TW202025777A - 用於視訊寫碼之基於最終運動向量表示之刪剪 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種視訊編碼器及視訊解碼器,其經組態以執行一基於最終運動向量表示(UMVE)之刪剪方法,該刪剪方法用於刪剪一運動向量候選者清單中之運動向量。該視訊編碼器及視訊解碼器可將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單,基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一UMVE候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單來編碼/解碼視訊資料之該當前區塊。
Description
本發明係關於視訊編碼及視訊解碼。
數位視訊能力可併入至廣泛範圍之器件中,該等器件包括數位電視、數位直播系統、無線廣播系統、個人數位助理(PDA)、膝上型或桌上型電腦、平板電腦、電子書閱讀器、數位攝影機、數位記錄器件、數位媒體播放機、視訊遊戲器件、視訊遊戲主控台、蜂巢式或衛星無線電電話(所謂的「智慧型電話」)、視訊電傳會議器件、視訊串流器件及其類似者。數位視訊器件實施視訊寫碼技術,諸如由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4第10部分進階視訊寫碼(AVC)所定義之標準、高效率視訊寫碼(HEVC)標準、ITU-T H.265/高效率視訊寫碼(HEVC)及此類標準之擴展中所描述的彼等視訊寫碼技術。視訊器件可藉由實施此類視訊寫碼技術來更有效地傳輸、接收、編碼、解碼及/或儲存數位視訊資訊。
視訊寫碼技術包括空間(圖像內)預測及/或時間(圖像間)預測以減少或移除為視訊序列所固有的冗餘。對於基於區塊之視訊寫碼,視訊圖塊(例如,視訊圖像或視訊圖像的一部分)可分割成視訊區塊,視訊區塊亦可被稱作寫碼樹型單元(CTU)、寫碼單元(CU)及/或寫碼節點。可使用相對於同一圖像中之相鄰區塊中之參考樣本的空間預測來編碼圖像之經框內寫碼(I)圖塊中的視訊區塊。圖像之經框間寫碼(P或B)圖塊中之視訊區塊可使用相對於同一圖像中之相鄰區塊中之參考樣本的空間預測或其他參考圖像中之參考樣本的時間預測。圖像可被稱作圖框,且參考圖像可被稱作參考圖框。
本發明描述用於視訊寫碼之框間預測及運動向量候選者清單建構的技術。更特定言之,本發明之實例技術係關於用於將運動向量新增至運動向量候選者清單及/或刪剪運動向量之基於最終運動向量表示(ultimate motion vector expression;UMVE)的刪剪方法。UMVE為用於擴展運動向量候選者之潛在值的技術。視訊編碼器及視訊解碼器可使用一或多個距離及/或方向來修改現有運動向量候選者以產生額外可能的運動向量候選者。因此,每一運動向量候選者可擴展至具有各種不同表示之多個運動向量候選者(例如,多個UMVE候選者)中。以此方式,更多運動向量候選者可用於運動向量預測,因此提高使用更準確運動向量的可能性且改良經寫碼視訊資料之品質及/或位元率。
在本發明之各種實例中,視訊編碼器及視訊解碼器可經組態以基於已在候選者清單中之運動向量候選者之UMVE候選者判定是否將運動向量候選者新增至候選者清單。在一些實例中,候選者清單中之現有運動向量候選者的UMVE候選者可與被視為新增至候選者清單的新的運動向量候選者相同。亦即,新的運動向量候選者可使用先前運動向量候選者的UMVE候選者表示。在此實例中,視訊編碼器及視訊解碼器經組態以不將新的運動向量候選者新增至候選者清單。
在其他實例中,視訊編碼器可經組態以不為清單中之所有運動向量候選者計算UMVE候選者。視訊編碼器可以預定次序考慮候選者清單中之每一運動向量候選者。若當前考慮之候選者可由先前考慮之候選者的UMVE候選者表示,則視訊編碼器將跳過當前考慮之候選者的UMVE計算。
在一個實例中,本發明描述一種經組態以解碼視訊資料之裝置,該裝置包含:一記憶體,其經組態以儲存視訊資料;及一或多個處理器,其以電路實施且與該記憶體通信,該一或多個處理器經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單,基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單解碼該視訊資料之該當前區塊。
在另一實例中,本發明描述一種解碼視訊資料之方法,該方法包含將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單,基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單解碼視訊資料之該當前區塊。
在另一實例中,本發明描述一種經組態以編碼視訊資料之裝置,該裝置包含:一記憶體,其經組態以儲存視訊資料;及一或多個處理器,其以電路實施且與該記憶體通信,該一或多個處理器經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單,基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊。
在另一實例中,本發明描述一種編碼視訊資料之方法,該方法包含將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單,基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊。
本發明之技術可應用於現有視訊編解碼器中之任一者,諸如HEVC (高效率視訊寫碼),或可為任何未來視訊寫碼標準中之高效寫碼工具,諸如H.266/多功能視訊寫碼(VVC)。在隨附圖式及以下描述中闡述一或多個實例之細節。其他特徵、目標及優勢將自實施方式、圖式及申請專利範圍顯而易見。
本申請案主張2018年9月28日申請之美國臨時申請案第62/738,771號之權益,該申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
本發明描述用於視訊寫碼之框間預測及運動向量候選者清單建構的技術。更特定言之,本發明之實例技術係關於用於將運動向量新增至運動向量候選者清單及刪剪運動向量之基於最終運動向量表示(UMVE)的刪剪方法。UMVE為用於擴展運動向量候選者之潛在值的技術。視訊編碼器及視訊解碼器可使用一或多個距離及/或方向來修改現有運動向量候選者以產生額外可能的運動向量候選者。因此,每一運動向量候選者可擴展至具有各種不同表示之多個運動向量候選者(例如,多個UMVE候選者)中。以此方式,更多運動向量候選者可用於運動向量預測,因此提高使用更準確運動向量的可能性且提高經寫碼視訊資料之品質及/或位元率。
在本發明之各種實例中,視訊編碼器及視訊解碼器可經組態以基於已在候選者清單中之運動向量候選者之UMVE候選者判定是否將運動向量候選者新增至候選者清單。在一些實例中,候選者清單中之現有運動向量候選者的UMVE候選者可與被視為新增至候選者清單的新的運動向量候選者相同。亦即,新的運動向量候選者可使用先前運動向量候選者的UMVE候選者表示。在此實例中,視訊編碼器及視訊解碼器經組態以不將新的運動向量候選者新增至候選者清單。以此方式,可能不將冗餘或潛在冗餘之候選者新增至候選者清單,因此以最小甚至無速率-失真減少來提高寫碼器輸貫量且降低實施複雜度。
圖1為說明可執行本發明之技術的實例視訊編碼及解碼系統100的方塊圖。本發明之技術大體上係針對寫碼(編碼及/或解碼)視訊資料。大體而言,視訊資料包括用於處理視訊之任何資料。因此,視訊資料可包括原始未經寫碼之視訊、經編碼視訊、經解碼(例如經重建構)視訊及視訊後設資料,諸如發信之資料。
如圖1中所示,在此實例中,系統100包括源器件102,其提供待由目的地器件116解碼及顯示之經編碼視訊資料。特定言之,源器件102經由電腦可讀媒體110將視訊資料提供至目的地器件116。源器件102及目的地器件116可包含廣泛範圍之器件中之任一者,包括桌上型電腦、筆記型(亦即,膝上型)電腦、平板電腦、機上盒、電話手持機(諸如智慧型電話)、電視、攝影機、顯示器件、數位媒體播放器、視訊遊戲主控台、視訊串流器件或類似者。在一些情況下,源器件102及目的地器件116可經裝備用於無線通信,且因此可稱為無線通信器件。
在圖1之實例中,源器件102包括視訊源104、記憶體106、視訊編碼器200及輸出介面108。目的地器件116包括輸入介面122、視訊解碼器300、記憶體120及顯示器件118。根據本發明,源器件102之視訊編碼器200及目的地器件116之視訊解碼器300可經組態以應用用於基於最終運動向量表示(UMVE)之刪剪的技術。因此,源器件102表示視訊編碼器件之實例,而目的地器件116表示視訊解碼器件之實例。在其他實例中,源器件及目的地器件可包括其他組件或配置。舉例而言,源器件102可自外部視訊源(諸如,外部攝影機)接收視訊資料。同樣地,目的地器件116可與外部顯示器件介接,而非包括整合顯示器件。
如圖1中所示的系統100僅為一個實例。一般而言,任何數位視訊編碼及/或解碼器件可執行用於基於UMVE之刪剪的技術。源器件102及目的地器件116僅為源器件102產生經寫碼視訊資料以供傳輸至目的地器件116之此類寫碼器件的實例。本發明將「寫碼」器件稱為對資料執行寫碼(編碼及/或解碼)之器件。因此,視訊編碼器200及視訊解碼器300表示寫碼器件之實例,特定而言分別表示視訊編碼器及視訊解碼器之實例。在一些實例中,器件102、116可以實質上對稱之方式操作,使得器件102、116中之每一者包括視訊編碼及解碼組件。因此,系統100可支援視訊器件102、116之間的單向或雙向視訊傳輸,以用於例如視訊串流、視訊播放、視訊廣播或視訊電話。
一般而言,視訊源104表示視訊資料源(亦即,原始未經寫碼的視訊資料)且將視訊資料之依序圖像(亦稱為「圖框」)提供至視訊編碼器200,該視訊編碼器編碼圖像之資料。源器件102之視訊源104可包括視訊捕捉器件,諸如視訊攝影機、含有先前捕捉之視訊的視訊存檔及/或用以自視訊內容提供者接收視訊的視訊饋入介面。作為另一替代,視訊源104可產生基於電腦圖形之資料作為源視訊,或實況視訊、存檔視訊及電腦產生之視訊的組合。在每一情況下,視訊編碼器200編碼所捕捉、預捕捉或電腦產生之視訊資料。視訊編碼器200可將圖像之接收次序(有時被稱作「顯示次序」)重新配置成寫碼次序以供寫碼。視訊編碼器200可產生包括經編碼視訊資料之位元串流。源器件102隨後可經由輸出介面108將經編碼視訊資料輸出至電腦可讀媒體110上以供由例如目的地器件116之輸入介面122接收及/或擷取。
源器件102之記憶體106及目的地器件116之記憶體120表示通用記憶體。在某一實例中,記憶體106、120可儲存原始視訊資料,例如來自視訊源104之原始視訊及來自視訊解碼器300之原始經解碼視訊資料。另外或替代地,記憶體106、120可儲存可分別由例如視訊編碼器200及視訊解碼器300執行之軟體指令。儘管在此實例中展示為與視訊編碼器200及視訊解碼器300分開,但應理解,視訊編碼器200及視訊解碼器300亦可包括功能上類似或等效目的之內部記憶體。此外,記憶體106、120可儲存例如自視訊編碼器200輸出及輸入至視訊解碼器300的經編碼視訊資料。在一些實例中,可分配記憶體106、120之部分作為一或多個視訊緩衝器,以例如儲存原始、經解碼及/或經編碼視訊資料。
電腦可讀媒體110可表示能夠將經編碼視訊資料自源器件102運送至目的地器件116的任何類型的媒體器件。在一個實例中,電腦可讀媒體110表示用以使得源器件102能夠例如經由射頻網路或基於電腦之網路將經編碼視訊資料實時直接傳輸至目的地器件116的通信媒體。根據諸如無線通信協定之通信標準,輸出介面108可調變包括經編碼視訊資料之傳輸信號,且輸入介面122可調變所接收之傳輸信號。通信媒體可包含任何無線或有線通信媒體,諸如射頻(RF)頻譜或一或多個實體傳輸線。通信媒體可形成基於封包之網路(諸如,區域網路、廣域網路或諸如網際網路之全球網路)的部分。通信媒體可包括路由器、交換器、基地台或任何其他可用於促進自源器件102至目的地器件116之通信的設備。
在一些實例中,源器件102可將經編碼資料自輸出介面108輸出至儲存器件116。類似地,目的地器件116可經由輸入介面122自儲存器件116存取經編碼資料。儲存器件116可包括多種分佈式或本端存取式資料儲存媒體中之任一者,諸如,硬碟機、藍光光碟、DVD、CD-ROM、快閃記憶體、揮發性或非揮發性記憶體,或用於儲存經編碼視訊資料之任何其他合適的數位儲存媒體。
在一些實例中,源器件102可將經編碼視訊資料輸出至檔案伺服器114或另一中間儲存器件,其可儲存由源器件102產生之經編碼視訊。目的地器件116可經由串流傳輸或下載而自檔案伺服器114存取經儲存視訊資料。檔案伺服器114可為能夠儲存經編碼視訊資料且將彼經編碼視訊資料傳輸至目的地器件116的任何類型之伺服器器件。檔案伺服器114可表示網頁伺服器(例如用於網站)、檔案傳送協定(FTP)伺服器、內容遞送網路器件或網路附接儲存(NAS)器件。目的地器件116可經由包括網際網路連接之任何標準資料連接自檔案伺服器114存取經編碼視訊資料。此可包括無線通道(例如,Wi-Fi連接)、有線連接(例如,DSL、纜線數據機等)或適合於存取儲存於檔案伺服器114上之經編碼視訊資料的兩者的組合。檔案伺服器114及輸入介面122可經組態以根據串流傳輸協定、下載傳輸協定或其組合操作。
輸出介面108及輸入介面122可表示無線傳輸器/接收器、數據機、有線網路連接組件(例如,乙太網卡)、根據各種IEEE 802.11標準中之任一者來操作的無線通信組件或其他實體組件。在輸出介面108及輸入介面122包含無線組件之實例中,輸出介面108及輸入介面122可經組態以根據蜂巢式通信標準(諸如4G、4G-LTE(長期演進)、LTE進階、5G或其類似者)來傳送資料,諸如經編碼視訊資料。在輸出介面108包含無線傳輸器的一些實例中,輸出介面108及輸入介面122可經組態以根據諸如IEEE 802.11規範、IEEE 802.15規範(例如,ZigBee™)、Bluetooth™標準或其類似者的其他無線標準傳送資料,諸如經編碼視訊資料。在一些實例中,源器件102及/或目的地器件116可包括各別晶片上系統(SoC)器件。舉例而言,源器件102可包括SoC器件以執行歸於視訊編碼器200及/或輸出介面108之功能性,且目的地器件116可包括SoC器件以執行歸於視訊解碼器300及/或輸入介面122之功能性。
本發明之技術可應用於支援多種多媒體應用中之任一者的視訊寫碼,諸如,空中電視廣播、有線電視傳輸、衛星電視傳輸、網際網路串流視訊傳輸(諸如,經由HTTP之動態自適應串流(DASH))、經編碼至資料儲存媒體上之數位視訊、儲存於資料儲存媒體上的數位視訊之解碼或其他應用。
