⁷-1,hor_max)，

ver_max＝Clip3(-2¹⁷,2¹⁷-1,ver_max)，

hor_min＝Clip3(-2¹⁷,2¹⁷-1,hor_min)，

ver_min＝Clip3(-2¹⁷,2¹⁷-1,ver_min)

在另一种实现方式中，所述根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿，包括：对所述编码块的像素的运动矢量执行限幅操作，使其在一定范围内，以获得限幅后的运动矢量，其中，所述范围取决于所述更新后的第一运动矢量范围；根据所述限幅后的运动矢量执行基于像素的运动补偿。

根据仿射运动模型获得所述编码块的每个像素的运动矢量，根据仿射运动模型获得所述编码块周围的扩展区域(边距区域)的像素的运动矢量。

在另一种实现方式中，通过以下等式获得所述编码块的所述中心运动矢量：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1))，

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1))，其中，

dX为根据仿射运动模型的运动矢量的水平变化，

dY为根据仿射运动模型的运动矢量的垂直变化，

mvBaseScaled为根据编码块的仿射运动模型与所述编码块的左上角对应的运动矢量，

cbWidth和cbHeight为表示所述编码块的宽度和高度的两个变量。

在另一种实现方式中，通过以下等式根据所述中心运动矢量和所述运动矢量分散度推导所述编码块的第一运动矢量范围：

hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3]，

ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3]，

hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3]，

ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3]，

其中，

hor_min为所述第一最小MV水平分量值，

ver_min为所述第一最小MV垂直分量值，

hor_max为所述第一最大MV水平分量值，

ver_max为所述第一最大MV垂直分量值，

mv_center为所述中心运动矢量，

mv_center[0]对应于所述中心运动矢量的水平分量，mv_center[1]对应于所述中心运动矢量的垂直分量。

在另一种实现方式中，通过以下等式根据所述图像的大小推导所述第二运动矢量范围：

hor_max_pic＝(pic_width+128-xCb-cbWidth–1)<<5，

ver_max_pic＝(pic_height+128-yCb-cbHeight–1)<<5，

hor_min_pic＝(-128–xCb)<<5，

ver_min_pic＝(-128–yCb)<<5，

其中，

hor_min_pic为所述第二最小MV水平分量值，

ver_min_pic为所述第二最小MV垂直分量值，

hor_max_pic为所述第二最大MV水平分量值，

ver_max_pic为所述第二最大MV垂直分量值，

(xCb，yCb)表示所述编码块的位置，以全样本为单位

cbWidth和cbHeight为表示所述编码块的宽度和高度的两个变量，

pic_width为所述图像的宽度，以样本为单位，

pic_height为所述图像的高度，以样本为单位。

在另一种实现方式中，使用增强型插值滤波器(enhanced interpolationfilter，EIF)执行基于像素的运动补偿。因此，EIF可以用于仿射运动模型。

第二方面，本发明涉及一种译码器，包括处理电路，用于执行第一方面或其任何实现方式中所述的方法。

在一种实现方式中，所述译码器包括编码器或解码器。

第三方面，本发明涉及一种计算机程序产品，包括指令，当所述程序由计算机执行时，使得所述计算机执行第一方面或其任何实现方式中所述的方法。

第四方面，本发明涉及一种解码器，包括：一个或多个处理器；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指令，其中，当所述程序由所述一个或多个处理器执行时，使得所述解码器执行第一方面或其任何实现方式所述的方法。

第五方面，本发明涉及一种编码器，包括：一个或多个处理器；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指令，其中，当所述程序由所述处理器执行时，使得所述编码器执行第一方面或其任何实现方式所述的方法。

本发明第一方面所述的方法可以由本发明第二方面所述的译码器执行。本发明第一方面所述的方法的其它特征和实现方式对应于本发明第二方面所述的译码器的特征和实现方式。

本发明第一方面所述的方法可以由本发明第四方面所述的解码器执行。本发明第一方面所述的方法的其它特征和实现方式对应于本发明第四方面所述的解码器的特征和实现方式。

本发明第一方面所述的方法可以由本发明第五方面所述的编码器执行。本发明第一方面所述的方法的其它特征和实现方式对应于本发明第五方面所述的编码器的特征和实现方式。

第三方面、第四方面和第五方面所述的译码器、解码器和编码器的优点与第一方面及其对应的实现方式中所述的方法的优点相同。

以下附图及说明书将详细阐述一个或多个实施例。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

下面结合附图对本发明实施例进行更加详细的描述。

图1A为用于实现本发明实施例的视频译码系统的一个示例的框图；

图1B为用于实现本发明实施例的视频译码系统的另一个示例的框图；

图2为用于实现本发明实施例的视频编码器的一个示例的框图；

图3为用于实现本发明实施例的视频解码器的一种示例性结构的框图；

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个示例的框图；

图6示出了基于控制点的仿射运动模型(4参数仿射模型和6参数仿射模型)的一个示例；

图7示出了仿射子块运动矢量场的一个示例；

图8示出了仿射块(子块)和中间EIF块(子块)的角坐标的一个示例；

图9示出了参考图像中转换块(子块)的位置和相应边界框的一个示例；

图10示出了在中心运动矢量指向参考图像之外的情况下更新运动矢量范围的一个示例；

图11示出了在中心运动矢量指向参考图像之外的情况下通过描绘真实(未裁剪)参考区域更新运动矢量范围的另一个示例；

图12示出了减小运动矢量范围的一个示例；

图13示出了减小运动矢量范围的另一个示例；

图14示出了现有技术中的设计和本发明提供的设计之间的对比，其中，现有技术中的设计中运动矢量范围缩小到图像边界附近的一点。

图15为实现内容分发服务的内容提供系统3100的一种示例性结构的框图；

图16为终端设备的一种示例性结构的框图；

图17为本发明提供的一种方法的框图；

图18为本发明提供的一种解码器的框图；

图19为本发明提供的一种编码器的框图。

在下文中，如果没有另外明确说明，相同的附图标记将指代相同特征或至少在功能上等效的特征。

具体实施方式

在以下描述中，参考构成本发明的一部分的附图，附图通过图示说明的方式示出了本发明实施例的具体方面或可使用本发明实施例的具体方面。应当理解的是，本发明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，且本发明的范围由所附权利要求书界定。

例如，应当理解的是，与所描述的方法有关的公开内容对于用于执行所述方法的对应设备或系统同样也可以适用，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，或者多个单元分别执行多个步骤中的一个或多个步骤)，即使附图中未明确描述或示出此类一个或多个单元。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或多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，或者多个步骤分别实现多个单元中的一个或多个单元的功能)，即使附图中未明确描述或示出此类一个或多个步骤。此外，应当理解的是，除非另外明确说明，本文中所描述的各示例性实施例和/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。视频编码在源侧执行，通常包括处理(例如，通过压缩)原始视频图像，以减少表示视频图像所需的数据量(从而实现更高效的存储和/或传输)。视频解码在目的地侧执行，通常包括相对于编码器的逆处理过程，用于重建视频图像。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也合称为编解码(编码和解码，CODEC)。

在无损视频译码的情况下，可以重建原始视频图像，即重建的视频图像具有与原始视频图像相同的质量(假设存储或传输过程中不存在传输损耗或其它数据丢失)。在有损视频译码的情况下，通过量化等执行进一步压缩，来减少表示视频图像所需的数据量，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与原始视频图像的质量相比较低或较差。

若干个视频译码标准属于“有损混合视频编解码器”组(即，将样本域中的空间和时间预测与2D变换译码相结合，以在变换域中进行量化)。视频序列的每个图像通常被分割成一组不重叠的块，并且译码通常在块层级进行。换句话说，编码器侧通常在块(视频块)层级处理即编码视频，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)中减去预测块以获得残差块，在变换域变换残差块并量化残差块以减少待传输(压缩)的数据量；而解码器侧将相对于编码器的逆处理过程应用于经编码或经压缩的块，以重建用于表示的当前块。此外，编码器的处理环路与解码器的处理环路相同，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，用于处理即译码后续块。

在下述视频译码系统10的实施例中，视频编码器20和视频解码器30基于图1至图3进行描述。

图1A为示例性译码系统10的示意性框图，例如，视频译码系统10(或简称为译码系统10)可以利用本申请的技术。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)代表可以用于根据本申请中描述的各种示例执行各种技术的设备的示例。

如图1A所示，该译码系统10包括源设备12，源设备12用于将经编码图像数据21提供给目的地设备14等，以对经编码图像数据13进行解码。

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可以包括或可以是任何类型的图像捕获设备，例如用于捕获真实世界图像的摄像机；和/或任何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；或者用于获得和/或提供真实世界图像、计算机动画图像(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)的任何类型的其它设备。图像源可以为存储任一上述图像的任何类型的存储器(memory/storage)。

为了区分预处理器18和预处理单元18所执行的处理，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，并对图像数据17进行预处理，以获得经预处理的图像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。应当理解的是，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并提供经编码图像数据21(下文将结合图2等描述更多细节)。

源设备12中的通信接口22可以用于接收经编码图像数据21，并通过通信信道13将经编图像数据21(或者对经编码图像数据21进一步处理后得到的数据)发送给另一设备(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中的通信接口28用于直接从源设备12或从存储设备例如经编码图像数据存储设备等任何其它源端接收经编码图像数据21(或者对经编码图像数据21进一步处理后得到的数据)，并将经编码图像数据21提供给解码器30。

通信接口22和通信接口28可以用于经由源设备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)或者经由任何类型的网络(例如，有线网络、无线网络或其任何组合，或者任何类型的私网和公网或其任何类型的组合)发送或接收经编码图像数据21或经编码数据13。

例如，通信接口22可以用于将经编码图像数据21封装成合适的格式(例如数据包)，和/或通过任何类型的传输编码或处理方式来处理经编码图像数据，以便通过通信链路或通信网络进行传输。

例如，与通信接口22对应的通信接口28可以用于接收传输的数据，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，得到经编码图像数据21。

通信接口22和通信接口28都可以配置为图1A中从源设备12指向目的地设备14的通信信道13的箭头所指示的单向通信接口，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(例如经编码图像数据传输)相关的任何其它信息，等等。

解码器30用于接收经编码图像数据21并提供经解码图像数据31或经解码图像31(下文将结合图3或图5等描述更多细节)。

目的地设备14的后处理器32用于对经解码图像数据31(也称为重建图像数据)(例如，经解码图像31)进行后处理，以获得经后处理的图像数据33(例如，经后处理的图像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、重采样，或任何其它处理，用于提供经解码图像数据31以供显示设备34等进行显示，等等。

目的地设备14中的显示设备34用于接收经后处理的图像数据33，以便向用户或观看者显示图像。显示设备34可以为或可以包括用于表示重建图像的任何类型的显示器，例如，集成或外部显示器或显示屏。例如，显示器可以包括液晶显示器(liquid crystaldisplay，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(liquid crystal on silicon，LCoS)显示器、数字光处理器(digital light processor，DLP)或任何类型的其它显示器。

虽然图1A中将源设备12和目的地设备14显示为单独的设备，但是设备实施例也可以同时包括这两种设备或同时包括这两种设备的功能，即同时包括源设备12或其对应的功能以及目的地设备14或其对应的功能。在这些实施例中，可以采用相同的硬件和/或软件，或者采用单独的硬件和/或软件或其任意组合来实现源设备12或其对应的功能以及目的地设备14或其对应的功能。

本领域技术人员根据上述描述明显可知，图1A中所示的源设备12和/或目的地设备14的不同单元或功能的存在和(精确)功能划分可以根据实际设备和应用的变化而变化。

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)或所述编码器20和所述解码器30两者都可以通过如图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-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)、离散逻辑、硬件、视频编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，以体现参照图2的编码器20所描述的各种模块和/或本文中所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，以体现参照图3的解码器30所描述的各种模块和/或本文中所描述的任何其它解码器系统或子系统。所述处理电路可以用于执行下文论述的各种操作。如图5所示，如果所述技术部分地以软件形式实现，则设备可以将该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，并且可以通过一个或多个处理器以硬件形式执行所述指令，以实现本发明的技术。视频编码器20和视频解码器30中的任一个可以作为组合编码器/解码器(编解码器，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式或固定设备，例如，笔记本电脑或膝上型电脑、手机、智能手机、平板电脑(tablet/tabletcomputer)、摄像机、台式计算机、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(如内容服务服务器或内容分发服务器)、广播接收器设备、广播发送器设备等，并且可以不使用或使用任何类型的操作系统。在一些情况下，源设备12和目的地设备14可以配备用于无线通信。因此，源设备12和目的地设备14可以是无线通信设备。

在一些情况下，图1A所示的视频译码系统10仅是示例性的，并且本申请的技术可以适用于视频译码设置(例如，视频编码或视频解码)，这些设置未必包括编码设备与解码设备之间的任何数据通信。在其它示例中，数据从本地存储器中检索，通过网络进行流式传输等。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视频编码专家组(Video Coding Experts Group，VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(Motion Picture Experts Group，MPEG)的视频编码联合工作组(Joint Collaboration Team on Video Coding，JCT-VC)开发的高效视频编码(High-Efficiency Video Coding，HEVC)或通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC)(下一代视频编码标准)参考软件等描述本发明实施例。本领域普通技术人员应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一种示例性视频编码器20的示意性框图。在图2的示例中，视频编码器20包括输入端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、环路滤波器单元220、解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230、模式选择单元260、熵编码单元270和输出端272(或输出接口272)。模式选择单元260可以包括帧间预测单元244、帧内预测单元254和分割单元262。帧间预测单元244可以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基于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所示的视频解码器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、解码图像缓冲区(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)

例如，编码器20可以用于通过输入端201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。接收到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，下文均描述为图像17。图像17也可以称为当前图像或待译码图像(尤其是在视频译码中为了将当前图像与同一视频序列(即同时包括当前图像的视频序列)中的其它图像(例如先前的经编码图像和/或经解码图像)区分开)。

