TW202106017A - 用於視訊編碼及解碼的單一索引量化矩陣設計 - Google Patents

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法布里斯 里林奈克
卡倫 奈瑟
艾杜爾德 法蘭柯斯
皮爾 安德瑞翁
陳婭
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Abstract

不同的量化矩陣可以對應於不同的區塊尺寸、色彩分量和預測模式而被發送。在一個實作中，為了更有效地信令該等量化矩陣的係數，統一的矩陣識別符matrixId可以被使用，基於與具有較大尺寸被首先表列之CU尺寸相關的尺寸識別符(sizeId)，和具有亮度QM被首先表列的矩陣類型(matrixTypeId)。例如，統一的識別符被導出為：matrixId=N * sizeId + matrixTypeId，其中，N為可能類型識別符的數目，例如，N=6。當使用預測(複製)時，此單一識別符允許指的是任何先前所發送的矩陣，並且在預測處理中首先發送較大矩陣避免取樣密化。當區塊使用畫面內區塊複製(Intra Block Copy)預測模式時，QM識別符可以被導出，就像該區塊使用INTER預測模式一樣。

Description

用於視訊編碼及解碼的單一索引量化矩陣設計
本發明一般係有關在視訊編碼或解碼中用於量化矩陣設計的方法及設備。
為了達到高壓縮效率，影像和視訊編碼方案經常使用預測及轉換(transform)而對視訊內容中空間和時間上的冗餘(spatial and temporal redundancy)起槓桿作用。通常，畫面內預測(intra prediction)或畫面間預測(inter prediction)被用來開發圖像內(intra picture)關係性或圖像間(inter picture)關係性，接著原始區塊與預測區塊(predicted block)之間的差異，常常被表示為預測誤差或預測殘量(residual)，被轉換、量化、和熵編碼(entropy coded)。為了重建該視訊，壓縮資料藉由對應於熵編碼、量化、轉換、及預測之逆處理(inverse process)來予以解碼。
依據一實施例，提供一種視訊解碼方法，其包括：基於區塊尺寸、色彩分量、和圖像中要被解碼之區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符；解碼表示一參考量化矩陣的語法元素(syntax element)，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；基於該參考量化矩陣而獲得該量化矩陣；回應於該量化矩陣，去量化用於該區塊的轉換係數；以及回應於該去量化轉換係數，解碼該區塊。
依據另一實施例，提供一種視訊編碼方法，其包括：存取圖像中要被編碼的區塊；存取用於該區塊的量化矩陣；基於區塊尺寸、色彩分量、和該區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符；編碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；回應於該量化矩陣，量化用於該區塊的轉換係數；以及熵編碼該量化的轉換係數。
依據另一實施例，提供一種用於視訊解碼的設備，其包括一個或更多個處理器，其中，該一個或更多個處理器係配置成：基於區塊尺寸、色彩分量、和圖像中要被解碼之區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符；解碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；基於該參考量化矩陣而獲得該量化矩陣；回應於該量化矩陣，去量化用於該區塊的轉換係數；以及回應於該去量化轉換係數，解碼該區塊。