目的地器件116之輸入介面122自電腦可讀媒體110 (例如,儲存器件112、檔案伺服器114或類似者)接收經編碼視訊位元串流。經編碼視訊位元串流電腦可讀媒體110可包括由視訊編碼器200定義之發信資訊,該發信資訊亦由視訊解碼器300使用,諸如具有描述視訊區塊或其他經寫碼單元(例如,圖塊、圖像、圖像組、序列或類似者)之特性及/或處理之值的語法元素。顯示器件118向使用者顯示經解碼視訊資料之經解碼圖像。顯示器件118可表示各種顯示器件中之任一者,諸如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、有機發光二極體(OLED)顯示器或另一類型之顯示器件。
儘管圖1中未示出,但在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可各自與音訊編碼器及/或音訊解碼器整合,且可包括適合的多工器-解多工器單元或其他硬體及/或軟體,以處置在共同資料串流中包括音訊及視訊兩者之多工串流。若適用,則多工器-解多工器單元可符合ITU H.223多工器協定或其他協定(諸如,使用者資料報協定(UDP))。
視訊編碼器200及視訊解碼器300各自可實施為各種合適編碼器及/或解碼器電路系統中之任一者,諸如一或多個微處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、離散邏輯、軟體、硬體、韌體或其任何組合。當該等技術部分以軟體實施時,器件可將用於軟體之指令儲存於合適的非暫時性電腦可讀媒體中,且使用一或多個處理器在硬體中執行該等指令,以執行本發明之技術。視訊編碼器200及視訊解碼器300中之每一者可包括於一或多個編碼器或解碼器中,該編碼器或解碼器中的任一者可整合為各別器件中之組合式編碼器/解碼器(編解碼器)的部分。包括視訊編碼器200及/或視訊解碼器300之器件可包含積體電路、微處理器及/或無線通信器件(諸如蜂巢式電話)。
本發明描述用於視訊寫碼之框間預測及運動向量候選者清單建構的技術。更特定言之,本發明之實例技術係關於用於將運動向量新增至運動向量候選者清單及刪剪運動向量之基於最終運動向量表示(UMVE)的刪剪方法。UMVE為用於擴展運動向量候選者之潛在值的技術。視訊編碼器及視訊解碼器可將一或多個距離及/或方向新增至現有運動向量候選者以產生額外可能的運動向量候選者。因此,每一運動向量候選者可擴展至具有各種不同表示之多個運動向量候選者(例如,多個UMVE候選者)中。UMVE候選者為藉由將距離及方向新增至現有合併候選者而自現有合併候選者產生的候選者。以此方式,更多運動向量候選者可用於運動向量預測,因此提高使用更準確運動向量的可能性且提高經寫碼視訊資料之品質及/或位元率。
在本發明之各種實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以基於已在候選者清單中之運動向量候選者之UMVE候選者判定是否將運動向量候選者新增至候選者清單。在一些實例中,候選者清單中之現有運動向量候選者的UMVE候選者可與被視為新增至候選者清單的新的運動向量候選者相同。亦即,新的運動向量候選者可使用先前運動向量候選者的UMVE候選者表示。在此實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以不將新的運動向量候選者新增至候選者清單。
在其他實例中,視訊編碼器200可經組態以不為清單中之所有運動向量候選者計算UMVE候選者。視訊編碼器可以預定次序考慮候選者清單中之每一運動向量候選者。若當前考慮之候選者可由先前考慮之候選者的UMVE候選者表示,則視訊編碼器將跳過當前考慮之候選者的UMVE計算。
在一個實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單,基於該一或多個候選者中之各別候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單來解碼視訊資料之當前區塊。以此方式,冗餘或有可能冗餘之運動向量候選者可能不新增至候選者清單,因此增加清單中之獨特候選者的數目且潛在地改良經寫碼視訊資料之位元率及/或失真。
視訊寫碼標準包括ITU-T H.261、ISO/IEC MPEG-1 Visual、ITU-T H.262或ISO/IEC MPEG-2 Visual、ITU-T H.263、ISO/IEC MPEG-4 Visual及ITU-T H.264(亦稱為ISO/IEC MPEG-4 AVC),包括其可調式視訊寫碼(SVC)及多視圖視訊寫碼(MVC)擴展。
高效視訊寫碼(HEVC)標準或ITU-T H.265 (視訊技術電路及系統IEEE彙刊,2012年12月,第22卷,第12號,第1649至1668頁,G. J. Sullivan, J.-R. Ohm, W.-J. Han, T. Wiegand之「Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard」) (包括其範圍擴展、多視圖擴展(MV-HEVC)及可調式擴展(SHVC))係由視訊寫碼聯合合作小組(JCT-VC)以及ITU-T視訊寫碼專家群(VCEG)及ISO/IEC動畫專家群(MPEG)之3D視訊寫碼擴展開發聯合合作小組(JCT-3V)開發。
在下文中被稱作HEVC WD之HEVC草案規範可自phenix.int-evry.fr/jct/doc_end_user/documents/14_Vienna/wg11/JCTVC-N1003-v1.zip獲得。HEVC之國際標準的最終草案(FDIS)的最新版本可見於phenix.it-sudparis.eu/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC-L1003-v34.zip中。
ITU-T VCEG (Q6/16)及ISO/IEC MPEG (JTC 1/SC 29/WG 11)研究了對未來視訊寫碼技術標準化之潛在需求,其壓縮能力顯著地超過當前HEVC標準之壓縮能力(包括其針對螢幕內容寫碼及高動態範圍寫碼之當前擴展及近期擴展)。該等群組正共同致力於聯合合作工作(被稱為聯合視訊探索小組(JVET))中之此探索活動,以評估由此領域中之專家提出的壓縮技術設計。JVET首先在2015年10月19日至21日期間滿足。參考軟體之一個版本(亦即,聯合探索模型7 (JEM 7))可自https://jvet.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HMJEMSoftware/tags/HM-16.6-JEM-7.2/下載。聯合探索測試模型7 (JEM-7)之演算法描述係描述於J. Chen、E. Alshina、G. J. Sullivan、J.-R. Ohm、J. Boyce (JVET-G1001,2017年7月)的「Algorithm Description of Joint Exploration Test Model 7」中。
新的視訊寫碼標準之早期草案,被稱作H.266/多功能視訊寫碼(VVC),係在文件JVET-J1001,Benjamin Bross之「Versatile Video Coding (Draft 1)」中獲得,且其演算法描述係在文件JVET-J1002,Jianle Chen及Elena Alshina之「Algorithm description for Versatile Video Coding and Test Model 1 (VTM 1)」中獲得。然而,本發明之技術並不限於任何特定寫碼標準。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可根據視訊寫碼標準操作,諸如ITU-T H.265,亦稱作高效率視訊寫碼(HEVC)或其擴展,諸如多視圖及/或可調式視訊寫碼擴展。替代地,視訊編碼器200及視訊解碼器300可根據其他專用或工業標準(諸如聯合探索測試模型(JEM)及/或VVC)操作。
一般而言,視訊編碼器200及視訊解碼器300可執行圖像之基於區塊的寫碼。術語「區塊」通常係指包括待處理(例如編碼、解碼或以其他方式在編碼及/或解碼程序中使用)之資料的結構。舉例而言,區塊可包括明度及/或色度資料之樣本的二維矩陣。一般而言,視訊編碼器200及視訊解碼器300可寫碼以YUV (例如Y、Cb、Cr)格式表示之視訊資料。亦即,視訊編碼器200及視訊解碼器300可寫碼明度及色度分量,而非寫碼圖像之樣本的紅色、綠色及藍色(RGB)資料,其中該等色度分量可包括紅色調及藍色調色度分量兩者。在一些實例中,視訊編碼器200在編碼之前將所接收的RGB格式資料轉換成YUV表示,且視訊解碼器300將YUV表示轉換成RGB格式。在其他實例中,預處理單元及後處理單元(圖中未示)可執行此等轉換。
本發明一般可指對圖像進行寫碼(例如編碼及解碼)以包括編碼或解碼圖像之資料的過程。類似地,本發明可指對圖像之區塊進行寫碼以包括編碼或解碼區塊之資料的程序,例如預測及/或殘餘寫碼。經編碼視訊位元串流通常包括表示寫碼決策(例如寫碼模式)及圖像至區塊之分割的語法元素的一系列值。因此,對寫碼圖像或區塊之提及通常應理解為寫碼形成該圖像或區塊之語法元素的值。
HEVC定義各種區塊,包括寫碼單元(CU)、預測單元(PU),及變換單元(TU)。根據HEVC,視訊寫碼器(諸如視訊編碼器200)根據四分樹結構將寫碼樹型單元(CTU)分割成CU。亦即,視訊寫碼器將CTU及CU分割成四個相同的非重疊正方形,且四分樹之每一節點具有零個或四個子節點。不具有子節點之節點可被稱作「葉節點」,且此類葉節點之CU可包括一或多個PU及/或一或多個TU。視訊寫碼器可進一步分割PU及TU。舉例而言,在HEVC中,殘餘四分樹(RQT)表示TU之分割。在HEVC中,PU表示框間預測資料,而TU表示殘餘資料。經框內預測之CU包括框內預測資訊,諸如框內模式指示。
作為另一實例,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以根據JEM及/或VVC之實例操作。根據JEM/VVC的實例,視訊寫碼器(諸如視訊編碼器200及視訊解碼器300)將圖像分割成複數個寫碼樹型單元(CTU)。視訊編碼器200及視訊解碼器300可根據樹型結構(諸如四分樹二元樹(QTBT)結構)分割CTU。JEM/VVC的實例之QTBT結構移除多個分割類型之概念,諸如HEVC之CU、PU及TU之間的間距。JEM/VVC的實例之QTBT結構可包括兩個層級:根據四分樹分割分割的第一層級,及根據二元樹分割分割的第二層級。QTBT結構之根節點對應於CTU。二元樹之葉節點對應於寫碼單元(CU)。
在多型樹(MTT)分割結構中,可使用四分樹(QT)分割、二元樹(BT)分割及一或多種類型之三重樹(TT) (亦稱為三元樹(TT))分割來分割區塊。三重或三元樹分割為區塊分裂成三個子區塊的分割。在一些實例中,三重或三元分割在不經由中心劃分原始區塊的情況下將區塊劃分成三個子區塊。MTT中之分割類型(例如QT、BT及TT)可為對稱或不對稱的。
在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用單一QTBT或MTT結構以表示明度及色度分量中之每一者,而在其他實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用兩個或多於兩個QTBT或MTT結構,諸如用於明度分量之一個QTBT/MTT結構及用於兩個色度分量之另一QTBT/MTT結構(或用於各別色度分量之兩個QTBT/MTT結構)。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以使用根據HEVC之四分樹分割、QTBT分割、MTT分割,或其他分割結構。出於解釋之目的,關於QTBT分割呈現本發明之技術的描述。然而,應理解本發明之技術亦可應用於經組態以使用四分樹分割亦或其他類型之分割的視訊寫碼器。
區塊(例如CTU或CU)可在圖像中以各種方式分組。作為一個實例,磚可指圖像中之特定影像塊內的CTU列之矩形區。影像塊為圖像中之特定影像塊行及特定影像塊列內的CTU之矩形區。影像塊行指代具有等於圖像之高度的高度及藉由(例如,諸如圖片參數集中之)語法元素指定的寬度的CTU之矩形區。影像塊列指代具有藉由(例如,諸如圖像參數集中之)語法元素指定的高度及等於圖像之寬度的寬度的CTU之矩形區。
在一些實例中,影像塊可分割成多個磚,多個磚中之每一者可包括影像塊內之一或多個CTU列。未分割成多個磚之影像塊亦可稱為磚。然而,為影像塊之真子集的磚可不被稱作影像塊。
在圖像中之磚亦可配置於圖塊中。圖塊可為獨佔地含於單一網路抽象層(NAL)單元中的圖像之整數數目個磚。在一些實例中,圖塊包括多個完整影像塊或僅包括一個影像塊之完整磚的連續序列。
本發明可互換地使用「N×N」及「N乘N」以指區塊(諸如CU或其他視訊區塊)在豎直及水平尺寸方面之樣本尺寸,例如16×16樣本或16乘16樣本。大體而言,16×16 CU在豎直方向上將具有16個樣本(y=16)且在水平方向上將具有16個樣本(x=16)。同樣地,N×N CU大體在豎直方向上具有N個樣本且在水平方向上具有N個樣本,其中N表示非負整數值。可按列及行來配置CU中之樣本。此外,CU不一定在水平方向上及豎直方向上具有相同數目個樣本。舉例而言,CU可包含N×M個樣本,其中M未必等於N。
視訊編碼器200編碼CU之表示預測及/或殘餘資訊及其他資訊的視訊資料。預測資訊指示將如何對CU進行預測以便形成CU之預測區塊。殘餘資訊通常表示編碼前CU與預測區塊之樣本之間的逐樣本差。
為了預測CU,視訊編碼器200通常可經由框間預測或框內預測形成CU之預測區塊。框間預測通常係指自先前經寫碼圖像之資料預測CU,而框內預測通常係指自同一圖像之先前經寫碼資料預測CU。為了執行框間預測,視訊編碼器200可使用一或多個運動向量來產生預測區塊。視訊編碼器200通常可執行運動搜尋以識別(例如,在CU與參考區塊之間的差方面)緊密匹配CU之參考區塊。視訊編碼器200可使用絕對差總和(SAD)、平方差總和(SSD)、平均絕對差(MAD)、均方差(MSD)或其他此類差計算來計算差度量,以判定參考區塊是否緊密匹配當前CU。在一些實例中,視訊編碼器200可使用單向預測或雙向預測來預測當前CU。
JEM及VVC之一些實例亦提供仿射運動補償模式,其可視為框間預測模式。在仿射運動補償模式中,視訊編碼器200可判定表示非平移運動(諸如放大或縮小、旋轉、透視運動或其他不規則運動類型)之兩個或多於兩個運動向量。
為了執行框內預測,視訊編碼器200可選擇框內預測模式以產生預測區塊。JEM及VVC之一些實例提供六十七種框內預測模式,包括各種定向模式以及平面模式及DC模式。大體而言,視訊編碼器200選擇描述當前區塊(例如,CU之區塊)之相鄰樣本的框內預測模式,自該框內預測模式預測當前區塊之樣本。假定視訊編碼器200以光柵掃描次序(左至右、上至下)寫碼CTU及CU,此類樣本通常可在與當前區塊相同之圖像中處於當前區塊之上方、左上方(左上側)或左側。