(数字)图像为或者可以视为具有强度值的样本组成的二维阵列或矩阵。阵列中的样本也可以称为像素(pixel/pel)(图像元素的简称)。阵列或图像在水平方向和垂直方向(或轴线)上的样本数量限定了图像的大小和/或分辨率。为了表示颜色，通常采用三个颜色分量，即图像可以表示为或可以包括三个样本阵列。在RBG格式或颜色空间中，一个图像包括对应的红、绿、蓝样本阵列。但是，在视频译码中，每个像素通常以亮度和色度格式或颜色空间表示，例如YCbCr，包括Y表示的一个亮度分量(有时也用L表示)和Cb和Cr表示的两个色度分量。所述亮度(luminance，简写为luma)分量Y表示亮度或灰阶强度(例如，如同在灰阶图像中)，而所述两个色度(chrominance，简写为chroma)分量Cb和Cr表示色度或颜色信息分量。相应地，YCbCr格式的图像包括由亮度样本值(Y)组成的一个亮度样本阵列和由色度值(Cb和Cr)组成的两个色度样本阵列。RGB格式的图像可以转换或变换成YCbCr格式，反之亦然，该过程也称为颜色转换或颜色变换。如果图像是黑白的，则该图像可以只包括亮度样本阵列。相应地，例如，图像可以为黑白格式的一个亮度样本阵列或4:2:0、4:2:2和4:4:4颜色格式的一个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标准中)，或编码树块(coding tree block，CTB)或编码树单元(coding tree unit，CTU)(H.265/HEVC和VVC标准中)。图像分割单元可以用于对视频序列中的所有图像使用相同的块大小并使用限定块大小的对应网格，或者在图像或图像子集或图像组之间改变块大小，并将每个图像划分成多个对应块。

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。

与图像17类似，图像块203同样为或者可以视为具有强度值(样本值)的像素点组成的二维阵列或矩阵，但是图像块203的尺寸比图像17的尺寸小。换句话说，根据所应用的颜色格式，块203可以包括，例如，一个样本阵列(例如，图像17是黑白图像时的一个亮度阵列或图像17是彩色图像时的一个亮度阵列或一个色度阵列)或三个样本阵列(例如，图像17是彩色图像时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在水平方向和垂直方向(或轴线)上的样本数量限定了块203的大小。相应地，一个块可以为M×N(M列×N行)的样本阵列或M×N的变换系数阵列等。

在图2所示的视频编码器20的实施例中，视频编码器20可以用于对图像17进行逐块编码，例如对每个块203进行编码和预测。

在图2所示的视频编码器20的实施例中，视频编码器20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(通常为不重叠的条带)对图像进行分割或编码，并且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(tile)(H.265/HEVC和VVC)或砖(brick)(VVC))。

在图2所示的视频编码器20的实施例中，视频编码器20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(通常为不重叠的条带/分块组)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，每个分块可以为例如矩形，并且可以包括一个或多个块(例如CTU)，例如，完整块或部分块。

残差计算

残差计算单元204可以用于通过以下方式根据图像块203和预测块265(下文将详细介绍预测块265)来计算残差块205(也称为残差205)，例如，通过逐样本(逐像素)从图像块203的样本值中减去预测块265的样本值，得到样本域中的残差块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也可以称为变换残差系数，表示变换域中的残差块205。

变换处理单元206可以用于应用DCT/DST的整数近似，例如为H.265/HEVC规定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数近似通常为按一定的因子进行比例缩放(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。

在视频编码器20的实施例中，视频编码器20(相应地，变换处理单元206)可以用于，例如，直接输出或通过熵编码单元270进行编码或压缩后输出一种或多种变换的变换参数，使得视频解码器30可以接收并使用这些变换参数进行解码。

量化

量化单元208可以用于通过应用标量量化或矢量量化等来量化变换系数207，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位变换系数向下舍入为m位变换系数，其中，n大于m，并且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，可以进行不同的缩放来实现较细或较粗的量化。量化步长越小，对应的量化越细；而量化步长越大，对应的量化越粗。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，较小的量化参数可以对应较细的量化(较小的量化步长)，较大的量化参数可以对应较粗的量化(较大的量化步长)，反之亦然。量化可以包括除以量化步长以及例如通过反量化单元210执行的对应反量化或解量化，或者可以包括乘以量化步长。在一些实施例中，根据如HEVC等一些标准，可以使用量化参数来确定量化步长。通常，可以根据量化参数使用包括除法的等式的定点近似来计算量化步长。可以引入额外的比例缩放因子来进行量化和解量化，以恢复可能由于在用于量化步长和量化参数的等式的定点近似中使用缩放而被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。可选地，可以使用自定义量化表并由编码器通过码流等方式向解码器进行指示(signal)。量化是有损操作，其中，量化步长越大，损耗越大。

在视频编码器20的实施例中，视频编码器20(相应地，量化单元208)可以用于，例如，直接输出或通过熵编码单元270进行编码后输出量化参数(quantization parameter，QP)，使得视频解码器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用于对量化系数执行量化单元208执行的量化的反量化，得到解量化系数211，例如，根据或使用与量化单元208相同的量化步长执行量化单元208所执行的量化方案的反量化方案。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通常与变换系数不完全等同。

逆变换

逆变换处理单元212用于执行变换处理单元206执行的变换的逆变换，例如，逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)、逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST)或其它逆变换，以获得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)用于通过以下方式将重建残差块213的样本值与预测块265的样本值逐样本进行相加，例如，将变换块213(即重建残差块213)添加到预测块265，以得到样本域中的重建块215。

滤波

环路滤波器单元220(或简称为“环路滤波器”220)用于对重建块215进行滤波，得到经滤波的块221，或者通常用于对重建样本进行滤波，得到滤波样本值。例如，环路滤波器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。例如，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滤波器。滤波过程可以按照去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器的顺序执行。再例如，增加一种称为亮度映射与色度缩放(luma mapping withchroma scaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块效应滤波之前执行。再例如，去块效应滤波器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中示出为环内滤波器，但是在其它配置中，环路滤波器单元220可以实现为环后滤波器。经滤波的块221也可以称为经滤波的重建块221。

在视频编码器20的实施例中，视频编码器20(对应地，环路滤波器单元220)可以用于，例如，直接输出或通过熵编码单元270进行编码后输出环路滤波器参数(例如SAO滤波器参数、ALF滤波器参数或LMCS参数)，使得解码器30可以接收并使用相同或不同的环路滤波器参数进行解码。

解码图像缓冲区

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时使用的存储器。DPB 230可以由多种存储器设备中的任何一种组成，例如动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)，包括同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、磁阻RAM(magnetoresistiveRAM，MRAM)、电阻RAM(resistive RAM，RRAM)或其它类型的存储器设备。解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230可以用于存储一个或多个经滤波的块221。解码图像缓冲区230还可以用于存储同一当前图像或不同图像(例如先前经重建的图像)中的其它先前经滤波的块(例如先前经重建和滤波的块221)，并且可以提供完整的先前经重建(即经解码)的图像(和对应的参考块和样本)和/或部分经重建的当前图像(和对应的参考块和样本)，以进行帧间预测等。解码图像缓冲区(decoded picture buffer，DPB)230还可以用于存储一个或多个未经滤波的重建块215，或者，例如，如果重建块215未由环路滤波器单元220进行滤波，则通常存储未经滤波的重建样本，或者存储未进行任何其它处理的重建块或重建样本。

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，图中未显示)接收或获得原始块203(当前图像17的当前块203)等原始图像数据以及重建图像数据，例如，同一(当前)图像和/或一个或多个先前经解码图像的经滤波和/或未经滤波的重建样本或重建块。重建图像数据用作帧间预测或帧内预测等预测中的参考图像数据，以得到预测块265或预测值265。

模式选择单元260可以用于为当前块预测模式(包括不分割的情况)确定或选择一种分割方式和一种预测模式(例如帧内预测模式或帧间预测模式)，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。

在一些实施例中，模式选择单元260可以用于选择分割和预测模式(例如，从模式选择单元260支持或可用的那些模式中进行选择)。所述分割和预测模式提供最佳匹配或者说最小残差(最小残差是指进行更好的压缩以便传输或存储)，或者提供最小信令开销(最小信令开销是指进行更好的压缩以便传输或存储)，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的预测模式。本文中，术语“最佳”、“最小”、“最优”等不一定指总体上“最佳”、“最小”、“最优”等，也可以指满足终止或选择标准的情况，例如，某个值超过或低于阈值或其它限制，可能导致“次优选择”，但会降低复杂度和处理时间。

换言之，分割单元262可以用于通过以下方式将视频序列中的图像分割为译码树单元(coding tree unit，CTU)序列，例如，可以通过迭代地使用四叉树分割(quad-tree-partitioning，QT)、二叉树分割(binary partitioning，BT)或三叉树分割(triple-tree-partitioning，TT)或其任意组合，将CTU 203进一步分割为更小的分割块(partition)或子块(它们再次形成块)，并且用于例如对分割块或子块中的每一个进行预测，其中，模式选择包括选择分割块203的树结构和选择应用于每个分割块或子块的预测模式。

下文将详细地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(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图像分割为一系列编码树单元(codingtree unit，CTU)，分割单元262可以将编码树单元(coding tree unit，CTU)203分割(或划分)为较小的分割块，例如正方形或矩形大小的较小块。对于具有三个样本阵列的图像，CTU由一个N×N的亮度样本块和两个对应的色度样本块组成。在正在开发的通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC)标准中，CTU中的亮度块的最大允许尺寸被指定为128×128，但是将来可以被指定为不同于128×128的值，例如256×256。图像的CTU可以聚类/分组为条带(slice)/分块组(tile group)、分块(tile)或砖(brick)。分块覆盖图像的矩形区域，并且可以将分块划分为一个或多个砖。砖由分块中的多个CTU行组成。未被分割为多个砖的分块可以称为砖。但是，砖是分块的真子集，因此不可以称为分块。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，条带/分块组包含图像的分块光栅扫描中的分块的序列。在矩形条带模式中，条带包含图像的多个砖，这些砖共同组成图像的矩形区域。矩形条带内的砖是按照条带的砖光栅扫描顺序进行排列的。这些较小块(也可以称为子块)可以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，例如在根树级别0(层次级别为0，深度为0)的根块可以递归地分割为两个或更多下一较低级别的块，例如分割为树级别1(层次级别为1，深度为1)的节点。这些块可以再次分割为两个或更多下一较低级别的块，例如树级别2(层次级别为2、深度为2)的块，直到分割结束(因为达到结束标准，例如达到最大树深度或最小块尺寸)。未被进一步分割的块也称为树的叶块或叶节点。分割为两个分割块的树称为二叉树(binary-tree，BT)，分割为三个分割块的树称为三叉树(ternary-tree，TT)，分割为四个分割块的树称为四叉树(quad-tree，QT)。

例如，编码树单元(coding tree unit，CTU)可以为或可以包括具有三个样本阵列的图像中的亮度样本组成的一个CTB以及色度样本组成的两个对应CTB，或者可以为或可以包括黑白图像或使用三个单独颜色平面和语法结构进行译码的图像中的样本组成的一个CTB，其中，这些语法结构用于对样本进行译码。相应地，编码树块(coding tree block，CTB)可以为N×N个样本块，其中，N可以设为某个值，使得一个分量被划分为多个CTB，这就是一种分割方式。编码单元(coding unit，CU)可以为或可以包括具有三个样本阵列的图像中的亮度样本组成的一个编码块以及色度样本组成的两个对应编码块，或者可以为或可以包括黑白图像或使用三个单独颜色平面和语法结构进行译码的图像中的样本组成的一个编码块，其中，这些语法结构用于对样本进行译码。相应地，编码块(coding block，CB)可以为M×N个样本块，其中，M和N可以设为某个值，使得一个CTB被划分为多个编码块，这就是一种分割方式。

在实施例中，例如根据HEVC，可以通过表示为编码树的四叉树结构将编码树单元(coding tree unit，CTU)划分为多个CU。是否通过帧间(时间)预测或帧内(空间)预测对图像区域进行译码是在叶CU层级决定的。每个叶CU可以根据PU划分类型进一步划分为一个、两个或四个PU。一个PU内将执行相同的预测过程，并且以PU为单位向解码器发送相关信息。根据PU划分类型执行该预测过程获得残差块之后，可以根据与CU的编码树类似的其它四叉树结构将叶CU分割为变换单元(transform unit，TU)。

在一些实施例中，例如，根据当前正在开发的最新视频编码标准(称为通用视频编码(Versatile Video Coding，VVC))，使用嵌套多类型树(例如二叉树和三叉树)的组合四叉树来划分例如用于分割编码树单元的分段结构。在编码树单元内的编码树结构中，CU可以为正方形或矩形。例如，编码树单元(coding tree unit，CTU)首先通过四叉树结构进行分割。然后，四叉树叶节点可以通过多类型树结构进行进一步分割。多类型树结构中存在四种划分类型：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编码单元(coding unit，CU)。除非CU对于最大变换长度而言太大，否则，这样的分段将用于进行预测和变换处理，而无需进行任何进一步的分割。这意味着，在大多数情况下，CU、PU和TU在四叉树嵌套多类型树的编码块结构中的块大小相同。当所支持的最大变换长度小于CU的彩色分量的宽度或高度时，就会出现该异常情况。VVC制定了在四叉树嵌套多类型树的编码树结构中用于分割划分信息的唯一指示机制。在该指示机制中，编码树单元(coding tree unit，CTU)作为四叉树的根首先通过四叉树结构进行分割。然后，每个四叉树叶节点(由于太大而需要进行分割时)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)来表示是否对节点进行进一步分割；当节点被进一步分割时，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。基于mtt_split_cu_vertical_flag和mtt_split_cu_binary_flag的值，CU的多类型树划分模式(MttSplitMode)可以由解码器根据预定义的规则或表格推导得到。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，当亮度编码块的宽度或高度大于64时，不允许进行TT划分，如图6所示。当色度编码块的宽度或高度大于32时，也不允许进行TT划分。流水线设计将图像划分为多个虚拟流水线数据单元(virtual pipeline data unit，VPDU)，这些虚拟流水线数据单元被定义为图像中的非重叠单元。在硬件解码器中，通过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的大小与缓冲区的大小大致成正比，因此重要的是保持较小的VPDU。在大多数硬件解码器中，VPDU的大小可以设置为最大变换块(transform block，TB)的大小。但是，在VVC中，三叉树(ternary tree，TT)和二叉树(binary tree，BT)分割可能会增大VPDU。

另外，需要说明的是，当树节点块的一部分超出图像的下边界或右边界时，强制对该树节点块进行划分，直到每个经译码的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)工具可以根据块的大小将经帧内预测的亮度块垂直或水平地划分为2个或4个子分割块。

在一个示例中，视频编码器20中的模式选择单元260可以用于执行本文中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。例如，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，如DC(或均值)模式和平面模式等非方向性模式，或如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，如DC(或均值)模式和平面模式等非方向性模式，或如VVC中定义的方向性模式。例如，若干传统的角度帧内预测模式自适应地替换为如VVC中所定义的非方形块的广角帧内预测模式。又例如，为了避免DC预测的除法运算，仅使用较长边来计算非方形块的平均值。而且，平面模式的帧内预测结果还可以通过位置相关帧内预测组合(positiondependent intra prediction combination，PDPC)方法进行修改。

