CN115349257A - 基于dct的内插滤波器的使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于像素和基于块的仿射运动补偿的自适应使用。如果第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用所述第一子块大小对仿射块执行基于子块的仿射变换预测。如果所述第一子块大小小于所述第一子块大小阈值，则确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿。如果不应用所述运动矢量场，则使用基于所述第一子块大小的第二子块大小执行基于子块的仿射运动预测。如果应用所述基于像素的运动矢量场，则使用所述基于像素的运动矢量场对所述仿射块的子块执行运动补偿。

Description

基于DCT的内插滤波器的使用

相关申请案交叉引用

本专利申请要求于2019年9月30日提交的第62/908,594号美国临时专利申请、2019年 10月7日提交的第US62/912,049号美国临时专利申请、2019年9月30日提交的 PCT/RU2019/000690、2019年9月30日提交的PCT/RU2019/000691的优先权的权益。上述专利申请案的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本申请(发明)的实施例大体上涉及图像处理领域，更具体地涉及帧间预测，即基于离散余弦变换的插值滤波器和增强型双线性插值滤波器在仿射运动补偿中的自适应使用。

背景技术

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

即使视频相对较短，也需要大量的视频数据来描述，当数据要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，这样可能会造成困难。因此，视频数据通常要先压缩，然后通过现代电信网络进行传输。由于内存资源可能有限，当在存储设备中存储视频时，视频的大小也可能成为问题。视频压缩设备通常在信源侧使用软件和/或硬件对视频数据进行编码，然后进行传输或存储，从而减少表示数字视频图像所需的数据量。然后，对视频数据进行解码的视频解压缩设备在目的地侧接收压缩数据。在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，这些改进的技术在几乎不影响图像质量的情况下能够提高压缩比。

发明内容

本申请实施例提供了独立权利要求所述的编码和解码方法和装置。

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

具体实施例在所附独立权利要求中概述，其它实施例在从属权利要求中概述。

本发明实施例提供了一种在视频编解码器中定义了对基于像素的运动补偿使用的限制时联合使用子块仿射运动补偿和基于像素的运动补偿的方法。这些限制通过硬件要求表示，例如顺序内存访问、参考图像缓冲区中在处理补偿块的一行期间可以使用的最大行数、参考图像缓冲区中在转换时可以另外加载到补偿块的下一行的最大行数。该方法定义了适用于以下情况的视频编解码器行为：根据最优子块大小，应使用基于像素的运动补偿，但由于硬件架构限制而无法应用该运动补偿。该方法是基于最优子块大小，以不增加最坏情况内存带宽(使用4×4、4×8、8×4等小的子块大小会发生这种情况)的方式推导新的子块大小，然后执行基于子块的运动补偿。本发明提供了一种联合使用基于像素的运动补偿和基于块的运动补偿的平衡方案，既能满足硬件要求，又能通过尽可能主动地使用基于像素的运动补偿来提高重建视频信号的客观和主观质量。

本发明的第一实施例提供了一种在编码器或解码器中实现的视频译码方法，所述方法包括：

确定仿射块的控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)；

确定所述仿射块的子块的第一子块大小；

如果所述第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测；

如果所述第一子块大小小于所述第一子块大小阈值，则根据所述CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

在确定不应用所述基于像素的运动矢量场时，使用第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小是基于所述第一子块大小；

在确定应用所述基于像素的运动矢量场时，使用所述基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿。

第一实施例提供的方法可以通过基于像素的仿射运动补偿和基于子块的仿射运动补偿的自适应使用来高效地执行仿射运动补偿，同时满足硬件架构要求。第二方面很重要，因为基于像素的运动补偿给芯片设计会引入额外的困难，当使用非平移运动模型作为仿射运动模型时尤其如此。例如，对于仿射运动模型参数的某些值，在基于像素的运动补偿的情况下，内存访问不是按顺序从行到行，另外，例如对于具有大角度的旋转，需要从参考图像缓冲区中提取大量行而仅生成一行补偿块。特别是对于特殊类型的运动，如放大/缩小、旋转、透视运动和一般不规则运动，正确预测所需的计算工作量可能会变得很大。例如，基于像素的仿射运动补偿可能涉及复杂的计算工作。另一方面，基于块的仿射可能会导致性能损失和视觉伪影。第一实施例提供的方法通过基于子块的仿射变换预测和使用基于像素的运动矢量场的运动补偿的自适应使用来优化性能并减少计算工作量。

第一实施例提供的方法包括确定所述仿射块的子块的第一子块大小。如果所述第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则根据所述第一实施例，使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测。例如，第一子块大小阈值可以是4×8、8×4或8×8。根据另一个示例，第一子块大小阈值可以是4×4。根据另一个示例，如果子块宽度M和子块高度N均大于或等于第一阈值(例如8)，则使用M×N子块执行子块仿射运动补偿。

根据第一实施例的一个方面，根据所述CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿包括：

根据所述CPMV的值确定变量“eifCanBeApplied”；

如果变量“eifcanbeapplied”的值为真(true)，则使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块的子块执行运动补偿；

如果变量“eifcanbeapplied”的值为假(false)，则使用所述第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测。

根据第一实施例的另一方面，当所述第一子块大小小于所述第二子块大小阈值时，所述第二子块大小设置为第二子块大小阈值。此阈值是根据硬件架构要求定义的，特别是可以考虑编解码器最坏情况内存带宽。例如，由于硬件限制会导致整个编解码器的最坏情况内存带宽增加，所以在基于像素的运动补偿的情况下，无法仅使用利用最优(从译码效率的角度来看)子块大小的基于块的仿射运动补偿。比较4×4和8×8子块的内存带宽，最坏情况内存带宽可能会增加两倍(更糟)。增加如此大的内存带宽使编解码器的硬件实现十分低效，从而大幅增加芯片的功耗。另一方面，在由于硬件限制而无法应用基于像素的运动补偿的情况下，针对最小子块大小引入某个合理的阈值可以保持在相同的最坏情况内存带宽下，同时不会损失太多译码效率。

根据第一实施例的另一方面，所述第二子块大小阈值是方形子块大小阈值N×N。

根据第一实施例的另一方面，所述第二子块大小阈值为8×8。8×8双向预测块对应于 H.265/HEVC的最坏情况内存带宽。据推测，现代硬件架构支持这种视频编解码器，因此，这种最坏情况内存带宽可以视为可管理的。

根据第一实施例的另一方面，进行以下计算：

sizeSbX'＝Max(8,sizeSbX)

sizeSbY'＝Max(8,sizeSbY)

其中，所述第二子块大小阈值为8，sizeSbX和sizeSbY表示所述第一子块大小，sizeSbX' 和sizeSbY'表示所述第二子块大小。

根据第一实施例的另一方面，所述第二子块大小阈值与所述第一子块大小阈值相同。第一子块大小阈值和第二子块大小阈值相同使子块大小的推导更容易实现。第一方面的这种限制适用于具有对应于第一子块大小阈值的最坏情况内存带宽的视频编解码器。通常，第一阈值主要从译码效率的角度定义，而第二阈值是基于硬件要求，特别是基于内存带宽要求定义的。

根据第一实施例的另一方面，使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块的子块执行运动补偿包括：

推导所述仿射块的所述基于像素的运动矢量场；

根据所述推导的运动矢量场，获得参考图像中的插值样本；

将高通滤波器应用于所述插值样本。

例如，插值样本可以使用双线性插值获得。根据另一个示例，插值样本可以使用具有N 个抽头的可分离插值滤波器获得。使用基于像素的运动补偿会导致计算工作量增加，因为在插值过程中可以重复使用的运算结果数量较少。这就是基于像素的运动补偿很少使用例如基于DCT的8抽头滤波器的原因，相比之下，这些滤波器广泛用于基于块的运动补偿。与使用基于DCT的8抽头插值滤波器的基于块的运动补偿相比，使用基于像素的运动补偿和双线性插值可以保持，在某些情况下甚至降低复杂性，但是较短的滤波器会产生可见的模糊伪影，这使得这种基于像素的运动补偿不实用。同时，在双线性插值后添加具有固定系数的简单3 抽头高通滤波器可以在可管理复杂性下实现重建信号的显著主观改善。