依據另一實施例，提供一種用於視訊編碼的設備，其包括一個或更多個處理器，其中，該一個或更多個處理器係配置成：存取圖像中要被編碼的區塊；存取用於該區塊的量化矩陣；基於區塊尺寸、色彩分量、和該區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符；編碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；回應於該量化矩陣，量化用於該區塊的轉換係數；以及熵編碼該量化的轉換係數。
依據另一實施例，提供一種視訊解碼設備，其包括：用以基於區塊尺寸、色彩分量、和圖像中要被解碼之區塊的預測模式而獲得用於量化矩陣之單一識別符的機構；用以解碼表示一參考量化矩陣之語法元素的機構，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；用以基於該參考量化矩陣而獲得該量化矩陣的機構；用以回應於該量化矩陣而去量化用於該區塊的轉換係數的機構；以及用以回應於該去量化轉換係數而解碼該區塊的機構。
依據另一實施例，提供一種視訊編碼設備，其包括：用以存取圖像中要被編碼之區塊的機構；用以存取用於該區塊之量化矩陣的機構；用以基於區塊尺寸、色彩分量、和該區塊的預測模式而獲得用於量化矩陣之單一識別符的機構；用以編碼表示一參考量化矩陣之語法元素的機構，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異；用以回應於該量化矩陣而量化用於該區塊之轉換係數的機構；以及用以熵編碼該量化之轉換係數的機構。
一個或更多個實施例也提供一種包括指令的電腦程式，當被一個或更多個處理器所執行時，該等指令致使該一個或更多個處理器實施依據上述該等實施例之任一者的編碼方法或解碼方法。本發明實施例的一個或更多個也提供一種電腦可讀儲存媒體，其上儲存有用以依據上述方法來編碼或解碼視訊資料的指令。一個或更多個實施例也提供一種電腦可讀儲存媒體，其上儲存有依據上述方法所產生的位元流(bitstream)。一個或更多個實施例也提供一種用以發送或接收依據上述方法所產生之位元流的方法及設備。
圖1繪示各種態樣及實施例可被施行於其中之系統範例的方塊圖。系統100可被具體化為包含下面所述之各式各樣組件的裝置，而且被配置成實施本發明中所述之態樣的一個或更多個。此等裝置的範例包含但不限於各式各樣組件的電子裝置，諸如個人電腦、膝上型電腦、智慧型手機、平板電腦、數位多媒體機上盒、數位電視接收器、個人視訊紀錄系統、聯網家電(connected home appliance)、以及伺服器。系統100的元件，單一個或其組合，可被具體化於單個積體電路、多個IC、及/或分離式組件。例如，在至少一個實施例中，系統100的處理和編碼器/解碼器元件被分布遍及多個IC及/或分離式組件上。在各種實施例中，系統100經由，例如通訊匯流排或者透過其專用的輸入及/或輸出埠而被通訊式地耦接至其他系統，或者到其他電子裝置。在各種實施例中，系統100被配置成實施本發明中所述之態樣的一個或更多個。
系統100包含至少一個處理器110，其係配置成執行載入於其中的指令，用以施行例如本發明中所述的各種態樣。處理器110可包含此技藝中所已知的嵌入式記憶體、輸入輸出介面、以及各式各樣的其他電路。系統100包含至少一個記憶體120(例如，揮發性記憶體裝置、及/或非揮發性記憶體裝置)。系統100包含儲存裝置140，其可包含非揮發性記憶體及/或揮發性記憶體，包含但不限於EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、快閃記憶體、磁碟驅動器、及/或光碟驅動器。儲存裝置140可包含內部儲存裝置、附接式儲存裝置、及/或網路可存取儲存裝置，作為非限制性範例。
系統100包含編碼器/解碼器模組130，其係配置成，例如，處理資料以提供編碼過的視訊或解碼過的視訊，而且編碼器/解碼器模組130可包含其本身的處理器和記憶體。編碼器/解碼器模組130代表可以被包含在裝置中以實施編碼及/或解碼功能的模組。如同所已知的，裝置可以包含編碼及解碼模組的其中一者或兩者皆包含。除此之外，編碼器/解碼器模組130可被施行為系統100的分開元件或者可被併入於處理器110內作為硬體和軟體的組合，如同習於此技藝者所已知的。