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，使用同一个当前图像中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)还用于将帧内预测参数(或通常为表示块的所选帧内预测模式的信息)以语法元素266的形式输出到熵编码单元270，以包含到经编码的图像数据21中，使得视频解码器30可以例如接收并使用预测参数以进行解码。

帧间预测

(可能的)帧间预测模式集合取决于可用的参考图像(即，例如上述存储在DBP 230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)来搜索最佳匹配的参考块，和/或例如取决于是否进行像素插值，例如二分之一像素、四分之一像素和/或1/16像素插值。

除了上述预测模式之外，还可以应用跳过模式、直接模式和/或其它帧间预测模式。

例如，扩展融合预测，这种模式下的融合候选列表由以下5种候选类型按顺序组成：来自空间相邻CU的空间MVP、来自并置CU的时间MVP、来自FIFO表的历史MVP、成对的平均MVP和零MV。而且，基于双边匹配的解码器端运动矢量修正(decoder side motion vectorrefinement，DMVR)方法可以用来提高融合模式下的MV的精度。带有MVD的融合模式(mergemode with MVD，MMVD)即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，用于表示CU是否采用MMVD模式，而且可以应用CU级自适应运动矢量精度(adaptive motion vector resolution，AMVR)方案。AMVR方案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，可以自适应地选择当前CU的MVD。当CU采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。对帧间预测信号和帧内预测信号进行加权平均，得到CIIP预测。仿射运动补偿预测中，块的仿射运动场通过两个控制点运动矢量(4参数)或三个控制点运动矢量(6参数)的运动信息来描述。基于子块的时间运动矢量预测(subblock-basedtemporal motion vector prediction，SbTMVP)与HEVC中的时间运动矢量预测(temporalmotion vector prediction，TMVP)类似，但预测的是当前CU中的子CU的运动矢量。双向光流(bi-directional optical flow，BDOF)以前称为BIO，是一种简化版本，其所需的计算大幅减少，特别是乘法次数和乘法器的大小的减少。三角分割模式：在这种模式中，CU通过对角线划分和反对角线划分两种划分方式被均匀划分为两个三角形分割块。此外，双向预测模式在简单平均的基础上进行了扩展，以支持对两个预测信号进行加权平均。

帧间预测单元244可以包括运动估计(motion estimation，ME)单元和运动补偿(motion compensation，MC)单元(两者均未在图2中示出)。运动估计单元可以用于接收或获得图像块203(当前图像17的当前图像块203)和经解码图像231，或者至少一个或多个先前重建块(例如一个或多个其它/不同的先前经解码图像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经解码图像231，换句话说，当前图像和先前经解码图像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可以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一个参考块，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。这种偏移也称为运动矢量(motion vector，MV)。

运动补偿单元用于获得(例如接收)帧间预测参数，并且根据或使用帧间预测参数进行帧间预测，得到帧间预测块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/块矢量来获取或生成预测块，还可以包括对子像素精度执行插值。插值滤波可以根据已知的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。在接收到当前图像块的PU对应的运动矢量后，运动补偿单元可以在其中一个参考图像列表中定位运动矢量所指向的预测块。

运动补偿单元还可以生成与块和视频条带相关的语法元素，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和/或分块以及相应的语法元素。

熵编码

熵编码单元270用于将熵编码算法或方案(例如可变长度编码(variable lengthcoding，VLC)方案、上下文自适应VLC(context adaptive VLC，CAVLC)方案、算术编码方案、二值化，上下文自适应二进制算术编码(context adaptive binary arithmetic coding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(syntax-based context-adaptivebinary arithmetic coding，SBAC)、概率区间分割熵(probability intervalpartitioning entropy，PIPE)编码或其它熵编码方法或技术)等应用于或不应用于(无压缩)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，以获得可以通过输出端272以经编码码流21等形式输出的经编码图像数据21，使得视频解码器30可以接收并使用这些参数进行解码等。可以将经编码码流21发送到视频解码器30，或者将其存储在存储器中，以供视频解码器30后续进行发送或检索。

视频编码器20的其它结构变型可以用于对视频流进行编码。例如，基于非变换的编码器20可以在没有变换处理单元206的情况下直接量化某些块或帧的残差信号。在另一种实现方式中，编码器20可以包括组合成单个单元的量化单元208和反量化单元210。

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的一个示例。视频解码器30用于接收例如由编码器20编码的经编码图像数据21(例如，经编码码流21)，得到经解码图像331。经编码图像数据或码流包括用于解码该经编码图像数据的信息，例如表示经编码视频条带(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，DBP)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可以为或可以包括运动补偿单元。在一些示例中，视频解码器30可以执行大体上与参照图2中的视频编码器100所描述的编码过程互逆的解码过程。

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的功能可以与反量化单元110相同，逆变换处理单元312的功能可以与逆变换处理单元212相同，重建单元314的功能可以与重建单元214相同，环路滤波器320的功能可以与环路滤波器220相同，解码图像缓冲区330的功能可以与解码图像缓冲区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(或通常称为经编码图像数据21)，并对经编码图像数据21执行熵解码等，得到量化系数309和/或经解码的编码参数(图3中未示出)，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何一个或全部。熵解码单元304可以用于应用与参照编码器20中的熵编码单元270所描述的编码方案对应的解码算法或方案。熵解码单元304还可以用于向模式应用单元360提供帧间预测参数、帧内预测参数和/或其它语法元素，以及向解码器30的其它单元提供其它参数。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。除条带和相应语法元素之外或作为条带和相应语法元素的替代，还可以接收和/或使用分块组和/或分块以及相应的语法元素。

反量化

反量化单元310可以用于从经编码图像数据21(例如通过熵解码单元304等进行解析和/或解码)接收量化参数(quantization parameter，QP)(或通常称为与反量化相关的信息)和量化系数，并根据这些量化参数对经解码量化系数309进行反量化，得到解量化系数311，其中，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)中的每个视频块所确定的量化参数来确定量化程度，同样也确定需要应用的反量化程度。

逆变换

逆变换处理单元312可以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进行变换，得到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等进行解析和/或解码)从经编码图像数据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)可以用于通过以下方式将重建残差块313的样本值与预测块365的样本值相加，例如，将重建残差块313添加到预测块365，以得到样本域中的重建块315。

滤波

环路滤波器单元320(在译码环路中或在译码环路之后)可以用于对重建块315进行滤波，得到经滤波的块321，例如，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-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。例如，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滤波器。滤波过程可以按照去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器的顺序执行。再例如，增加一种称为亮度映射与色度缩放(luma mapping with chroma scaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块效应滤波之前执行。再例如，去块效应滤波器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320在图3中示出为环内滤波器，但是在其它配置中，环路滤波器单元320可以实现为环后滤波器。

解码图像缓冲区

然后，将图像的经解码视频块321存储在解码图像缓冲区330中，其中，解码图像缓冲区330存储经解码图像331作为参考图像，以便后续对其它图像进行运动补偿和/或进行输出并显示。

解码器30用于通过输出端312等输出经解码图像311，以向用户呈现或供用户查看。

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，并根据从经编码图像数据21(例如通过熵解码单元304等进行解析和/或解码)接收的分割方式和/或预测参数或相应的信息来执行划分或分割决策并进行预测。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为当前视频条带的图像块生成预测块365。当视频图像被译码为经帧间译码(例如B或P)条带时，模式应用单元360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产生预测块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，使用默认的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产生预测块。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(例如帧内预测或帧间预测)、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。

在一些实施例中，图3所示的视频解码器30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(通常为不重叠的条带)对图像进行分割或解码，并且每个条带可以包括一个或多个块(例如CTU)、一个或多个块组(例如分块(H.265/HEVC和VVC)或砖(VVC))。

在一些实施例中，图3所示的视频解码器30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(通常不重叠为不重叠的条带/分块组)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，每个分块可以为例如矩形，并且可以包括一个或多个块(例如CTU)，例如，完整块或部分块。

视频解码器30的其它变型可以用于对经编码图像数据21进行解码。例如，解码器30能够在没有环路滤波器单元320的情况下产生输出视频流。例如，基于非变换的解码器30可以在没有逆变换处理单元312的情况下为某些块或帧直接反量化残差信号。在另一种实现方式中，视频解码器30可以包括组合成单个单元的反量化单元310和逆变换处理单元312。

应当理解的是，在编码器20和解码器30中，可以对当前步骤的处理结果进行进一步的处理，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的运算，例如进行限幅(clip)或移位(shift)运算。

需要说明的是，可以对当前块的推导出的运动矢量(包括但不限于仿射模式下的控制点运动矢量，仿射模式、平面模式、ATMVP模式下的子块运动矢量，时间运动矢量等)进行进一步的运算。例如，根据运动矢量的表示位将该运动矢量的值限制在预定义范围内。如果运动矢量的表示位为bitDepth，则运动矢量的取值范围为-2^(bitDepth-1)至2^(bitDepth-1)-1，其中，“^”符号表示幂次方。例如，如果bitDepth设置为等于16，则范围为-32768～32767；如果bitDepth设置为等于18，则范围为-131072～131071。例如，对推导出的运动矢量(例如一个8×8的块中的四个4×4子块的MV)的值进行限制，使得这四个4×4子块的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一种视频译码设备400的示意图。该视频译码设备400适用于实现本文中描述的公开实施例。在一个实施例中，该视频译码设备400可以是解码器(例如图1A中的视频解码器30)或编码器(例如图1A中的视频编码器20)。

该视频译码设备400包括：用于接收数据的入端口410(或输入端口410)和接收单元(Rx)420；用于处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理器(central processing unit，CPU)430；用于发送数据的发送单元(Tx)440和出端口450(或输出端口450)；用于存储数据的存储器460。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可以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、一个或多个核(例如多核处理器)、一个或多个FPGA、一个或多个ASIC和一个或多个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，将译码模块470包含在内可以实质性地改进视频译码设备400的功能，并且影响视频译码设备400到不同状态的转换。可选地，译码模块470实现为存储在存储器460中并由处理器430执行的指令。

存储器460可以包括一个或多个磁盘、一个或多个磁带机以及一个或多个固态硬盘，并且可以用作溢出数据存储设备，以在选择程序来执行时存储这些程序并且存储在执行程序的过程中读取的指令和数据。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(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(static random-access memory，SRAM)。

图5为示例性实施例提供的装置500的简化框图，其中，该装置500可以用作图1中的源设备12和目的地设备14中的任一者或两者。

装置500中的处理器502可以是中央处理单元。可选地，处理器502可以是现有的或今后将开发出的能够操作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，但是可以通过使用多个处理器来提高速度和效率。

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还可以包括操作系统508和应用程序510，应用程序510包括至少一个程序，这个程序使得处理器502执行本文所述的方法。例如，应用程序510可以包括应用程序1至N，还可以包括执行本文所述方法的视频译码应用程序。

该装置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可以是组合了显示器与触敏元件的触敏显示器，其中，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。

虽然装置500中的总线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可以直接耦合到装置500中的其它组件或可以通过网络进行访问，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。

1背景技术

下文中呈现了本发明的背景信息。

1.1仿射运动补偿预测

在ITU-T H.265中，只有平移运动模型应用于运动补偿预测(motioncompensation prediction，MCP)。而在现实世界中，存在许多种运动，例如放大/缩小、旋转、透视运动以及其它非规律运动等。在EVC中，应用了基于块的仿射变换运动补偿预测。如图6所示，块的仿射运动场通过两个(4参数)或三个(6参数)控制点运动矢量(controlpoint motion vector，CPMV)的运动信息来描述。

1.1.1运动矢量推导的通用等式

用于计算样本位置(x，y)处的运动矢量的通用等式为：

对于4参数仿射运动模型，样本位置(x，y)处的运动矢量推导如下：

对于6参数仿射运动模型，样本位置(x，y)处的运动矢量推导如下：

其中，(mv_0x，mv_0y)为左上角控制点的运动矢量，(mv_1x，mv_1y)为右上角控制点的运动矢量，(mv_2x，mv_2y)为左下角控制点的运动矢量。

在使用6参数仿射运动模型的情况下，

在使用4参数仿射运动模型的情况下，

dVerX＝-dHorY， (1-10)

dVerY＝dHorX (1-11)

与平移运动帧间预测一样，同样存在两种仿射运动帧间预测模式，即仿射融合模式(merge mode)和仿射AMVP模式。

1.1.2内存带宽计算

内存带宽计算为参考块与当前块的面积比。例如，对于8×8双向预测块，在使用具有T抽头的插值滤波器的情况下，参考块的面积值Sr等于2(8+T-1)(8+T-1)，当前块的面积Sb等于8*8。因此，内存带宽为

对于ITU-T H.265、VVC和EVC中使用的8抽头DCTIF，

1.2基于块的仿射变换预测

为了简化运动补偿预测，应用了基于块的仿射变换预测。例如，为了推导每个8×8亮度子块的运动矢量，每个子块的中心样本的运动矢量(如图7所示)根据上述等式进行计算，并对所得到的结果进行取整以具有1/16分数精度。然后，应用运动补偿插值滤波器，以通过推导出的运动矢量生成每个子块的预测样本。色度分量的子块大小设置为4×4。

1.2.1 8×8子块的基于块的仿射变换预测

最小子块大小8×8的子块仿射运动补偿比最小子块大小4×4的仿射运动补偿，对硬件更加友好。这至少存在三个原因。

1.内存带宽：与ITU-T H.265相比，使用最小子块大小8×8的仿射运动补偿不会增加内存带宽，因为在ITU-T H.265中，8×8的双向预测块在内存带宽计算方面对应最高要求情况。在EVC中，8×8的双向预测块也不会改变在内存带宽方面的最高要求情况(在EVC 3.0中，8×4/4×8的双向预测块对应最高要求情况，在EVC 4.0中，4×16/16×4的双向预测块对应最高要求情况)。基本上，在EVC和ITU-T H.265中，8×8的双向预测块可以出现在常规帧间预测中，因此这种最小块大小的子块仿射运动补偿不会增加运动补偿的复杂度。

2.乘法次数：8×8子块的运动补偿比4个4×4子块的运动补偿需要的乘法次数要少得多。

3.内存访问：在一些硬件实现方式中，可以读取的样本不少于16个。从这个角度来看，在8抽头DCTIF采用(8+8-1)*(8+8-1)个参考样本的情况下，8×8的块利用内存的效率比4×4的块高得多。

