TW201907732A - 視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器 - Google Patents

視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器 Download PDF

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Abstract

一種視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器。視訊編碼方法包括：接收畫面；將畫面分割成多個區塊；針對各個區塊分別執行編碼程序，編碼程序包括：根據分割參數，將該些區塊中的特定區塊平均分割成多個相同尺寸的子區塊；對該些子區塊分別進行畫面內預測，以搜尋該些子區塊所對應的多個預測模式；根據該些預測模式對該些子區塊進行索引編號，以產生索引地圖；依據索引地圖，產生索引編碼資訊；根據索引編碼資訊對特定區塊進行編碼，以產生對應的視訊編碼資料。

Description

視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器
本發明是有關於一種影像處理的方法及裝置，且特別是有關於一種視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器。
近來，隨著人們對於視訊畫面品質與尺寸的要求不斷提升，如何提供支援高解析度、高訊框率(frame rate)的視訊編解碼技術成為業界致力的議題之一。以虛擬實境視訊影像(VR 360)的應用為例，為了提供使用者良好的沉浸式體驗，對視訊解析度的要求可能高達8K、16K、甚至32K以上，另外對訊框率的要求亦可能高達90訊框/每秒(frame rate per second，FPS)、甚至120訊框/每秒。
傳統的視訊編碼技術是將畫面分割成多個區塊進行編碼。一般而言，可能對較單純的畫面背景採用較大尺寸的子區塊進行編碼以獲得較佳的壓縮率，並對包含較多畫面細節的區域採用較小尺寸的子區塊進行編碼以獲得較佳視訊品質。
本發明是關於一種視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器。根據本發明實施例，畫面中的各個區塊會被平均分割成尺寸相同的多個子區塊。透過此方式，裝置在對畫面作編解碼的過程中將不需額外紀錄或處理各個區塊所對應的四叉樹分割資訊，故可減輕裝置的運算負擔。此外，每個區塊中的子區塊經畫面內預測後會被索引編號，使得區塊轉換成一索引地圖，索引地圖可進一步被壓縮成一索引編碼資訊供後續編解碼處理，以提升編解碼效能。
根據本發明之一方面，提出一種由包括處理器的電子裝置實現的視訊編碼方法，其包括以下步驟：處理器接收畫面；處理器將畫面分割成多個區塊；處理器針對各個區塊分別執行編碼程序，編碼程序包括：根據分割參數，將該些區塊中的特定區塊平均分割成多個相同尺寸的子區塊，分割參數係決定特定區塊的分割深度；對該些子區塊分別進行畫面內預測，以搜尋該些子區塊所對應的多個預測模式；根據該些預測模式對該些子區塊進行索引編號，以產生索引地圖，索引地圖包括用以表示該些預測模式的多個預測模式索引值；依據索引地圖產生索引編碼資訊；根據索引編碼資訊對特定區塊進行編碼，以產生對應的視訊編碼資料。
根據本發明之另一方面，提出一種視訊編碼器。視訊編碼器包括記憶體以及處理器。處理器耦接記憶體，並經配置而用以：接收畫面；將畫面分割成多個區塊；針對各個區塊分別執行編碼程序，編碼程序包括：根據分割參數，將該些區塊中的特定區塊平均分割成多個相同尺寸的子區塊，分割參數係決定特定區塊的分割深度；對該些子區塊分別進行畫面內預測，以搜尋該些子區塊所對應的多個預測模式；根據該些預測模式對該些子區塊進行索引編號，以產生索引地圖，索引地圖包括用以表示該些預測模式的多個預測模式索引值；依據索引地圖產生索引編碼資訊；根據索引編碼資訊對特定區塊進行編碼，以產生對應的視訊編碼資料。
根據本發明之另一方面，提出一種由包括處理器的電子裝置實現的視訊解碼方法，其包括以下步驟：接收對應區塊的視訊編碼資料，其中區塊被平均分割成多個相同尺寸的子區塊；根據索引編碼資訊重建對應區塊的索引地圖，索引地圖包括多個預測模式索引值，該些預測模式索引值分別對應該些子區塊基於畫面內預測所取得的多個預測模式；根據該索引地圖的該些預測模式索引值以及該些預測模式索引值所對應的該些子區塊基於該畫面內預測所取得的該些預測模式，重建該些子區塊中的各個畫素值。
根據本發明之另一方面，提出一種視訊解碼器。視訊解碼器包括記憶體以及處理器。處理器耦接記憶體，並經配置而用以：接收對應區塊的視訊編碼資料，其中區塊被平均分割成多個相同尺寸的子區塊；根據索引編碼資訊重建對應區塊的索引地圖，索引地圖包括多個預測模式索引值，該些預測模式索引值分別對應該些子區塊基於畫面內預測所取得的多個預測模式；根據該索引地圖的該些預測模式索引值以及該些預測模式索引值所對應的該些子區塊基於該畫面內預測所取得的該些預測模式，重建該些子區塊中的各個畫素值。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
本發明提出一種視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器。視訊編碼可對視訊資料進行壓縮，以降低資料傳輸量的技術。視訊解碼可對壓縮後的視訊資料進行解壓縮，以還原壓縮前的視訊資料。