視訊編碼器200編碼表示當前區塊之預測模式的資料。舉例而言,針對框間預測模式,視訊編碼器200可編碼表示使用多種可用框間預測模式中之哪一者以及對應模式之運動資訊的資料。舉例而言,對於單向或雙向框間預測,視訊編碼器200可使用進階運動向量預測(AMVP)或合併模式來編碼運動向量。視訊編碼器200可使用類似模式來編碼仿射運動補償模式之運動向量。
在區塊之預測(諸如框內預測或框間預測)之後,視訊編碼器200可計算區塊之殘餘資料。殘餘資料(諸如殘餘區塊)表示區塊與該區塊之使用對應預測模式所形成的預測區塊之間的逐樣本差。視訊編碼器200可將一或多個變換應用於殘餘區塊,以在變換域而非樣本域中產生經轉換資料。舉例而言,視訊編碼器200可將離散餘弦轉換(DCT)、整數轉換、小波轉換或概念上類似的轉換應用於殘餘視訊資料。另外,視訊編碼器200可在一級變換之後應用次級變換,諸如模式依賴不可分次級變換(mode-dependent non-separable secondary transform;MDNSST)、信號依賴變換、Karhunen-Loeve變換(KLT)或其類似者。視訊編碼器200在應用一或多個變換之後產生變換係數。
如上文所指出,在任何變換產生變換係數之後,視訊編碼器200可執行變換係數之量化。量化通常指代對變換係數進行量化以可能減少用以表示係數的資料之量,從而提供進一步壓縮之程序。藉由執行量化程序,視訊編碼器200可減少與係數中之一些或所有相關聯的位元深度。舉例而言,視訊編碼器200可在量化期間將n
位元值捨入至m
位元值,其中n
大於m
。在一些實例中,為了進行量化,視訊編碼器200可進行待量化值之按位元右移位。
在量化之後,視訊編碼器200可掃描變換係數,從而自包括經量化變換係數之二維矩陣產生一維向量。掃描可經設計以將較高能量(且因此較低頻率)係數置於向量前部,且將較低能量(且因此較高頻率)變換係數置於向量後部。在一些實例中,視訊編碼器200可利用預定義掃描次序來掃描經量化變換係數以產生串列化向量,且隨後熵編碼向量之經量化變換係數。在其他實例中,視訊編碼器200可執行自適應掃描。在掃描經量化變換係數以形成一維向量之後,視訊編碼器200可例如根據上下文適應性二進位算術寫碼(CABAC)熵編碼一維向量。視訊編碼器200亦可對描述與經編碼視訊資料相關聯的後設資料之語法元素之值進行熵編碼,以供由視訊解碼器300用於對視訊資料進行解碼。
為執行CABAC,視訊編碼器200可將上下文模型內之上下文指派給待傳輸之符號。上下文可係關於(例如)符號之相鄰值是否為零值。機率判定可基於指派給符號之上下文而進行。
視訊編碼器200可進一步(例如)在圖像標頭、區塊標頭、圖塊標頭或其他語法資料(諸如序列參數集(SPS)、圖像參數集(PPS)或視訊參數集(VPS))中將語法資料(諸如基於區塊之語法資料、基於圖像之語法資料及基於序列之語法資料)產生至視訊解碼器300。視訊解碼器300可類似地解碼此類語法資料以判定解碼對應視訊資料之方式。
以此方式,視訊編碼器200可產生包括經編碼視訊資料(例如,描述圖像至區塊(例如,CU)之分割的語法元素及區塊之預測及/或殘餘資訊)的位元串流。最後,視訊解碼器300可接收位元串流並對經編碼視訊資料進行解碼。
一般而言,視訊解碼器300執行與視訊編碼器200所執行之程序互逆的程序,以解碼位元串流之經編碼視訊資料。舉例而言,視訊解碼器300可使用CABAC以與視訊編碼器200之CABAC編碼程序實質上類似但互逆的方式解碼位元串流之語法元素之值。語法元素可定義圖像至CTU之分割資訊,及每一CTU根據對應分割結構(諸如QTBT結構及/或MTT結構)之分割,以定義CTU之CU。語法元素可進一步定義視訊資料之區塊(例如,CU)的預測及殘餘資訊。
殘餘資訊可由例如經量化變換係數表示。視訊解碼器300可將區塊之經量化變換係數反量化及反變換,以再生區塊之殘餘區塊。視訊解碼器300使用經發信預測模式(框內或框間預測)及相關預測資訊(例如,框間預測之運動資訊)來形成區塊之預測區塊。視訊解碼器300隨後可(在逐樣本基礎上)使預測區塊與殘餘區塊組合以再生原始區塊。視訊解碼器300可執行額外處理,諸如執行解區塊程序以減少沿區塊邊界之視覺假影。
本發明通常可指「發信」某些資訊,諸如語法元素。術語「發信」一般可指用於解碼經編碼視訊資料之語法元素及/或其他資料的值之傳達。亦即,視訊編碼器200可在位元串流中發信語法元素的值。大體而言,發信指在位元串流中產生值。如上文所提及,源器件102可實質上實時將位元串流運送至目的地器件116,或不實時運送,諸如可在將語法元素儲存至儲存器件112以供目的地器件116稍後擷取時發生。
圖2A及圖2B為說明實例四分樹二元樹(QTBT)結構130及對應寫碼樹型單元(CTU) 132之概念圖。實線表示四分樹分裂,且點線指示二元樹分裂。在二元樹之每一分裂(亦即,非葉)節點中,一個旗標經發信以指示使用哪一分裂類型(亦即,水平或豎直),其中在此實例中,0指示水平分裂且1指示豎直分裂。對於四分樹分裂,不存在對於指示分裂類型之需要,此係由於四分樹節點將區塊水平地及豎直地分裂成具有相等大小之4個子區塊。因此,視訊編碼器200可編碼,且視訊解碼器300可解碼用於QTBT結構130之區樹層級(亦即實線)的語法元素(諸如分裂資訊)及用於QTBT結構130之預測樹層級(亦即虛線)的語法元素(諸如分裂資訊)。視訊編碼器200可編碼,且視訊解碼器300可解碼用於由QTBT結構130之端葉節點表示之CU的視訊資料(諸如預測及變換資料)。
大體而言,圖2B之CTU 132可與定義對應於在第一及第二層級處的QTBT結構130之節點的區塊之大小的參數相關聯。此等參數可包括CTU大小(表示樣本中之CTU 132之大小)、最小四分樹大小(MinQTSize,表示最小允許四分樹葉節點大小)、最大二元樹大小(MaxBTSize,表示最大允許二元樹根節點大小)、最大二元樹深度(MaxBTDepth,表示最大允許二元樹深度),及最小二元樹大小(MinBTSize,表示最小允許二元樹葉節點大小)。
QTBT結構之對應於CTU之根節點可具有在QTBT結構之第一層級處的四個子節點,該等節點中之每一者可根據四分樹分割來分割。亦即,第一層級之節點為葉節點(不具有子節點)或具有四個子節點。QTBT結構130之實例表示諸如包括具有用於分枝之實線之父節點及子節點的節點。若第一層級之節點不大於最大允許二元樹根節點大小(MaxBTSize),則其可藉由各別二元進一步分割。一個節點之二元樹分裂可重複,直至由分裂產生之節點達到最小允許二元樹葉節點大小(MinBTSize),或最大允許二元樹深度(MaxBTDepth)為止。QTBT結構130之實例表示諸如具有用於分枝之虛線的節點。二元樹葉節點被稱作寫碼單元(CU),其用於預測(例如,圖像內或圖像間預測)及變換而無需任何進一步分割。如上文所論述,CU亦可稱作「視訊區塊」或「區塊」。
在QTBT分割結構之一個實例中,CTU大小經設定為128×128 (明度樣本及兩個對應64×64色度樣本),MinQTSize經設定為16×16,MaxBTSize經設定為64×64,MinBTSize (對於寬度及高度兩者)經設定為4,且MaxBTDepth經設定為4。四分樹分割首先應用於CTU以產生四分樹葉節點。四分樹葉節點可具有16×16 (亦即,MinQTSize)至128×128 (亦即,CTU大小)之大小。若葉四分樹節點為128×128,則其將不會由二元樹進一步分裂,此係由於大小超過MaxBTSize (亦即,在此實例中64×64)。否則,葉四分樹節點將藉由二元樹進一步分割。因此,四分樹葉節點亦為二元樹之根節點並具有為0之二元樹深度。當二元樹深度達至MaxBTDepth (在此實例中為4)時,不准許進一步分裂。若二元樹節點具有等於MinBTSize (在此實例中為4)之寬度時,其暗示不准許進一步水平分裂。類似地,具有等於MinBTSize之高度的二元樹節點意指不准許對該二元樹節點進行進一步豎直分裂。如上文所提及,二元樹之葉節點被稱作CU,且根據預測及變換來進一步處理而不進一步分割。
圖3為說明可針對候選者清單建構執行本發明之技術之實例視訊編碼器200的方塊圖。出於解釋之目的提供圖3,且不應將該圖視為對如本發明中廣泛例示及描述之技術的限制。出於解釋之目的,本發明在諸如HEVC視訊寫碼標準及開發中之H.266/VVC視訊寫碼標準的視訊寫碼標準之上下文中描述視訊編碼器200。然而,本發明之技術不限於此等視訊寫碼標準,且通常可適用於視訊編碼及解碼。
在圖3之實例中,視訊編碼器200包括視訊資料記憶體230、模式選擇單元202、殘餘產生單元204、變換處理單元206、量化單元208、反量化單元210、反變換處理單元212、重建構單元214、濾波器單元216、經解碼圖像緩衝器(DPB) 218及熵編碼單元220。視訊資料記憶體230、模式選擇單元202、殘餘產生單元204、變換處理單元206、量化單元208、反量化單元210、反變換處理單元212、重建構單元214、濾波器單元216、DPB 218及熵編碼單元220中之任一者或全部可實施於一或多個處理器或處理電路中。舉例而言,視訊編碼器200之單元可作為一或多個電路或邏輯元件實施為硬體電路之部分,或實施為處理器、ASIC、或FPGA之部分。此外,視訊編碼器200可包括額外或替代處理器或處理電路以執行此等及其他功能。
視訊資料記憶體230可儲存待藉由視訊編碼器200之組件編碼的視訊資料。視訊編碼器200可自(例如)視訊源104 (圖1)接收存儲於視訊資料記憶體230中之視訊資料。DPB 218可充當參考圖像記憶體,其儲存參考視訊資料以供用於由視訊編碼器200預測後續視訊資料。視訊資料記憶體230及DPB 218可由多種記憶體器件中之任一者形成,諸如動態隨機存取記憶體(DRAM) (包括同步DRAM (SDRAM))、磁阻式RAM (MRAM)、電阻式RAM (RRAM)或其他類型之記憶體器件。視訊資料記憶體230及DPB 218可由同一記憶體器件或單獨記憶體器件提供。在各種實例中,視訊資料記憶體230可與視訊編碼器200之其他組件一起在晶片上,如所說明,或相對於彼等組件在晶片外。
在本發明中,對視訊資料記憶體230之參考不應解譯為限於在視訊編碼器200內部之記憶體(除非特定地如此描述),或限於在視訊編碼器200外部之記憶體(除非特定地如此描述)。實情為,對視訊資料記憶體230之參考應理解為對儲存視訊編碼器200所接收以用於編碼的視訊資料(例如,待被編碼的當前區塊之視訊資料)記憶體的參考。圖1之記憶體106亦可提供對來自視訊編碼器200之各種單元的輸出的臨時儲存。
圖3之各種單元經說明以輔助理解藉由視訊編碼器200執行的操作。單元可實施為固定功能電路、可程式化電路或其組合。固定功能電路係指提供特定功能性且在可執行之操作上預設定的電路。可程式化電路係指可經程式化以執行各種任務並在可執行之操作中提供可撓式功能性的電路。舉例而言,可程式化電路可執行使得可程式化電路以由軟體或韌體之指令定義的方式操作的軟體或韌體。固定功能電路可執行軟體指令(例如,以接收參數或輸出參數),但固定功能電路執行的操作之類型通常係不可變的。在一些實例中,單元中之一或多者可為不同電路區塊(固定功能或可程式化),且在一些實例中,一或多個單元可為積體電路。
視訊編碼器200可包括由可程式化電路形成之算術邏輯單元(ALU)、基本功能單元(EFU)、數位電路、類比電路及/或可程式化核心。在視訊編碼器200之操作係使用由可程式化電路執行之軟體執行的實例中,記憶體106 (圖1)可儲存視訊編碼器200接收並執行的軟體之目標程式碼,或視訊編碼器200內之另一記憶體(未展示)可儲存此類指令。
視訊資料記憶體230經組態以儲存所接收視訊資料。視訊編碼器200可自視訊資料記憶體230擷取視訊資料之圖像,並將視訊資料提供至殘餘產生單元204及模式選擇單元202。視訊資料記憶體230中之視訊資料可為待編碼之原始視訊資料。
模式選擇單元202包括運動估計單元222、運動補償單元224及框內預測單元226。模式選擇單元202可包括額外功能單元以根據其他預測模式執行視訊預測。作為實例,模式選擇單元202可包括調色板單元、區塊內複製單元(其可為運動估計單元222及/或運動補償單元224之部分)、仿射運動補償單元(其可為運動估計單元222及/或運動補償單元224之部分)、線性模型(LM)單元或其類似者。
模式選擇單元202通常協調多個編碼遍次以測試編碼參數之組合,及用於此等組合之所得速率失真值。編碼參數可包括CTU至CU之分割、用於CU之預測模式、用於CU之殘餘資料的變換類型、用於CU之殘餘資料的量化參數等。模式選擇單元202可最終選擇相比其他所測試組合具有更佳速率失真值的編碼參數之組合。
視訊編碼器200可將自視訊資料記憶體230擷取之圖像分割成一系列CTU,並將一或多個CTU囊封於圖塊內。模式選擇單元202可根據樹狀結構分割圖像之CTU,諸如上文所描述之HEVC的QTBT結構或四分樹結構。如上文所描述,視訊編碼器200可用根據樹狀結構分割CTU來形成一或多個CU。此CU通常亦可被稱作「視訊區塊」或「區塊」。
一般而言,模式選擇單元202亦控制視訊編碼器200之組件(例如運動估計單元222、運動補償單元224及框內預測單元226)以產生當前區塊(例如當前CU,或在HEVC中,PU及TU之重疊部分)的預測區塊。對於當前區塊之框間預測,運動估計單元222可執行運動搜尋以識別一或多個參考圖像(例如,儲存於DPB 218中之一或多個先前經寫碼圖像)中之一或多個緊密匹配的參考區塊。特定言之,運動估計單元222可例如根據絕對差總和(SAD)、平方差總和(SSD)、平均值絕對差(MAD)、均方差(MSD)或其類似者,計算表示潛在參考區塊與當前區塊類似程度的值。運動估計單元222可使用當前區塊與所考慮之參考區塊之間的逐樣本差大體執行此等計算。運動估計單元222可識別具有由此等計算產生之最小值的參考區塊,從而指示最緊密匹配當前區塊之參考區塊。
運動估計單元222可形成一或多個運動向量(MV),其相對於當前圖像中之當前區塊的位置定義參考圖像中之參考區塊的位置。運動估計單元222接著可將運動向量提供至運動補償單元224。舉例而言,對於單向框間預測,運動估計單元222可提供單一運動向量,而對於雙向框間預測,運動估計單元222可提供兩個運動向量。運動補償單元224隨後可使用運動向量來產生預測區塊。舉例而言,運動補償單元224可使用運動向量擷取參考區塊之資料。作為另一實例,若運動向量具有分數樣本精確度,則運動補償單元224可根據一或多個內插濾波器為預測區塊內插值。此外,對於雙向框間預測,運動補償單元224可擷取用於藉由各別運動向量識別之兩個參考區塊的資料,且例如經由逐樣本求平均值或經加權求平均值來組合所擷取之資料。