根据第一实施例的另一方面，所述方法在编码器中实现，并且所述第一子块大小根据所述CPMV之间的差值以及所述仿射块的宽度和高度确定。

根据第一实施例的另一方面，所述第一子块大小根据所述CPMV之间的差值、所述仿射块的宽度和高度以及所述CPMV的精度确定。

根据第一实施例的另一方面，所述第一子块大小根据所述仿射运动模型参数从查找表确定。

根据第一实施例的另一方面，确定是否使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿包括：

确定所述参考图像中对应于所述仿射块的参考区域；

将所述参考区域的大小与第一预定义阈值进行比较。

例如，可以考虑参考图像中参考块的面积与当前块的面积的比值。

根据第一实施例的另一方面，所述方法还包括：

根据所述高通滤波器的长度，从所述子块的每个边界添加像素边缘，从而确定扩展的子块；

根据所述CPMV推导所述扩展的子块的每个顶点的运动矢量；

根据所述推导的运动矢量推导所述参考图像中的变换块；

为所述变换块推导边界框；

其中，所述参考区域对应于从所述边界框的每个边界扩展一个像素的边界框。

根据第一实施例的另一方面，所述确定是否使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿包括：

确定所述参考图像中处理所述仿射块的子块的行所需的行数；

将所述行数与第二预定义阈值进行比较。例如，行(line)可以是图像的行(row)。

根据第一实施例的另一方面，所述子块的所述大小是预定义的。

根据第一实施例的另一方面，所述子块的所述大小为4×4。

根据第一实施例的另一方面，所述第二预定义阈值分别根据所述编码器或所述解码器的内部缓冲区的大小设置。

根据第一实施例的另一方面，所述第二预定义阈值设置为3、4或5。

根据第一实施例的另一方面，所述确定是否使用基于像素的运动矢量场对子块执行运动补偿包括：

确定在顺序处理所述子块的行时，是否顺序访问所述参考图像的行。

根据第一实施例的另一方面，当所述子块的每行运动矢量的y分量的变化小于负一个整数像素时，确定违反对所述参考图像的所述行的顺序访问。

根据第一实施例的另一方面，所述确定是否使用基于像素的运动矢量场对子块执行运动补偿包括：

从所述CPMV的所述值推导仿射运动模型参数；

确定所述仿射运动模型参数是否位于预定义的值范围内。

根据第一实施例的另一方面，所述方法在解码器中实现，其中，所述子块大小从所述视频的码流中解析出来。

根据第一实施例的另一方面，所述方法包括：

根据仿射帧间预测，确定仿射块的控制点运动矢量(control point motionvector，CPMV)；

根据所述CPMV的值，确定是否使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

在确定使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿时：

推导所述仿射块的子块的所述基于像素的运动矢量场；

根据所述推导的运动矢量场，获得参考图像中的插值样本；

将高通滤波器应用于所述插值样本；

否则：使用预定义子块大小M×N对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测。

例如，预定义的子块大小M×N可以为4×4、4×8、8×4或8×8。

根据第二实施例，提供了一种编码器，包括用于执行第一实施例的任何一个方面所述的方法的处理电路。

根据第三实施例，提供了一种解码器，包括用于执行第一实施例的任何一个方面所述的方法的处理电路。

根据第四实施例，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，当计算机执行所述指令时，使所述计算机执行第一实施例的任何一个方面所述的方法。

根据第五实施例，提供了一种解码器，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，所述一个或多个处理器执行所述指令时，使所述解码器执行第一实施例的任何一个方面所述的方法。

根据第六实施例，提供了一种编码器，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，所述一个或多个处理器执行所述指令时，使所述编码器执行第一实施例的任何一个方面所述的方法。

根据第七方面，提供了一种携带程序代码的非瞬时性计算机可读存储介质，其中，当计算机设备执行所述程序代码时，使所述计算机设备执行第一实施例的任何一个方面所述的方法。

根据第八实施例，提供了一种用于对视频序列进行译码的解码器或编码器，包括：

确定单元，用于确定仿射块的控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)和所述仿射块的子块的第一子块大小；

预测和确定单元，用于：

如果所述第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测；

如果所述第一子块大小小于所述第一子块大小阈值，则根据所述CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

在确定不应用所述基于像素的运动矢量场时，使用第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小是基于所述第一子块大小；

在确定应用所述基于像素的运动矢量场时，使用所述基于像素的运动矢量场对所述仿射块的子块执行运动补偿。

根据第九实施例，提供了一种用于对视频序列进行译码的解码器或编码器，包括：

第一确定单元，用于根据仿射帧间预测，确定仿射块的控制点运动矢量(controlpoint motion vector，CPMV)；

第二确定单元，用于根据所述CPMV的值，确定是否使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

预测单元，用于：

在确定使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿时：

推导所述仿射块的子块的所述基于像素的运动矢量场；

根据所述推导的运动矢量场，获得参考图像中的插值样本；

将高通滤波器应用于所述插值样本；

否则：使用预定义子块大小M×N对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测。

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

附图说明

下文结合附图对本发明实施例进行详细描述。在附图中：

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示例的框图；

图2为用于实现本发明实施例的视频编码器示例的框图；

图3为用于实现本发明实施例的视频解码器的示例结构的框图；

图4为编码装置或解码装置的一个示例的框图；

图5为编码装置或解码装置的另一示例的框图；

图6为基于控制点的仿射运动模型的图示示例：4参数和6参数；

图7为仿射子块运动矢量场的图示示例；

图8为仿射块(子块)和中间EIF块(子块)的顶点坐标的图示示例；

图9为参考图像中的变换块(子块)位置和对应边界框的图示示例；

图10为用于实现内容分发业务的内容供应系统的示例结构的框图；

图11为终端设备的示例结构的框图；

图12示出了本发明实施例提供的在编码器或解码器中实现的视频译码方法的流程图；

图13示出了本发明实施例提供的帧间预测装置示例的框图。

在下文中，除非另外明确说明，否则相同的附图标记是指相同或至少功能上等效的特征。

具体实施方式

以下描述中，参考形成本发明一部分并以说明的方式示出本发明实施例的具体方面或可以使用本发明实施例的具体方面的附图。可以理解的是，本发明实施例可在其它方面中使用，并可包括附图中未描述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，本发明的范围由所附权利要求书界定。

例如，可以理解的是，与描述方法有关的公开内容可以对用于执行所述方法的对应设备或系统也同样适用，反之亦然。例如，如果描述一个或多个具体方法步骤，则对应的设备可以包括一个或多个单元(例如，功能单元)来执行所描述的一个或多个方法步骤(例如，一个单元执行一个或多个步骤，或多个单元各自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这种一个或多个单元。另一方面，例如，如果根据一个或多个单元(例如，功能单元)来描述具体装置，则对应的方法可以包括一个步骤来执行一个或多个单元的功能(例如，一个步骤执行一个或多个单元的功能，或多个步骤各自执行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这种一个或多个单元。此外，可以理解的是，除非另外明确说明，否则本文中所描述的各个示例性实施例和/或方面的特征可以相互组合。