本發明的視訊編碼方法以及視訊解碼方法可由電子裝置來實施。電子裝置例如包括記憶體以及處理器。記憶體用以儲存可供處理器取得或執行的程式、指令、資料或檔案。處理器耦接記憶體，其經配置後可執行本發明實施例之視訊編碼方法及視訊解碼方法。處理器可例如被實施為微控制單元(microcontroller)、微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor)、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、數位邏輯電路、現場可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array，FPGA)、或其它具有運算處理功能的硬體元件。
本發明的視訊編碼方法以及視訊解碼方法亦可實作為一或多個軟體程式，此一或多個軟體程式可儲存於非暫態電腦可讀取儲存媒體(non-transitory computer readable storage medium)，例如硬碟、光碟、隨身碟、記憶體，當處理器從非暫態電腦可讀取儲存媒體載入軟體程式時，可執行本發明的視訊編碼方法以及視訊解碼方法。然熟習本發明之技藝者應瞭解到，在本發明實施例中所提及的方法步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。
另一方面，根據本發明實施例，用以執行視訊編碼方法的電子裝置可視為一視訊編碼器，而用以執行視訊解碼方法的電子裝置可視為一視訊解碼器。視訊編碼器與視訊解碼器可能分別設置在影像提供端以及影像接收端，亦可能整合在同一設備當中。視訊編碼器連同視訊解碼器可視為一視訊編解碼(video codec)系統或設備，或是作為其中的一部分。
第1圖繪示依照本發明一實施例的視訊編碼器100的範例方塊圖。視訊編碼器100包括畫面分割模組102、預測模組104、轉換模組106、量化模組108、熵編碼模組110、逆量化模組112以及逆轉換模組114。該等模組可以軟體(如程式、檔案、資料)、硬體(如邏輯電路)或其結合的方式實現於視訊編碼器100中的處理器，並經處理器操作以實現本發明實施例的視訊編碼方法。
畫面分割模組102可接收畫面IM，並將畫面IM分割成多個區塊。畫面IM例如是一視訊畫面串列中的其中一幀畫面。區塊例如是一最大編碼單元(largest coding unit，LCU)，或被稱為編碼樹單元(coding tree unit，CTU)。每一個區塊具有以L´L矩陣形式排列的多個畫素，其中L為正整數。
視訊編碼器100可以區塊為單位對畫面IM中的每個區塊作一編碼程序，以產生對應的視訊編碼資料BS。所述之編碼程序可例如透過預測模組104、轉換模組106、量化模組108、熵編碼模組110、逆量化模組112以及逆轉換模組114的協作來實現。
預測模組104可將區塊平均分割成相同尺寸的多個子區塊，並對各個子區塊作畫面內預測(intra prediction)，以針對每個子區塊搜尋合適的預測模式。預測模組104可根據搜尋到的預測模式對區塊中的子區塊進行索引編碼，以產生索引地圖，並將索引地圖壓縮成索引編碼資訊供後續編碼處理。
轉換模組106可根據索引編碼資訊對區塊進行轉換編碼程序，以將區塊轉換成轉換區塊。轉換編碼程序可以是離散餘弦轉換(discrete cosine transform，DCT)或是其他轉換演算法。舉例來說，轉換模組106可先根據索引編碼資訊還原預測後的區塊，並將該預測後的區塊與畫面IM中的原區塊作比較以產生殘值資料(residual data)，再對殘值資料進行轉換編碼程序以產生轉換後資料。
殘值資料可被呈現為轉換單元(transform unit)作處理。在一實施例中，轉換單元與子區塊具有相同尺寸，也就是說，轉換模組106在執行轉換編碼程序的過程中，可不對子區塊作進一步分割。
量化模組108可根據預設的量化步階(quantization step)對轉換後資料進行量化處理，以產生量化後資料並提供至熵編碼模組110。
熵編碼模組110可對量化後資料進行熵編碼處理以產生視訊編碼資料BS。熵編碼處理可例如是基於語法的自適應二進制算數編碼(syntax-based context adaptive binary arithmetic coding，SBAC)、自適應二進制算數編碼(context adaptive binary arithmetic coding ，CABAC)、自適應變動長度編碼(context adaptive variable length coding)、或其它合適的熵編碼技術。
逆量化模組112以及逆轉換模組114可將被轉換至頻域的殘值資料分別作逆量化及逆轉換處理，以重建畫素值域的資料。重建後的資料可被提供至預測模組104以進行預測。所述之逆量化及逆轉換處理可分別是轉換模組106及量化模組108的逆處理，其可由目前視訊編碼器或視訊解碼器中所採用的逆量化及逆轉換技術來實現。
第2圖繪示依照本發明一實施例的視訊編碼方法的範例流程圖。所述之編碼程序可例如由第1圖的視訊編碼器100來實現，或是由包含處理器的電子裝置來實施。
在步驟S202，畫面分割模組102接收畫面IM，並將畫面IM分割成多個區塊。