但是，最小子块大小8×8的子块仿射运动补偿相比于最小子块大小4×4的子块仿射运动补偿，性能下降更明显，对于快速旋转的内容尤其如此。因此，对于这些内容，可以使用EIF。

1.3增强型双线性插值滤波器

增强型双线性插值滤波器(enhanced bi-linear interpolation filter，EIF)可以用于预测块并以子块为基础。亮度信号和色度信号的滤波过程相同，该滤波过程包括以下步骤：

1.根据等式(1-1)，从CPMV中推导出基于像素的运动矢量场。

2.通过将双线性插值用于分数偏移，根据推导出的运动矢量获得插值后的样本。

3.使用固定的3抽头高通滤波器[-1，10，-1]和归一化因子为8，先进行水平滤波，再进行垂直滤波。

前两个步骤是对(w+2)×(h+2)区域执行的，其中，w和h分别表示预测块的宽度和高度；为了应用第三步骤中的3抽头滤波器，在每个边界增加一个像素边距(margin)。原始仿射块和在EIF的中间步骤中使用的对应(w+2)×(h+2)块如图8所示。

EIF的示例性实现方式如下所述。

增强型插值滤波器的插值过程

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-选定的参考图像样本阵列refPicLX；

-样本位深度bitDepth；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型；

-标志isLuma，表示处理的是亮度还是色度。

该过程的输出包括：

-预测样本值组成的(cbWidth/SubWidthC)×(cbHeight/SubHeightC)阵列predSamplesLX。

每个分数样本位置p(等于xFrac或yFrac)的插值滤波器系数T[p]如表8-16。

变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min通过调用第8.5.4.5节定义的过程进行推导，其中，以全样本为单位的位置(xCb，yCb)、表示当前编码块的宽度和高度的两个变量cbWidth和cbHeight、运动矢量的水平变化dX、运动矢量的垂直变化dY、运动矢量mvBaseScaled、以样本为单位的图像宽度pic_width、以样本为单位的图像高度pic_height以及标志clipMV作为该过程的输入，hor_max、ver_max、hor_min和ver_min作为该过程的输出。

如果isLuma等于FALSE(假)，则变量mvBaseScaled、hor_min、hor_max、ver_min、ver_max按如下方式进行修改：

-xCb＝xCb/SubWidthC (8-748)

-yCb＝yCb/SubHeigthC (8-749)

-cbWidth＝cbWidth/SubWidthC (8-750)

-cbHeight＝cbHeight/SubHeightC (8-751)

-mvBaseScaled[0]＝mvBaseScaled[0]/SubWidthC (8-752)

-mvBaseScaled[1]＝mvBaseScaled[1]/SubHeightC (8-753)

-hor_min＝hor_min/SubWidthC (8-754)

-hor_max＝hor_max/SubWidthC (8-755)

-ver_min＝ver_min/SubHeightC (8-756)

-ver_max＝ver_max/SubHeightC (8-757)

变量shift0、shift1、offset0和offset1推导如下：

shift0设置为等于bitDepth-8，offset0等于0；

shift1设置为等于12-shift0，offset1等于2^shift1-1。

当x＝-1..cbWidth、y＝-1..cbHeight时，以下内容适用：

-运动矢量mvX推导如下：

mvX[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*x+dY[0]*y) (8-758)

mvX[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*x+dY[1]*y) (8-759)

mvX[0]＝Clip3(hor_min,hor_max，mvX[0])//限幅后的运动矢量的水平分量 (8-760)

mvX[1]＝Clip3(ver_min,ver_max，mvX[1])//限幅后的运动矢量的垂直分量 (8-761)

-变量xInt、yInt、xFrac和yFrac推导如下：

xInt＝xCb+(mvX[0]>>9)+x (8-762)

yInt＝yCb+(mvX[1]>>9)+y (8-763)

xFrac＝(mvX[0]>>4)&31 (8-764)

yFrac＝(mvX[1]>>4)&31 (8-765)

-变量A和B推导如下：

A＝(refPicLX[xInt][yInt]*T[xFrac][0]++refPicLX[xInt+1][yInt]*T[xFrac][1]+offset0)>>shift0 (8-766)

B＝(refPicLX[xInt][yInt+1]*T[xFrac][0]++refPicLX[xInt+1][yInt+1]*T[xFrac][1]+offset0)>>shift0 (8-767)

-与位置(x，y)对应的样本值b_x,y推导如下：

b_x,y＝(A*T[yFrac][0]+B*T[yFrac][1]+offset1)>>shift1 (8-768)

增强型插值滤波器系数eF[]表示为{-1，10，-1}。

变量shift2、shift3、offset2和offset3推导如下：

shift2设置为等于max(bit_depth-11，0)，offset2等于2^shift2-1；

shift3设置为(6-max(bit_depth-11，0))，offset3等于2^shift3-1。

当x＝0..cbWidth-1、y＝-1..cbHeight时，以下内容适用：

-h_x,y＝(eF[0]*b_x-1,y+eF[1]*b_x,y+eF[2]*b_x+1,y+offset2)>>shift2 (8-769)

当x＝0..cbWidth-1、y＝0..cbHeight-1时，以下内容适用：

-predSamplesLX_L[x][y]＝Clip3(0，(1<<bitDepth)-1，(eF[0]*h_x,y-1+eF[1]*h_x,y+eF[2]*b_x,y+1+offset3)>>shift3) (8-770)

表8-16：用于每个分数样本位置p的插值滤波器系数T[p]的规格

1.4EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用

EIF相比于最小子块大小8×8和4×4的子块仿射运动补偿，乘法次数较少。但是，在没有仿射运动模型限制条件的情况下，EIF的内存带宽可能是巨大的。此外，为了有效地实现EIF的硬件，可能会出现一些额外的要求。例如，从硬件的角度来看，针对EIF可以有以下要求。

A内部缓冲区限制为N行，其中，N例如可以等于3、4、5或更大值。这表示在处理当前块(子块)的一行(line/row)的过程中，最多可以使用参考图像中的N行。

B内存访问需要按顺序进行，这表示如果提取参考图像的第j行来获取当前块的第i行，则仅提取第(j+1)行、第(j+2)行等来获取当前块的第(i+1)行。

C对于当前块的所有行(第一行除外)，最多只能额外提取一行。

为了结合8×8的基于子块的仿射运动补偿和EIF的优点，以下提供了EIF和子块仿射运动补偿的自适应使用方案。

1.4.1 EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用基本算法

算法1：EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用(基本算法)

自适应使用EIF和子块仿射运动补偿的基本算法如下所述。

1.根据仿射运动模型参数计算最优的子块大小M×N。

2.如果最优的子块宽度M和最优的子块高度N都大于或等于8，则执行M×N子块的子块运动补偿。

3.否则，检查EIF适用性条件：

3.1.EIF适用性条件1

3.2.EIF适用性条件2

3.3.……

3.4.EIF适用性条件P

3.5.如果满足所有EIF适用性条件，则执行EIF运动补偿。EIF运动补偿过程包括：

3.5.1.检查EIF适用性条件P+1；

3.5.2.检查EIF适用性条件P+2；

3.5.3.……

3.5.4.检查EIF适用性条件P+K。

3.5.5.如果不满足EIF适用性条件P+1至P+K中的一个条件，则

3.5.5.1.计算满足所述未满足的条件的第一运动矢量范围；

3.5.5.2.将第二运动矢量范围设置为第一运动矢量范围。

3.5.6.否则，

3.5.6.1.计算第三运动矢量范围；

3.5.6.2.将第二运动矢量范围设置为第三运动矢量范围。

3.5.7.对根据仿射模型计算的运动矢量进行限幅，以保证这些矢量落入第二运动矢量范围内。

3.6.否则，设置M＝max(M，8)，N＝max(N，8)，并执行M×N子块的子块运动补偿。

在一些示例中，P和K可以等于0，表示如果P等于0，则上述算法不包括步骤3.1至步骤3.4；如果K等于0，则上述算法不包括步骤3.5.1至步骤3.5.4。

这种基本算法的一些步骤的详细信息如下所述。

1.4.1.1步骤1：计算最优的子块大小。

一种用于推导仿射子块大小的方法以仿射控制点的运动矢量差值和仿射块的宽度和高度为基础。子块大小M×N可以根据等式(2-1)推导得到，其中，MvPre表示运动矢量精度(例如，HEVC标准中的1/4像素精度或VVC和EVC标准中的1/16像素精度)，仿射运动模型参数dHorX、dHorY、dVerX和dVerY根据用于6参数模型的等式(1-4)至等式(1-7)和用于4参数模型的等式(1-8)至等式(1-11)计算得到。

如果有必要，等式(2-1)中推导得到的M和N会调小，以确保w和h可以分别被M和N整除。

另一种方法是建立三维查找表，然后根据运动矢量差值、块大小和运动矢量精度直接从查找表中获得子块大小。例如，将M设置为Table_M[x][y][z]，其中，x等于max(abs(v_1x-v_0x)，abs(v_1y-v_0y))，y等于仿射块宽度，z等于运动矢量精度；将N设置为Table_N[x][y][z]，其中，x等于max(abs(v_2x-v_0x)，abs(v_2y-v_0y))，y等于仿射块高度，z等于运动矢量精度。

在一些示例性实现方式中，步骤1实施如下：

1.4.1.1.1仿射子块大小的推导过程

该过程的输入包括：

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示亮度编码块的宽度和高度；

-控制点运动矢量的数量numCpMv；

-控制点运动矢量cpMvLX[cpIdx]，其中，cpIdx＝0..numCpMv-1，X为0或1；

-预测列表使用率标志predFlagLX，其中，X为0或1。

该过程的输出包括：

-亮度编码子块在水平方向上的大小sizeSbX和在垂直方向上的大小sizeSbY。

其中，sizeSbX设置为等于cbWidth，sizeSbY设置为等于cbHeight。

当predFlagLX等于1时，以下内容适用，其中，X为0或1：

-运动矢量的水平变化dX、运动矢量的垂直变化dY和基本运动矢量mvBaseScaled通过调用第1.4.1.1.2节定义的过程进行推导，其中，亮度编码块的宽度cbWidth、亮度编码块的高度cbHeight、控制点运动矢量的数量numCpMv和控制点运动矢量cpMvLX[cpIdx](其中，cpIdx＝0..numCpMv-1)作为该过程的输入。

-变量mvWx和mvWy推导如下：

-mvWx＝max(abs(dX[0])，abs(dX[1]))

-mvWy＝max(abs(dY[0])，abs(dY[1]))

-变量sizeSbXTemp根据mvWx的值如表8-5所示。

-变量sizeSbYTemp根据mvWy的值如表8-5所示。

-变量sizeSbX按如下方式进行修改：

-sizeSbX＝min(sizeSbX，sizeSbXTemp)

-变量sizeSbY按如下方式进行修改：

-sizeSbY＝min(sizeSbY，sizeSbYTemp)

表8-5：根据mvWx的各种输入值的sizeSbXTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbX	cbWidth	32	16	8	8	4

表8-5：根据mvWy的各种输入值的sizeSbYTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbY	cbHeight	32	16	8	8	4

其中，第1.4.1.1.2节如下所述。

1.4.1.1.2从控制点运动矢量推导仿射运动模型参数的过程

该过程的输入包括：

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示亮度编码块的宽度和高度；

-控制点运动矢量的数量numCpMv；

-控制点运动矢量cpMvLX[cpIdx]，其中，cpIdx＝0..numCpMv-1，X为0或1。

该过程的输出包括：

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-与亮度编码块的左上角对应的运动矢量mvBaseScaled。

变量log2CbW和log2CbH推导如下：

log2CbW＝Log2(cbWidth) (8-688)

log2CbH＝Log2(cbHeight) (8-689)

运动矢量的水平变化dX推导如下：

dX[0]＝(cpMvLX[1][0]-cpMvLX[0][0])<<(7-log2CbW) (8-690)

dX[1]＝(cpMvLX[1][1]-cpMvLX[0][1])<<(7-log2CbW) (8-691)

运动矢量的垂直变化dY推导如下：

-如果numCpMv等于3，则dY推导如下：

dY[0]＝(cpMvLX[2][0]-cpMvLX[0][0])<<(7-log2CbH) (8-692)

dY[1]＝(cpMvLX[2][1]-cpMvLX[0][1])<<(7-log2CbH) (8-693)

-否则，如果numCpMv等于2，则dY推导如下：

dY[0]＝-dX[1] (8-694)

dY[1]＝dX[0] (8-695)

与亮度编码块的左上角对应的运动矢量mvBaseScaled推导如下：

mvBaseScaled[0]＝cpMvLX[0][0]<<7 (8-696)

mvBaseScaled[1]＝cpMvLX[0][1]<<7 (8-697)

1.4.1.2步骤3：EIF适用性条件

例如，EIF适用性条件可以如下所述：

1.内存带宽限制条件：这种限制条件保证了与当前仿射块(EIF块)对应的参考图像中的区域的大小不超过预定义的阈值T。与当前仿射块对应的参考图像中的区域的示例性定义如图9所示。

2.内部缓冲区限制为R行，其中，R是预定义值，例如可以是3、4、5或更大值。这表示在处理当前块(子块)的一行(line/row)的过程中，最多可以使用参考图像中的R行。

3.内存访问需要按顺序进行，这表示如果提取参考图像的第j行来获取当前块的第i行，则仅提取第(j+1)行、第(j+2)行等来获取当前块的第(i+1)行。

4.对于当前块的所有行(第一行除外)，最多只能额外提取一行。

5.例如，用于仿射运动模型参数的不等式如下所述：

a.

其中，a、b、c、d、e、f、g和h均为预定义的值或正/负无穷大。

b.