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

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

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

在以下实施例中，根据图1至图3描述了视频译码系统10、视频编码器20和视频解码器30。

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

如图1A所示，译码系统10包括源设备12，例如，所述源设备12用于将经编码的图像数据21提供到目的地设备14以对经编码的图像数据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，或用于获得和/或提供真实世界图像、计算机生成图像(例如，屏幕内容、虚拟现实(virtual reality，VR)图像)和/或其任何组合(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执行预处理，得到经预处理的图像19或经预处理的图像数据19。预处理器18执行的预处理可包括修剪(trimming)、颜色格式转换(例如从RGB转换为YCbCr)、调色或去噪等。可以理解的是，预处理单元18 可以为可选组件。

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

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

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

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

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

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

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

通信接口22和通信接口28均可配置为单向通信接口(如图1A中从源设备12指向目的地设备14的通信信道13的箭头所表示)，或双向通信接口，并可用于发送和接收消息等，以建立连接，确认和交互与通信链路和/或数据传输(例如，经编码的图像数据传输)相关的任何其它信息，等等。

解码器30用于接收经编码的图像数据21并提供经解码的图像数据31或解码图像31(例如，下文根据图3或图5进一步详细描述)。

目的地设备14的后处理器32用于对经解码的图像数据31(也称为重建图像数据)(例如，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，后处理图像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)、颜色校正、修剪或重采样，或任何其它处理，例如，用于提供经解码的图像数据31以供显示设备34等显示。

目的地设备14的显示设备34用于接收经后处理的图像数据33，以向用户或观看者等显示图像。显示设备34可以为或者可以包括任何类型的显示器(例如集成或外部显示器或显示屏)，以表示重建图像。例如，显示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、硅基液晶显示器(liquid crystal on silicon，LCoS)、数字光处理器(digital light processor，DLP)或任何类型的其它显示器。

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

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

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

源设备12和目的地设备14可以包括多种设备中的任一种，包括任何类型的手持或固定设备，例如，笔记本电脑或膝上型电脑、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、广播发射器设备等，并且可以不使用或使用任何类型的操作系统。在一些情况下，可以配备源设备12和目的地设备14 以用于无线通信。因此，源设备12和目的地设备14可以是无线通信设备。

在某些情况下，图1A所示的视频译码系统10仅仅是示例，本申请的技术可适用于在编码设备与解码设备之间不一定包括任何数据通信的视频译码设置(例如，视频编码或视频解码)。在其它示例中，数据从本地存储器中检索，通过网络传输，等等。视频编码设备可以对数据进行编码并将数据存储到存储器中，和/或视频解码设备可以从存储器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理解本发明实施例不限于HEVC或VVC。

编码器和编码方法

图2示出了用于实现本申请技术的示例性视频编码器20的示意性框图。在图2的示例中，视频编码器20包括输入端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和逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波单元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的正向信号路径，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的反向信号路径。视频编码器20的反向信号路径与解码器(参见图3中的视频解码器30)的信号路径对应。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244和帧内预测单元254还组成视频编码器20的“内置解码器”。

图像和图像分割(图像和块)

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

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

视频编码器20的实施例可以包括图像分割单元(图2中未示出)，用于将图像17分割成多个(通常不重叠)图像块203。这些块也可以称为根块、宏块(H.264/AVC)，或编码树块(coding tree block，CTB)或编码树单元(coding tree unit，CTU)(H.265/HEVC和VVC)。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和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，并将每个图像分割成对应块。

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

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

图2所示的视频编码器20的实施例可以用于逐块对图像17进行编码，例如，按块203 进行编码和预测。

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

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

残差计算

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

变换

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

变换处理单元206可用于应用DCT/DST的整数化近似，如针对H.265/HEVC指定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数化近似通常通过某一因子进行缩放。为了保持经过正变换和逆变换处理的残差块的范数，在变换过程中应用了其它缩放因子。缩放因子通常是根据某些约束条件来选择的，例如缩放因子是用于移位运算的2的幂、变换系数的位深度、准确性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缩放因子。

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

量化

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

量化过程可以减小与部分或全部变换系数207相关的位深度。例如，可以在量化期间将 n比特变换系数向下舍入到m比特变换系数，其中，n大于m。可以通过调整量化参数(quantization parameter，QP)修改量化程度。例如，对于标量量化，可以进行不同程度的缩放来实现较细或较粗的量化。较小量化步长对应于较细量化，而较大量化步长对应于较粗量化。可以通过量化参数(quantization parameter，QP)表示合适的量化步长。例如，量化参数可以为合适的量化步长的预定义集合的索引。例如，较小的量化参数可以对应于精细量化(较小量化步长)，较大的量化参数可以对应于粗糙量化(较大量化步长)，反之亦然。量化可以包括除以量化步长，而反量化单元210等执行的对应和/或反解量化可以包括乘以量化步长。根据HEVC等一些标准的实施例可以使用量化参数来确定量化步长。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。可以引入其它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的缩放而修改的残差块的范数。在一种示例性实现方式中，可以合并逆变换和解量化的缩放。或者，可以使用自定义的量化表并由编码器通过码流等方式向解码器指示(signal)。量化是有损操作，其中，量化步长越大，损耗越大。

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

反量化

反量化单元210用于对量化系数进行量化单元208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，执行与量化单元208所执行的量化方案相反的方案。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通常与变换系数不相同。

逆变换

逆变换处理单元212用于进行变换处理单元206进行的变换的逆变换，例如，逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)或逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST) 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)用于例如通过将重建残差块213的样本值和预测块265的样本值逐个样本相加，将变换块213(即重建残差块213)添加到预测块265，以获得样本域中的重建块215。

滤波

环路滤波单元220(或简称“环路滤波器”220)用于对重建块215进行滤波，得到滤波块221，或通常用于对重建样本进行滤波以得到滤波样本值。例如，环路滤波单元用于平滑像素转变或提高视频质量。环路滤波单元220可以包括一个或多个环路滤波器，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(noisesuppression filter， NSF)或其任何组合。在一个示例中，环路滤波单元220可以包括去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。滤波过程的顺序可以是去块效应滤波器、SAO滤波器和ALF。在另一个示例中，增加了一种称为亮度映射与色度缩放(luma mapping withchroma scaling，LMCS) (即自适应环内信号重塑(adaptive in-loop reshaper))的过程。这个过程在去块效应滤波之前执行。在另一个示例中，去块效应滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和帧内子分区(intra sub-partition，ISP)边缘。虽然环路滤波单元220在图2中示出为环内滤波器，但是在其它配置中，环路滤波单元220可以实现为后环路滤波器。滤波块221也可以称为滤波重建块221。

视频编码器20(具体是环路滤波单元220)的实施例可用于直接或通过熵编码单元270 编码等输出环路滤波器参数(如SAO滤波器参数或ALF滤波器参数或LMCS参数)，使得例如解码器30可以接收和应用相同环路滤波器参数或相应的环路滤波器进行解码。

解码图像缓冲区

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在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一种形成，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可用于存储一个或多个滤波块221。解码图像缓冲区230 还可用于存储同一当前图像或不同图像(例如，先前重建的图像)的其它先前滤波块(例如，先前重建和滤波块221)，并且可提供完整的先前重建(即解码)的图像(和对应的参考块和样本)和/或部分重建的当前图像(和对应的参考块和样本)，以进行帧间预测等。例如，在重建块215未被环路滤波单元220进行滤波时，解码图像缓冲区(decoded picturebuffer，DPB) 230还可用于存储一个或多个未经滤波的重建块215，或通常存储未经滤波的重建样本，或重建块或重建样本的任何其它未经进一步处理的版本。

模式选择(分割和预测)

模式选择单元260包括分割单元262、帧间预测单元244和帧内预测单元254，用于从解码图像缓冲区230或其它缓冲区(例如，行缓冲区，未示出)等接收或获得原始图像数据(例如，原始块203(当前图像17的当前块203))和重建图像数据(例如，相同(当前)图像和 /或一个或多个先前解码图像的经滤波和/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所需的参考图像数据，以获得预测块265或预测值265。