要被載入至處理器110或編碼器/解碼器130上用以實施本發明中所述之各種態樣的程式碼可以被儲存在儲存裝置140中，而且隨後被載入於記憶體120上以供處理器110的執行用。依據各種實施例，處理器110、記憶體120、儲存裝置140以及編碼器/解碼器模組130的一個或更多個可以在本發明中所述之處理的實施期間儲存各式各樣品項的一個或更多個。此等所儲存之品項可以包含但不限於該輸入視訊、該解碼過的視訊或該解碼過之視訊的部分、位元流、矩陣、變數、以及由於等式、公式、運算、和運算邏輯之處理所產生的中間或最終結果。
在幾個實施例中，處理器110及/或編碼器/解碼器模組130之內的記憶體被用來儲存指令，以及用來提供工作記憶體用以處理在編碼或解碼期間所需要者。然而，在其他實施例中，在處理裝置(例如，該處理裝置可以是處理器110或編碼器/解碼器模組130)外部的記憶體被使用於這些功能的一個或更多個。該外部記憶體可以是記憶體120及/或儲存裝置140，例如，動態揮發性記憶體及/或非揮發性快閃記憶體。在幾個實施例中，外部非揮發性快閃記憶體被用來儲存電視的操作系統。在至少一個實施例中，諸如RAM之快速的外部動態揮發性記憶體被使用作為工作記憶體，用於視訊編碼及解碼操作，諸如，用於MPEG-2、HEVC、或VVC。
到系統100之元件的輸入可以經由如同方塊105中所指示的各種輸入裝置來予以提供。此等輸入裝置包含但不限於(i)接收，例如藉由廣播裝置透過空中所傳送之RF信號的RF部、(ii)綜合的輸入終端、(iii)USB輸入終端、及/或(iv)HDMI輸入終端。
在各種實施例中，方塊105的輸入裝置具有如同此技藝中所已知之相關個別的輸入處理元件。例如，RF部可以和適合於(i)選取所想要的頻率(也被稱為選取信號，或者將信號頻帶限制於一頻率帶(band of frequency))、(ii)將所選取到的頻率降頻、(iii)再次頻帶限制於更窄的頻率帶以選取(例如)在某些實施例中可以被稱為頻道的信號頻率帶、(iv)解調變該降頻且頻帶限制的信號、(v)實施錯誤更正、及(vi)解多工以選取所想要的資料封包串流的元件相關聯。各種實施例的RF部包含一個或更多個元件來實施這些功能，例如，頻率選擇器、信號選擇器、頻帶限制器、頻道選擇器、濾波器、降頻器、解調器、錯誤更正器、以及解多工器。RF部可以包含實施各種這些功能的調諧器(tuner)，其包含，例如將接收到的信號降頻至更低的頻率(例如，中間頻率或近基帶(near-baseband)頻率)或者到基帶(baseband)。在一個機上盒實施例中，該RF部及其相關的輸入處理元件接收透過有線(例如，電纜)媒體所傳送的RF信號，以及藉由濾波、降頻、和再次濾波至所想要的頻率頻帶來進行頻率選擇。各種實施例重新排列上述(以及其他)元件的順序、移除這些元件中的一些、及/或添加實施類似或不同功能的其他元件。添加元件可包含將元件插入於現有元件之間，例如，插入放大器和類比數位轉換器。在各種實施例中，RF部可以包含天線。
除此之外，USB及/或HDMI終端可包含各自的介面處理器，用以透過USB及/或HDMI連接而將系統100連接至其他電子裝置。要瞭解到輸入處理的各種態樣，例如Reed-Solomon錯誤更正，可視需要而被施行，例如，在分開的輸入處理IC內或在處理器110內。類似地，USB或HDMI介面處理的態樣可視需要而被施行於分開的介面IC內或在處理器110內。解調變、錯誤更正、和解多工串流被提供給個種處理元件，其包含，例如處理器110、及編碼器/解碼器130，其與記憶體和儲存元件相結合操作而視需要來處理資料流以供展示於輸出裝置上。
系統100的各種元件可被提供於積體外殼(integrated housing)之內。在該積體外殼內，各種元件可以互相連接以及使用適當的連接配置115來傳送資料於其間，適當的連接配置115例如，如同此技藝中所已知的內部匯流排，其包含I2C匯流排、配線、和印刷電路板。