根據本發明之技術,且如下文將更詳細地解釋,運動估計單元222可進一步包括可經組態以執行本發明之技術的UMVE刪剪單元225。在一些實例中,視訊編碼器200之一或多個其他結構單元可經組態以結合UMVE刪剪單元225或替代UMVE刪剪單元225執行本發明之技術。在一個實例中,UMVE刪剪單元225可經組態以基於待新增之候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者及/或先前新增之候選者的UMVE候選者建構一或多個候選者清單(例如,用於HMVP之歷史表及合併候選者清單)。特定言之,UMVE刪剪單元225可經組態以基於各種候選者之UMVE候選者新增或不新增(例如,刪剪)候選者清單。以此方式,可能不將冗餘或潛在冗餘候選者新增至候選者清單。大體而言,UMVE刪剪單元225可經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單,基於該一或多個候選者中之各別候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單來編碼/解碼視訊資料之當前區塊。
作為另一實例,對於框內預測,或框內預測寫碼,框內預測單元226可自鄰近當前區塊之樣本產生預測區塊。舉例而言,對於方向性模式,框內預測單元226可在數學上大體組合相鄰樣本之值,且在橫跨當前區塊之所定義方向上填入此等計算值以產生預測區塊。作為另一實例,對於DC模式,框內預測單元226可計算至當前區塊之相鄰樣本的平均值,且產生預測區塊以針對預測區塊之每一樣本包括此所得平均值。
模式選擇單元202將預測區塊提供至殘餘產生單元204。殘餘產生單元204自視訊資料記憶體230接收當前區塊之原始未經寫碼版本,且自模式選擇單元202接收預測區塊之原始未經寫碼版本。殘餘產生單元204計算當前區塊與預測區塊之間的逐樣本差。所得逐樣本差定義當前區塊之殘餘區塊。在一些實例中,殘餘產生單元204亦可判定殘餘區塊中之樣本值之間的差,以使用殘餘差分脈碼調變(residual differential pulse code modulation;RDPCM)產生殘餘區塊。在一些實例中,可使用執行二進位減法之一或多個減法器電路來形成殘餘產生單元204。
在模式選擇單元202將CU分割成PU之實例中,每一PU可與明度預測單元及對應色度預測單元相關聯。視訊編碼器200及視訊解碼器300可支援具有各種大小之PU。如上文所指示,CU之大小可以係指CU之明度寫碼區塊的大小,且PU之大小可以係指PU之明度預測單元的大小。假定特定CU之大小為2N×2N,則視訊編碼器200可支援用於框內預測之2N×2N或N×N之PU大小,及用於框間預測的2N×2N、2N×N、N×2N、N×N或類似之對稱PU大小。視訊編碼器20及視訊解碼器30亦可支援用於框間預測之2N×nU、2N×nD、nL×2N及nR×2N之PU大小的不對稱分割。
在模式選擇單元未將CU進一步分割成PU的實例中,每一CU可與明度寫碼區塊及對應色度寫碼區塊相關聯。如上所述,CU之大小可指CU之明度寫碼區塊的大小。視訊編碼器200及視訊解碼器300可支援2N×2N、2N×N或N×2N之CU大小。
對於諸如區塊內複製模式寫碼、仿射模式寫碼及線性模型(LM)模式寫碼之另一視訊寫碼技術,如少數實例,模式選擇單元202經由與寫碼技術相關聯之各別單元產生用於正編碼之當前區塊的預測區塊。在諸如調色板模式寫碼的一些實例中,模式選擇單元202可能不會產生預測區塊,而是產生指示基於所選擇調色板重建構區塊之方式的語法元素。在此等模式中,模式選擇單元202可將此等語法元素提供至熵編碼單元220以待編碼。
如上文所描述,殘餘產生單元204接收當前區塊及對應預測區塊之視訊資料。殘餘產生單元204隨後產生當前區塊之殘餘區塊。為產生殘餘區塊,殘餘產生單元204計算預測區塊與當前區塊之間的逐樣本差。
變換處理單元206將一或多個變換應用於殘餘區塊以產生變換係數之區塊(在本文中被稱作「變換係數區塊」)。變換處理單元206可將各種變換應用於殘餘區塊以形成變換係數區塊。舉例而言,變換處理單元206可將離散餘弦變換(DCT)、定向變換(directional transform)、Karhunen-Loeve變換(KLT)或概念上類似之變換應用於殘餘區塊。在一些實例中,變換處理單元206可對殘餘區塊執行多個變換,例如初級變換及次級變換,諸如旋轉變換。在一些實例中,變換處理單元206不將變換應用於殘餘區塊。
量化單元208可量化變換係數區塊中之變換係數,以產生經量化變換係數區塊。量化單元208可根據與當前區塊相關聯之量化參數(QP)值量化變換係數區塊之變換係數。視訊編碼器200 (例如,經由模式選擇單元202)可藉由調整與CU相關聯之QP值調整應用於與當前區塊相關聯之係數區塊的量化程度。量化可引入資訊之損耗,且因此,經量化變換係數可相比由變換處理單元206產生之原始變換係數具有較低精確度。
反量化單元210及反變換處理單元212可將反量化及反變換分別應用於經量化變換係數區塊,以用變換係數區塊重建構殘餘區塊。重建構單元214可基於經重建構殘餘區塊及藉由模式選擇單元202產生之預測區塊,產生對應於當前區塊之經重建構區塊(儘管可能具有一定程度的失真)。舉例而言,重建構單元214可將經重建構殘餘區塊之樣本新增至來自由模式選擇單元202產生之預測區塊的對應樣本,以產生經重建構區塊。
濾波器單元216可對經重建區塊執行一或多個濾波操作。舉例而言,濾波器單元216可執行解區塊操作以沿CU之邊緣減少區塊效應假影。在一些實例中,可跳過濾波器單元216之操作。
視訊編碼器200將經重建區塊儲存於DPB 218中。舉例而言,在不需要濾波器單元216之操作的實例中,重建構單元214可將經重建區塊儲存至DPB 218。在需要濾波器單元216之操作的實例中,濾波器單元216可將經濾波經重構建區塊儲存至DPB 218。運動估計單元222及運動補償單元224可自DPB 218擷取由經重建構(及可能經濾波)區塊形成之參考圖像,以對隨後經編碼圖像之區塊進行框間預測。另外,框內預測單元226可使用當前圖像之DPB 218中的經重建區塊,以對當前圖像中之其他區塊進行框內預測。
大體而言,熵編碼單元220可熵編碼自視訊編碼器200之其他功能組件接收的語法元素。舉例而言,熵編碼單元220可熵編碼來自量化單元208之經量化變換係數區塊。作為另一實例,熵編碼單元220熵編碼來自模式選擇單元202的預測語法元素(例如,用於框間預測之運動資訊或用於框內預測之框內模式資訊)。熵編碼單元220可對語法元素(其為視訊資料之另一實例)執行一或多個熵編碼操作以產生經熵編碼資料。舉例而言,熵編碼單元220可對資料執行上下文適應性可變長度寫碼(context-adaptive variable length coding;CAVLC)操作、CABAC操作、可變至可變(variable-to-variable;V2V)長度寫碼操作、基於語法之上下文適應性二進位算術寫碼(SBAC)操作、概率區間分割熵(Probability Interval Partitioning Entropy;PIPE)寫碼操作、指數哥倫布編碼操作或另一類型之熵編碼操作。在一些實例中,熵編碼單元220可在旁路模式中操作,其中語法元素未經熵編碼。
視訊編碼器200可輸出位元串流,該位元串流包括重建構圖塊或圖像之區塊所需的經熵編碼語法元素。特定而言,熵編碼單元220可輸出該位元串流。
上文所描述之操作關於區塊進行描述。此描述應理解為用於明度寫碼區塊及/或色度寫碼區塊的操作。如上文所描述,在一些實例中,明度寫碼區塊及色度寫碼區塊為CU之明度及色度分量。在一些實例中,明度寫碼區塊及色度寫碼區塊為PU之明度分量及色度分量。
在一些實例中,無需針對色度寫碼區塊重複相對於明度寫碼區塊執行之操作。作為一個實例,無需重複識別明度寫碼區塊之運動向量(MV)及參考圖像的操作用於識別色度區塊之MV及參考圖像。實情為,明度寫碼區塊之MV可經按比例縮放以判定色度區塊之MV,且參考圖像可為相同的。作為另一實例,框內預測程序可針對明度寫碼區塊及色度寫碼區塊為相同的。
視訊編碼器200表示經組態以編碼視訊資料之器件之實例,該器件包括記憶體,其經組態以儲存視訊資料,及一或多個處理單元,其在電路中實施且經組態以使用框間預測及運動向量編碼視訊資料區塊,建構用於運動向量之運動向量預測的候選者清單,及基於運動向量候選者之最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將運動向量候選者新增至候選者清單。
圖4為說明可針對候選者清單建構執行本發明之技術的實例視訊解碼器300之方塊圖。出於解釋之目的而提供圖4,且其並不限制如本發明中所廣泛例示及描述之技術。出於解釋之目的,本發明描述視訊解碼器300係根據H.266/VVC、JEM及HEVC之技術來描述的。然而,本發明之技術可由經組態為其他視訊寫碼標準的視訊寫碼器件執行。
在圖4之實例中,視訊解碼器300包括經寫碼圖像緩衝器(CPB)記憶體320、熵解碼單元302、預測處理單元304、反量化單元306、反變換處理單元308、重建構單元310、濾波器單元312及經解碼圖像緩衝器(DPB) 314。預測處理單元304包括運動補償單元316及框內預測單元318。預測處理單元304可包括根據其他預測模式執行預測的額外單元。作為實例,預測處理單元304可包括調色板單元、區塊內複製單元(其可形成運動補償單元316之部分)、仿射單元、線性模型(LM)單元或類似者。在其他實例中,視訊解碼器300可包括更多、更少或不同功能組件。
CPB 記憶體320、熵解碼單元302、預測處理單元304、反量化單元306、反變換處理單元308、重建構單元310、濾波器單元312及DPB 314中之任一者或全部可實施於一或多個處理器或處理電路中。舉例而言,視訊解碼器300之單元可作為一或多個電路或邏輯元件實施為硬體電路之部分,或實施為處理器、ASIC、或FPGA之部分。此外,視訊解碼器300可包括額外或替代處理器或處理電路以執行此等及其他功能。
CPB 記憶體320可儲存待由視訊解碼器300之組件解碼的視訊資料,諸如經編碼視訊位元串流。可例如自電腦可讀媒體110 (圖1)獲得儲存於CPB記憶體320中之視訊資料。CPB記憶體320可包括儲存來自經編碼視訊位元串流之經編碼視訊資料(例如,語法元素)的CPB。此外,CPB記憶體320可儲存除經寫碼圖像之語法元素之外的視訊資料,諸如表示來自視訊解碼器300之各種單元之輸出的臨時資料。DPB 314通常儲存經解碼圖像,視訊解碼器300可在解碼經編碼視訊位元串流之後續資料或圖像時輸出該等經解碼圖像及/或將其用作參考視訊資料。CPB 記憶體320及DPB 314可由多種記憶體器件中之任一者形成,諸如動態隨機存取記憶體(DRAM) (包括同步DRAM (SDRAM))、磁阻式RAM (MRAM)、電阻式RAM (RRAM)或其他類型之記憶體器件。CPB記憶體320及DPB 314可藉由相同記憶體器件或單獨記憶體器件提供。在各種實例中,CPB 記憶體320可與視訊解碼器300之其他組件一起在晶片上,或相對於彼等組件在晶片外。
另外或替代地,在一些實例中,視訊解碼器300可自記憶體120 (圖1)擷取經寫碼視訊資料。亦即,記憶體120可利用CPB 記憶體320儲存如上文所論述之資料。同樣,當視訊解碼器300之功能中的一些或全部實施於軟體中以藉由視訊解碼器300之處理電路執行時,記憶體120可儲存待由視訊解碼器300執行之指令。
圖4中所展示之各種單元經說明以輔助理解由視訊解碼器300執行的操作。單元可實施為固定功能電路、可程式化電路或其組合。類似於圖3,固定功能電路指代提供特定功能性,且在可執行之操作上預設定的電路。可程式化電路係指可經程式化以執行各種任務並在可執行之操作中提供可撓式功能性的電路。舉例而言,可程式化電路可執行使得可程式化電路以由軟體或韌體之指令定義的方式操作的軟體或韌體。固定功能電路可執行軟體指令(例如,以接收參數或輸出參數),但固定功能電路執行的操作之類型通常係不可變的。在一些實例中,單元中之一或多者可為不同電路區塊(固定功能或可程式化),且在一些實例中,一或多個單元可為積體電路。
視訊解碼器300可包括ALU、EFU、數位電路、類比電路及/或由可程式化電路形成之可程式化核心。在視訊解碼器300之操作藉由在可程式化電路上實行之軟體執行的實例中,晶片上或晶片外記憶體可儲存視訊解碼器300接收並實行的軟體之指令(例如目標碼)。
熵解碼單元302可自CPB接收經編碼視訊資料,且對視訊資料進行熵解碼以再生語法元素。預測處理單元304、反量化單元306、反變換處理單元308、重建構單元310及濾波器單元312可基於自位元串流提取之語法元素產生經解碼視訊資料。
大體而言,視訊解碼器300在逐區塊基礎上重建構圖像。視訊解碼器300可對每一區塊個別地執行重建構操作(其中當前正經重建構,即經解碼之區塊可被稱為「當前區塊」)。
熵解碼單元302可熵解碼定義經量化變換係數區塊之經量化變換係數的語法元素以及變換資訊,諸如量化參數(QP)及/或變換模式指示。反量化單元306可使用與經量化變換係數區塊相關聯之QP判定量化程度,且同樣判定反量化程度供反量化單元306應用。反量化單元306可例如執行按位元左移操作以將經量化變換係數反量化。反量化單元306可由此形成包括變換係數之變換係數區塊。
在反量化單元306形成變換係數區塊後,反變換處理單元308可將一或多個反變換應用於變換係數區塊以產生與當前區塊相關聯的殘餘區塊。舉例而言,反變換處理單元308可將反DCT、反整數變換、反Karhunen-Loeve變換(KLT)、反旋轉變換、反定向變換或另一反變換應用於係數區塊。
此外,預測處理單元304根據藉由熵解碼單元302熵解碼之預測資訊語法元素產生預測區塊。舉例而言,若預測資訊語法元素指示當前區塊經框間預測,則運動補償單元316可產生預測區塊。在此情況下,預測資訊語法元素可指示DPB 314中之參考圖像(自其擷取參考區塊),以及運動向量,其識別參考圖像中之參考區塊相對於當前圖像中之當前區塊之位置的位置。運動補償單元316通常可以實質上類似於關於運動補償單元224 (圖3)所描述之方式的方式執行框間預測程序。
根據本發明之技術,且如下文將更詳細地解釋,運動補償單元316可進一步包括可經組態以執行本發明之技術的UMVE刪剪單元317。在一些實例中,視訊解碼器300之一或多個其他結構單元可經組態以結合UMVE刪剪單元317或替代UMVE刪剪單元317執行本發明之技術。在一個實例中,UMVE刪剪單元317可經組態以基於待新增之候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者及/或先前新增之候選者的UMVE候選者建構一或多個候選者清單(例如,用於HMVP之歷史表及合併候選者清單)。特定言之,運動補償單元316可經組態以基於各種候選者之UMVE候選者新增或不新增(例如,刪剪)候選者清單。以此方式,可能不將冗餘或潛在冗餘候選者新增至候選者清單。大體而言,UMVE刪剪單元317可經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單,基於該一或多個候選者中之各別候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單來編碼/解碼視訊資料之當前區塊。