其中，a和b均为预定义的值。

在一个具有特定EIF适用性条件的示例中，基本算法如下所述：

算法2：具有特定EIF适用性条件的EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用1.根据仿射运动模型参数计算最优的子块大小M×N。

2.如果最优的子块宽度M或最优的子块高度N都大于或等于8，则执行M×N子块的子块运动补偿。

3.否则，检查EIF适用性条件：

3.1.EIF适用性条件1：内部缓冲区限制为R行，其中，R是预定义值，例如可以是3、4、5或更大值。这表示在处理当前块(子块)的一行(line/row)的过程中，最多可以使用参考图像中的R行。

3.2.EIF适用性条件2：内存访问需要按顺序进行，这表示如果提取参考图像的第j行来获取当前块的第i行，则仅提取第(j+1)行、第(j+2)行等来获取当前块的第(i+1)行。

3.3.EIF适用性条件3：对于当前块的所有行(第一行除外)，最多只能额外提取一行。

3.4.……

3.5.EIF适用性条件P

3.6.如果满足所有EIF适用性条件，则执行EIF运动补偿。EIF运动补偿过程包括：

3.6.1.检查EIF适用性条件P+1：检查内存带宽限制条件。这种限制条件保证了与当前仿射块(EIF块)对应的参考图像中的区域的大小不超过预定义的阈值T。与当前仿射块对应的参考图像中的区域的示例性定义如图9所示。

3.6.2.……

3.6.3.检查EIF适用性条件P+K。

3.6.4.如果不满足EIF适用性条件P+1至P+K中的一个条件，则

3.6.4.1.计算满足所述未满足的条件的第一运动矢量范围；

3.6.4.2.将第二运动矢量范围设置为第一运动矢量范围。

3.6.5.否则，

3.6.5.1.计算第三运动矢量范围；

3.6.5.2.将第二运动矢量范围设置为第三运动矢量范围。

3.6.6.对根据仿射模型计算的运动矢量进行限幅，以保证这些矢量落入第二运动矢量范围内。

3.7.否则，设置M＝max(M，8)，N＝max(N，8)，并执行M×N子块的子块运动补偿。

在一个示例性实现方式中，步骤3.1至步骤3.5实施如下：

当predFlagLX等于1时，以下内容适用，其中，X为0或1：

运动矢量的水平变化dX、运动矢量的垂直变化dY和基本运动矢量mvBaseScaled通过调用第1.4.1.1.2节定义的过程进行推导，其中，亮度编码块的宽度cbWidth、亮度编码块的高度cbHeight、控制点运动矢量的数量numCpMv和控制点运动矢量cpMvLX[cpIdx](其中，cpIdx＝0..numCpMv-1)作为该过程的输入。

如果dY[1]小于((-1)<<9)，则变量eifCanBeAppliedX等于FALSE(假)。

-否则，

-如果(max(0，dY[1])+Abs(dX[1]))*(1+eifSubblockSize)大于(1<<9)，则变量eifCanBeAppliedX等于FALSE(假)。

变量eifCanBeAppliedX等于TRUE(真)，在这里表示满足所有EIF适用性条件1至P(算法2的步骤3.1至步骤3.5)。

算法2的步骤3.6.1的详细内容如下所述。

1.4.1.2.1使用EIF时仿射块的内存访问消耗的计算(算法2的步骤3.6.1)

执行以下步骤来计算内存访问消耗：

1.推导W×H的子块的每个角点样本的位置。

2.推导在EIF的步骤3中使用的子块(其表示为EIF中间子块)的每个角点样本的位置。

3.推导EIF中间子块的每个角点样本的运动矢量。

4.推导参考图像中的变换子块的位置。

5.推导变换子块的边界框大小。

6.根据变换子块大小的边界框大小以及滤波器长度获取内存访问消耗量(EIF使用双线性插值，因此滤波器长度等于2)。

这些步骤的详细实现方式如下所述。

步骤1：推导仿射子块的每个角点样本的位置。

将(x₀，y₀)表示为仿射块的左上样本的坐标。在本实施例中，计算内存访问消耗时，假设仿射块的左上样本的坐标等于(1，1)。计算内存访问消耗时，不需要使用位置(x₀，y₀)，而且，如果(x₀，y₀)＝(1，1)，下述等式会更加简单。

然后，仿射块的位置可以通过仿射块的角点样本的坐标(左上、右上、左下、右下)来描述：

步骤2：推导EIF中间子块的每个角点样本的位置。

由于EIF在步骤3中使用3抽头滤波器，因此对(W+2)×(H+2)的子块执行EIF的步骤2中的双线性插值(在每个边界增加一个像素边距)。该(W+2)×(H+2)的子块表示为中间EIF子块。中间EIF块的角点样本的坐标(左上、右上、左下、右下)为：

仿射子块和中间EIF子块的角点的坐标如图8所示。

步骤3：推导EIF中间子块的每个角点样本的运动矢量。

计算内存访问消耗时，不需要使用初始运动矢量(mv_0x，mv_0y)，而且，如果(mv_0x，mv_0y)＝(dHorX+dVerX，dHorY+dVerY)，下述等式会更加简单。

根据等式(1-1)推导运动矢量。

步骤4：推导参考图像中的转换块的位置。

参考图像中的变换块的位置可以通过变换块的角点样本的坐标(左上、右上、左下、右下)来描述：

步骤5：推导变换子块的边界框的大小。

参考图像中的变换子块的边界框的大小可以根据以下等式进行计算，其中，max函数返回参数的最大值，min函数返回参数的最小值：

参考图像中的变换子块的位置和对应的边界框如图9所示。

在一个示例中，W'＝Ceil(W')和H'＝Ceil(H')在等式(3-5)之后执行。

在另一个示例中，W'＝Floor(W')和H'＝Floor(H')在等式(3-5)之后执行。

步骤6：获取内存访问消耗。

一个参考图像中的仿射子块的内存访问消耗可以通过变换子块的边界框的大小和用于仿射运动块T'的MC插值滤波器的长度例如2、4、6、8等来决定：

Mem＝(W′+T′-1)*(H′+T′-1) (3-6)

对于EIF，使用的是双线性插值，因此滤波器长度为2，内存访问消耗等于：

Mem＝(W′+1)*(H′+1) (3-7)

1.4.1.2.2 EIF的仿射运动模型限制条件(算法2的步骤3.6.1)

将最高要求情况下的目标内存带宽表示为

其中，W和H分别表示当前子块的宽度和高度，S_wc表示根据最高要求情况下的目标内存带宽的当前子块的最大允许内存访问消耗。为了保证EIF内存带宽不大于最坏情况下的目标内存带宽，EIF子块的内存访问消耗应当限制为以下条件：

或

(W′+1)*(H′+1)≤T*W*H (3-8)

或

(W′+1)*(H′+1)≤S_wc

值T可以在编码器和解码器侧预定义，也可以在编解码器视频序列的参数集中指定，例如在序列级、图像级、条带级等的参数集中指定。

在一个示例中，如果每个样本的最大允许内存访问消耗定义为4×4块的内存访问消耗，则T可以推导如下，其中，T表示插值滤波器的长度：

T'等于6时，限制条件如下所述：

(W′+1)*(H′+1)≤(4+6-1)*(4+6-1) (3-10)

在另一个示例中，如果每个样本的最大允许内存访问消耗定义为8×8块的内存访问消耗，则T可以推导如下，其中，T表示插值滤波器的长度：

在另一个示例中，每个样本的最大允许内存访问消耗可以根据当前块的预测方向的不同而不同，即，对当前块进行单向预测时，使用阈值T_UNI，对当前块进行双向预测时，使用阈值T_BI。

例如，T_UNI定义为4×4块的内存访问消耗，T_BI定义为8×4块的内存访问消耗，则：

在另一个示例中，T_UNI定义为4×4块的内存访问消耗，TBI定义为8×8块的内存访问消耗，则：

在上述示例中，T'是用于平移运动块的运动补偿(motion compensation，MC)插值滤波器的长度例如2、4、6、8等。

T、T_UNI和T_BI的值可能取决于当前块的宽度和高度。

对于双向预测仿射块，上述约束条件分别应用于list0和list1。

在另一个示例中，list0和list1的内存访问消耗计算为Mem₀和Mem₁，并且这些元素的总和有限制。例如，如果T_BI定义为8×8块的内存访问消耗，则限制条件如下所述：

Mem₀+Mem₁≤2*(8+T′-1)*(8+T′-1) (3-16)

如果不满足条件(3-8)，则推导用于保证边界框所需大小的运动矢量范围，而且在根据等式(1-1)计算EIF中的MV的过程中，根据该推导出的范围对运动矢量的水平部分和运动矢量的垂直部分进行限幅。运动矢量范围的推导在第1.4.1.2.3节中描述。

算法2的步骤3.6.1可以实现如下：

变量clipMVX推导如下，其中，X为0或1：

-clipMVX设置为等于FALSE(假)。

变量eifSubblockSize设置为等于4。

当predFlagLX等于1时，以下内容适用，其中，X为0或1：

-变量mvWx和mvWy推导如下：

-mvWx＝max(abs(dX[0])，abs(dX[1]))

-mvWy＝max(abs(dY[0])，abs(dY[1]))

-变量sizeSbXTemp根据mvWx的值如表8-5所示。

-变量sizeSbYTemp根据mvWy的值如表8-5所示。

-变量sizeSbX按如下方式进行修改：

-sizeSbX＝min(sizeSbX，sizeSbXTemp)

-变量sizeSbY按如下方式进行修改：

-sizeSbY＝min(sizeSbY，sizeSbYTemp)

表8-5：根据mvWx的各种输入值的sizeSbXTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbX	cbWidth	32	16	8	8	4

表8-5：根据mvWy的各种输入值的sizeSbYTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbY	cbHeight	32	16	8	8	4

-变量clipMVX按如下方式进行修改：

-阵列X[i]和Y[i]推导如下：

-X[0]＝0；

-X[1]＝(eifSubblockSize+1)*(dX[0]+(1<<9))；

-X[2]＝(eifSubblockSize+1)*dY[0]；

-X[3]＝X[1]+X[2]；

-Y[0]＝0；

-Y[1]＝(eifSubblockSize+1)*dX[1]；

-Y[2]＝(eifSubblockSize+1)*(dY[1]+(1<<9))；

-Y[3]＝Y[1]+Y[2]；

-变量Xmax设置为等于X[i]的最大值，其中，i等于0..3；

-变量Xmin设置为等于X[i]的最小值，其中，i等于0..3；

-变量Ymax设置为等于Y[i]的最大值，其中，i等于0..3；

-变量Ymin设置为等于Y[i]的最小值，其中，i等于0..3；

-变量W设置为等于(Xmax-Xmin+(1<<9)-1)>>9；

-变量H设置为等于(Ymax-Ymin+(1<<9)-1)>>9；

-如果(W+2)*(H+2)大于81，则变量clipMVX设置为等于TRUE(真)。

变量eifCanBeApplied和clipMV推导如下：

-clipMV＝clipMV0|clipMV1

变量clipMV为TRUE(真)在这里表示不满足内存带宽EIF适用性条件，需要进一步进行MV限幅(算法2的步骤3.6.4至步骤3.6.6)。

下面的部分描述了用于更新图像边界附近的运动矢量范围的现有方法。应用现有方法的示例如图10至图14左侧部分(位于标题“现有技术中的设计”下面)所述。

1.4.1.2.3仿射运动矢量的限幅参数的推导(算法2的步骤3.6.4至步骤3.6.5)

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示是否要进行MV限幅(该标志表示是否满足EIF内存访问条件)。

该过程的输出包括：

-hor_max、ver_max、hor_min和ver_min，表示最大和最小允许的运动矢量水平分量和垂直分量。

中心运动矢量mv_centerr推导如下：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1)) (8-743)

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1)) (8-743)

调用第8.5.3.10节定义的运动矢量的取整过程，其中，mv_center、设置为等于5的rightShift和设置为等于0的leftShift作为输入，取整后的运动矢量返回为为mv_center。

对运动矢量mv_center进行限幅如下：

mv_center[0]＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，mv_center[0]) (8-686)

mv_center[1]＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，mv_center[1]) (8-686)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic推导如下：

hor_max_pic＝(pic_width+128-xCb-cbWidth)<<4 (8-743)

ver_max_pic＝(pic_height+128-yCb-cbHeight)<<4 (8-743)

hor_min_pic＝(-128-xCb)<<4 (8-743)

ver_min_pic＝(-128-yCb)<<4 (8-743)

如果clipMV等于FALSE(假)，则用于表示最大和最小允许的运动矢量水平分量和垂直分量的输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min推导如下(这对应于算法2的步骤3.6.5)：

hor_max＝hor_max_pic<<5 (8-743)

ver_max＝ver_max_pic<<5 (8-743)

hor_min＝hor_min_pic<<5 (8-743)

ver_min＝ver_min_pic<<5 (8-743)

否则，如果clipMV等于TRUE(真)，则应用以下步骤(这对应于算法2的步骤3.6.4)：

-变量mv_hor_min、mv_ver_min、mv_hor_max和mv_ver_max推导如下：

mv_hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3] (8-743)

mv_ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3] (8-743)

mv_hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3] (8-743)

mv_ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3] (8-743)

当k＝0..4时，阵列deviationMV表示为deviationMV[k]＝{64，128，272，560，1136}。

-变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min推导如下：

mv_hor_max＝max(mv_hor_max，hor_min) (8-743)

mv_ver_max＝max(mv_ver_max，ver_min) (8-743)

mv_hor_min＝min(mv_hor_min，hor_max) (8-743)

mv_ver_min＝min(mv_ver_min，ver_max) (8-743)

hor_max＝min(hor_max_pic，mv_hor_max)<<5 (8-743)

ver_max＝min(ver_max_pic，mv_ver_max)<<5 (8-743)

hor_min＝max(hor_min_pic，mv_hor_min)<<5 (8-743)

ver_min＝max(ver_min_pic，mv_ver_min)<<5 (8-743)

2现有技术中的设计中存在的问题

现有技术中的设计中对于MV限幅参数的推导存在以下问题：

1.如果中心运动矢量接近图像边界，则运动矢量范围明显减小。

例如，如果中心运动矢量指向图像边界之外，则运动矢量范围明显缩小，如图10、图11所示。在一些特殊情况下，运动矢量范围甚至可以缩小到一个点，如图14所示。运动矢量范围的减小会导致运动模型退化。因此，预测信号是根据由被限幅到较小的运动矢量范围损坏的运动场生成的，而不是根据真实运动场(“真实运动”)(例如，仿射运动如旋转或缩放)生成的。这反过来导致预测信号质量下降，从而导致码率增加(由于残差信号译码需要更多比特位)或重建信号质量下降。

3本发明的详细说明

3.1图像边界附近的运动矢量范围的推导

在用于EIF的MV限幅范围推导的现有技术中的设计中，如果第1.4.1.2.3节中计算的中心MV靠近图像边界或在图像边界之外，则MV范围会明显减小。例如，在水平方向上，如果MV分散度大于从(x₀+mv_center[0])到图像左边界的距离，则运动矢量范围将减小，如图12所示。如果(x₀+mv_center[0])是指图像边界之外的位置(例如，在一些实现方式中，x₀+mv_center[0]<0或x₀+mv_center[0]<-MAX_CU_SIZE)，则MV范围将减小到仅一个点，如图13所示。对于该图像，其图像右边界与图像左边界的原理一致。