系統100包含致使能夠經由通訊頻道190而和其他裝置通訊的通訊介面150。該通訊介面150可包含但不限於配置成透過通訊頻道190來發送及接收資料的收發器。該通訊介面150可包含但不限於數據機(modem)或網路介面卡，而且通訊頻道190可被施行，例如，在有線及/或無線媒體之內。
資料被串流至系統100，在各種實施例中，使用諸如IEEE 802.11的Wi-Fi網路。這些實施例的Wi-Fi信號透過適用於Wi-Fi通訊的通訊頻道190和通訊介面150而被接收到。這些實施例的通訊頻道190典型上被連接至存取點或路由器，其提供存取給包含網際網路(Internet)的外部網路，以提供串流應用(streaming application)和其他over-the-top通訊。其他實施例使用機上盒而將串流的資料提供給系統100，機上盒透過輸入方塊105的HDMI連接來遞送資料。又其他實施例使用輸入方塊105的RF連接來將串流的資料提供給系統100。
系統100可將輸出信號提供給各種的輸出裝置，包含顯示器165、揚聲器175、和其他周邊裝置185。在各種實施例的範例中，其他周邊裝置185包含獨立式DVR、磁碟播放器、立體聲音響系統、照明系統、以及基於系統100之輸出而提供功能的其他裝置。在各種實施例中，控制信號使用諸如AV.Link、CEC、或致能具有或沒有使用者介入之裝置到裝置(device-to-device)控制的其他通訊協定之信令(signaling)而通訊於系統100與顯示器165、揚聲器175、和其他周邊裝置185之間。輸出裝置可經由透過各自的介面160、170、和180的專用連接而被通訊耦接至系統100。或者，輸出裝置可使用通訊頻道190、經由通訊介面150而被連接至系統100。顯示器165和揚聲器175可以和電子裝置中之系統100的其他組件一起被整合在單一個單元中，例如，電視。在各種實施例中，顯示介面160包含顯示器驅動器，例如，時序控制器(T Con)晶片。
顯示器165和揚聲器175可以交替地和其他組件中的一個或更多個分離開，例如，如果輸入105的RF部為分離的機上盒的部分。在其中之顯示器165和揚聲器175為外部組件的各種實施例中，輸出信號可以經由專用的輸出連接來提供，其包含，例如HDMI埠、USB埠、或COMP輸出。
圖2繪示範例視訊編碼器200，諸如高效率視訊編碼(HEVC)編碼器。圖2也可繪示其中有對HEVC標準做出改進的編碼器，或者使用類似於HEVC之技術的編碼器，諸如在由JVET(聯合視訊探索小組)的開發下之VVC(多功能視訊編碼)編碼器。
在本發明中，用語「重建(reconstructed)」及「解碼」可以被互相交換使用，用語「編碼(encoded)」及「編碼(coded)」可以被互相交換使用，以及用語「影像」、「圖像」及「圖框(frame)」可以被互相交換使用。經常但非必要，用語「重建」被使用在編碼器側而「解碼」被使用在解碼器側。
在被編碼之前，視訊序列可以經過預編碼(pre-encoding)處理(201)，例如，將色彩轉換施用到輸入彩色圖像(例如，從RGB 4:4:4到YCbCr 4:2:0的轉換)，或者實施輸入圖像分量的重新映射(remapping)以便取得更有彈性壓縮的信號分配(例如，使用顏色分量的其中之一的直方圖等化(histogram equalization))。元資料(metadata)可以和該前處理相關聯，而且被附加於該位元流。
在編碼器200中，圖像被編碼器元件如下所述地編碼。要被編碼的圖像被分割(202)而且例如以CU為單元來予以處理。各單元，例如使用intra模式或inter模式來予以編碼。當一單元以intra模式來予以編碼時，其實施畫面內預測(260)。在inter模式中，移動估計(275)和壓縮(270)被實施。編碼器決定(205)要使用intra模式或inter模式的哪一個來編碼該單元，並且藉由，例如，預測模式旗標來指示該intra/inter決定。預測殘量，例如，藉由從原始影像區塊中減去(210)預測區塊來加以計算。