作為另一實例,若預測資訊語法元素指示當前區塊經框內預測,則框內預測單元318可根據藉由預測資訊語法元素指示之框內預測模式產生預測區塊。同樣,框內預測單元318通常可以實質上類似於關於框內預測單元226 (圖3)所描述之方式的方式執行框內預測程序。框內預測單元318可將相鄰樣本之資料自DPB 314擷取至當前區塊。
重建構單元310可使用預測區塊及殘餘區塊重建構當前區塊。舉例而言,重建構單元310可將殘餘區塊之樣本新增至預測區塊之對應樣本以重建構當前區塊。
濾波器單元312可對經重建構區塊執行一或多個濾波操作。舉例而言,濾波器單元312可執行解區塊操作以沿經重建構區塊之邊緣減少區塊效應假影。濾波器單元312之操作不一定在所有實例中執行。
視訊解碼器300可將經重建構區塊存儲於DPB 314中。如上文所論述,DPB 314可將參考資訊提供至預測處理單元304,諸如用於框內預測之當前圖像及用於後續運動補償之經先前解碼圖像的樣本。此外,視訊解碼器300可輸出來自DPB之經解碼圖像以用於隨後呈現於諸如圖1之顯示器件118的顯示器件上。
以此方式,視訊解碼器300表示視訊解碼器件之實例,該視訊解碼器件包括記憶體,其經組態以儲存視訊資料,及一或多個處理單元,其在電路中實施且經組態以使用框間預測及運動向量解碼視訊資料區塊,建構用於運動向量之運動向量預測的候選者清單,及基於運動向量候選者之最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將運動向量候選者新增至候選者清單。
HEVC CU
結構
現將論述HEVC中之CU結構及運動向量預測。在HEVC中,圖塊中之最大寫碼單元稱為寫碼樹型區塊(CTB)或寫碼樹型單元(CTU)。CTB含有四分樹,該四分樹之節點為寫碼單元。
CTB之大小可介於HEVC主規範中之16×16至64×64的範圍(儘管技術上可支援8×8 CTB大小)。寫碼單元(CU)可與CTB具有相同大小,且小如8×8。每一寫碼單元係運用一個模式(例如框間模式、框內模式等)寫碼。當CU經框間寫碼時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可將CU進一步分割成2個或4個預測單元(PU),或當不應用進一步分割時僅分割成一個PU。當兩個PU存在於一個CU中時,其可為一半大小的矩形或為CU之大小的¼或¾的兩個矩形。
當CU經框間寫碼時,針對每一PU存在運動資訊之一個集合。另外,每一PU經唯一框間預測模式寫碼以導出運動資訊集合。
HEVC
中之運動向量預測
在HEVC標準中,存在用於預測單元(PU)之兩個框間預測模式,分別稱為合併(跳過被視為在沒有殘餘情況下合併的特殊情況)及進階運動向量預測(AMVP)模式。在AMVP或合併模式中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可建構並維持多個運動向量預測子之運動向量(MV)候選者清單。視訊編碼器200及視訊解碼器300可藉由自MV候選者清單獲取一個候選者之運動資訊而以合併模式產生當前PU之運動向量以及參考索引。
在HEVC中,MV候選者清單含有用於合併模式之多達5個候選者及用於AMVP模式之僅兩個候選者。合併候選者可含有運動資訊集合,例如,對應於兩個參考圖像清單(清單0及清單1)之運動向量及參考索引。若合併候選者係藉由合併索引識別,則視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以將參考圖像用於當前區塊之預測。另外,視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以判定與合併索引相關聯之運動向量。然而,在針對清單0或清單1中任一者之每一潛在預測方向的AMVP模式下,視訊編碼器200將參考索引連同MV預測子(MVP)索引顯式地發信至MV候選項清單,此係由於AMVP候選者僅含有運動向量。在AMVP模式中,可進一步改進經預測運動向量。
如可自上文看出,合併候選對應於運動資訊之整個集合,而AMVP候選僅含有用於特定預測方向之一個運動向量及參考索引。以類似方式自相同空間及時間相鄰區塊導出用於兩個模式之候選者。
空間相鄰候選者
在HEVC中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可對於特定PU (PU0
)自相鄰區塊導出空間MV候選者,如圖5A及圖5B中所展示,但用於自區塊產生候選者的技術對於合併及AMVP模式不同。
圖5A為展示用於合併模式之區塊500的空間相鄰候選者之概念圖。圖5B為展示用於AMVP模式之區塊502的空間相鄰候選者之概念圖。在合併模式中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可按圖5A中所展示之次序導出多達四個空間MV候選者。次序如下:左方區塊(0, A1)、上方區塊(1, B1)、右上方區塊(2, B0)、左下方區塊(3, A0)及左上方(4, B2)區塊。
在AMVP模式中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可將相鄰區塊劃分成兩個群組:包括區塊0及1之左方群組,及包括區塊2、3及4之上方群組,如圖5B中所示。對於每一群組,參考與由發信之參考索引指示之相同的參考圖像的相鄰區塊中之潛在候選者具有待選擇之最高優先級以形成群組之最終候選者。有可能所有相鄰區塊均不含指向相同參考圖像之運動向量。因此,若無法找到此候選者,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可按比例縮放第一可用候選者以形成最終候選者。因此,可補償時間距離差。
HEVC
中之時間運動向量預測
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以在空間運動向量候選者之後新增時間運動向量預測子(TMVP)候選者(若允用及可用)至MV候選者清單中。對於合併及AMVP模式兩者,用於TMVP候選者之運動向量導出之程序為相同的。然而,合併模式中之TMVP候選者之目標參考索引經設定為0。
用於TMVP候選者導出的主要區塊位置為共置PU外部的右下區塊。此右下區塊在圖6A中展示為區塊600 (T)。將此位置用於TMVP候選者導出補償了用以產生空間相鄰候選者的左上方區塊之偏置。然而,若區塊600定位於當前CTB列外部(例如在區塊602處)或運動資訊並不可用,則視訊編碼器200及視訊解碼器300用PU 606 (PU0)之中心區塊604取代區塊600。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可自圖塊層級中(例如在圖塊標頭中)所指示之共置圖像之共置PU導出TMVP候選者的運動向量。用於共置PU之運動向量被稱為共置MV。
類似於H.264/AVC中之時間直接模式,為導出TMVP候選者運動向量,視訊編碼器200及視訊解碼器300可按比例縮放共置MV以補償時間距離差,如圖6B中所展示。
在下文描述HEVC中之合併及AMVP模式的若干額外態樣。
運動向量按比例調整
:假定在呈現時間上運動向量之值與圖像的距離成比例。運動向量使兩個圖像相關聯:參考圖像及含有運動向量之圖像(即含有圖像)。當運動向量用以預測另一運動向量時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可基於圖像次序計數(Picture Order Count;POC)值而計算含有圖像與參考圖像之距離。
在一些實例中,對於待預測之運動向量,其相關聯含有圖像及參考圖像兩者可為不同的。因此,視訊編碼器200及視訊解碼器300可計算新距離(基於POC),且視訊編碼器200及視訊解碼器300可基於此等兩個POC距離來按比例縮放運動向量。對於空間相鄰候選者,用於兩個運動向量之含有圖像相同,而參考圖像不同。在HEVC中,對於空間及時間相鄰候選者,運動向量按比例縮放適用於TMVP及AMVP兩者。
人工運動向量候選者產生
:若運動向量候選者清單不完整(例如,包括小於預定數目個候選者),則視訊編碼器200及視訊解碼器300可產生人工運動向量候選者且將其插入於運動向量候選者清單末尾,直至運動向量候選者清單具有規定數目個候選者為止。
在合併模式中,存在兩種類型之人工MV候選者:僅針對B圖塊導出之組合式候選者,及在第一類型並未提供足夠人工候選者時的零候選者。
對於已經在候選者清單中且具有必需運動資訊之每一對候選者,運動向量候選者可藉由參考清單0中之圖像之第一候選者的運動向量與參考清單1中之圖像之第二候選者的運動向量之組合導出雙向組合式運動向量候選者。
用於候選者插入之刪剪程序
:來自不同區塊之候選者可恰好相同,此降低合併/AMVP候選者清單之效率。視訊編碼器200及視訊解碼器300可應用解決此問題之刪剪程序。刪剪程序比較當前候選者清單中之一個候選者與其他,以避免插入相同候選者。為降低複雜度,在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可僅應用有限數目個刪剪程序,而非將每一潛在候選者與所有其他現有候選者相比較。
最終運動向量表示
(
UMVE)
現將描述最終運動向量表示(UMVE)。UMVE可用於利用所提出之運動向量表示方法的跳過模式或合併模式。UMVE之實例描述於S. Jeong, M. W. Park, C. Kim (JVET-K0115,2018年7月)的「CE4 Ultimate motion vector expression in JVET-J0024 (Test 4.2.9)」及S. Jeong, M. W. Park, Y. Piao, M. Park, K. Choi (2018年10月,JVET-L0054)的「CE4 Ultimate motion vector expression (Test 4.5.4)」中。實例UMVE技術以與VVC相同之方式再使用合併候選者。在合併候選者當中,視訊編碼器200可經組態以選擇候選者。視訊編碼器200接著可使用所提出之運動向量表示方法進一步擴展合併候選者。UMVE提供具有簡化發信之新的運動向量表示。表示方法包括起點、運動幅度及運動方向。此所提出技術實際上使用合併候選者清單。然而,在一個實例中,針對UMVE之擴展技術僅考慮為預設合併類型(例如,如由MRG_TYPE_DEFAULT_N語法元素指示)之候選者。
圖7為說明實例UMVE搜尋程序之概念圖。如圖7中所示,用於當前圖框702中之當前區塊706之運動向量708可在運動幅度及運動方向兩者方面經修改。如下文將更詳細地解釋,運動幅度及運動方向的不同變化可產生不同運動向量(例如,運動向量710或運動向量712)。運動向量710及712可被稱作具有UMVE之合併候選者(在此情況下為運動向量708) (或僅UMVE候選者)。亦即,運動向量710及712藉由用UMVE更改運動向量708而創建。
運動向量708亦可具有不同預測方向。預測方向資訊指示L0 (圖框700)、L1 (圖框704)以及L0及L1預測當中的預測方向。對於B圖塊,使用所提出之UMVE技術,視訊編碼器200及視訊解碼器300可通過使用鏡像處理技術自具有單向預測之合併候選者產生雙向預測候選者,如圖7及圖8中所示。圖8為說明實例UMVE搜尋點之概念圖。舉例而言,若合併候選者為具有參考清單L1之單向預測候選者,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可藉由搜尋清單0中之參考圖像(其與清單1之參考圖像成鏡像)判定參考清單L0之參考索引。若不存在對應圖像,則視訊編碼器200及視訊解碼器300使用最接近於當前圖像之參考圖像。視訊編碼器200及視訊解碼器300可藉由按比例縮放L1 (圖框704)之運動向量導出L0 (圖框700)之運動向量。視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用圖像次序計數(POC)距離計算縮放因子。
若UMVE候選者(亦即,具有UMVE之合併候選者)的預測方向與原始合併候選者中之一者相同,則視訊編碼器200可發信具有值0之索引作為UMVE預測方向。然而,若UMVE候選者之預測方向與原始合併候選者中之一者不相同,則視訊編碼器200可發信具有值1之索引。在發送第一位元之後,視訊編碼器200可基於UMVE預測方向之預定義優先級次序發信剩餘預測方向。實例優先級次序為L0/L1預測、L0預測及L1預測。
若合併候選者之預測方向為L1,則發信「0」係針對UMVE預測方向L1。發信「10」係針對UMVE預測方向L0及L1。發信「11」係針對UMVE預測方向L0。
若L0及L1預測清單相同,則視訊編碼器200並不發信UMVE預測方向資訊。
表1.基本候選者IDX
基本候選者IDX | 0 | 1 | 2 | 3 |
第 N 個運動向量預測子(MVP) | 第1 MVP | 第2 MVP | 第3 MVP | 第4 MVP |
表1中之基本候選者索引定義起點。基本候選者索引指示清單中之候選者當中的最佳候選者。若基本候選者的數目等於1,則視訊編碼器200並不發信基本候選者IDX。
表2.距離IDX
距離IDX | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
像素距離 | 1/4像素 | 1/2像素 | 1像素 | 2像素 | 4像素 | 8像素 | 16像素 | 32像素 |
表2中之距離索引為運動幅度資訊。距離索引指示與起點資訊之預定義距離。距離IDX之值指示視訊解碼器300可藉以更改基本候選者(例如,來自合併候選者清單)之幅度。藉由方向IDX指示視訊解碼器300藉以改變基本候選者之方向。
表3.方向IDX
方向IDX | 00 | 01 | 10 | 11 |
x 軸 | + | - | N/A | N/A |
y 軸 | N/A | N/A | + | - |
表3中之方向索引表示運動向量差(MVD)相對於起點的方向。亦即,方向IDX指示應將距離IDX新增至基本候選者之X或Y分量或自該X或Y分量減去距離IDX之方式。如自表3可見,方向索引可表示四個方向:向上、向下、向左及向右。
視訊編碼器200可在發送跳過旗標及合併旗標之後發信UMVE旗標。若跳過及合併旗標為真,則視訊解碼器300隨後將剖析UMVE旗標。若UMVE旗標等於1,則視訊解碼器300隨後將剖析UMVE語法元素。然而,若UMVE旗標不為1,則視訊解碼器300將剖析仿射旗標。若仿射旗標等於1,則其指示使用仿射模式。若仿射旗標不為1,則視訊解碼器300將剖析跳過/合併索引d以判定跳過/合併模式(例如,如在VVC測試模型(VTM)中)。
額外線緩衝器歸因於UMVE候選者而為非所需的。此係由於跳過/合併候選者直接用作基本候選者。使用輸入UMVE索引,視訊解碼器300可在運動補償之前判定運動向量(例如,UMVE)的補充。就此而言不需要固持長線緩衝器。
具有不同方向性資訊集合之
UMVE