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

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

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

下文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一个图像分割为一系列编码树单元(coding tree 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) 成较小的分割块，例如正方形或矩形小块。对于具有三个样本阵列的图像，一个CTU由N× N亮度样本块和两个对应的色度样本块组成。CTU中的亮度块的最大允许大小在正在开发的通用视频编码(versatile video coding，VVC)中指定为128×128，但是将来可指定为不同于 128×128的值，例如256×256。图像的CTU可以聚集/分组为条带/分块组、分块或砖。一个分块覆盖一个图像的矩形区域，一个分块可以分成一个或多个砖。一个砖由一个分块内的多个CTU行组成。没有分割为多个砖的分块可以称为砖。但是，砖是分块的真正子集，因此不称为分块。VVC支持两种分块组模式，即光栅扫描条带/分块组模式和矩形条带模式。在光栅扫描分块组模式中，一个条带/分块组包括图像的分块光栅扫描下的一系列分块。在矩形条带模式中，一个条带包括图像的多个砖，这些砖共同组成该图像的矩形区域。矩形条带中的各个砖按照条带的砖光栅扫描顺序排列。可以将这些较小块(也可以称为子块)进一步分割为甚至更小的分割部分。这也称为树分割或层次树分割，其中，可以递归地分割例如根树层次 0(层次级别0，深度0)的根块，例如分割为两个或两个以上下一较低树层次的块，例如树层次1(层次级别1，深度1)的节点。可以再次将这些块分割为两个或两个以上下一较低层次，例如树层次2(层次级别2、深度2)的块等，直到例如因为满足结束标准(例如达到最大树深度或最小块大小)，分割结束。未进一步分割的块也称为树的叶块或叶节点。分割为两个分割部分的树称为二叉树(binary-tree，BT)，分割为三个分割部分的树称为三叉树 (ternary-tree，TT)，分割为四个分割部分的树称为四叉树(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的一个CTB、该图像中的色度样本的两个对应CTB，或黑白图像中的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的一个CTB。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样本块，其中，N可以设为某个值从而将分量划分为多个CTB，这就是分割。编码单元(coding unit，CU)可以为或包括具有三个样本阵列的图像中的亮度样本的一个编码块、色度样本的两个对应编码块，或黑白图像中的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。这些语法结构用于对上述样本进行译码。相应地，编码块(coding block，CB)可以为 M×N样本块，其中，M和N可以设为某个值从而将CTB划分为多个编码块，这就是分割。

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。在叶CU级决定是否使用帧间(时间)预测或帧内(空间) 预测对图像区域进行译码。每个叶CU可以根据PU划分类型进一步划分为一个、两个或四个PU。一个PU内应用相同的预测过程，并以PU为单位向解码器发送相关信息。在根据PU划分类型应用预测过程获得残差块之后，可以根据与用于CU的编码树类似的另一种四叉树结构将叶CU分割为变换单元(transform unit，TU)。

在实施例中，例如根据当前开发的称为通用视频编码(versatile video coding，VVC)的最新视频编码标准，组合式四叉树嵌套多类型树(使用二叉树和三叉树)划分分段(segmentation)结构，例如用于分割编码树单元。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一步分割。多类型树结构有四种划分类型：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大于最大变换长度，否则在无需任何进一步分割的情况下将该分段用于预测和变换处理。这表示，在大多数情况下，CU、PU和TU在四叉树嵌套多类型树的编码块结构中的块大小相同。当最大支持变换长度小于CU的颜色分量的宽度或高度时，就会出现该异常。VVC制定了具有四叉树嵌套多类型树的编码结构中的分割划分信息的唯一指示机制。在该指示机制中，编码树单元(coding tree unit，CTU)作为四叉树的根进行处理，首先通过四叉树结构分割。然后，每个四叉树叶节点(当大到足以进行分割时)进一步通过多类型树结构进行分割。在多类型树结构中，指示第一标志(mtt_split_cu_flag)来表示节点是否进一步分割；当节点进一步分割时，先指示第二标志(mtt_split_cu_vertical_flag)来表示划分方向，再指示第三标志(mtt_split_cu_binary_flag)来表示划分是二叉树划分还是三叉树划分。根据mtt_split_cu_vertical_flag和mtt_split_cu_binary_flag的值，解码器可以基于预定义规则或表格推导出CU的多类型树划分模式(MttSplitMode)。需要说明的是，对于某种设计，例如VVC硬件解码器中的64×64亮度块和32×32色度流水线设计，当亮度编码块的宽度或高度大于64时，禁止进行TT划分，如图6所示。当色度编码块的宽度或高度大于32 时，也禁止TT划分。流水线设计将图像分为多个虚拟流水数据单元(virtual pipeline data unit， VPDU)，定义为图像中的不重叠的单元。在硬件解码器中，多个流水线阶段同时处理连续的 VPDU。在大多数流水线阶段中，VPDU大小与缓冲区大小大致成正比，因此需要保持较小的VPDU。在大多数硬件解码器中，VPDU大小可以设置为最大变换块(transform block，TB) 大小。但是，在VVC中，三叉树(ternary tree，TT)和二叉树(binary tree，BT)分割可能会增加VPDU的大小。

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

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

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

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好或最优的预测模式。预测模式集合可以包括帧内预测模式和/或帧间预测模式等。

帧内预测

帧内预测模式集合可以包括35种不同的帧内预测模式，例如，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。在一个示例中，若干传统角度帧内预测模式自适应地替换为例如VVC中定义的非正方形块的广角帧内预测模式。在另一示例中，为了避免DC预测的除法运算，仅使用较长边来计算非正方形块的平均值。而且，平面模式的帧内预测结果还可以使用位置相关帧内预测组合(position dependent intra prediction combination，PDPC)方法修改。

帧内预测单元254用于根据帧内预测模式集合中的帧内预测模式，使用同一个当前图像中的相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(或通常为指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，以包括到经编码的图像数据21中，使得例如视频解码器30可以接收并使用预测参数进行解码。

帧间预测

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

除上述预测模式外，还可以应用跳过模式、直接模式和/或其它帧间预测模式。

例如，扩展融合预测，这种模式的融合候选列表由以下5种候选类型按顺序组成：空间相邻CU的空间MVP、并置CU的时间MVP、FIFO表的基于历史的MVP、成对平均MVP 和零MV。可以使用基于双边匹配的解码端运动矢量修正(decoder side motion vectorrefinement，DMVR)来提高融合模式的MV的准确度。带有MVD的融合模式(merge mode withMVD，MMVD)，源自有运动矢量差值的融合模式。MMVD标志在发送跳过标志和融合标志之后立即进行指示，以表示CU是否使用MMVD模式。可以应用CU级自适应运动矢量分辨率(adaptivemotion vector resolution，AMVR)方案。AMVR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。当以融合模式对CU进行译码时，可以将合并的帧间/帧内预测(combined inter/intra prediction，CIIP) 模式应用于当前CU。对帧间和帧内预测信号进行加权平均，得到CIIP预测。对于仿射运动补偿预测，通过2个控制点运动矢量(4参数)或3个控制点运动矢量(6参数)的运动信息来描述块的仿射运动场。基于子块的时间运动矢量预测(subblock-based temporal motion vectorprediction，SbTMVP)与HEVC中的时间运动矢量预测(temporal motion vectorprediction， TMVP)类似，但预测的是当前CU内子CU的运动矢量。双向光流(bi-directional optical flow， BDOF)以前称为BIO，是一种所需计算大幅减少的简化版本，特别是乘法次数和乘数大小的计算减少。在三角形分割模式中，使用对角线划分或反对角线划分将CU均匀划分为两个三角形部分。此外，双向预测模式在简单平均的基础上进行了扩展，以支持两个预测信号的加权平均。