該預測殘量然後被轉換(225)和量化(230)。經量化的轉換係數以及移動向量和其他語法元素被熵編碼(245)而輸出位元流。編碼器可以跳過(skip)該轉換並且將量化直接施用於未經轉換的殘量信號。編碼器可以繞過(bypass)轉換和量化兩者，亦即，該殘量直接被編碼而沒有施用轉換或量化處理。
編碼器將編碼後的區塊解碼以提供用於進一步預測的參考。經量化的轉換係數被去量化(240)和逆轉換(250)來解碼預測殘量。結合(255)解碼後的預測殘量和該預測區塊，影像區塊被重建。迴圈式濾波器(in-loop filter)(265)被施用於重建圖像以實施，例如，去區塊/SAQ(取樣自適應偏移)濾波來減少編碼假影(artifact)。濾波後的影像被儲存在參考圖像緩衝器中(280)。
圖3繪示範例視訊解碼器300的方塊圖。在解碼器300中，位元流被解碼器元件如下所述地解碼。視訊解碼器300通常實施和如圖2中所述之編碼過程(encoding pass)倒反的解碼過程(decoding pass)。編碼器200通常也實施視訊解碼作為編碼視訊資料的部分。
特別是，解碼器的輸入包含視訊位元流，其可以由視訊編碼器200所產生。位元流首先被熵解碼(330)而獲得轉換係數、移動向量、和其他編碼資訊。圖像分割資訊指示圖像被如何分割。解碼器因此可依據解碼圖像分割資訊來分割(335)該圖像。轉換係數被去量化(340)和逆轉換(350)來解碼該預測殘量。結合(355)解碼後的預測殘量和該預測區塊，影像區塊被重建。該預測區塊可以從畫面內預測(360)或移動補償預測(亦即，畫面間預測)(375)而被獲得到(370)。迴圈式濾波器(in-loop filter)(365)被施用於重建的圖像。濾波後的影像被儲存在參考圖像緩衝器(380)。
解碼後的圖像可以進一步經過後解碼處理(385)，例如，逆色彩轉換(例如，從YCbCr 4:2:0到RGB 4:4:4的轉換)，或者實施在預編碼處理(201)中所實施之重新映射處理的逆處理。後解碼處理能夠使用在預編碼處理中所導出以及該位元流中所信令的元資料。
HEVC規格允許去量化處理中之量化矩陣的使用，在該情況下，轉換後的係數藉由目前的量化步驟來予以縮放而且進一步藉由量化矩陣(QM)來予以進一步縮放如下：
Figure 02_image001
其中： ˙TransCoeffLevel[…]為用於由其空間座標xTbY, yTbY所識別之目前區塊的轉換後係數絕對值及其分量索引(component index)cIdx。 ˙x和y為水平/垂直頻率索引。 ˙qP為目前的量化參數。 ˙乘以Levelscale[qP%6]和左移(qP/6)等於乘以量化步級(step)qstep=(levelscale[qP%6])＜＜(qP/6))。 ˙m[…][…]為二維量化矩陣。在此，因為量化矩陣被使用於縮放(scaling)，所以它也可以被稱為縮放矩陣。 ˙bdShift為額外的縮放因子，用以說明(account for)影像取樣位元深度。該項(1 ＜＜(bdShift-1))用來四捨五入到(rounding to)最接近的整數。 ˙d[…]為結果的經去量化之轉換後係數絕對值。
被HEVC所使用來發送量化矩陣的語法被說明下：
Figure 02_image003
可以注意到 ˙不同的矩陣被指定用於各個轉換尺寸(sizeId)。在縮放表列資料語法結構中，縮放矩陣被掃描成1-D縮放表列(例如，ScalingList)。 ˙對於給定的轉換尺寸，六個矩陣被指定，用於Y/Cb/Cr分量。 ˙矩陣可以是下列任一 ○ 從相同尺寸之先前發送的矩陣所複製出的，如果scaling_list_pred_mode_flag為零(參考matrixId係獲得為matrixId-scaling_list_pred_matrix_id_delta) ○ 從載明於標準中之預設值(default value)所複製出的(如果scaling_list_pred_mode_flag和 scaling_list_pred_matrix_id_delta兩者皆為零) ○ 完全載明於DPCM編碼模式中，使用exp-Golomb熵編碼，按照右上對角線掃描順序。 ˙對於大於8x8的區塊尺寸而言，僅8x8係數被發送用以信令該量化矩陣以便節省編碼的位元。係數然後使用零階保持(zero-hold)(亦即，重複)來予以取樣密化(interpolated)，除了被顯式地發送的DC係數之外。