T. Hashimoto, E. Sasaki, T. Ikai之增強型UMVE (2018年10月,JVET-L0355,「Non-CE4: Enhanced ultimate motion vector expression」)如下提出兩個變化以擴展S. Jeong, M. W. Park, Y. Piao, M. Park, K. Choi之UMVE (2018年10月,JVET-L0054,「CE4 Ultimate motion vector expression (Test 4.5.4)」):
1)將方向的數目自4增大至8。
2)使用多個距離清單。
表4.運動方向
方向IDX | 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 |
x 軸 | +1 | -1 | 0 | 0 | +1/2 | -1/2 | -1/2 | +1/2 |
y 軸 | 0 | 0 | +1 | -1 | +1/2 | -1/2 | +1/2 | -1/2 |
表4中之方向索引表示8個方向。對角線方向之x軸及y軸的值分別為水平及豎直方向的x軸及y軸的值的一半。
表5.第一距離清單
距離IDX | 0 | 1 | 2 | 3 |
像素距離 | 1/4像素 | 1/2像素 | 3/4像素 | 5/4像素 |
表6.第二距離清單
距離IDX | 0 | 1 | 2 | 3 |
像素距離 | 1像素 | 2像素 | 4像素 | 8像素 |
考慮到將不同於區域及序列特性之距離的量(運動差),可使用兩組距離清單。用於清單之選擇旗標經上下文寫碼,因此可以更理想方式發信。JVET-L0355之所提出方法將清單的數目自1改至2。兩個距離清單在上文表5及表6中。
另一增強型UMVE技術,如J. Li, R.-L. Liao, C. S. Lim之「CE4-related: Improvement on ultimate motion vector expression」(2018年10月,JVET-L0408)中所描述,如下提出三個變化以擴展S. Jeong, M. W. Park, Y. Piao, M. Park, K. Choi之UMVE技術(2018年10月,JVET-L0054,「CE4 Ultimate motion vector expression (Test 4.5.4)」):
1)將方向的數目自4增大至8。
2)使用兩個適應性距離表
3)用於較大距離值之完整像素搜尋點
表7:原始UMVE方向表
方向IDX | 00 | 01 | 10 | 11 |
x軸 | + | - | N/A | N/A |
y軸 | N/A | N/A | + | - |
表8:額外方向性資訊表
方向IDX | 00 | 01 | 10 | 11 |
x軸 | + | - | + | - |
y軸 | + | - | - | + |
將表8中之額外方向(其支援對角線方向)新增至S. Jeong, M. W. Park, C. Kim (JVET-K0115,2018年7月)的「CE4 Ultimate motion vector expression in JVET-J0024 (Test 4.2.9)」及S. Jeong, M. W. Park, Y. Piao, M. Park, K. Choi (2018年10月,JVET-L0054)的「CE4 Ultimate motion vector expression (Test 4.5.4)」的UMVE技術中。基於基本運動向量候選者之角度選擇兩個方向表中之一者。若基本運動向量候選者之角度在[22.5º, 67.5º]、[112.5º, 157.5º]、[202.5º, 247.5º]或[292.5º, 337.5º]內,則使用表8中之對角線方向表。否則,使用表7中之水平/豎直方向表。方向表選擇之說明展示於圖9中。
表9. CE4.5.4 UMVE距離表
距離IDX | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
像素距離 | 1/4像素 | 1/2像素 | 1像素 | 2像素 | 4像素 | 8像素 | 16像素 | 32像素 |
表10.所提出之額外UMVE距離表
距離IDX | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
像素距離 | 1像素 | 2像素 | 4像素 | 8像素 | 16像素 | 32像素 | 64像素 | 128像素 |
S. Jeong, M. W. Park, Y. Piao, M. Park, K. Choi之UMVE技術(2018年10月,JVET-L0054,「CE4 Ultimate motion vector expression (Test 4.5.4)」)使用一個固定距離表,如在表9中,以用於產生UMVE搜尋點。除表9以外,JVET-L0054之此增強型UMVE將表10中之另一適應性距離表用於兩種方法:(1)圖像解析度適應性距離表及(2)基於出現率之距離表重排序。
圖像解析度適應性距離表
若圖像解析度不大於2K,亦即,1920×1080,則將表9用作基本距離表。否則,將表10用作基本距離表。
基於出現率之距離表重排序
距離索引根據先前經寫碼圖像中之每一距離索引之使用的出現率經重排序,排名自高至低。舉例而言,假設將表9用作基本距離表且2像素在先前經寫碼圖像中使用次數最多,則2像素距離將指派給索引0而非2。
為降低複雜度,當UMVE距離大於臨限值時,增強型UMVE候選者值經修改以使得使用UMVE模式之CU使用全像素替代子像素運動向量解析度。在一個實例實施中,將16像素距離用作臨限值。
以歷史為基礎的運動預測
以歷史為基礎的運動向量預測(HMVP) (例如,如2018年7月,JVET-K0104,L. Zhang、K. Zhang、H. Liu、Y. Wang、P. Zhao及D. Hong之「CE4-related: History-based Motion Vector Prediction」中所描述)涉及保持用於先前經解碼運動向量之表作為HMVP候選者。在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以在解碼非仿射經框間寫碼區塊(例如使用法向平移運動向量寫碼之區塊)時更新HMVP表。視訊編碼器200及視訊解碼器300可將所擷取運動向量作為新的HMVP候選者新增至緩衝器或儲存HMVP表之其他記憶體的最末條目。在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可應用先進先出(FIFO)或約束FIFO規則以新增或移除HMVP表中之候選者。視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將HMVP表中之候選者用於合併候選者清單或AMVP候選者清單。在一個實例中,包括經組合及零候選者的人工運動向量可由HMVP表中之候選者替換。
在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以在處理新的圖塊時清空HMVP表。亦即,在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以在寫碼新的圖塊時移除HMVP表中之所有條目。若區塊係運用合併/跳過或AMVP模式寫碼,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以建構用於區塊之合併候選者清單或AMVP候選者清單。若在清單中之可用候選者數目小於預定義最大限制,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以使用HMVP表中之候選者以填滿候選者清單。若存在非仿射經框間寫碼區塊(例如使用常規框間預測寫碼之區塊),則視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將與彼區塊相關聯之運動向量新增至HMVP表之最末條目。視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以在新增新的候選者之後更新HMVP表。
在使用HMVP時之整體解碼流程描繪於圖10中。如圖10中所示,視訊解碼器300可將HMVP候選者載入一表(1000)。視訊解碼器300接著可使用HMVP候選者解碼視訊資料區塊(1002)。舉例而言,視訊解碼器300可使用來自HMVP表之候選者產生合併或AMVP候選者清單。視訊解碼器300可自合併或AMVP候選者清單判定用於當前區塊之運動資訊(例如,運動向量、參考圖像索引及/或參考圖像清單)且接著可使用經判定運動資訊解碼視訊資料區塊。視訊解碼器300接著可使用經解碼運動資訊更新HMVP表(1004)。舉例而言,視訊解碼器300可將經解碼視訊資料區塊之運動資訊新增至HMVP表。視訊解碼器300接著可使用預定規則(諸如下文所描述之FIFO規則或FIFO約束規則)自HMVP表移除一或多個候選者。
假設HMVP表大小為L
,在一些實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可在將新的候選者新增至含有S
個HMVP候選者之表時應用圖11A中展示的先進先出(FIFO)規則。如圖11A中所展示,HMVP表在更新之前包括HMVP候選者HMVP 0
至HMVP L-1
。待移除之HMVP候選者1100 (HMVP 0
)展示為具有白色著色及虛線輪廓。待新增之HMVP候選者1102 (C L-1
)展示為具有灰色著色及虛線輪廓。在更新程序期間,視訊編碼器200及視訊解碼器300將新的候選者1102 (C L-1
)新增至HMVP表(經配置為FIFO)之最末條目並移除第一條目中之候選者1100 (HMVP 0
)。因此,HMVP表始終含有L
個最新候選者。
FIFO規則可使得HMVP表包括冗餘候選者(例如,具有相同運動資訊之候選者)。在其他實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用如圖11B中所展示之約束FIFO規則來解決冗餘候選者之問題。約束FIFO規則包括刪剪程序。在新增新的候選者1102 (C L-1
)之前,視訊編碼器200及視訊解碼器300可移除表中之冗餘候選者。在圖8B中,冗餘候選者以具有點虛線輪廓的白色著色。在圖11B的實例中,候選者1104 (HMVP 2
)與稍後新增之候選者(例如候選者1106 (HMVP L-1
)相同。視訊編碼器200及視訊解碼器300可向前移動定位在經移除候選者1104之後的候選者以填充空條目。接著,視訊編碼器200及視訊解碼器300可將新的候選者1102 (C L-1
)新增至HMVP表之最末條目。
如上文所論述,視訊編碼器200及視訊解碼器300可在合併候選者清單建構程序中使用HMVP候選者。視訊編碼器200及視訊解碼器300可在TMVP候選者之後將來自最末條目之HMVP候選者插入至HMVP表中之第一條目。在一個實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將刪剪程序應用於HMVP候選者。在一個實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可繼續將HMVP候選者插入至合併候選者清單直至合併候選者數目達至預定義最大限制為止。
類似地,視訊編碼器200及視訊解碼器300可在AMVP候選者清單建構程序中使用HMVP候選者。視訊編碼器200及視訊解碼器300可在TMVP候選者之後將最後K個HMVP候選者插入至AMVP候選者清單。在一個實例中,插入之HMVP候選者必須具有與AMVP之參考圖像相同的參考圖像。視訊編碼器200及視訊解碼器300亦可將刪剪程序應用於HMVP候選者。
如上文所描述,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將UMVE用於跳過模式或合併模式。在一些實例中,UMVE技術再使用可與VVC中使用之合併候選者相同的合併候選者。在合併候選者當中,視訊編碼器200可選擇候選者且可進一步使用UMVE方法擴展所選候選者,因此產生UMVE候選者(亦即,具有UMVE之合併候選者)。如上文所引入之UMVE候選者由用於修改所選候選者之距離資訊及方向資訊兩者構成。對於合併候選者清單,清單中之一個候選者可由清單中之具有UMVE的先前候選者中之一者表示(例如,為先前合併候選者之UMVE候選者)。亦即,合併候選者清單中之一些候選者可與以UMVE擴展之先前候選者相同。因此,計算此候選者之UMVE候選者可花費時間,但可提供極少寫碼增益。此外,歸因於合併候選者清單中之大量先前合併候選者,此合併候選者亦可具有更高合併索引值,寫碼合併索引及UMVE候選者索引亦可產生更高位元率。
對於歷史表,HMVP候選者亦可由具有UMVE之另一HMVP候選者(例如,HMVP候選者之UMVE候選者)表示。因此,將此HMVP候選者新增至合併候選者清單亦可遭遇與上文相同的問題。
當將HMVP候選者自歷史表新增至合併候選者清單時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以對清單中之所有合併候選者執行刪剪檢查。在新增至合併候選者清單之後,此檢查判定所新增之HMVP候選者並非冗餘合併候選者(亦即,與先前新增之候選者相同)然而,此刪剪檢查可穿過所有合併候選者且可花費額外時間。
用於HMVP之實例技術選擇最後N
個HMVP候選者且將其新增至合併候選者清單。子取樣HMVP,如2018年10月,JVET-L0401,W.-J. Chien, Y. Han, H. Huang, C.-C. Chen, M. Karczewicz之「CE4-related: Modification on History-based Mode Vector Prediction」中所描述,自每四個HMVP候選者中選擇一者且將其新增至合併候選者清單。在一些實例中,亦可藉由檢查清單中之所有合併候選者而刪剪所選子取樣HMVP候選者。
當將新的HMVP候選者新增至歷史表時,一些實例HMVP技術涉及檢查冗餘HMVP候選者。刪剪檢查可穿過歷史表中之所有HMVP候選者。此刪剪檢查可為費時的且可減緩編碼器及解碼器輸貫量。
為解決上文所提及之問題,提出以下方法。可共同使用以下技術之任何組合。
在一個實例中,若一個合併候選者(運動向量候選者)可由具有UMVE之候選者清單中之先前合併候選者中的一者表示,則視訊編碼器200可經組態以跳過此合併候選者之UMVE計算。亦即,當判定合併候選者之選擇及是否將UMVE用於合併候選者時,視訊編碼器200可經組態以按特定次序測試合併候選者清單中之合併候選者。在測試之後,視訊編碼器200可選擇合併候選者或提供最佳速率-失真結果之具有UMVE的合併候選者(例如,特定UMVE候選者)。然而,在一些實例中,清單中之一個合併候選者可等同於先前考慮之UMVE候選者(亦即,具有UMVE之先前合併候選者)。在此情況下,視訊編碼器200可經組態以跳過測試此合併候選者且跳過計算用於此合併候選者之UMVE候選者。此係由於測試及計算用於此合併候選者之UMVE候選者對先前考慮之合併候選者而言極有可能為冗餘的。