在步驟S204，預測模組104根據分割參數，將多個區塊中的一特定區塊平均分割成多個相同尺寸的子區塊，其中分割參數係決定特定區塊的分割深度。
在一實施例中，分割參數可表示特定區塊的分割深度(depth of partition)。舉例來說，當分割深度=1，表示將特定區塊分割成1×1個子區塊；當分割深度=2，表示將特定區塊分割成2×2個子區塊；當分割深度=K，表示將特定區塊平均分割成K×K個子區塊，以此類推。又一實施例中，當分割深度=n，係表示以m的n次方對特定區塊作切割，其中m、n為正整數。舉例來說，若m=2，則當分割深度=2，係表示將一特定區塊分割成4×4個子區塊。
在一實施例中，分割參數可根據基準值與選定深度值之間的差值決定，其中選定深度值係表示對特定區塊作平均分割的分割深度。在此實施例中，分割參數(δ)可例如表示如下：
(式一)
其中Bdv為基準值，Rdv為選定深度值。舉例來說，可預先設定Bdv=2，此時若需將特定區塊平均分割成3×3個子區塊，也就是Rdv=3，分割參數(δ)只需以1表示即可，進而減少傳輸分割參數所需的資料量。
在一實施例中，分割參數可包含於一畫面參數組(picture parameter set)或一切片標頭(slice header)。
在步驟S206，預測模組104對特定區塊中的各個子區塊分別進行畫面內預測(intra prediction)，以搜尋各個子區塊所對應的預測模式。
畫面內預測例如包括將一子區塊的鄰近畫素選為預測子(predictor)，並將預測子以不同的預測模式進行內插(或其他數值預測演算法)，以預測子區塊的畫素內容。預測模組104可根據子區塊在不同預測模式下的效能，自多個預測模式中選擇對子區塊最佳的預測模式。不同的預測模式例如對應不同的預測角度，預測模式的數量可根據所採用的視訊編碼協定而有所不同。
在步驟S208，預測模組104根據預測模式對子區塊進行索引編號，以產生索引地圖。索引地圖包括用以表示預測模式的預測模式索引值。舉例來說，若一特定區塊包括3×3個子區塊，則每個子區塊皆會被賦予一索引編號以表示相應的預測模式。因此，該特定區塊將被轉換成包括3×3(=9)個預測模式索引值的一張索引地圖。
在步驟S210，預測模組104根據索引地圖產生索引編碼資訊。舉例來說，預測模組104可例如將索引地圖視為一編碼簿(code book)，並利用壓縮編碼簿的方法對索引地圖進行壓縮，以產生索引編碼資訊。
在一實施例中，預測模組104可先對索引地圖中的預測模式索引值進行調整，再對索引地圖進行壓縮，以提升整體的壓縮比。相關細節將在之後配合第10圖作說明。
在步驟S212，視訊編碼器100根據索引編碼資訊對特定區塊進行編碼，以產生對應的視訊編碼資料。舉例來說，轉換模組106可先根據索引編碼資訊還原預測後的區塊，並將該預測後的區塊與原區塊作比較以產生殘值資料，再對殘值資料進行轉換編碼程序以產生轉換後資料。 之後，再透過量化模組108以及熵編碼模組110的處理，即可產生相應於被編碼的特定區塊的視訊編碼資料。
第3圖繪示將畫面IM的區塊BL平均分割成相同尺寸的多個子區塊SB的示意圖。
在第3圖的範例中，待編碼的畫面IM被視訊編碼器100中的畫面分割模組102分割成4×4個區塊BL，其中每個區塊BL例如代表一個LCU。針對待處理的某一區塊BL，預測模組104可根據分割參數將其分割成8×8個相同尺寸的子區塊SB作處理。預測模組104並不需視畫面內容或其他條件將LCU分割成大小不等的子區塊，故可省去記錄或維持四叉樹分割或其他非均勻分割方式的分割資訊，進而降低編解碼過程中所需處理的資料量。
應注意的是，雖然第3圖是以4×4個區塊BL以及8×8個子區塊SB作為範例，但此並非用以限制本發明。根據本發明實施例，區塊BL以及子區塊SB的數量皆可以是任意的，端看視訊的應用而定。
第4圖繪示根據本發明一實施例之決定分割參數的範例流程圖。根據此實施例，視訊編碼器100可先運算畫面局部的一或多個區塊在不同候選分割參數下作分割所分別對應的編碼成本函數值，再從中選擇對應最低編碼成本的候選分割參數作為畫面IM的分割參數。
如第4圖所示，在步驟S402，視訊編碼器100自多個區塊中，選取位在畫面局部的一或多個區塊。在一實施例中，所述之畫面局部例如是指畫面的左上角區域或中心區域。
在步驟S404，視訊編碼器100基於不同的候選分割參數，對位在該畫面局部的一或多個區塊分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的多個編碼成本函數值。不同的候選分割參數對應不同的分割深度。編碼成本函數例如是位元率失真最佳化(rate-distortion optimization，RDO)成本函數、絕對差值和(sum of absolute difference，SAD)成本函數、絕對轉換後差值和(sum of absolute transformed difference，SATD)成本函數等。
在步驟S406，視訊編碼器100根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一，以作為分割參數。舉例來說，視訊編碼器100可選擇對應最低編碼成本的候選分割參數作為畫面IM的分割參數。
第5圖繪示根據第4圖的流程決定分割參數的示意圖。在第5圖的範例中，視訊編碼器100可根據三種不同的候選分割參數P1、P2、P3，將位在畫面IM左上角的區塊BL分別切割成2×2個子區塊、3×3個子區塊、以及4×4個子區塊。