類似於HEVC之量化矩陣的使用已經被採用於VVC草案5中，基於貢獻JVET-N0847(見O. Chubach等人的“CE7-related: Support of quantization matrices for VVC,” JVET-N0847, Geneva, CH, March 2019)。scaling_list_data語法已經適用於VVC碼，如下所示。
Figure 02_image005
在採用JVET-N0847之VVC草案5的設計中，如同在HEVC中，藉由兩個參數，matrixId 和sizeId ，來識別QM。此係繪示於下面的兩個表中。
Figure 02_image007
Figure 02_image009
兩個識別符的組合係顯示於下面的表中。
Figure 02_image011
如同在HEVC中，對於大於8x8的區塊大小而言，僅8x8係數和DC係數被發送。使用零階保持取樣密化(interpolation)來重建正確尺寸的QM。例如，對於16x16的區塊而言，每一個係數在兩個方向上被重複兩次，然後以所發送出的係數來取代DC係數。
對於矩形區塊而言，為QM選擇(sizeId)所保留的尺寸大小為較大的維度(dimension)，亦即，寬度和高度的最大值。例如，對於4x16的區塊而言，用於16x16之區塊大小的QM被選擇。然後，重建的16x16矩陣垂直式地按因數4被取樣疏化(decimated)而獲得最終的4x16量化矩陣(亦即，四分之三的線被跳過)。
對於以下，吾等將用於一給定系列的區塊尺寸大小(方形或矩形)的QM稱為size-N，和其使用於之sizeId和方形區塊有關係。例如，對於16x16或16x4的區塊而言，該等QM被識別為size-16(在VVC草案5中的sizeId 4)。size-N註記(notation)被用來區別準確的區塊形狀，以及區別信令之QM係數的數目(限定於8x8，如同表3中所示)。
此外，在VVC草案5中，對於size-64而言，用於右下象限之QM係數未被發送(他們被推斷為0，其在下文中被稱為「清零(zero-out)」)。此藉由scaling_list_data語法中之「x＞=4 && y＞=4」條件來予以施行。這避免了發送從來未被轉換/量化處理所使用的QM係數。確實，在VVC中，對於在任何維度(64xN, Nx64，且N＜=64)中之大於32的轉換區塊尺寸而言，具有大於或等於32之x/y頻率座標的任何轉換後係數未被發送而且被推斷為零，因此，不需要任何量化矩陣來量化它。這被繪示於圖4中，其中，陰影區域對應於轉換係數被推斷為零。
相較於HEVC，VVC由於更高數目的區塊尺寸而需要更多的量化矩陣。然而，在VVC草案5中，QM預測仍被限制在相同區塊尺寸矩陣的複製，其會導致浪費位元。況且，和QM相關的語法更複雜，這是因為在VVC中，針對色度僅使用區塊尺寸2x2，且針對亮度僅使用區塊尺寸64x64之故。而且，如同在HEVC中，JVET-N0847說明用於各區塊尺寸之特定的矩陣推導(derivation)處理。
有些QM預測技術在HEVC標準化期間已經被開發，例如，在JCTVC-E073(見J. Tanaka等人的 “Quantization Matrix for HEVC,” JCTVC-E073), Geneva, CH, March 2011)和JCTVC-H0314(見Y. Wang等人的“Layered quantization matrices representation and compression,” JCTVC-H0314), San José, CA, USA, February 2012)中。