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(两者未在图2中示出)。运动估计单元可用于接收或获得图像块 203(当前图像17的当前图像块203)和解码图像231，或至少一个或多个先前重建块，例如，一个或多个其它/不同先前解码图像231的重建块，以进行运动估计。例如，视频序列可以包括当前图像和先前解码图像231，或换句话说，当前图像和先前解码图像231可以为一系列图像的一部分或组成一系列图像，这一系列图像组成视频序列。

例如，编码器20可用于从多个其它图像中的相同或不同图像的多个参考块中选择参考块，并将参考图像(或参考图像索引)和/或参考块的位置(x坐标，y坐标)与当前块的位置之间的偏移(空间偏移)作为帧间预测参数提供给运动估计单元。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，并根据或使用帧间预测参数执行帧间预测，以获得帧间预测块265。由运动补偿单元执行的运动补偿可以包括根据通过运动估计确定的运动/块矢量来提取或生成预测块，还可以包括对子像素精度执行插值。插值滤波可以从已知的像素样本中生成其它像素样本，从而可能增加可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对应的PU的运动矢量时，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。除了条带和相应语法元素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 arithmeticcoding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(syntax-based context-adaptive binary 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以经编码的码流21等形式输出的经编码的图像数据21，使得例如视频解码器30可以接收并使用这些参数进行解码。可以将经编码的码流21发送到视频解码器30，或将其存储在存储器中以供后续传输或由视频解码器30检索。

视频编码器20的其它结构变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可以在某些块或帧没有变换处理单元206的情况下直接量化残差信号。在另一种实现方式中，编码器20中，量化单元208和反量化单元210可以组合成一个单元。

解码器和解码方法

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

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

如针对编码器20的描述，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(或通常为经编码的图像数据21)并例如对经编码的图像数据21进行熵解码，以获得量化系数309和/或经解码的译码参数(图3中未示出)等，例如帧间预测参数(例如参考图像索引和运动矢量)、帧内预测参数(例如帧内预测模式或索引)、变换参数、量化参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素中的任一个或全部。熵解码单元304可以用于应用与针对编码器20中的熵编码单元270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。除了条带和相应的语法元素或作为条带和相应的语法元素的替代，还可以接收和/或使用分块组和/或分块以及相应语法元素。

反量化

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

逆变换

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

重建

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

滤波

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

解码图像缓冲区

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

解码器30用于通过输出端312等输出解码图像311，向用户显示或供用户观看。

预测

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

当视频条带译码为帧内译码(I)条带时，模式应用单元360的帧内预测单元354用于根据指示的帧内预测模式和来自当前图像的先前解码块的数据为当前视频条带的图像块生成预测块365。当将视频图像译码为帧间译码(即，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产生当前视频条带的视频块的预测块365。对于帧间预测，可以根据其中一个参考图像列表内的其中一个参考图像产生这些预测块。视频解码器30可以根据存储在DPB 330中的参考图像，使用默认构建技术来构建参考帧列表：列表0和列表1。除了条带(例如，视频条带)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，例如可以使用I、P或B分块组和/或分块对视频进行译码。

模式应用单元360用于通过解析运动矢量或相关信息和其它语法元素，确定当前视频条带的视频块的预测信息，并使用预测信息产生用于正在解码的当前视频块的预测块。例如，模式应用单元360使用接收到的一些语法元素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的视频块的运动矢量、用于条带的每个经帧间译码的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。除了条带(例如，视频条带)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，例如可以使用I、P或B分块组和/或分块对视频进行译码。

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

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

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

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

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

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

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单元(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)；以及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，用于光信号或电信号的出口或入口。

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

存储器460可以包括一个或多个磁盘、磁带机或固态硬盘，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以及存储在执行程序过程中读取的指令和数据。例如，存储器460可以是易失性的和/或非易失性的，可以是只读存储器(read-onlymemory， 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(staticrandom-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，装置500可用作图1中的源设备12和目的地设备14中的任一个或两个。

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

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

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

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

仿射运动补偿预测

在ITU-T H.265中，只使用平动运动模型进行运动补偿预测(motioncompensation prediction，MCP)。但是，在现实世界中，有多种运动，例如放大/缩小、旋转、透视运动和其它不规则运动。VTM6中采用了基于块的仿射变换运动补偿预测。如图6所示，通过2个控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)(4参数)或3个控制点运动矢量(6 参数)的运动信息来描述块的仿射运动场。

计算样本位置(x，y)处运动矢量的一般等式为：

对于4参数仿射运动模型，样本位置(x，y)处的运动矢量推导为：

对于6参数仿射运动模型，样本位置(x，y)处的运动矢量推导为：

其中，(mv_0x，mv_0y)是左上角控制点的运动矢量，(mv_1x，mv_1y)是右上角控制点的运动矢量，(mv_2x，mv_2y)是左下角控制点的运动矢量。w是块的宽度，h是块的高度。

对于使用6参数仿射运动模型的情况：

对于使用4参数仿射运动模型的情况：

dVerX＝–dHorY， (1-10)

dVerY＝dHorX。 (1-11)

至于平移运动帧间预测，也有两种仿射运动帧间预测模式：仿射融合模式和仿射AMVP 模式。

基于块的仿射变换预测

为了简化运动补偿预测，采用了基于块的仿射变换预测。为了推导每个8×8亮度子块的运动矢量，如图7所示的每个子块的中心样本的运动矢量根据上述等式进行计算，并舍入到 1/16分数精度。然后，运动补偿插值滤波器用于通过推导的运动矢量来生成每个子块的预测值。色度分量的子块大小设置为4×4。

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)可用于预测块并基于子块。亮度信号和色度信号的滤波过程相同。滤波过程包括以下步骤：

1.根据等式(1-1)从CPMV推导基于像素的运动矢量场；

2.对分数偏移使用双线性插值，根据推导的运动矢量获得插值样本；

3.使用固定的3抽头高通滤波器[–1,10,–1]执行水平滤波，然后执行垂直滤波，归一化系数为8。

前两个步骤是针对(w+2)×(h+2)区域执行的，其中，w和h分别是预测块宽度和高度。在第三步骤中应用3抽头滤波器时，每个边界添加一个像素边缘。图8描述了EIF中间步骤中使用的原始仿射块和对应的(w+2)×(h+2)块。

内存带宽计算

内存带宽计算为参考块面积与当前块面积的比值。例如，对于8×8双向预测块，在使用具有T个抽头的插值滤波器的情况下，参考面积值Sr等于2(8+T–1)(8+T–1)，块面积Sb等于 8×8。因此，内存带宽为

对于在ITU-T H.265、VVC和EVC中使用的8抽头DCT插值滤波器(DCT interpolation filter，DCTIF)，

EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用。问题定义。

使用最小子块大小8×8的子块仿射运动补偿的硬件要求比使用最小子块大小4×4的仿射运动补偿的硬件要求低得多。这至少有三个原因。

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8×8双向预测块在内存带宽计算方面是ITU-T H.265的最坏情况。在EVC中，8×8双向预测块也不会改变内存带宽方面的最坏情况(在EVC 3.0中，8×4/4×8双向预测块是最坏情况；在EVC 4.0中，4×16/16×4块是最坏情况)。基本上，在EVC和ITU-T H.265中，8×8双向预测块都可以出现在常规帧间预测中，因此使用这种最小块大小的仿射子块运动补偿不会增加运动补偿的复杂性。