視訊編碼器100可分別針對該些候選分割參數P1、P2、P3計算對應的編碼成本函數值，並挑選對應最小編碼成本函數值的候選分割參數來作為畫面IM的分割參數。
舉例來說，若視訊編碼器100判斷出當區塊BL以候選分割參數P2進行分割後作編碼所產生的RDO函數值最小，則可選擇以候選分割參數P2作為畫面IM的分割參數。
雖然第5圖的範例是對畫面IM左上角的區塊BL採用不同的候選分割參數進行分割以決定整張畫面IM的分割參數，但本發明並不限於此。在一些實施例中，可針對畫面IM中的一或多個區域的一或多個區塊採用不同的候選分割參數進行分割，以決定分割參數的值。
第6圖繪示根據本發明另一實施例之決定分割參數的範例流程圖。根據此實施例，視訊編碼器100可先運算畫面IM中所有區塊BL在不同候選分割參數下作分割後所分別對應的編碼成本函數值，再從中選擇對應最低編碼成本的候選分割參數作為分割參數。
如第6圖所示，在步驟S602，視訊編碼器100基於不同的候選分割參數，對畫面IM中的多個區塊BL分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的多個編碼成本函數值。
在步驟S604，視訊編碼器100根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一作為分割參數。
第7A圖~第7C圖繪示根據第6圖的流程決定分割參數的示意圖。在第7A圖的範例中，視訊編碼器100根據候選分割參數P1’將位在畫面IM中的各個區塊BL分別切割成2×2個子區塊。在第7B圖的範例中，視訊編碼器100根據候選分割參數P2’將位在畫面IM中的各個區塊BL分別切割成3×3個子區塊。在第7C圖的範例中，視訊編碼器100根據候選分割參數P3’將位在畫面IM中的各個區塊BL分別切割成4×4個子區塊。
視訊編碼器100可分別針對候選分割參數P1’、P2’、P3’計算對畫面IM作分割後進行編碼所得到的編碼成本函數值，並挑選對應最小編碼成本函數值的候選分割參數來作為分割參數。
除了透過上述方式決定分割參數，在一實施例中，視訊編碼器100亦可接收使用者操作參數，並根據使用者操作參數設定分割參數，以供使用者手動設定畫面IM的分割參數。
上述多種決定分割參數的實施方式可以彼此結合。舉例來說，針對一視訊串流中的不同畫面，視訊編碼器100可採用以下至少其一的方式來決定畫面的分割參數：(1)以第4圖實施例之方式來決定分割參數、(2) 以第6圖實施例之方式來決定分割參數、以及(3)根據使用者操作參數來決定分割參數。
舉例來說，視訊編碼器100可針對視訊串流中的部分畫面採用第4圖的方式來決定其分割參數，並針對剩餘的畫面採用第5圖方式來決定其分割參數。
在產生某一畫面IM的分割參數後，視訊編碼器100可將該分割參數套用至視訊資料中的其他一或多個畫面。舉例來說，視訊編碼器100在針對視訊畫面串列中的第1張畫面決定一對應的分割參數後，可將該分割參數套用至接續的第2張~第i張畫面，以對該些畫面中的區塊採用相同的分割深度進行分割，其中i為大於1的正整數。視訊編碼器100亦可針對第i+1張畫面再次執行如第4圖或第6圖的流程，或是供使用者進行設定，以決定另一分割參數，並將其套用至第i+1張畫面~第k張畫面，以決定該些畫面中區塊的分割深度，其中k為大於i+1的正整數。視訊編碼器100亦可對視訊畫面串列中的所有畫面採用單一個分割參數，或是根據視訊資料的類型或需求(如延遲要求、畫質要求等)而採取相應的分割參數。
第8圖繪示對區塊BL中的一子區塊SBt 進行畫面內預測的示意圖。雖然第8圖的範例是以對角線方向對子區塊作畫面內預測，然此僅是作為說明之用，並非用以限制本發明。
在第8圖的範例中，視訊編碼器100的預測模組104在對子區塊SBt 作畫面內預測時，係以位在子區塊SBt 上方的鄰近子區塊SBa ~SBc 中的兩列鄰近畫素列PR1、PR2中的畫素作為預測子進行預測，其中畫素列PR1為緊鄰子區塊SBt 的上邊緣的畫素列，畫素列PR2為緊鄰畫素列PR1的上邊緣的畫素列，畫素列PR1、PR2分別包括多個畫素。預測模組104可根據鄰近畫素列PR1、PR2中的畫素沿著左下方向的內插結果，預測子區塊SBt 中畫素的畫素值。由於採用多個鄰近畫素列中的畫素作為預測子，故可提升對子區塊SBt 作畫面內預測的效能。
然應注意的是，本發明並不以上述範例為限。對一子區塊作畫面內預測時，亦可將鄰近於該子區塊的一或多個畫素列中的畫素作為預測子。
第9A圖繪示對區塊BL中的各個子區塊SB進行索引編碼後所產生的索引地圖MP的示意圖。在第9A圖的範例中，索引地圖MP包括8´8個預測模式索引值，每個預測模式索引值皆對應一個子區塊SB的預測模式，也就是對子區塊SB執行畫面內預測後所搜尋出的最佳預測角度。
第9B圖繪示不同預測角度(預測模式)與預測模式索引值的對應圖。如第9B圖所示，每個預測角度皆對應一預測模式索引值(例如2~67)，另外預測模式索引值=0例如表示估算整個區塊之平均值的平均模式(DC mode)，而預測模式索引值=1例如表示估算整個區塊之漸層的漸層(planar mode)模式。預測角度相近者，其預測模式索引值亦相近。舉例來說，在第9B圖的範例中，預測模式索引值=2所對應的預測角度與預測模式索引值=3所對應的預測角度相近。當知本揭露並不以上述範例為限，預測模式索引值的數值大小、預測模式的數量等，皆可因所採用的視訊編解碼規格而有所調整。