JCTVC-E073：QM被發送於特定參數集合(QMPS)中。在QMPS中，QM按照增加尺寸的順序被發送(類似於HEVC的sizeId/matrixId)。從任何先前編碼之QM係數的預測(=複製)被提出，其包含先前的QMPS。具有線性取樣密化的升頻(up-conversion)被用來改編自較小的參考QM，而簡單的降頻取樣(down-sampling)被用來改編自較大的參考QM。這最終被拒絕於HEVC標準化期間。
JCTVC-H0314，QM按照從大到小的順序被發送。有可能複製先前發送之QM來代替發送新的QM，使用如同圖5中所示的固定預測樹(沒有明確的參考索引編定(reference indexing))。如果參考QM較大，則使用簡單的降頻取樣。這最終被拒絕於HEVC標準化期間。
這兩種提議和HEVC相關，而且無法處理由VVC所導入的難題。
本發明提出簡化VVC草案5之量化矩陣信令和預測處理(再採用JVET-N0847之後)，且同時提升它們，而使得可以從任何先前被信令者藉由合併下面的一個或更多個來預測任何的QM： - 統一QM索引而包含尺寸和類型兩者，使得參考索引差可以處理任何先前發送之QM； - 按照減少區塊尺寸的順序來發送量化矩陣； - 視需要將預測處理指定為複製或取樣疏化處理； - 發送用於size-64的所有QM係數，使得size-64 QM可以被使用作為預測因子(predictor)。
除此之外，包含針對大於8x8之區塊的升頻取樣(up-sampling)和針對矩形區塊的降頻取樣之QM推導處理被說明而基於區塊參數來選擇QM索引，以及使QM信令的尺寸適用於真正的區塊尺寸。
為了便於註記，吾等將從預設值(default value)或者從先前發送之QM來預測量化矩陣的處理考慮為QM預測處理，以及將所發送或所預測之QM適用於轉換區塊之尺寸和色度格式的處理考慮為QM推導處理。QM預測處理可為剖析縮放表列資料之處理的部分，例如，在圖像層級。推導處理經常在更低的層級，例如，在轉換區塊層級。各種態樣被更詳細地展示於下，接著是草案文字範例，以及性能結果。 ˙用以識別QM之單一矩陣索引的推導及使用。當使用預測(複製)時，單一識別符允許指的是任何先前所發送的矩陣，並且在預測處理中首先發送較大矩陣避免取樣密化。 ˙QM預測處理，其存在於複製或取樣疏化先前信令的QM(參考QM)中，為所發送、所預測、或者預設的參考QM。 ˙QM推導處理，針對給定的轉換區塊，其存在於基於區塊尺寸、色彩分量、和預測模式來選擇QM索引，接著使所選取之QM的尺寸適用於該區塊的尺寸。調整尺寸(resize)處理係基於該轉換區塊內之x和y座標的位元移位(bit-shift)以索引編訂(index)所選取之QM的係數。 ˙發送用於size-64 QM的所有係數。
相較於VVC草案5，這些態樣簡化規格(相較於JVET-N0847，使文字變更減半)而且顯著地節省位元(scaling_list_data的位元成本可以被減半)。
統一的 QM 索引
用於轉換區塊之量化/去量化的QM被一個單一參數matrixId 所識別。在一個實施例中，統一的matrixId (QM索引)為下列的組合： - 尺寸識別符，其係與CU尺寸(亦即，CU封閉的方形形狀，因為僅方形尺寸的矩陣被發送)而非區塊尺寸相關。注意，在此，對於亮度或色度而言，尺寸識別符受到亮度區塊尺寸所控制，例如，最大值(亮度區塊寬度、亮度區塊高度)。當亮度和色度樹被分開時，對於色度而言，「CU尺寸」將指的是該區塊投影在亮度平面上的尺寸。 - 矩陣類型，其首先表列亮度QM，因為它們可以大於色度(例如，在4:2:0色度格式中)。
依據此實施例，QM索引推導係繪示於表4和表5以及等式(1)中。
Figure 02_image013
Figure 02_image015
統一的matrixId 係推導如下：
Figure 02_image017
其中，N為可能類型識別符的數目，例如，N=6。
在另一個實施例中，如果六種以上的QM類型被界定，sizeId應該成以正確的數字，其為量化矩陣參數的數目。在其他實施例中，其他參數也可以不同，例如，特定的區塊尺寸、信令的矩陣尺寸(在此限定於8x8)、或DC係數的存在。在此注意到，QM藉由減小區塊尺寸而表列出，並且藉由單一索引而被識別出，如同表6中所繪示者。