因此,在本發明之一個實例中,視訊編碼器200可經組態以判定候選者清單中之當前運動向量候選者是否可由具有UMVE之先前運動向量候選者表示,且基於該判定跳過當前運動向量候選者之UMVE的計算。
考慮以下實例。視訊編碼器200可建構包括n個合併候選者(MV1、MV2……MVn)之合併候選者清單。視訊編碼器200可經組態以計算及測試用於清單中之每一合併候選者的UMVE候選者以判定最佳候選者。如上文所描述,視訊編碼器200可計算用於每一合併候選者之多個UMVE候選者。因此,合併候選者清單中之每一候選者可表示可能候選者之群組,群組之每一候選者具有不同UMVE。若合併候選者清單中之MVj等於先前考慮之合併候選者MVi之UMVE候選者中的任一者,則視訊編碼器200將跳過測試MVj且跳過對MVj之UMVE候選者的計算。在此實例中,MVj在MVi之後(亦即,MVi按檢查次序最先出現)受測試。
圖12為展示根據本發明之一個實例之實例編碼程序的流程圖。在一些實例中,圖12之技術可藉由圖3的UMVE刪剪單元225執行。在其他實例中,圖12之技術可藉由運動估計單元222及視訊編碼器200之一或多個其他結構單元執行。如圖12中所示,視訊編碼器200可經組態以建構合併候選者清單(1200)。視訊編碼器200可進一步經組態以計算用於合併候選者清單中之第一候選者(例如,第一運動向量候選者)的UMVE候選者(1202)及測試用於第一候選者之UMVE候選者(例如,速率-失真測試) (1204)。視訊編碼器200接著可獲得合併候選者清單中之下一候選者(1206)。
在此時,視訊編碼器200接著可判定下一候選者是否等於先前UMVE候選者(1208)。若是,則視訊編碼器200可跳過下一合併候選者之UMVE計算及測試(1210)。視訊編碼器200接著將獲得合併候選者清單中之下一候選者(1206)。若否,則視訊編碼器200可計算用於合併候選者清單中之下一候選者的UMVE候選者(1212)及測試用於第一候選者之UMVE候選者(1214)。視訊編碼器200接著可獲得清單中之下一候選者1206。在合併候選者清單之所有UMVE計算及測試之後,視訊編碼器200將選擇最佳UMVE候選者及使用所選UMVE候選者寫碼視訊資料區塊。
在本發明之其他實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300兩者可經組態以基於待新增之候選者的UMVE候選者及/或先前新增之候選者的UMVE候選者建構一或多個候選者清單(例如,用於HMVP之歷史表及合併候選者清單)。特定言之,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以基於各種候選者之UMVE候選者新增或不新增(例如,刪剪)候選者清單。以此方式,可能不將冗餘或潛在冗餘候選者新增至候選者清單。大體而言,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單,基於該一或多個候選者中之各別候選者的最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將下一運動向量候選者新增至該候選者清單,及使用該候選者清單來編碼/解碼視訊資料之當前區塊。
在本發明之一個實例中,候選者清單為合併候選者清單,且下一運動向量候選者為來自歷史表之HMVP候選者。在此實例中,當將HMVP候選者自歷史表新增至合併候選者清單時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以對所有合併候選者執行刪剪直至遇到匹配候選者(例如,合併清單中與HMVP候選者匹配之候選者)為止。若此經新增之HMVP候選者可由清單中之具有UMVE的合併候選者(亦即,已在合併候選者清單中之合併候選者的UMVE候選者)表示,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以丟棄(例如,刪剪)此HMVP候選者及終止任何剩餘刪剪檢查。此技術可減少刪剪檢查的數目。
因此,在本發明之一個實例中,為基於已在合併候選者清單中之候選者的最終運動向量表示判定是否將HMVP候選者新增至合併候選者清單,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以使用合併候選者清單中之一或多個候選者執行HMVP候選者的刪剪,在該HMVP候選者與已在合併候選者清單中之候選者的UMVE候選者匹配時終止刪剪,及丟棄該HMVP候選者。
在另一實例中,當執行子取樣HMVP技術時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以選擇HMVP候選者之子集以新增至合併候選者清單。HMVP候選者之子集可包括{Sub_HMVP_1
、Sub_HMVP_2
……Sub_HMVP_n
}。Sub_HMVP_i
(i
= 1 ~n
)為形成歷史表之第i
個所選HMVP候選者。若Sub_HMVP_i
(i
= 2 ~n
)可由具有UMVE之Sub_HMVP_1
(亦即,Sub_HMVP_1
之UMVE候選者)表示,則視訊編碼器200及視訊解碼器300將並不將Sub_HMVP_i
新增至合併候選者清單。此方法有助於緊接在自歷史表選擇此候選者之後丟棄不需要的子取樣HMVP候選者(Sub_HMVP_i
)。此技術可減少刪剪檢查的數目。
在一個實例中,將使用僅Sub_HMVP_1
而非所有合併候選者刪剪每一Sub_HMVP_i
。亦即,已在合併候選者清單中之一或多個候選者包括第一子取樣HMVP候選者(Sub_HMVP_1
),其中第一子取樣HMVP候選者為選自歷史表之第一候選者。下一運動向量候選者為在第一子取樣HMVP候選者之後選自歷史表之第二子取樣HMVP候選者(例如,Sub_HMVP_i
)。在此實例中,為基於第一子取樣HMVP候選者之最終運動向量表示判定是否將第二子取樣HMVP候選者新增至合併候選者清單,視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以使用第一子取樣HMVP候選者執行第二子取樣HMVP候選者的刪剪,及在第二子取樣HMVP候選者與第一子取樣HMVP候選者之UMVE候選者匹配時丟棄第二子取樣HMVP候選者。
在另一實例中,當將新的HMVP候選者新增至歷史表時,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以僅用最末HMVP候選者刪剪新的HMVP候選者。亦即,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以用最先新增至HMVP表之候選者(亦即,最末HMVP候選者)刪剪新的HMVP候選者。若新的HMVP候選者可由具有UMVE之最末HMVP候選者(例如,最末HMVP候選者之UMVE候選者)表示,則視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以丟棄此新的HMVP候選者。否則,視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以將此新的HMVP候選者新增至歷史表。當更新歷史表時此技術使用僅一個刪剪,因此改良編碼器及解碼器輸貫量。此技術亦確認該表中之HMVP候選者具有較高種類(例如,較少冗餘候選者)。
在本發明之前述實例中,候選者清單為用於以歷史為基礎的運動向量預測子(HMVP)候選者之歷史表。為判定是否將下一HMVP候選者新增至歷史表,視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以刪剪相對於最末HMVP候選者之UMVE候選者的當前HMVP候選者。
鑒於前述內容,本發明之技術可改良視訊寫碼之領域,至少因為在各個實例中,視訊編碼器200及視訊解碼器300可執行較少處理操作及/或使用此等技術寫碼及傳送之位元串流可更有效地經寫碼,由此減少帶寬傳輸消耗。舉例而言,藉由跳過UMVE計算,跳過HMVP候選者至合併候選者清單之新增,及/或在新增最末候選者之後僅刪剪來自歷史之HMVP候選者,較少處理操作可得以執行。同樣,藉由以此方式刪剪來自合併候選者清單之候選者可減少將索引值表示成合併候選者清單所需的多個碼字,同時亦使用更精確地識別參考區塊之合併候選者,進而減少位元串流大小,此係因為合併模式可用於寫碼運動向量且因為殘餘值可更小兩者。
圖13為說明用於編碼當前區塊之實例方法之流程圖。當前區塊可包含當前CU。儘管相對於視訊編碼器200 (圖1及圖3)加以描述,但應理解,其他器件可經組態以執行類似於圖13之方法的方法。在一些實例中,圖13之技術可藉由圖3的UMVE刪剪單元225執行。在其他實例中,圖13之技術可藉由運動估計單元222及視訊編碼器200之一或多個其他結構單元執行。
視訊編碼器200可建構候選者清單。舉例而言,視訊編碼器200可將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單(350)。根據上文描述的本發明之技術,視訊編碼器200可基於一或多個候選者中之各別候選者的UMVE候選者判定是否將下一運動向量新增至候選者清單(352)。
視訊編碼器200接著可使用來自候選者清單之運動向量來預測當前區塊(354)。舉例而言,視訊編碼器200可使用運動向量形成當前區塊之預測區塊。視訊編碼器200接著可計算當前區塊之殘餘區塊(356)。為了計算殘餘區塊,視訊編碼器200可計算當前區塊的原始未經寫碼區塊與預測區塊之間的差。視訊編碼器200接著可變換並量化殘餘區塊之係數(358)。接著,視訊編碼器200可掃描殘餘區塊之經量化變換係數(360)。在掃描期間或在掃描之後,視訊編碼器200可對係數進行熵編碼(362)。舉例而言,視訊編碼器200可使用CAVLC或CABAC來對係數進行編碼。視訊編碼器200接著可輸出區塊之經熵寫碼資料(364)。
圖14為說明用於解碼視訊資料之當前區塊之實例方法的流程圖。當前區塊可包含當前CU。儘管關於視訊解碼器300 (圖1及圖4)加以描述,但應理解其他器件可經組態以執行類似於圖14之方法的方法。在一些實例中,圖14之技術可藉由圖4的UMVE刪剪單元317執行。在其他實例中,圖14之技術可藉由運動補償單元316及視訊解碼器300之一或多個其他結構單元執行。
視訊解碼器300可接收當前區塊之經熵寫碼資料,諸如經熵寫碼預測資訊及對應於當前區塊之殘餘區塊的係數之經熵寫碼資料(370)。視訊解碼器300可對經熵寫碼資料進行熵解碼,以判定當前區塊之預測資訊且再生殘餘區塊之係數(372)。
視訊解碼器300接著可建構候選者清單。舉例而言,視訊解碼器300可將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之當前區塊之運動向量預測的候選者清單(374)。在一些實例中,當產生候選者清單時,視訊解碼器300可進一步經組態以針對自空間/時間相鄰候選者(例如,候選者清單中之候選者)擷取的現有候選者產生一或多個UMVE候選者。根據上文描述的本發明之技術,視訊解碼器300可基於一或多個候選者中之各別候選者的UMVE候選者判定是否將下一運動向量新增至候選者清單(376)。
視訊解碼器300接著可如由當前區塊之預測資訊所指示使用來自候選者清單之運動向量預測當前區塊(378),從而計算當前區塊之預測區塊。舉例而言,在已將來自當前區塊之空間/時間相鄰者之第一候選者集合新增至清單,且隨後產生用於候選者中之一或多者的UMVE候選者,且隨後已判定新的空間/時間相鄰者具有不同於現有候選者及其UMVE候選者之新的運動向量候選者之後,視訊解碼器300可能已將新的運動向量候選者新增至運動向量預測子清單。因此,假設索引在運動向量預測子清單中識別新的運動向量候選者,視訊解碼器300可選擇新的運動向量候選者作為待用於預測運動向量之運動向量預測子,該運動向量待用於計算當前區塊之預測區塊。視訊解碼器300接著可反掃描經再生之係數(380),以產生經量化變換係數之區塊。視訊解碼器300接著可反量化及反變換係數以產生殘餘區塊(382)。視訊解碼器300可最終藉由組合預測區塊及殘餘區塊來解碼當前區塊(384)。
應認識到,取決於實例,本文中所描述之技術中之任一者的某些動作或事件可以不同序列執行、可新增、合併或完全省略該等動作或事件(例如,並非所有所描述動作或事件對於該等技術之實踐係必要的)。此外,在某些實例中,可(例如)經由多執行緒處理、中斷處理或多個處理器同時而非依序進行動作或事件。
在一或多個實例中,所描述之功能可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。若以軟體實施,則該等功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體傳輸,且由基於硬體之處理單元執行。電腦可讀媒體可包括電腦可讀儲存媒體,其對應於諸如資料儲存媒體之有形媒體或(例如)根據通信協定包括促進電腦程式自一位置傳送另一位置之任何媒體的通信媒體。以此方式,電腦可讀媒體大體可對應於(1)為非暫時形的有形電腦可讀儲存媒體,或(2)諸如,信號或載波之通信媒體。資料儲存媒體可為可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取用於實施本發明中所描述之技術的指令、程式碼及/或資料結構的任何可用媒體。電腦程式產品可包括電腦可讀媒體。
藉助於實例而非限制,此電腦可讀儲存媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器件、磁碟儲存器件或其他磁性儲存器件、快閃記憶體或可用來儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼且可由電腦存取的任何其他媒體。又,任何連接被適當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言,若使用同軸纜線、光纜、雙絞線、數位用戶線(digital subscriber line;DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令,則同軸纜線、光纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包括於媒體之定義中。然而,應理解,電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包括連接、載波、信號或其他暫時性媒體,而是針對非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用,磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟,其中磁碟通常以磁性方式再現資料,而光碟用雷射以光學方式再現資料。以上之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