第10圖繪示對索引地圖MP中的預測模式索引值進行調整以產生調整後索引地圖MP’的示意圖。
根據本發明實施例，索引地圖MP可視為編碼簿進行壓縮以產生索引編碼資訊。索引編碼資訊可包括複製模式符碼以及跑字符碼，更可進一步包括索引值符碼。複製模式符碼係指示一複製方向。跑字符碼係指示一特定數量，其中針對區塊BL中的該些子區塊SB中包含該特定數量的一組連續子區塊集合，該組連續子區塊集合中的每一個子區塊所對應的預測模式索引值分別與位在該複製方向上的一鄰接子區塊所對應的預測模式索引值相同。索引值符碼則是用以指示一特定子區塊所對應的一特定預測模式索引值，該特定預測模式索引值與該組連續子區塊集合中的各該子區塊所對應的預測模式索引值相同。
為方便說明，索引地圖MP中各個子區塊的座標位置係以(X，Y)來描述，其中X為橫軸座標1~8，Y為縱軸座標A~H。舉例來說，位於(7，A)位置的子區塊係指位在索引地圖MP中第7行、第A列的子區塊。根據索引地圖MP，可知位於座標(7，A)、(8，A)、(1，B)、(2，B)、(3，B)等位置的子區塊的預測模式索引值皆等於23，且以一水平逐線掃描(raster scan)順序來說，該些子區塊為一組連續子區塊集合，故針對此組數值，可將複製模式符碼設為「copy left mode flag」以表示複製方向為「向左」，並將索引值符碼設為「mode index #23」以表示欲複製的預測模式索引值為「23」，並將跑字符碼設為「run value (5)」以表示欲複製預測模式索引值的連續子區塊集合包含「5個」子區塊。也就是說，位於座標(3，B)的子區塊的預測模式索引值係複製自位於其左方之座標為(2，B)的子區塊的預測模式索引值，而位於座標(2，B)的子區塊的預測模式索引值係複製自位於其左方之座標為(1，B)的子區塊的預測模式索引值，以此類推。另外，針對非連續的預測模式索引值，例如針對座標(2，A)的子區塊，其跑字符碼可設為「run value (0)」，索引值符碼可設為「mode index #2」。
上述例子中，跑字符碼所表示的子區塊預測模式索引值的複製數量是從1開始起算，故「run value (5)」是表示欲複製的子區塊集合包括5個子區塊。然本揭露並不限於此，在一實施例中，跑字符碼所表示的子區塊預測模式索引值的複製數量是從0開始起算，此時，當跑字符碼設為「run value (4)」，才是表示欲複製預測模式索引值的連續子區塊集合包含「5個」子區塊。
在一實施例中，複製模式符碼亦可設為「copy above run mode flag」以表示複製方向為「向上」。舉例來說，當複製模式符碼設為「copy above run mode flag」，且跑字符碼設為「run value (10)」，表示連續10個子區塊的預測模式索引值皆是複製自其相鄰上邊緣的子區塊的預測模式索引值。又一實施例中，若跑字符碼所表示的子區塊預測模式索引值的複製數量是從0開始起算，則當跑字符碼設為「run value (9)」，才是表示連續10個子區塊的預測模式索引值皆是複製自其相鄰上邊緣的子區塊的預測模式索引值。
又一實施例中，當跑字符碼被設定成一特定值，可用來指示一區塊中的所有子區塊的預測模式索引值皆相同。所述之特定值可例如(但非限定)為「0」。
透過上述方式，索引地圖MP可被壓縮成包含一或多個複製模式符碼、一或多個跑字符碼以及一或多個索引值符碼的索引編碼資訊，藉此減低紀錄、傳輸索引地圖MP所需的資料量。
在一實施例中，預測模組104可對索引地圖MP中的預測模式索引值作微調，以進一步提升對索引地圖MP的壓縮比。進一步說，假若一區塊BL中的多個子區塊SB包括一第一子區塊以及鄰接第一子區塊的一第二子區塊，且第一子區塊對應於第一預測模式索引值，第二子區塊對應於第二預測模式索引值，則預測模組104可判斷第一預測模式索引值與第二預測模式索引值之間的一差值是否落在一容許範圍內，並在判斷出該差值落在容許範圍內之後，將第一預測模式索引值替換成第二預測模式索引值。在一實施例中，第二子區塊例如鄰接於第一子區塊的上邊緣或左邊緣。
以第10圖為範例，假設所述之容許範圍(Δ)為-1≦Δ≦1，在索引地圖MP中，由於位在座標(4，C)、(5，C)、 (6，C)的子區塊的預測模式索引值分別為「64」、「20」、「46」，該些預測模式索引值與位在座標(4，B)、(5，B)、 (6，B)的子區塊的預測模式索引值「65」、「21」、「45」皆僅相差1，此差值落在容許範圍內，故預測模組104可將位置(4，C)、(5，C)、以及(6，C)的子區塊的預測模式索引值分別替換成「65」、「21」、「45」，以產生索引地圖MP’。
根據索引地圖MP’，由於位在座標(7，B)、(8，B)、以及(1，C)~(8，C)的子區塊的預測模式索引值分別與自身上方相鄰的子區塊的預測模式索引值相同，故位置(7，B)、(8，B)、以及(1，C)~(8，C)的子區塊的預測模式索引值可以複製模式符碼=「copy above run mode flag」以及跑字符碼=「run value (10)」作描述，進而提升的壓縮效率。
第11A圖~第11D圖繪示對索引地圖MP的範例掃描態樣。所述之掃描態樣指的是預測模組104在對索引地圖MP進行壓縮時所採用的特定掃描順序。不同的掃描順序可定義出的不同的連續子區塊集合，進而在壓縮時產生相應的模式符碼、跑字符碼以及索引值符碼來描述索引地圖MP。