2.乘法次数。8×8子块的运动补偿比四个4×4子块的运动补偿所需的乘法次数少得多。

3.内存访问。在某些硬件实现中，可以读取不少于16个样本。从这个角度来看，8×8 块在使用8抽头DCTIF的情况下采用(8+8–1)×(8+8–1)个参考样本，比4×4块更有效地利用内存。

但是，与使用最小子块大小4×4的子块仿射运动补偿相比，使用最小子块大小8×8的子块仿射运动补偿的性能有明显下降，特别是对于具有快速旋转的内容而言。对于此类内容，可以使用EIF。与使用最小子块大小8×8和4×4的子块仿射运动补偿相比，EIF的乘法较少。但是，没有仿射运动模型限制的EIF的内存带宽可能较大。此外，为了EIF的有效硬件实现，可能会出现一些额外要求。例如，从硬件的角度来看，EIF可能会出现以下要求。

A.内部缓冲区限制为N行，其中，例如，N可以是3、4、5或更大值。这表示在处理当前块(子块)的一行期间，参考图像中可以使用的行不超过N行。

B.内存访问应该是按顺序的，这表示如果对于当前块的第i行，提取了参考图像的第j 行，则对于当前块的第(i+1)行，只有第j+1行、第j+2行……可以提取。

C.除第一行外，当前块的所有行不能提取超过一行的额外行。

本发明提供了一种使用EIF和子块仿射运动补偿的自适应方案。

EIF和基于块的仿射运动补偿的自适应使用。基本算法。

EIF和子块仿射运动补偿的自适应使用的基本算法如下。

1.根据如dHorX、dHorY、dVerX、dVerY等仿射运动模型参数，计算最优子块大小M×N。

2.如果最优子块宽度M和最优子块高度N都大于或等于8，则使用M×N子块执行子块仿射运动补偿。

3.否则，检查EIF适用性条件：

a.EIF适用性条件1

b.EIF适用性条件2

c.……

d.如果满足所有EIF适用性条件，则执行EIF运动补偿

e.否则，设置M＝max(M,8)，N＝max(N,8)，并使用M×N子块执行子块运动补偿。

该基本算法的一些步骤的细节描述如下。

步骤1.最优子块大小计算

一种用于推导仿射子块大小的方法是基于仿射控制点的运动矢量差值和仿射块的宽度和高度。子块大小M×N可以通过等式(2-1)推导，其中，MvPre是运动矢量精度(例如，在 HEVC标准中为1/4像素，或在VVC和EVC标准中为1/16像素)，仿射运动模型参数dHorX、dHorY、dVerX、dVerY对于6参数模型根据等式(1-4)-(1-7)计算，对于4参数模型根据等式(1-8)-(1-11)计算。

如有必要，等式(2-1)中推导的M和N将向下调整，以确保w和h分别可被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、仿射块大小和运动矢量精度3 个索引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。

步骤3.EIF适用性条件

例如，EIF适用性条件可以如下。

1.内存带宽限制。这种限制保证了参考图像中对应于当前仿射块(EIF块)的区域的大小不超过预定义的阈值T。参考图像中对应于当前仿射块的区域的定义示例如图9所示。

2.内部缓冲区仅限于R行，其中，R是预定义的值，例如可以是3、4、5或更大值。这表示在处理当前块(子块)的一行期间，参考图像中可以使用的行不超过R行。

3.内存访问应该是按顺序的，这表示如果对于当前块的第i行，提取了参考图像的第j 行，则对于当前块的第(i+1)行，只有第j+1行、第j+2行……可以提取。

4.除第一行外，当前块的所有行不能提取超过一行的额外行。

5.仿射运动模型参数的特定范围例如如下所示：

a.

其中，a、b、c、d、e、f、g、h是预定义值或正/负无穷大。

b.

其中，a和b是预定义值。

以下示例将本发明所述的方法应用于MPEG-5/EVC。

示例1：

在该示例中，包括双线性插值和高通滤波的EIF用于基于像素的运动补偿，用于决定基于像素的运动补偿的适用性的预定义的子块大小等于4×4，在处理第一行R期间提取的最大行数等于3，dX[0]对应于dHorX，dX[1]对应于dHorY，dY[0]对应于dVerX，dY[1]对应于dVerY。

变量dX[0]、dX[1]、dY[0]、dY[1]的精度为1/512。

第一子块大小和第二子块大小的阈值相同，对应于大小为N×N的方形块，其中，N等于8。

变量eifSubblockSize设置为4。

变量eifCanBeApplied如下推导：

–eifCanBeApplied设置为真

–阵列X[i]、Y[i]如下推导：

–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eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果dY[1]小于((–1)<<9)，则变量eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果(max(0,dY[1])+Abs(dX[1]))*(1+eifSubblockSize)大于(1<<9)，则变量eifCanBeApplied等于假。

–如果eifCanBeApplied等于假，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式修改：

–sizeSbX＝max(8,sizeSbX)

–sizeSbY＝max(8,sizeSbY)

……示例2：

在该示例中，EIF子块大小等于8×8，在处理第一行R期间提取的最大行数等于4，dX[0] 对应于dHorX，dX[1]对应于dHorY，dY[0]对应于dVerX，dY[1]对应于dVerY。

变量dX[0]、dX[1]、dY[0]、dY[1]的精度为1/512。

……

变量eifSubblockSize设置为8。

变量eifCanBeApplied如下推导：

–eifCanBeApplied设置为真

–阵列X[i]、Y[i]如下推导：

–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225，则变量eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果dY[1]小于((–1)<<9)，则变量eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果(max(0,dY[1])+Abs(dX[1]))*(1+eifSubblockSize)大于2*(1<<9)，

则变量eifCanBeApplied等于假。

–如果eifCanBeApplied等于假，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式修改：

–sizeSbX＝max(8,sizeSbX)

–sizeSbY＝max(8,sizeSbY)

……

示例3：

在该示例中，EIF子块大小等于8×8，在处理第一行R期间提取的最大行数等于5，dX[0] 对应于dHorX，dX[1]对应于dHorY，dY[0]对应于dVerX，dY[1]对应于dVerY。

变量dX[0]、dX[1]、dY[0]、dY[1]的精度为1/512。

……

变量eifSubblockSize设置为8。

变量eifCanBeApplied如下推导：

–eifCanBeApplied设置为真

–阵列X[i]、Y[i]如下推导：

–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225，则变量eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果dY[1]小于((–1)<<9)，则变量eifCanBeApplied等于假

–否则，

–如果(max(0,dY[1])+Abs(dX[1]))*(1+eifSubblockSize)大于3*(1<<9)，

则变量eifCanBeApplied等于假。

–如果eifCanBeApplied等于假，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式修改：

–sizeSbX＝max(8,sizeSbX)

–sizeSbY＝max(8,sizeSbY)

……

示例4：

在该示例中，EIF子块大小等于8×8，仅检查EIF的内存带宽限制，dX[0]对应于dHorX， dX[1]对应于dHorY，dY[0]对应于dVerX，dY[1]对应于dVerY。

变量dX[0]、dX[1]、dY[0]、dY[1]的精度为1/512。

……

变量eifSubblockSize设置为8。

变量eifCanBeApplied如下推导：

–eifCanBeApplied设置为真

–阵列X[i]、Y[i]如下推导：

–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225，则变量eifCanBeApplied等于假

–如果eifCanBeApplied等于假，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式修改：

–sizeSbX＝max(8,sizeSbX)

–sizeSbY＝max(8,sizeSbY)

……

示例5：

在该示例中，EIF子块大小等于4×4，仅检查EIF的内存带宽限制，dX[0]对应于dHorX， dX[1]对应于dHorY，dY[0]对应于dVerX，dY[1]对应于dVerY。