为了避免在描述的特定情况下减小MV范围，提出了以下解决方案。如果根据中心运动矢量(mv_center)计算的MV范围包括指向图像边界之外的MV(在一些实现方式中为在具有边距为MAX_CU_SIZE的图像边界之外)，则MV范围是根据图像边界计算的，而不是根据中心运动矢量计算的。图12和图13描述了使用新设计的示例。

计算MV范围(第1.4.1.2.3节)的示例性实现方式如下所述。

仿射运动矢量的限幅参数的推导(实现方式1)

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型。

该过程的输出包括：

变量log2CbW和log2CbH推导如下：

log2CbWidth＝Log2(cbWidth) (8-774)

log2CbHeight＝Log2(cbHeight) (8-775)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic推导如下：

hor_max_pic＝(pic_width+128-xCb-cbWidth-1)<<5 (8-776)

ver_max_pic＝(pic_height+128-yCb-cbHeight-1)<<5 (8-777)

hor_min_pic＝(-128-xCb)<<5 (8-778)

ver_min_pic＝(-128-yCb)<<5 (8-779)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic表征用于检查运动矢量是否指向“包括参考图像的第一区域”之内的第二运动矢量范围。

中心运动矢量mv_centerr推导如下：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1)) (8-780)

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1)) (8-781)

本发明中的“获得编码块的中心运动矢量mv_center”的步骤对应于等式(8-780)和(8-781)。

调用第8.5.3.10节定义的运动矢量的取整过程，其中，mv_center、设置为等于4的rightShift和设置为等于0的leftShift作为输入，取整后的运动矢量返回为为mv_center。

如果clipMV等于FALSE(假)，则用于表示最大和最小允许的运动矢量水平分量和垂直分量的输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min分别设置为等于变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic。

否则，应用以下步骤：

-阵列deviationMV设置为等于{128，256，544，1120，2272}。

-变量mv_hor_min、mv_ver_min、mv_hor_max和mv_ver_max(下文表示为hor_min、

ver_min、hor_max和ver_max)推导如下：

hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3] (8-788)

ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3] (8-789)

hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3] (8-790)

ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3] (8-791)

本发明中的“根据所述中心运动矢量和运动矢量分散度推导所述编码块的第一运动矢量范围，其中，所述运动矢量分散度取决于所述编码块的大小”的步骤对应于等式(8-788)至(8-791)。运动矢量分散度由水平运动矢量分散度deviationMV[log2CbHeight-3]和垂直运动矢量分散度[log2CbHeight-3]表示。

-如果hor_min小于hor_min_pic，则变量hor_min和hor_max将按如下方式进行更新：

hor_min＝hor_min_pic (8-792)

hor_max＝min(hor_max_pic，hor_min_pic+2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-793)

-否则，如果hor_max大于hor_max_pic，则变量hor_min和hor_max将按如下方式进行更新：

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-794)

hor_max＝hor_max_pic (8-795)

-如果ver_min小于ver_min_pic，则变量ver_min和ver_max将按如下方式进行更新：

ver_min＝ver_min_pic (8-796)

ver_max＝min(ver_max_pic，ver_min_pic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-797)

-否则，如果ver_max大于ver_max_pic，则变量ver_min和ver_max将按如下方式进行更新：

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-798)

ver_max＝ver_max_pic (8-799)

本发明中的“如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内”的步骤对应于等式(8-792)至(8-799)和上述对应的条件。

输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min按如下方式进行限幅：

hor_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_max) (8-800)

ver_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_max) (8-801)

hor_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_min) (8-802)

ver_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_min) (8-803)

本发明中的“对所述更新后的第一运动矢量范围执行限幅操作，使其在范围[-2¹⁷，2¹⁷-1]内”的步骤对应于等式(8-800)至(8-803)。

需要说明的是，所述第二运动矢量范围在等式(8-776)至(8-779)中由hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic表示。

需要说明的是，所述第一运动矢量范围在等式(8-788)至(8-791)中由hor_min、ver_min、hor_max和ver_max表示。

需要说明的是，所述更新后的第一运动矢量范围在等式(8-792)至(8-799)中由hor_min、ver_min、hor_max和ver_max表示。

需要说明的是，位于等式(8-800)至(8-803)右侧的变量hor_min、ver_min、hor_max和ver_max相应地表示所述更新后的第一运动矢量范围的第一最小MV水平分量值、第一最小MV垂直分量值，第一最大MV水平分量值和第一最大MV垂直分量值。

需要说明的是，位于等式(8-800)至(8-803)左侧的变量hor_min、ver_min、hor_max和ver_max相应地表示所述更新和限幅后的第一运动矢量范围的第一最小MV水平分量值、第一最小MV垂直分量值，第一最大MV水平分量值和第一最大MV垂直分量值。

仿射运动矢量的限幅参数的推导(实现方式2)

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型。

该过程的输出包括：

变量log2CbW和log2CbH推导如下：

log2CbWidth＝Log2(cbWidth) (8-774)

log2CbHeight＝Log2(cbHeight) (8-775)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic推导如下：

中心运动矢量mv_centerr推导如下：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1)) (8-780)

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1)) (8-781)

否则，应用以下步骤：

-阵列deviationMV设置为等于{128，256，544，1120，2272}。

ver_min、hor_max和ver_max)推导如下：

hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3] (8-788)

ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3] (8-789)

hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3] (8-790)

ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3] (8-791)

hor_min＝hor_min_pic (8-788)

hor_max＝min(hor_max_pic，hor_min_pic+2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-790)

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-788)

hor_max＝hor_max_pic (8-790)

ver_min＝ver_min_pic (8-788)

ver_max＝min(ver_max_pic，ver_min_pic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-790)

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-788)

ver_max＝ver_max_pic (8-790)

输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min按如下方式进行限幅：

hor_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_max) (8-784)

ver_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_max) (8-785)

hor_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_min) (8-786)

ver_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_min) (8-787)

实现方式1和实现方式2的区别在于图像边界的推导。在实现方式1中，假设图像周围有128个像素的边距(MAX_CU_SIZE)。边距大小可以取决于编码树单元的大小。

3.2边界运动矢量的限幅

在EVC中，假设每个MV分量都可以通过18比特位进行存储。为了满足该通用的要求，本发明增加了限幅到范围[-2¹⁷，2¹⁷-1]的操作，作为边界运动矢量推导的最后一步。为了在不减小运动矢量幅度的情况下执行该限幅操作，可以以5位(5-bit)精度而不是9位(9-bit)精度执行第1.4.1.2.3节定义的操作。通过这些变更，需要对通用EIF算法(如第1.3节所述)进行以下更改(新增部分以

标记，删除部分以删除线(

)标记)：

-运动矢量mvX推导如下：

mvX[0]＝Clip3(hor_min，hor_max，mvX[0]) (8-760)

mvX[1]＝Clip3(ver_min，ver_max，mvX[1]) (8-761)

本发明中的“对所述编码块的像素的运动矢量执行限幅操作，使其在一定范围内，以获得限幅后的运动矢量，其中，所述范围取决于所述更新后的第一运动矢量范围”的步骤对应于等式(8-760)和(8-761)。

-变量xInt、yInt、xFrac和yFrac推导如下：

xFrac＝(mvX[0]>>4)&31 (8-764)

yFrac＝(mvX[1]>>4)&31 (8-765)

3.3内存带宽限制条件的对齐

在用于4×4EIF子块的第1.4.1.2.2节描述的步骤6的实现方式中，上文所述的规格文本示例使用阈值81。下节中将说明使用该阈值的原因。

根据由阵列deviationMV(如第1.4.1.2.3节所述)定义的运动矢量限幅分散度，8×8单向预测仿射块的内存带宽(根据阵列deviationMV，8×8对应最高要求情况下的内存带宽)阈值等于

该值对应于双向预测块的值9。

在用于4×4EIF子块的第1.4.1.2.2节描述的步骤6的实现方式中使用的阈值81对应于单向预测块的内存带宽

该值对应于双向预测块的值10。

为了对齐第1.4.1.2.2节和第1.4.1.2.3节中使用的阈值，本发明将第1.4.1.2.2节中使用的阈值从81变更为72，以实现单向预测块的内存带宽阈值等于4.5，双向预测块的内存带宽阈值等于9。通过这样的变更，使得第1.4.1.2.2节和第1.4.1.2.3节中的内存带宽限制条件得以对齐。

4本发明中EVC规格文本的示例

8.5.3.8仿射子块大小的推导过程

该过程的输入包括：

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示亮度编码块的宽度和高度；

-控制点运动矢量的数量numCpMv；

-预测列表使用率标志predFlagLX，其中，X为0或1。

该过程的输出包括：

-亮度编码子块在水平方向上的大小sizeSbX和在垂直方向上的大小sizeSbY；

-亮度编码子块在水平方向上的数量numSbX和在垂直方向上的数量numSbY；

-标志clipMV，表示通过EIF处理的块的运动矢量限幅类型。

其中，sizeSbX设置为等于cbWidth，sizeSbY设置为等于cbHeight。

变量eifCanBeAppliedX和clipMVX推导如下，其中，X为0或1：

-eifCanBeAppliedX设置为TRUE(真)；

-clipMVX设置为等于FALSE(假)。

变量eifSubblockSize设置为等于4。

当predFlagLX等于1时，以下内容适用，其中，X为0或1：

-运动矢量的水平变化dX、运动矢量的垂直变化dY和基本运动矢量mvBaseScaled通过调用第8.5.3.9节定义的过程进行推导，其中，亮度编码块的宽度cbWidth、亮度编码块的高度cbHeight、控制点运动矢量的数量numCpMv和控制点运动矢量cpMvLX[cpIdx](其中，cpIdx＝0..numCpMv-1)作为该过程的输入。

-变量mvWx和mvWy推导如下：

-mvWx＝max(abs(dX[0])，abs(dX[1]))

-mvWy＝max(abs(dY[0])，abs(dY[1]))

-变量sizeSbXTemp根据mvWx的值如表8-10所示。

-变量sizeSbYTemp根据mvWy的值如表8-11所示。

-变量sizeSbX按如下方式进行修改：

-sizeSbX＝min(sizeSbX，sizeSbXTemp)

-变量sizeSbY按如下方式进行修改：

-sizeSbY＝min(sizeSbY，sizeSbYTemp)

表8-10：根据mvWx的各种输入值的sizeSbXTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbX	cbWidth	32	16	8	8	4

表8-11：根据mvWy的各种输入值的sizeSbYTemp的规格

mvWx	0	1	2	3	4	>4
							sizeSbY	cbHeight	32	16	8	8	4

-变量eifCanBeAppliedX和clipMVX按如下方式进行修改：

-阵列X[i]和Y[i]推导如下：

-X[0]＝0；

-X[1]＝(eifSubblockSize+1)*(dX[0]+(1<<9))；

-X[2]＝(eifSubblockSize+1)*dY[0]；

-X[3]＝X[1]+X[2]；

-Y[0]＝0；

-Y[1]＝(eifSubblockSize+1)*dX[1]；

-Y[2]＝(eifSubblockSize+1)*(dY[1]+(1<<9))；

-Y[3]＝Y[1]+Y[2]；

-变量Xmax设置为等于X[i]的最大值，其中，i等于0..3；

-变量Xmin设置为等于X[i]的最小值，其中，i等于0..3；

-变量Ymax设置为等于Y[i]的最大值，其中，i等于0..3；

-变量Ymin设置为等于Y[i]的最小值，其中，i等于0..3；

-变量W设置为等于(Xmax-Xmin+(1<<9)-1)>>9；

-变量H设置为等于(Ymax-Ymin+(1<<9)-1)>>9；

-如果(W+2)*(H+2)大于72，则变量clipMVX设置为等于TRUE(真)；

-如果dY[1]小于((-1)<<9)，则变量eifCanBeAppliedX等于FALSE(假)；

-否则，

变量eifCanBeApplied和clipMV推导如下：

-eifCanBeApplied＝eifCanBeApplied0&eifCanBeApplied1

-clipMV＝clipMV0|clipMV1

如果eifCanBeApplied等于FALSE(假)，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式进行修改：

-sizeSbX＝max(8，sizeSbX)

-sizeSbY＝max(8，sizeSbY)

亮度编码子块在水平方向上的数量numSbX和在垂直方向上的数量numSbY推导如下：

-numSbX＝cbWidth/sizeSbX

-numSbY＝cbHeight/sizeSbY

[……]

8.5.4.3增强型插值滤波器的插值过程

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-选定的参考图像样本阵列refPicLX；

-样本位深度bitDepth；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型；

-标志isLuma，表示处理的是亮度还是色度。

该过程的输出包括：

-xCb＝xCb/SubWidthC (8-748)

-yCb＝yCb/SubHeigthC (8-749)

-cbWidth＝cbWidth/SubWidthC (8-750)

-cbHeight＝cbHeight/SubHeightC (8-751)

-mvBaseScaled[0]＝mvBaseScaled[0]/SubWidthC (8-752)

-mvBaseScaled[1]＝mvBaseScaled[1]/SubHeightC (8-753)

-hor_min＝hor_min/SubWidthC (8-754)

-hor_max＝hor_max/SubWidthC (8-755)

-ver_min＝ver_min/SubHeightC (8-756)

-ver_max＝ver_max/SubHeightC (8-757)

应用等式(8-754)至等式(8-757)之前的变量hor_min、hor_max、ver_min和ver_max表示所述更新的第一运动矢量范围。应用等式(8-754)至等式(8-757)之后的变量hor_min、hor_max、ver_min和ver_max表示在步骤“对所述编码块的像素的运动矢量执行限幅操作，使其在一定范围内，以获得限幅后的运动矢量，其中，所述范围取决于所述更新后的第一运动矢量范围”中涉及的所述范围。

变量shift0、shift1、offset0和offset1推导如下：

shift0设置为等于bitDepth-8，offset0等于0；

shift1设置为等于12-shift0，offset1等于2^shift1-1。

当x＝-1..cbWidth、y＝-1..cbHeight时，以下内容适用：

-运动矢量mvX推导如下：

mvX[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*x+dY[0]*y)>>4 (8-758)

mvX[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*x+dY[1]*y)>>4 (8-759)

mvX[0]＝Clip3(hor_min，hor_max，mvX[0]) (8-760)

mvX[1]＝Clip3(ver_min，ver_max，mvX[1]) (8-761)