如第11A圖所示，其繪示對索引地圖MP採取的一種水平蛇行掃描(snake scan order)態樣。又如第11B圖所示，其繪示對索引地圖MP採取的一種垂直蛇行掃描態樣。又如第11C圖所示，其繪示對索引地圖MP採取的一種水平逐線掃描態樣。又如第11D圖所示，其繪示對索引地圖MP採取的一種垂直逐線掃描態樣。又如第11E圖所示，其繪示對索引地圖MP採取的一種對角線掃描態樣。
應注意的是，上述實施例並非窮舉的或限制性的。在一些應用中，對該等實施例中的一或多者進行適當的結合、修飾皆是允許的。
第12圖繪示依據本發明一實施例的視訊解碼器1200的範例方塊圖。視訊解碼器1200包括接收模組1202以及解碼模組1204。接收模組1102用以接收視訊編碼資料BS。解碼模組1104用以將視訊編碼資料BS重建為對應的視訊解碼資料DE。
接收模組1102以及解碼模組1104可以軟體(如程式、檔案、資料)、硬體(如邏輯電路)或其結合的方式實現於視訊解碼器1200中的處理器，並經處理器操作以實現本發明實施例的視訊解碼方法。
第13圖繪示依據本發明一實施例的視訊解碼方法的範例流程圖。所述之視訊解碼方法可例如由第12圖的視訊解碼器1200來實現，或是由包含處理器的電子裝置來實施。
在步驟S1302，接收模組1102接收對應一區塊的視訊編碼資料BS，其中區塊被平均分割成多個相同尺寸的子區塊。
在步驟S1304，解碼模組1104根據索引編碼資訊重建對應於區塊的索引地圖。索引地圖包括多個預測模式索引值，該些預測模式索引值分別對應該些子區塊基於畫面內預測所取得的多個預測模式。索引編碼資訊可例如夾帶於視訊編碼資料BS，亦可以獨立訊息的形式進行傳遞。解碼模組1104更可自畫面參數組或切片標頭取得區塊的分割參數。
在步驟S1306，解碼模組1104根據該索引地圖的該些預測模式索引值以及該些預測模式索引值所對應的該些子區塊基於該畫面內預測所取得的該些預測模式，重建該些子區塊中的各個畫素值。由於索引地圖記錄著各個子區塊所對應的預測模式索引值，故解碼模組1104可根據該些預測模式索引值所代表的預測模式，重建出各個子區塊的畫素值。
綜上所述，本發明提出一種視訊編碼方法、視訊解碼方法、視訊編碼器及視訊解碼器。根據本發明實施例，畫面中的各個區塊會被平均分割成尺寸相同的多個子區塊。透過此方式，裝置在對畫面作編解碼的過程中將不需額外紀錄或處理各個區塊所對應的四叉樹分割資訊，故可減輕裝置的運算負擔。此外，每個區塊中的子區塊經畫面內預測後會被索引編號，使得區塊轉換成一索引地圖，索引地圖可進一步被壓縮成一索引編碼資訊供後續編解碼處理，以提升編解碼效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧視訊編碼器
102‧‧‧畫面分割模組
104‧‧‧預測模組
106‧‧‧轉換模組
108‧‧‧量化模組
110‧‧‧熵編碼模組
112‧‧‧逆量化模組
114‧‧‧逆轉換模組
IM‧‧‧畫面
BS‧‧‧視訊編碼資料
S202、S204、S206、S208、S210、S212、S402、S404、S406、S602、S604、S1302、S1304、S1306‧‧‧步驟
BL‧‧‧區塊
SB、SBa、SBb、SBc、SBt‧‧‧子區塊
PR1、PR2‧‧‧畫素列
MP、MP’‧‧‧索引地圖
1200‧‧‧視訊解碼器
1202‧‧‧接收模組
1204‧‧‧解碼模組
DE‧‧‧視訊解碼資料
第1圖繪示依照本發明一實施例的視訊編碼器的範例方塊圖。 第2圖繪示依照本發明一實施例的視訊編碼方法的範例流程圖。 第3圖繪示將畫面的區塊平均分割成相同尺寸的子區塊的示意圖。 第4圖繪示根據本發明一實施例之決定分割參數的範例流程圖。 第5圖繪示根據第4圖的流程決定分割參數的示意圖。 第6圖繪示根據本發明另一實施例之決定分割參數的範例流程圖。 第7A圖~第7C圖繪示根據第6圖的流程決定分割參數的示意圖。 第8圖繪示對區塊中的一子區塊進行畫面內預測的示意圖。 第9A圖繪示對一區塊中的子區塊進行索引編碼後所產生的索引地圖的示意圖。 第9B圖繪示不同預測角度與預測模式索引值的對應圖。 第10圖繪示對索引地圖中的預測模式索引值進行調整以產生調整後索引地圖的示意圖。 第11A圖~第11E圖繪示對索引地圖的多個範例掃描態樣。 第12圖繪示依據本發明一實施例的視訊解碼器的範例方塊圖。 第13圖繪示依據本發明一實施例的視訊解碼方法的範例流程圖。

Claims (28)

  1. 一種視訊編碼方法，由包括一處理器的一電子裝置實現，該視訊編碼方法包括： 該處理器接收一畫面； 該處理器將該畫面分割成複數個區塊；以及 該處理器針對各該區塊分別執行一編碼程序，該編碼程序包括： 根據一分割參數，將該些區塊中的一特定區塊平均分割成複數個相同尺寸的子區塊，該分割參數係決定該特定區塊的一分割深度； 對該些子區塊分別進行一畫面內預測，以搜尋該些子區塊所對應的複數個預測模式； 根據該些預測模式對該些子區塊進行索引編號，以產生一索引地圖，該索引地圖包括用以表示該些預測模式的複數個預測模式索引值； 依據該索引地圖，產生一索引編碼資訊；以及 根據該索引編碼資訊對該特定區塊進行編碼，以產生對應的一視訊編碼資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，更包括： 該處理器自該些區塊中，選取位在該畫面的一畫面局部的一或多個區塊； 