变量dX[0]、dX[1]、dY[0]、dY[1]的精度为1/512。

……

变量eifSubblockSize设置为4。

变量eifCanBeApplied如下推导：

–eifCanBeApplied设置为真

–阵列X[i]、Y[i]如下推导：

–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eifCanBeApplied等于假

–如果eifCanBeApplied等于假，则变量sizeSbX和sizeSbY按如下方式修改：

–sizeSbX＝max(8,sizeSbX)

–sizeSbY＝max(8,sizeSbY)

……

根据本发明，视频译码的方法可以在视频编码设备或视频解码设备中通过在图12中示意性示出的以下步骤来实现：

-步骤1210：确定仿射块的控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)；

-步骤1211：确定所述仿射块的子块的第一子块大小；

-步骤1212：确定在步骤1211中确定的所述第一子块大小是否大于或等于第一子块大小阈值；

-步骤1220：如果步骤1212的输出为“是”，则使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测；

-步骤1230：如果步骤1212的输出为“否”，则根据所述CPMV的值，确定是否应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

-步骤1231：如果步骤1230的输出为“是”，则使用所述基于像素的运动矢量场对所述仿射块的子块执行运动补偿；

-步骤1232：如果步骤1230的输出为“否”，则使用第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小基于所述第一子块大小。

图13示出了本发明实施例提供的帧间预测装置示例的框图。特别地，图13示出了帧间预测装置(模块)1300。在一个示例中，例如，帧间预测装置1300可以实现为图2中的244或图3中的344。帧间预测装置1300包括确定单元(模块)1310和帧间预测处理单元1320。

确定单元1310用于确定仿射块的控制点运动矢量(control point motionvector，CPMV) 和所述仿射块的子块的第一子块大小。帧间预测处理单元1320用于：如果第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用第一子块大小对仿射块执行基于子块的仿射变换预测；如果第一子块大小小于第一子块大小阈值，则根据CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对仿射块执行运动补偿；在确定不应用基于像素的运动矢量场时，使用第二子块大小对仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小是基于所述第一子块大小；在确定应用基于像素的运动矢量场时，使用基于像素的运动矢量场对仿射块的子块执行运动补偿。

本发明实施例提供的方法可以由本发明实施例提供的装置执行。本发明实施例提供的方法的其它特征和实现方式对应于本发明实施例提供的装置的特征和实现方式。

实施例提供的方法的优点与实施例提供的装置的对应实现方式的优点相同。

确定单元1310和帧间预测处理单元1320可以以硬件、软件、固件或其任何组合实现。如果以软件来实现，则各种功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质中或通过通信介质传输，且由基于硬件的处理单元执行。指令可以通过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一或多个处理器来执行。因此，本文所使用的术语“处理器”可以指上述结构中的任一种或适于实施本文所述技术的任何其它结构。另外，在一些方面中，本文描述的各种功能可以提供在用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内，或者并入在组合编解码器中。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。

在本发明的以下方面中概述了一些特定实施例。

根据第一方面，提供了一种在编码器中实现的方法，所述方法包括：

根据仿射帧间预测确定仿射块的控制点；

确定所述子块的子块大小；

根据所述控制点确定所述仿射块的子块的运动矢量；

选择插值滤波器以应用于对应于所述子块的参考块；

将所述插值滤波器应用于所述参考块，以确定分数位置处的参考样本；

根据所述子块的当前样本与所述参考块处的参考样本之间的差值，确定所述子块的残差信息；

将所述残差信息编码到码流中。

根据第二方面，提供了一种在解码器中实现的方法，所述方法包括：

确定所述子块的子块大小；

根据所述控制点确定所述仿射块的子块的运动矢量；

选择插值滤波器以应用于对应于所述子块的参考块；

确定当前样本的运动矢量指向所述参考块处的分数位置，所述当前样本的所述运动矢量相对于所述子块的所述运动矢量偏移；

将所述插值滤波器应用于所述参考块，以确定分数位置处的参考样本；

根据所述参考样本确定预测信息；

根据所述预测信息和码流中包括的所述仿射块的残差信息重建所述仿射块。

根据第三方面，提供了一种编码器，包括用于执行根据第一方面或第二方面中任一项所述的方法的处理电路。

根据第四方面，提供了一种解码器，包括用于执行根据第一方面或第二方面中任一项所述的方法的处理电路。

根据第五方面，提供了一种包括程序代码的计算机程序产品，当所述程序代码在计算机或处理器中执行时，所述程序代码用于执行第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

根据第六方面，提供了一种解码器，包括：

一个或多个处理器；

非瞬时性计算机可读存储介质，与所述处理器耦合并存储由所述处理器执行的程序，其中，当所述处理器执行所述程序时，使所述解码器执行根据第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

根据第七方面，提供了一种编码器，包括：

一个或多个处理器；

非瞬时性计算机可读存储介质，与所述处理器耦合并存储由所述处理器执行的程序，其中，当所述处理器执行所述程序时，使所述编码器执行根据第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

根据第八方面，提供了一种携带程序代码的非瞬时性计算机可读介质，所述程序代码在由计算机设备执行时，使所述计算机设备执行第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

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

图10为用于实现内容分发业务的内容供应系统3100的框图。该内容供应系统3100包括捕获设备3102、终端设备3106，并可选地包括显示器3126。捕获设备3102通过通信链路3104 与终端设备3106通信。通信链路可以包括上文描述的通信通道13。通信链路3104包括但不限于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用于生成数据，并且可以通过上文实施例中所示的编码方法对数据进行编码。可选地，捕获设备3102可以将数据分发到流媒体服务器(图中未示出)，该服务器对数据进行编码并将编码数据发送给终端设备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、车载设备或其任何组合等。例如，捕获设备3102可以包括上文描述的源设备12。当数据包括视频时，捕获设备3102中包括的视频编码器20可以实际执行视频编码处理。当数据包括音频(即语音)时，捕获设备 3102中包括的音频编码器可以实际执行音频编码处理。对于一些实际场景，捕获设备3102 通过将经编码的视频数据和经编码的音频数据一起复用来分发经编码的视频数据和经编码的音频数据。对于其它实际场景，例如在视频会议系统中，不复用经编码的音频数据和经编码的视频数据。捕获设备3102分别将经编码的音频数据和经编码的视频数据分发到终端设备 3106。

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

对于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、电视机3114、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)3122或车载设备3124，终端设备可以将解码数据馈送到其显示器。对于不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，在其中连接外部显示器3126以接收和显示解码数据。

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

图11为终端设备3106的示例结构的示意图。在终端设备3106从捕获设备3102接收到流后，协议处理单元3202分析该流的传输协议。所述协议包括但不限于实时流协议(realtime streaming protocol，RTSP)、超文本传输协议(hyper text transfer protocol，HTTP)、HTTP直播流协议(HTTP live streaming protocol，HLS)、MPEG-DASH、实时传输协议(real-time transport protocol，RTP)、实时消息传输协议(real time messagingprotocol，RTMP)，或其任何种类的组合等。

在协议处理单元3202对流进行处理之后，生成流文件。文件被输出到解复用单元3204。解复用单元3204可以将复用数据分离成经编码的音频数据和经编码的视频数据。如上所述，对于一些实际场景，例如在视频会议系统中，不复用经编码的音频数据和经编码的视频数据。在这种情况下，不通过解复用单元3204，将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，生成视频基本码流(elementary stream，ES)、音频ES和可选的字幕。视频解码器3206，包括上述实施例中说明的视频解码器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，并将该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。或者，可以在将视频帧发送至同步单元3212之前存储在缓冲区(图11中未示出)中。类似地，可以在将音频帧发送至同步单元3212之前存储在缓冲区(图11中未示出)中。

同步单元3212同步视频帧和音频帧，并将视频/音频提供给视频/音频显示器3214。例如，同步单元3212同步视频信息和音频信息的呈现。信息可以使用与经译码的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传送有关的时间戳以语法进行译码。