指令可由一或多個處理器執行,該一或多個處理器諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他等效的整合或離散邏輯電路。因此,如本文中所使用之術語「處理器」可指上述結構或適用於實施本文中所描述之技術之任何其他結構中的任一者。另外,在一些態樣中,本文中所描述之功能性可在經組態用於編碼及解碼的專用硬體及/或軟體模組內提供,或併入於組合式編解碼器中。又,技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
本發明之技術可在多種器件或裝置中實施,該等器件或裝置包括無線手機、積體電路(IC)或IC之集合(例如,晶片集合)。在本發明中描述各種組件、模組或單元以強調經組態以執行所揭示技術之器件的功能性態樣,但未必需要藉由不同硬體單元來實現。相反地,如上文所描述,各種單元可與合適的軟體及/或韌體一起組合在編解碼器硬體單元中或由互操作硬體單元之集合提供,硬件單元包括如上文所描述之一或多個處理器。
各種實例已予以描述。此等及其他實例係在以下申請專利範圍之範疇內。
100:視訊編碼及解碼系統
102:源器件
104:視訊源
106:記憶體
108:輸出介面
110:電腦可讀媒體
112:儲存器件
114:檔案伺服器
116:目的地器件
118:顯示器件
120:記憶體
122:輸入介面
130:QTBT結構
132:CTU
200:視訊編碼器
202:模式選擇單元
204:殘餘產生單元
206:變換處理單元
208:量化單元
210:反量化單元
212:反變換處理單元
214:重建構單元
216:濾波器單元
218:經解碼圖像緩衝器
220:熵編碼單元
222:運動估計單元
224:運動補償單元
225:UMVE刪剪單元
226:框內預測單元
230:視訊資料記憶體
300:視訊解碼器
302:熵解碼單元
304:預測處理單元
306:反量化單元
308:反變換處理單元
310:重建構單元
312:濾波器單元
314:DPB
316:運動補償單元
317:UMVE刪剪單元
318:框內預測單元
320:經寫碼圖像緩衝器記憶體
350:步驟
352:步驟
354:步驟
356:步驟
358:步驟
360:步驟
362:步驟
364:步驟
370:步驟
372:步驟
374:步驟
376:步驟
378:步驟
380:步驟
382:步驟
384:步驟
500:區塊
502:區塊
600:區塊
602:區塊
604:中心區塊
606:PU
700:圖框
702:當前圖框
706:當前區塊
708:運動向量
710:運動向量
712:運動向量
1000:步驟
1002:步驟
1004:步驟
1100:HMVP候選者
1102:HMVP候選者
1104:候選者
1106:候選者
1200:步驟
1202:步驟
1204:步驟
1206:步驟
1208:步驟
1210:步驟
1212:步驟
1214:步驟
L0:UMVE預測方向
L1:UMVE預測方向
圖1為說明可執行本發明之技術的實例視訊編碼及解碼系統的方塊圖。
圖2A及圖2B為說明實例四分樹二元樹(QTBT)結構及對應寫碼樹型單元(CTU)之概念圖。
圖3為說明可執行本發明之技術之實例視訊編碼器的方塊圖。
圖4為說明可執行本發明之技術的實例視訊解碼器的方塊圖。
圖5A為展示用於合併模式之空間相鄰候選者之概念圖。
圖5B為展示用於進階運動向量預測(AMVP)模式之空間相鄰候選者之概念圖。
圖6A為展示時間運動向量預測子候選者之概念圖。
圖6B為展示運動向量縮放之概念圖。
圖7為說明實例UMVE搜尋程序之概念圖。
圖8為說明實例UMVE搜尋點之概念圖。
圖9為說明方向表選擇之概念圖。
圖10為展示使用以歷史為基礎之運動向量預測子(HMVP)之解碼流程圖的流程圖。
圖11A為展示用於HMVP之先進先出(FIFO)緩衝器的表更新程序之概念圖。
圖11B為展示用於HMVP之FIFO緩衝器的表更新程序之概念圖。
圖12為說明實例編碼方法之流程圖。
圖13為說明另一實例編碼方法之流程圖。
圖14為說明實例解碼方法之流程圖。
370:步驟
372:步驟
374:步驟
376:步驟
378:步驟
380:步驟
382:步驟
384:步驟
Claims (30)
- 一種經組態以解碼視訊資料之裝置,該裝置包含: 一記憶體,其經組態以儲存視訊資料;及 一或多個處理器,其在電路中實施且與該記憶體通信,該一或多個處理器經組態以: 將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單; 基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單;及 使用該候選者清單解碼該視訊資料之該當前區塊。
- 如請求項1之裝置,其中該候選者清單為一合併候選者清單,且其中該下一運動向量候選者為來自一歷史表之一以歷史為基礎的運動向量預測(HMVP)候選者。
- 如請求項2之裝置,其中為基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該HMVP候選者新增至該合併候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用該合併候選者清單中之該一或多個候選者執行該HMVP候選者之刪剪; 在該HMVP候選者與該一或多個候選者中之該各別候選者的該UMVE候選者匹配時終止該刪剪;及 丟棄該HMVP候選者。
- 如請求項2之裝置,其中該合併候選者清單中之該一或多個候選者包括一第一子取樣HMVP候選者,其中該第一子取樣HMVP候選者為選自該歷史表之一第一候選者,且其中該下一運動向量候選者為在該第一子取樣HMVP候選者之後選自該歷史表的一第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項4之裝置,其中為基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該第二子取樣HMVP候選者新增至該合併候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪;及 在該第二子取樣HMVP候選者與該第一子取樣HMVP候選者之該UMVE候選者匹配時丟棄該第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項5之裝置,其中為使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用僅該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪。
- 如請求項1之裝置,其中該候選者清單為用於以歷史為基礎的運動向量預測子(HMVP)候選者之一歷史表,其中該下一運動向量候選者為一當前HMVP候選者,且其中為判定是否將該下一運動向量候選者新增至該候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 刪剪相對於一最末HMVP候選者之該UMVE候選者的該當前HMVP候選者。
- 如請求項1之裝置,其進一步包含: 一顯示器,其經組態以顯示包括該視訊資料之經解碼當前區塊的一圖像。
- 一種解碼視訊資料之方法,該方法包含: 將一或多個運動向量候選者新增至用於視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單; 基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單;及 使用該候選者清單解碼視訊資料之該當前區塊。
- 如請求項9之方法,其中該候選者清單為一合併候選者清單,且其中該下一運動向量候選者為來自一歷史表之一以歷史為基礎的運動向量預測(HMVP)候選者。
- 如請求項10之方法,其中基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該HMVP候選者新增至該合併候選者清單包含: 使用該合併候選者清單中之該一或多個候選者執行該HMVP候選者之刪剪; 在該HMVP候選者與該一或多個候選者中之該各別候選者的該UMVE候選者匹配時終止該刪剪;及 丟棄該HMVP候選者。
- 如請求項10之方法,其中該合併候選者清單中之該一或多個候選者包括一第一子取樣HMVP候選者,其中該第一子取樣HMVP候選者為選自該歷史表之一第一候選者,且其中該下一運動向量候選者為在該第一子取樣HMVP候選者之後選自該歷史表的一第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項12之方法,其中基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該第二子取樣HMVP候選者新增至該合併候選者清單包含: 使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪;及 在該第二子取樣HMVP候選者與該第一子取樣HMVP候選者之該UMVE候選者匹配時丟棄該第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項13之方法,其中使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪包含: 使用僅該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪。
- 如請求項9之方法,其中該候選者清單為用於以歷史為基礎的運動向量預測子(HMVP)候選者的一歷史表,其中該下一運動向量候選者為一當前HMVP候選者,且其中判定是否將該下一運動向量候選者新增至該候選者清單包含: 刪剪相對於一最末HMVP候選者之該UMVE候選者的該當前HMVP候選者。
- 如請求項9之方法,其進一步包含: 顯示包括該視訊資料之經解碼當前區塊的一圖像。
- 一種經組態以編碼視訊資料之裝置,該裝置包含: 一記憶體,其經組態以儲存視訊資料;及 一或多個處理器,其在電路中實施且與該記憶體通信,該一或多個處理器經組態以: 將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單; 基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單;及 使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊。
- 如請求項17之裝置,其中該候選者清單為一合併候選者清單,且其中該下一運動向量候選者為來自一歷史表之一以歷史為基礎的運動向量預測(HMVP)候選者。
- 如請求項18之裝置,其中為基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該HMVP候選者新增至該合併候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用該合併候選者清單中之該一或多個候選者執行該HMVP候選者之刪剪; 在該HMVP候選者與該一或多個候選者中之該各別候選者的該UMVE候選者匹配時終止該刪剪;及 丟棄該HMVP候選者。
- 如請求項18之裝置,其中該合併候選者清單中之該一或多個候選者包括一第一子取樣HMVP候選者,其中該第一子取樣HMVP候選者為選自該歷史表之一第一候選者,且其中該下一運動向量候選者為在該第一子取樣HMVP候選者之後選自該歷史表的一第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項20之裝置,其中為基於該一或多個候選者中之該各別候選者的該最終運動向量表示判定是否將該第二子取樣HMVP候選者新增至該合併候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪;及 在該第二子取樣HMVP候選者與該第一子取樣HMVP候選者之該UMVE候選者匹配時丟棄該第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項21之裝置,其中為使用該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪,該一或多個處理器進一步經組態以: 使用僅該第一子取樣HMVP候選者執行該第二子取樣HMVP候選者之刪剪。
- 如請求項17之裝置,其中該候選者清單為用於以歷史為基礎的運動向量預測子(HMVP)候選者之一歷史表,其中該下一運動向量候選者為一當前HMVP候選者,且其中為判定是否將該下一運動向量候選者新增至該候選者清單,該一或多個處理器進一步經組態以: 刪剪相對於一最末HMVP候選者之該UMVE候選者的該當前HMVP候選者。
- 如請求項17之裝置,其中為使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊,該一或多個處理器進一步經組態以: 判定該候選者清單中之一當前運動向量候選者是否可由具有一UMVE候選者之一先前運動向量候選者表示;及 基於判定跳過對用於該當前運動向量候選者之該UMVE候選者的一計算。
- 如請求項17之裝置,其進一步包含: 一攝影機,其經組態以捕捉包括該視訊資料之當前區塊的一圖像。
- 一種編碼視訊資料之方法,該方法包含: 將一或多個運動向量候選者新增至用於該視訊資料之一當前區塊之運動向量預測的一候選者清單; 基於該一或多個候選者中之一各別候選者的一最終運動向量表示(UMVE)候選者判定是否將一下一運動向量候選者新增至該候選者清單;及 使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊。
- 如請求項26之方法,其中該候選者清單為一合併候選者清單,且其中該下一運動向量候選者為來自一歷史表之一以歷史為基礎的運動向量預測(HMVP)候選者。
- 如請求項27之方法,其中該合併候選者清單中之該一或多個候選者包括一第一子取樣HMVP候選者,其中該第一子取樣HMVP候選者為選自該歷史表之一第一候選者,且其中該下一運動向量候選者為在該第一子取樣HMVP候選者之後選自該歷史表的一第二子取樣HMVP候選者。
- 如請求項26之方法,其中該候選者清單為用於以歷史為基礎的運動向量預測子(HMVP)候選者的一歷史表,其中該下一運動向量候選者為一當前HMVP候選者,且其中判定是否將該下一運動向量候選者新增至該候選者清單包含: 刪剪相對於一最末HMVP候選者之該UMVE候選者的該當前HMVP候選者。
- 如請求項26之方法,其中使用該候選者清單編碼該視訊資料之該當前區塊包含: 判定該候選者清單中之一當前運動向量候選者是否可由具有一UMVE候選者之一先前運動向量候選者表示;及 基於判定跳過對用於該當前運動向量候選者之該UMVE候選者的一計算。
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