該處理器基於不同的候選分割參數，對位在該畫面局部的該一或多個區塊分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的複數個編碼成本函數值；以及 該處理器根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一作為該分割參數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，更包括： 該處理器基於不同的候選分割參數，對該畫面中的該些區塊分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的複數個編碼成本函數值；以及 該處理器根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一作為該分割參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，更包括： 該處理器接收一使用者操作參數；以及 該處理器根據該使用者操作參數設定該分割參數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，其中該分割參數包含於一畫面參數組(picture parameter set)或一切片標頭(slice header)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，其中該分割參數係根據一基準值與一選定深度值之間的差值決定，其中該選定深度值係表示對該特定區塊作平均分割的一分割深度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，其中該些子區塊包括一第一子區塊以及鄰接該第一子區塊的一第二子區塊，該第一子區塊對應於該些預測模式索引值中的一第一預測模式索引值，該第二子區塊對應於該些預測模式索引值中的一第二預測模式索引值，該視訊編碼方法更包括： 該處理器判斷該第一預測模式索引值與該第二預測模式索引值之間的一差值是否落在一容許範圍內；以及 當該差值落在該容許範圍內，該處理器將該第一預測模式索引值替換成該第二預測模式索引值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之視訊編碼方法，其中該第二子區塊鄰接於該第一子區塊的上邊緣或左邊緣。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之視訊編碼方法，其中該索引編碼資訊包括： 一複製模式符碼，指示一複製方向；以及 一跑字符碼，指示一特定數量，其中針對該些子區塊中包含該特定數量的一組連續子區塊集合，該組連續子區塊集合中的每一個子區塊所對應的預測模式索引值分別與位在該複製方向上的一鄰接子區塊所對應的預測模式索引值相同。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之視訊編碼方法，其中該索引編碼資訊更包括： 一索引值符碼，用以指示一特定子區塊所對應的一特定預測模式索引值，該特定預測模式索引值與該組連續子區塊集合中的各該子區塊所對應的預測模式索引值相同。
  11. 一種視訊編碼器，包括： 一記憶體；以及 一處理器，耦接該記憶體，並經配置而用以： 接收一畫面； 將該畫面分割成複數個區塊；以及 針對各該區塊分別執行一編碼程序，該編碼程序包括： 根據一分割參數，將該些區塊中的一特定區塊平均分割成複數個相同尺寸的子區塊，該分割參數係決定該特定區塊的一分割深度； 對該些子區塊分別進行一畫面內預測，以搜尋該些子區塊所對應的複數個預測模式； 根據該些預測模式對該些子區塊進行索引編號，以產生一索引地圖，該索引地圖包括用以表示該些預測模式的複數個預測模式索引值； 依據該索引地圖，產生一索引編碼資訊；以及 根據該索引編碼資訊對該特定區塊進行編碼，以產生對應的一視訊編碼資料。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該處理器更用以： 自該些區塊中，選取位在該畫面的一畫面局部的一或多個區塊； 基於不同的候選分割參數，對位在該畫面局部的該一或多個區塊分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的複數個編碼成本函數值；以及 根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一作為該分割參數。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該處理器更用以： 基於不同的候選分割參數，對該畫面中的該些區塊分別進行平均分割，以取得對應該些候選分割參數的複數個編碼成本函數值；以及 根據該些編碼成本函數值，自該些候選分割參數挑選其一作為該分割參數。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該處理器更用以： 接收一使用者操作參數；以及 根據該使用者操作參數設定該分割參數。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該分割參數包含於一畫面參數組(picture parameter set)或一切片標頭(slice header)。