下述等式对应于“根据所述限幅后的运动矢量执行基于像素的运动补偿”的步骤。

-变量xInt、yInt、xFrac和yFrac推导如下：

xInt＝xCb+(mvX[0]>>5)+x (8-762)

yInt＝yCb+(mvX[1]>>5)+y (8-763)

xFrac＝mvX[0]&31 (8-764)

yFrac＝mvX[1]&31 (8-765)

-变量A和B推导如下：

-与位置(x，y)对应的样本值b_x,y推导如下：

b_x,y＝(A*T[yFrac][0]+B*T[yFrac][1]+offset1)>>shift1 (8-768)

增强型插值滤波器系数eF[]表示为{-1，10，-1}。

变量shift2、shift3、offset2和offset3推导如下：

shift2设置为等于max(bit_depth-11，0)，offset2等于2^shift2-1；

shift3设置为(6-max(bit_depth-11，0))，offset3等于2^shift3-1。

当x＝0..cbWidth-1、y＝-1..cbHeight时，以下内容适用：

-h_x,y＝(eF[0]*b_x-1,y+eF[1]*b_x,y+eF[2]*b_x+1,y+offset2)>>shift2 (8-769)

当x＝0..cbWidth-1、y＝0..cbHeight-1时，以下内容适用：

表8-16：用于每个分数样本位置p的插值滤波器系数T[p]的规格

8.5.4.5仿射运动矢量的限幅参数的推导(变型1)

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型。

该过程的输出包括：

变量log2CbW和log2CbH推导如下：

log2CbWidth＝Log2(cbWidth) (8-774)

log2CbHeight＝Log2(cbHeight) (8-775)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic推导如下：

hor_max_pic＝(pic_width+128-xCb-cbWidth-1)<<5 (8-776)

ver_max_pic＝(pic_height+128-yCb-cbHeight-1)<<5 (8-777)

hor_min_pic＝(-128-xCb)<<5 (8-778)

ver_min_pic＝(-128-yCb)<<5 (8-779)

中心运动矢量mv_centerr推导如下：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1)) (8-780)

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1)) (8-781)

否则，应用以下步骤：

-阵列deviationMV设置为等于{128，256，544，1120，2272}。

ver_min、hor_max和ver_max)推导如下：

hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3] (8-788)

ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3] (8-789)

hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3] (8-790)

ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3] (8-791)

hor_min＝hor_min_pic (8-792)

hor_max＝min(hor_max_pic，hor_min_pic+2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-793)

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-794)

hor_max＝hor_max_pic (8-795)

ver_min＝ver_min_pic (8-796)

ver_max＝min(ver_max_pic，ver_min_pic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-797)

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-798)

ver_max＝ver_max_pic (8-799)

输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min按如下方式进行限幅：

hor_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_max) (8-800)

ver_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_max) (8-801)

hor_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_min) (8-802)

ver_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_min) (8-803)

8.5.4.5仿射运动矢量的限幅参数的推导(变型2)

该过程的输入包括：

-位置(xCb，yCb)，以全样本为单位；

-两个变量cbWidth和cbHeight，表示当前编码块的宽度和高度；

-运动矢量的水平变化dX；

-运动矢量的垂直变化dY；

-运动矢量mvBaseScaled；

-图像的宽度pic_width，以样本为单位；

-图像的高度pic_height，以样本为单位；

-标志clipMV，表示MV限幅类型。

该过程的输出包括：

变量log2CbW和log2CbH推导如下：

log2CbWidth＝Log2(cbWidth) (8-774)

log2CbHeight＝Log2(cbHeight) (8-775)

变量hor_max_pic、ver_max_pic、hor_min_pic和ver_min_pic推导如下：

hor_max_pic＝(pic_width-xCb-cbWidth-1)<<5 (8-776)

ver_max_pic＝(pic_height-yCb-cbHeight-1)<<5 (8-777)

hor_min_pic＝(-xCb)<<5 (8-778)

ver_min_pic＝(-yCb)<<5 (8-779)

中心运动矢量mv_centerr推导如下：

mv_center[0]＝(mvBaseScaled[0]+dX[0]*(cbWidth>>1)+dY[0]*(cbHeight>>1)) (8-780)

mv_center[1]＝(mvBaseScaled[1]+dX[1]*(cbWidth>>1)+dY[1]*(cbHeight>>1)) (8-781)

否则，应用以下步骤：

-阵列deviationMV设置为等于{128，256，544，1120，2272}。

-变量mv_hor_min、mv_ver_min、mv_hor_max和mv_ver_max推导如下：

hor_min＝mv_center[0]-deviationMV[log2CbWidth-3] (8-788)

ver_min＝mv_center[1]-deviationMV[log2CbHeight-3] (8-789)

hor_max＝mv_center[0]+deviationMV[log2CbWidth-3] (8-790)

ver_max＝mv_center[1]+deviationMV[log2CbHeight-3] (8-791)

hor_min＝hor_min_pic (8-788)

hor_max＝min(hor_max_pic，hor_min_pic+2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-790)

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*deviationMV[log2CbWidth-3])(8-788)

hor_max＝hor_max_pic (8-790)

ver_min＝ver_min_pic (8-788)

ver_max＝min(ver_max_pic，ver_min_pic+2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-790)

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*deviationMV[log2CbHeight-3])(8-788)

ver_max＝ver_max_pic (8-790)

输出变量hor_max、ver_max、hor_min和ver_min按如下方式进行限幅：

hor_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_max) (8-784)

ver_max＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_max) (8-785)

hor_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，hor_min) (8-786)

ver_min＝Clip3(-2¹⁷，2¹⁷-1，ver_min) (8-787)

图17为本发明提供的一种方法的框图；使用仿射运动模型对视频数据进行译码的方法包括以下步骤：

1701：获得编码块的中心运动矢量。

1702：根据所述中心运动矢量和运动矢量分散度推导所述编码块的第一运动矢量范围，其中，所述运动矢量分散度取决于所述编码块的大小。

1703：如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，使得更新后的第一运动矢量范围的最小值和/或最大值指向所述第一区域的边界，其中，所述更新后的第一运动矢量范围的最大值与最小值之间的差值等于所述运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的大小中的较小值。

1704：根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

图12和13中示出了运动矢量范围至少部分地位于参考图像的边界之外的条件的示例，其中，所述运动矢量范围(扩展到中心运动矢量的左侧和右侧)部分地位于所述图像的左边界之外。类似地，所述示例还适用于右边界、下边界和上边界。该方法避免了图像边界附近的运动矢量范围的明显减小。所述运动矢量范围在这里是根据运动矢量分散度和参考图像边界计算的，而不是如现有技术中那样根据运动矢量分散度和中心运动矢量计算的。

本发明提供了下述更多实施例：

1.一种用于对图像边界进行增强插值滤波的方法，包括：

获得运动矢量，其中，所述运动矢量指示的目标块为与所述图像边界相邻的块；

根据所述运动矢量确定运动矢量范围，其中，所述运动矢量范围根据所述目标块的大小确定，所述运动矢量范围在所述图像之内，并从所述图像的边界起始；

根据所述运动矢量范围进行增强插值滤波。

2.根据实施例1所述的方法，其中，所述图像是当前块的参考图像，所述运动矢量是所述当前块的运动矢量。

3.根据实施例1所述的方法，其中，所述图像包括边距，所述边距是指原始图像周围的扩展区域。

4.根据实施例3所述的方法，其中，所述边距的大小取决于最大CTU大小。

5.根据实施例1所述的方法，其中，所述运动矢量范围是根据为每个预设块宽度和每个预设块高度预定义的整数计算的。

6.一种编解码器，包括处理电路，用于执行根据上述实施例1至5中任一项所述的方法。

7.根据实施例6所述的方法，其中，所述编解码器包括编码器或解码器。

8.一种用于对图像边界进行增强插值滤波的装置，包括：

存储器，耦合到所述存储器的处理器，其中，所述处理器用于：

根据所述运动矢量范围进行增强插值滤波。

9.根据实施例8所述的装置，其中，所述图像是当前块的参考图像，所述运动矢量是所述当前块的运动矢量。

10.根据实施例8所述的装置，其中，所述图像包括边距，其中，所述边距是指原始图像周围的扩展区域。

11.根据实施例10所述的装置，其中，所述边距的大小取决于最大CTU大小。

12.根据实施例8所述的装置，其中，所述运动矢量范围是根据为每个预设块宽度和每个预设块高度预定义的整数计算的。

实施例13：一种由解码/编码设备实现的、用于对视频数据进行译码的译码方法，包括：

推导仿射块的中心点的第一运动矢量；

根据仿射块的大小(例如，仿射块的大小W×H)推导运动矢量分散度；

根据所述第一运动矢量和所述运动矢量分散度推导第一运动矢量范围；

推导第二运动矢量范围，以保证MV指向第一预定义区域；

检查所述第一运动矢量范围是否包含在所述第二运动矢量范围内；

如果所述第一运动矢量范围不包含在所述第二运动矢量范围内，

根据所述第二运动矢量范围和所述运动矢量分散度推导第三运动矢量范围；

否则，将所述第三运动矢量范围设置为等于所述第一运动矢量范围；

在计算所述仿射块的运动矢量的过程中，根据第三范围进行运动矢量限幅。

实施例14：所述第一预定义区域是所述参考图像内的区域。

实施例15：所述第一预定义区域是指具有边距的所述参考图像内的区域，其中，所述边距是指所述参考图像周围的扩展区域。

实施例16：所述边距取决于最大CTU大小。

实施例17：所述运动矢量分散度是根据为每个可能的块宽度和每个可能的块高度预定义的整数计算的。

根据另一方面，本发明涉及一种用于对视频的当前图像中的当前图像块进行帧间预测的方法，所述方法由解码/编码设备使用，所述方法包括：

根据仿射运动模型参数或根据可以从中推导出仿射运动模型参数的信息计算子块大小M×N；

如果子块宽度M或子块高度N小于或等于预定义的值，执行增强型双线性插值滤波器(enhanced bi-linear interpolation filter，EIF)运动补偿过程，其中，执行EIF运动补偿过程包括：

根据所述仿射运动模型参数基于P×Q(例如1×1)子块推导图像块(例如仿射图像块)的相应子块的运动矢量；

对所述子块的运动矢量进行限幅，使得限幅后的运动矢量属于运动矢量范围(例如第二运动矢量范围)。所述编码块的运动矢量范围根据所述编码块的中心运动矢量和所述编码块的大小进行推导。如果所述运动矢量范围至少部分地位于参考图像的边界之外，则该方法还包括：更新所述运动矢量范围，使其位于所述图像之内，使得更新后的运动矢量范围的起始值或结束值位于参考图像的边界处。

图18为本发明提供的解码器1500的框图。所述解码器1500包括：一个或多个处理器1510；非瞬时计算机可读存储介质1520，其与所述一个或多个处理器1510耦合并存储由所述一个或多个处理器1510执行的指令，其中，当所述程序由所述一个或多个处理器1510执行时，使得所述解码器1500执行本发明提供的方法。

图19为本发明提供的编码器1600的框图。所述编码器1600包括：一个或多个处理器1610；非瞬时计算机可读存储介质1620，其与所述一个或多个处理器1610耦合并存储由所述一个或多个处理器1610执行的指令，其中，当所述程序由所述一个或多个处理器1610执行时，使得所述解码器1600执行本发明提供的方法。

下文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方法的系统进行说明。

图15为用于实现内容分发服务的内容提供系统3100的框图。所述内容提供系统3100包括捕获设备3102、终端设备3106，并且可选地包括显示器3126。捕获设备3102与终端设备3106通过通信链路3104进行通信。该通信链路可以包括上述通信信道13。通信链路3104包括但不限于Wi-Fi、以太网、电缆、无线(3G/4G/5G)、USB或者其任何种类的组合等。

捕获设备3102生成数据，并且可以通过上述实施例所示的编码方法对该数据进行编码。或者，捕获设备3102可以将该数据分发到流媒体服务器(图中未示出)，所述服务器对该数据进行编码并将经编码数据发送给终端设备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，或它们的任何组合等。例如，捕获设备3102可以包括如上所述的源设备12。当该数据包括视频时，捕获设备3102中包括的视频编码器20实际上可以执行视频编码处理。当该数据包括音频(即声音)时，捕获设备3102中包括的音频编码器实际上可以执行音频编码处理。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以分发该经编码的视频数据和该经编码的音频数据。对于其它实际场景，例如在视频会议系统中，经编码的音频数据和经编码的视频数据不进行复用。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。

在所述内容提供系统3100中，终端设备310接收并再现经编码数据。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(digitalvideo recorder，DVR)3112、电视(TV)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或其任何组合，或者是能够解码上述经编码数据的设备。例如，终端设备3106可以包括如上所述的目的地设备14。当经编码数据包括视频时，终端设备中包括的视频解码器30优先进行视频解码处理。当经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。

对于具有显示器的终端设备，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(digitalvideo recorder，DVR)3112、电视(TV)3114、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)3122或车载设备3124，终端设备可以将经解码数据馈送至终端设备的显示器。对于未配备显示器的终端设备，例如STB 3116、视频会议系统3118或视频监控系统3120，应连接外部显示器3126以接收和显示经解码数据。

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16为终端设备3106的一种示例性结构的示意图。终端设备3106从捕获设备3102接收到流后，协议处理单元(protocol proceeding unit)3202分析该流的传输协议。该协议包括但不限于实时流协议(Real Time Streaming Protocol，RTSP)、超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)、HTTP直播流媒体协议(HTTP Live streamingprotocol，HLS)、MPEG-DASH、实时传输协议(Real-time Transport protocol，RTP)、实时消息传输协议(Real Time Messaging Protocol，RTMP)，或其任何种类的组合等。

协议处理单元3202对流进行处理后，生成流文件。该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成经编码音频数据和经编码视频数据。如上所述，对于一些实际场景，例如在视频会议系统中，经编码音频数据和经编码视频数据不进行复用。在这种情况下，不使用解复用单元3204，就可以将经编码数据发送给视频解码器3206和音频解码器3208。

通过解复用处理，生成视频基本流(视频ES)(elementary stream，ES)、音频ES和可选的字幕。视频解码器3206包括上述实施例中描述的视频解码器30，通过上述实施例中所示的解码方法对视频ES进行解码，以生成视频帧，并将此数据馈送到同步单元3212。音频解码器3208对音频ES进行解码以生成音频帧，并将此数据馈送到同步单元3212。可选地，在将视频帧馈送到同步单元3212之前，可以将视频帧存储在缓冲区(图Y中未示出)中。类似地，在将音频帧馈送到同步单元3212之前，可以将该音频帧存储在缓冲区中。