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

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

数学运算符

本申请中使用的数学运算符与C编程语言中使用的数学运算符类似。但是，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，例如幂运算和实值除法。编号和计数规范通常从0开始，例如，“第一个”相当于第0个，“第二个”相当于第1个，等等。

算术运算符

算术运算符定义如下：

逻辑运算符

逻辑运算符定义如下：

x&&y x和y的布尔逻辑“与”运算

x||y x和y的布尔逻辑“或”运算

！ 布尔逻辑“非”运算

x？y:z如果x为真或不等于0，则求y的值，否则，求z的值。

关系运算符

关系运算符定义如下：

>大于

>＝大于或等于

<小于

<＝小于或等于

＝＝等于

！＝不等于

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

按位运算符

按位运算符定义如下：

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

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

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

x>>y x的二的补码整数表示算术右移y个二进制位。只有y为非负整数值时才有这个函数定义。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 x的二的补码整数表示算术左移y个二进制位。只有y为非负整数值时才有这个函数定义。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

算术运算符定义如下：

＝赋值运算符

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

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

+＝递增指定量，即，x+＝3相当于x＝x+3，x+＝(–3)相当于x＝x+(–3)。

–＝递减指定量，即，x–＝3相当于x＝x–3，x–＝(–3)相当于x＝x–(–3)。

范围表示法

以下符号用来说明值的范围：

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

数学函数

定义了以下数学函数：

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

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

Ceil(x)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运算，单位为弧度。

Floor(x)小于或等于x的最大整数。

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

Log2(x)x以2为底的对数。

Log10(x)x以10为底的对数。

Round(x)＝Sign(x)*Floor(Abs(x)+0.5)

Sin(x)三角正弦函数，对参数x运算，单位为弧度。

Swap(x,y)＝(y,x)

Tan(x)三角正切函数，对参数x运算，单位为弧度。

运算优先级顺序

当没有使用括号来显式指示表达式中的优先顺序时，适用以下规则：

-高优先级的运算在低优先级的任何运算之前计算。

-相同优先级的运算从左到右依次计算。

下表从最高到最低的顺序说明运算的优先级，表中位置越高，优先级越高。

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

表：运算优先级按照最高(表格顶部)到最低(表格底部)排序

逻辑运算的文本描述

在文本中，逻辑运算的语句用数学形式描述如下：

可以用以下方式描述：

……如下/……以下为准：

–如果条件0，则语句0

–否则，如果条件1，则语句1

-……

–否则(关于剩余条件的提示性说明)，则语句n

文本中的每个“如果……否则，如果……否则，……”语句都以“……如下”或“……以下适用”开头，紧接“如果……”。“如果……，否则，如果……，否则，……”的最后一个条件始终是“否则，……”。中间的“如果……否则，如果……否则，……”语句可以通过使“……如下”或“……以下适用”与结尾“否则，……”匹配来识别。

在文本中，逻辑运算的语句用数学形式描述如下：

可以用以下方式描述：

……如下/……以下为准：

–如果以下所有条件为真，则语句0：

–条件0a

–条件0b

否则，如果满足以下一个或多个条件，则语句1：

–条件1a

–条件1b

-……

–否则，语句n

在文本中，逻辑运算的语句用数学形式描述如下：

可以用以下方式描述：

当条件0，则语句0

当条件1，则语句1

虽然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。一般而言，如果图像处理译码限于单个图像17，则仅帧间预测单元244(编码器)和344(解码器)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)同样可以用于静止图像处理，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等描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果以软件来实现，则各种功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质中或通过通信介质传输，且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括与有形介质(例如，数据存储介质)对应的计算机可读存储介质，或包括任何便于将计算机程序从一处传送到另一处的介质(例如，根据通信协议)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)如信号或载波等通信介质。数据存储介质可以是通过一个或多个计算机或一个或多个处理器访问的任何可用介质，以检索用于实现本发明所述技术的指令、代码和/或数据结构。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

作为示例而非限制，这些计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储设备、闪存或可以用于存储指令或数据结构形式的所需程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴缆线、光纤缆线、双绞线、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传输指令，则同轴缆线、光纤缆线、双绞线、DSL或红外线、无线电和微波等无线技术包括在介质的定义中。但是，应当理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质并不包括连接、载波、信号或其它瞬时性介质，而是涉及非瞬时性有形存储介质。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(compact disc，CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(digital 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。以上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 integratedcircuit，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一或多个处理器来执行。因此，本文所使用的术语“处理器”可以指上述结构中的任一种或适于实施本文所述技术的任何其它结构。另外，在一些方面中，本文描述的各种功能可以提供在用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内，或者并入在组合编解码器中。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。

本发明技术可以在多种设备或装置中实现，这些设备或装置包括无线手机、集成电路 (integrated circuit，IC)或一组IC(例如芯片组)。本发明描述了各种组件、模块或单元，以强调用于执行所公开技术的设备的功能方面，但未必需要由不同的硬件单元实现。相反，如上所述，各种单元可以结合合适的软件和/或固件组合在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 (14)

1.一种在编码器或解码器中实现的视频译码方法，其特征在于，所述方法包括：

确定仿射块的控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)；

确定所述仿射块的子块的第一子块大小；

如果所述第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测；

如果所述第一子块大小小于所述第一子块大小阈值，则根据所述CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

在确定不应用所述基于像素的运动矢量场时，使用第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小是基于所述第一子块大小；

在确定应用所述基于像素的运动矢量场时，使用所述基于像素的运动矢量场执行所述仿射块的运动补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一子块大小小于所述第二子块大小阈值时，所述第二子块大小设置为第二子块大小阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二子块大小阈值是方形子块大小阈值N×N。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二子块大小阈值为8×8。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进行以下计算：

sizeSbX'＝Max(8,sizeSbX)

sizeSbY'＝Max(8,sizeSbY)

其中，所述第二子块大小阈值为8，sizeSbX和sizeSbY表示所述第一子块大小，sizeSbX'和sizeSbY'表示所述第二子块大小。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二子块大小阈值与所述第一子块大小阈值相同。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿包括：

推导所述仿射块的所述基于像素的运动矢量场；

根据所述推导的运动矢量场，获得参考图像中的插值样本；

将高通滤波器应用于所述插值样本。

8.一种编码器(20)，其特征在于，包括处理电路，用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.一种解码器(30)，其特征在于，包括处理电路，用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括指令，当计算机执行所述程序时，使所述计算机执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

11.一种解码器(30)，其特征在于，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，所述一个或多个处理器执行所述指令时，使所述解码器执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

12.一种编码器(20)，其特征在于，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，所述一个或多个处理器执行所述指令时，使所述编码器执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

13.一种携带程序代码的非瞬时性计算机可读介质，其特征在于，计算机设备执行所述程序代码时，使所述计算机设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

14.一种用于对视频序列进行译码的解码器(30)或编码器(20)，其特征在于，包括：

确定单元，用于确定仿射块的控制点运动矢量(control point motion vector，CPMV)和所述仿射块的子块的第一子块大小；

预测和确定单元，用于：

如果所述第一子块大小大于或等于第一子块大小阈值，则使用所述第一子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测；

如果所述第一子块大小小于所述第一子块大小阈值，则根据所述CPMV的值，确定是否不应用基于像素的运动矢量场对所述仿射块执行运动补偿；

在确定不应用所述基于像素的运动矢量场时，使用第二子块大小对所述仿射块执行基于子块的仿射变换预测，其中，所述第二子块大小是基于所述第一子块大小；

在确定应用所述基于像素的运动矢量场时，使用所述基于像素的运动矢量场执行所述仿射块的运动补偿。

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