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該分割參數係根據一基準值與一選定深度值之間的差值決定，其中該選定深度值係表示對該特定區塊作平均分割的一分割深度。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該些子區塊包括一第一子區塊以及鄰接該第一子區塊的一第二子區塊，該第一子區塊對應於該些預測模式索引值中的一第一預測模式索引值，該第二子區塊對應於該些預測模式索引值中的一第二預測模式索引值，該處理器更用以： 判斷該第一預測模式索引值與該第二預測模式索引值之間的一差值是否落在一容許範圍內；以及 當該差值落在該容許範圍內，將該第一預測模式索引值替換成該第二預測模式索引值。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之視訊編碼器，其中該第二子區塊鄰接於該第一子區塊的上邊緣或左邊緣。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之視訊編碼器，其中該索引編碼資訊包括： 一複製模式符碼，指示一複製方向；以及 一跑字符碼，指示一特定數量，其中針對該些子區塊中包含該特定數量的一組連續子區塊集合，該組連續子區塊集合中的每一個子區塊所對應的預測模式索引值分別與位在該複製方向上的一對應鄰接子區塊所對應的預測模式索引值相同。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之視訊編碼器，其中該索引編碼資訊更包括： 一索引值符碼，用以指示該些子區塊中的一特定子區塊所對應的一特定預測模式索引值，該組連續子區塊集合中的各該子區塊所對應的各該預測模式索引值皆等同於該特定預測模式索引值。
  21. 一種視訊解碼方法，由包括一處理器的一電子裝置實現，該視訊解碼方法包括： 接收對應一區塊的一視訊編碼資料，其中該區塊被平均分割成複數個相同尺寸的子區塊； 根據一索引編碼資訊重建對應該區塊的一索引地圖，該索引地圖包括複數個預測模式索引值，該些預測模式索引值分別對應該些子區塊基於一畫面內預測所取得的複數個預測模式； 根據該索引地圖的該些預測模式索引值以及該些預測模式索引值所對應的該些子區塊基於該畫面內預測所取得的該些預測模式，重建該些子區塊中的各個畫素值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之視訊解碼方法，更包括： 自一畫面參數組(picture parameter set)或一切片標頭(slice header)取得一分割參數，該分割參數係決定該區塊的一分割深度。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之視訊解碼方法，其中該索引編碼資訊包括： 一複製模式符碼，指示一複製方向；以及 一跑字符碼，指示一特定數量，其中針對該些子區塊中包含該特定數量的一組連續子區塊集合，該組連續子區塊集合中的每一個子區塊所對應的預測模式索引值分別與位在該複製方向上的一對應鄰接子區塊所對應的預測模式索引值相同。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之視訊解碼方法，其中該索引編碼資訊更包括： 一索引值符碼，用以指示該些子區塊中的一特定子區塊所對應的一特定預測模式索引值，該組連續子區塊集合中的各該子區塊所對應的各該預測模式索引值皆等同於該特定預測模式索引值。
  25. 一種視訊解碼器，包括： 一記憶體；以及 一處理器，耦接該記憶體，並經配置而用以： 接收對應一區塊的一視訊編碼資料，其中該區塊被平均分割成複數個相同尺寸的子區塊； 根據一索引編碼資訊重建對應該區塊的一索引地圖，該索引地圖包括複數個預測模式索引值，該些預測模式索引值分別對應該些子區塊基於一畫面內預測所取得的複數個預測模式；以及 根據該索引地圖的該些預測模式索引值以及該些預測模式索引值所對應的該些子區塊基於該畫面內預測所取得的該些預測模式，重建該些子區塊中的各個畫素值。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之視訊解碼器，其中該處理器更用以： 自一畫面參數組(picture parameter set)或一切片標頭(slice header)取得一分割參數，該分割參數係決定該區塊的一分割深度。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之視訊解碼器，其中該索引編碼資訊包括： 一複製模式符碼，指示一複製方向；以及 一跑字符碼，指示一特定數量，其中針對該些子區塊中包含該特定數量的一組連續子區塊集合，該組連續子區塊集合中的每一個子區塊所對應的預測模式索引值分別與位在該複製方向上的一對應鄰接子區塊所對應的預測模式索引值相同。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之視訊解碼器，其中該索引編碼資訊更包括： 一索引值符碼，用以指示該些子區塊中的一特定子區塊所對應的一特定預測模式索引值，該組連續子區塊集合中的各該子區塊所對應的各該預測模式索引值皆等同於該特定預測模式索引值。
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