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。信息可以根据与经译码音频和可视数据的呈现有关的时间戳以及与数据流本身的分发有关的时间戳被译码到语法中。

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结合到其它系统，例如汽车系统。

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，本申请准确定义了整除运算和算术移位运算的结果，并且还定义了其它运算，如幂运算和实值除法运算。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，以此类推。

算术运算符

算术运算符的定义如下：

+ 加法运算

- 减法运算(作为双参数运算符)或者非运算(作为一元前缀运算符)

* 乘法运算，包括矩阵乘法运算

÷ 用来表示数学等式中的除法运算，但不对结果进行截断或四舍五入操作。

用来表示数学等式中的除法运算，但不对结果进行截断或四舍五入操作。

用于计算f(i)的和，i取x到y之间的所有整数值，包括x和y。

x％y 取模运算，表示x除y的余数，其中，x和y均为整数值，且x>＝0和y>0。

逻辑运算符

逻辑运算符的定义如下：

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，则返回y的值，否则，返回z的值。

关系运算符

关系运算符的定义如下：

> 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”(not applicable，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

按位运算符的定义如下：

& 按位“与”运算。当对整数参数进行运算时，运算的是整数值的二补码表示。当对二进制参数进行运算时，如果该二进制参数包含的位数比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展该较短的参数。

| 按位“或”运算。当对整数参数进行运算时，运算的是整数值的二补码表示。当对二进制参数进行运算时，如果该二进制参数包含的位数比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展该较短的参数。

^ 按位“异或”运算。当对整数参数进行运算时，运算的是整数值的二补码表示。当对二进制参数进行运算时，如果该二进制参数包含的位数比另一个参数少，则通过添加更多等于0的有效位来扩展该较短的参数。

x>>y 将x的二补码整数表示向右算术移动y个二进制位。只有当y为非负整数值时才定义该函数。右移的结果是移进最高有效位(most significant bit，MSB)的比特位等于移位运算之前的x的MSB。

x<<y 将x的二补码整数表示向左算术移动y个二进制位。只有当y为非负整数值时才定义该函数。左移的结果是移进最低有效位(least significant bit，LSB)的比特位等于0。

赋值运算符

算术运算符的定义如下：

＝赋值运算符

++ 递增，即，x++等于x＝x+1；在阵列索引中使用时，进行自增运算之前先求取变量的值。

-- 递减，即，x--等于x＝x-1；在阵列索引中使用时，在进行自减运算之前先求取变量的值。

+＝自增指定值，例如：x+＝3相当于x＝x+3，x+＝(-3)相当于x＝x+(-3)。

-＝自减指定值，例如：x-＝3相当于x＝x-3，x-＝(-3)相当于x＝x-(-3)。

范围表示法以下表示法用来说明取值的范围：

x＝y..z x取从y到z(包括y和z)的整数值，其中，x、y和z均为整数，z大于y。

数学函数

数学函数的定义如下：

Asin(x)三角反正弦函数，对参数x进行运算，x在-1.0至1.0(包括首尾值)的范围之间，输出值在-π÷2至π÷2(包括首尾值)范围之间，单位为弧度。

Atan(x)三角反正切函数，对参数x进行运算，输出值在-π÷2至π÷2(包括首尾值)范围之间，单位为弧度。

Ceil(x) 表示大于或等于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进行运算，单位为弧度。

Floor(x)表示小于或等于x的最大整数。

Ln(x)返回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)返回x的以2为底的对数。

Log10(x)返回x的以10为底的对数。

Round(x)＝Sign(x)*Floor(Abs(x)+0.5)

Sin(x) 三角正弦函数，对参数x进行运算，单位为弧度。

Swap(x,y)＝(y,x)

Tan(x)三角正切函数，对参数x进行运算，单位为弧度。

运算优先级顺序

当没有使用括号来显式地表示表达式中的优先顺序时，以下规则适用：

-高优先级的运算在低优先级的任何运算之前进行。

-相同优先级的运算从左到右依次进行。

下表从最高到最低的顺序表示运算的优先级，下表中位置越高，优先级越高。

如果在C编程语言中也使用这些运算符，则本文中采用的优先级顺序与C编程语言中采用的优先级顺序相同。

表：运算优先级从最高(表格顶部)到最低(表格底部)

逻辑运算的文本说明

在文本中，用数学形式描述如下逻辑运算语句：

可以通过如下方式进行描述：

……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(关于其余条件的提示性说明)，则语句n

文本中每个“如果……否则，如果……否则，……”语句由“……如下”或“……以下为准”语句(其后面紧跟着“如果……”)引入。最后一个条件“如果……否则，如果……否则，……”总跟着一个“否则，……”。中间的“如果……否则，如果……否则，……”语句可以通过匹配“……如下”或“……以下为准”与结束内容“否则，……”来识别。

在文本中，用数学形式描述如下逻辑运算语句：

可以通过如下方式进行描述：

……如下/……以下为准：

-如果以下条件均为真，则语句0：

-条件0a

-条件0b

-否则，如果以下条件中的一个或多个条件为真，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逻辑运算语句：

if(condition 0)

statement 0

if(condition 1)

statement 1

可以通过如下方式进行描述：

当条件0，语句0

当条件1，语句1

尽管本发明实施例主要根据视频译码进行了描述，但需要说明的是，译码系统10、编码器20和解码器30(相应地，系统10)的实施例以及本文描述的其它实施例也可以用于静止图像处理或译码，即对视频译码中独立于任何先前或连续图像的单个图像进行处理或译码。通常，如果图像处理译码限于单个图像17，则可能仅帧间预测单元244(编码器中)和344(解码器中)不可用。视频编码器20和视频解码器30的所有其它功能(也称为工具或技术)同样可以用于静态图像处理，例如残差计算204/304、变换206、量化208、反量化210/310、(逆)变换212/312、分割262/362、帧内预测254/354和/或环路滤波器220/320、熵编码270和熵解码304。

编码器20和解码器30等的实施例以及本文参照编码器20和解码器30等描述的功能可以通过硬件、软件、固件或其任意组合实现。如果通过软件实现，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，或者包括便于将计算机程序从一处发送到另一处(例如，根据通信协议)的任何介质的通信介质。通过这种方式，计算机可读介质通常可以对应(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能够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，此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且可以由计算机访问的任何其它介质。此外，任何连接也可以被适当地定义为计算机可读介质。例如，如果指令通过同轴电缆、光纤缆线、双绞线和数字用户线(digital subscriber line，DSL)、或红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源进行传输，则同轴电缆、光纤缆线、双绞线和DSL、或红外线、无线电和微波等无线技术也包含在上述介质的定义中。但是，应理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其它瞬时性介质，而是指非瞬时性的有形存储介质。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 versatile disc，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。上述各项的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

指令可以通过一个或多个处理器执行，例如，一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、一个或多个通用微处理器、一个或多个专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、一个或多个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。因此，本文使用的术语“处理器”可以指任何上述结构或适合实现本文所描述的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，或者并入在组合编解码器中。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。

本发明的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，但这些组件、模块或单元不一定需要由不同的硬件单元实现。实际上，如上所述，各种单元可以结合合适的软件和/或固件组合在编解码器硬件单元中，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

1.一种用于对视频数据进行译码的方法，其特征在于，包括：

获得编码块的中心运动矢量(center motion vector，mv_center)；

根据所述中心运动矢量和运动矢量分散度推导所述编码块的第一运动矢量范围，其中，所述运动矢量分散度取决于所述编码块的大小；

如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，使得更新后的第一运动矢量范围的最小值和/或最大值指向所述第一区域的边界，其中，所述更新后的第一运动矢量范围的最大值与最小值之间的差值等于所述运动矢量分散度的双倍值与所述第一区域的大小中的较小值；根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动矢量分散度由水平运动矢量分散度和/或垂直运动矢量分散度表示，并且所述水平运动矢量分散度是根据所述编码块的宽度推导的，而所述垂直运动矢量分散度是根据所述编码块的高度推导的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水平运动矢量分散度表示为deviationMV[log2CbWidth-3]，所述垂直运动矢量分散度表示为deviationMV[log2CbHeight-3]，其中，cbWidth和cbHeight表示所述编码块的宽度和高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，

所述第一运动矢量范围由第一MV水平分量范围和/或第一MV垂直分量范围表示，其中，

所述第一MV水平分量范围包括第一最小MV水平分量值hor_min和第一最大MV水平分量值hor_max，

所述第一MV垂直分量范围包括第一最小MV垂直分量值ver_min和第一最大MV垂直分量值ver_max。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

根据包括所述编码块的图像的大小推导第二运动矢量范围，其中，

所述第二运动矢量范围由第二MV水平分量范围和/或第二MV垂直分量范围表示，其中，

所述第二MV水平分量范围包括第二最小MV水平分量值hor_min_pic和第二最大MV水平分量值hor_max_pic，

所述第二MV垂直分量范围包括第二最小MV垂直分量值ver_min_pic和第二最大MV垂直分量值ver_max_pic。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：

如果所述第一最小MV水平分量值hor_min小于所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic，

设置所述第一最小MV水平分量值hor_min的更新值等于所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic，

根据所述第二最小MV水平分量值hor_min_pic与所述水平运动矢量分散度的双倍值之和，推导所述第一最大MV水平分量值hor_max的更新值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：

如果所述第一最大MV水平分量值hor_max大于所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic，

设置所述第一最大MV水平分量值hor_max的更新值等于所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic，

根据所述第二最大MV水平分量值hor_max_pic与所述水平运动矢量分散度的双倍值之间的减值，推导所述第一最小MV水平分量值hor_min的更新值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：

如果所述第一最小MV垂直分量值ver_min小于所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic，

设置所述第一最小MV垂直分量值ver_min的更新值等于所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic，

根据所述第二最小MV垂直分量值ver_min_pic与所述垂直运动矢量分散度的双倍值之和，推导所述第一最大MV垂直分量值ver_max的更新值。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向包括参考图像的第一区域之外，更新所述第一运动矢量范围以指向所述第一区域之内，包括：

如果所述第一最大MV垂直分量值ver_max大于所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic，

设置所述第一最大MV垂直分量值ver_max的更新值等于所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic，

根据所述第二最大MV垂直分量值ver_max_pic与所述垂直运动矢量分散度的双倍值之间的减值，推导所述第一最小MV垂直分量值ver_min的更新值。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，

如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的左边界之外，将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV水平分量范围的变量hor_min和hor_max更新为：

hor_min＝hor_min_pic，

hor_min表示更新后的第一最小MV水平分量，hor_max表示更新后的第一最大MV水平分量；

hor_min_pic和hor_max_pic表示所述第二运动矢量范围的所述第二MV水平分量范围，

hor_min_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最小MV水平分量，hor_max_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最大MV水平分量；

所述第二运动矢量范围取决于包括所述编码块的图像的大小。

11.根据权利要求1至5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的右边界之外，

将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV水平分量范围的变量hor_min和hor_max更新为：

hor_min＝max(hor_min_pic，hor_max_pic-2*水平运动矢量分散度)，

hor_max＝hor_max_pic，其中，

12.根据权利要求1至5和8中任一项所述的方法，其特征在于，

如果所述第一运动矢量范围至少部分地指向所述第一区域的上边界之外，

将表示所述第一运动矢量范围的所述第一MV垂直分量范围的变量ver_min和ver_max更新为：

ver_min＝ver_min_pic，

ver_min表示更新后的第一最小MV垂直分量，ver_max表示更新后的第一最大MV垂直分量；

ver_min_pic和ver_max_pic表示所述第二运动矢量范围的所述第二MV垂直分量范围，

ver_min_pic表示所述第二MV垂直分量范围的所述第二最小MV垂直分量，ver_max_pic表示所述第二MV水平分量范围的所述第二最大MV水平分量；

13.根据权利要求1至5和9中任一项所述的方法，其特征在于，

如果所述第一运动矢量范围至少部分地位于所述第一区域的下边界之外，

ver_min＝max(ver_min_pic，ver_max_pic-2*垂直运动矢量分散度)，

ver_max＝ver_max_pic，其中，

ver_min表示所述第一MV垂直分量范围的更新后的第一最小MV垂直分量，ver_max表示所述第一MV垂直分量范围的更新后的第一最大MV垂直分量；

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新后的第一运动矢量范围的水平分量的最小值或最大值分别指向所述第一区域的左边界或右边界，和/或，所述更新后的第一运动矢量范围的垂直分量的最小值或最大值分别指向所述第一区域的上边界或下边界。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一区域包括所述参考图像和所述参考图像周围的扩展区域。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述扩展区域的大小取决于编码树单元(coding tree unit，CTU)的大小。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述扩展区域的大小为128像素。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述更新后的第一运动矢量范围执行限幅操作，使其在范围[-2¹⁷，2¹⁷-1]内；

所述根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿，包括：根据所述更新和限幅后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述更新后的第一运动矢量范围执行基于像素的运动补偿，包括：

对所述编码块的像素的运动矢量执行限幅操作，使其在一定范围内，以获得限幅后的运动矢量，其中，所述范围取决于所述更新后的第一运动矢量范围；

根据所述限幅后的运动矢量执行基于像素的运动补偿。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，使用增强型插值滤波器(enhancedinterpolation filter，EIF)执行基于像素的运动补偿。

21.一种译码器，其特征在于，包括处理电路，用于执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法。

22.根据权利要求19所述的译码器，其特征在于，所述译码器包括编码器或解码器。

23.一种计算机程序产品，其特征在于，包括指令，当所述程序由计算机执行时，使得所述计算机执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法。

24.一种解码器(30，1800)，其特征在于，包括：

一个或多个处理器(1810)；

非瞬时性计算机可读存储介质(1820)，与所述一个或多个处理器(1810)耦合并存储由所述一个或多个处理器(1810)执行的指令，其中，当所述程序由所述一个或多个处理器(1810)执行时，使得所述解码器(30，1800)执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法。

25.一种编码器(20，1900)，其特征在于，包括：

一个或多个处理器(1910)；

非瞬时性计算机可读存储介质(1920)，与所述一个或多个处理器(1910)耦合并存储由所述一个或多个处理器(1910)执行的指令，其中，当所述程序由所述处理器(1910)执行时，使得所述编码器(20，1900)执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法。