Figure 02_image019
QM 預測處理
代替發送QM係數，有可能從預設值，或者從先前發送之QM來預測QM。在一個實施例中，當參考QM為相同尺寸時，QM被複製，否則，其藉由相關比值而被取樣疏化，如同圖6的範例中所繪示者，其中，從size-8來預測size-4亮度QM。
藉由下面的等式來說明取樣疏化：
Figure 02_image021
其中，refMatrixSize匹配refScalingMatrix的尺寸(且因而匹配i變數和j變數的範圍)。
在圖6中所示的範例中，從亮度size-8 QM(其為8x8陣列(refMatrixSize為8))來預測亮度size-4 QM(其為4x4陣列：MatrixSize為4)；減少二分之一的列(line)和二分之一的行(column)而產生4x4陣列(亦即，參考QM中的元素(2x, 2y)被複製到目前QM中的元素(x, y))。
等式(3)採取下面的形式：
Figure 02_image023
當參考QM具有DC值時，如果目前QM需要DC值，則其被複製為DC值；否則，其被複製到左上QM係數。
此QM預測處理為較佳實施例中QM解碼處理的部分，但是在另一實施例中可以遵從QM推導處理，其中，為了預測目的之取樣疏化將和QM調整尺寸(resize)子處理合併。
QM 推導處理
針對量化矩陣所提出的推導處理首先根據區塊參數而選擇右邊的QM索引，如同先前所述(統一的QM索引)，然後將針對矩形區塊的取樣疏化處理、針對大於例如8x8之尺寸的區塊之重複處理、和色度格式適配(adaptation)的處理統一成為一個單一處理。所提出之處理係基於x和y輸出座標的位元移位。為了選擇所選取QM之右邊的列/行，僅需要x和y輸出座標的左移位而後接著右移位，如同下面的等式中所繪示者。
Figure 02_image025
其中，log2MatrixSize為ScalingMatrix[ matrixId ]之尺寸的log2，其為方形的2D陣列，blkWidth和blkHeight分別為目前轉換區塊的寬度和高度，且x的範圍從0到blkWidth-1和y的範圍從0到blkHeight-1。
在下面，幾個範例被提供來繪示QM推導處理。在圖7所繪示的範例中，用於亮度16x8區塊的QM係從亮度size-16 QM導出，而亮度尺寸-16 QM實際上為8x8陣列加上DC係數。對此範例，blkWidth等於16，blkHeight等於8，且log2MatrixSize等於3，因此等式(5)採取下面的形式：
Figure 02_image027
在此，x被向右移1位且y不變(亦即，所選取QM中的行i被複製到目前QM中的行2*i和2*i+1)。除此之外，因為所選取的QM具有DC係數，所以其被複製到m[0][0]。
在另一如圖8所繪示的範例中，針對8x4 CU(4:2:0格式)之用於色度4x2區塊的QM被產生。此匹配8x4 CU尺寸，其封閉的方形為8x8。所選取的QM因而為size-8 QM，其中，色度QM被編碼為4x4陣列。在此，blkWidth等於4，blkHeight等於2，且log2MatrixSize等於2，因此等式(6)採取下面的形式：
Figure 02_image029
在此，x不變且y被向左移1位(亦即，參考QM中的列2y被複製到目前QM中的列y)。
在下面的範例中，所提出之適配至4:2:2和4:4:4格式和VVC草案5不同。取代找尋匹配色度區塊尺寸(除了其中不存在有色度矩陣的64x64之外)的QM，尺寸匹配係基於相同的(亮度)CU尺寸(亦即，投射在亮度平面上之區塊的尺寸，而且如果需要的話，係數被重複。這使得QM設計與色度格式無關。
在圖9所繪示的範例中，針對8x4 CU(4:2:2格式)之用於色度8x2區塊的QM被產生。所選取的QM和上面如同圖8中所繪示的範例相同，但是4:2:2色度格式需要多兩倍的行。在此，行被重複，因而，x被向右移1位且y仍被向左移1位。特別是，blkWidth等於8，blkHeight等於2，且log2MatrixSize等於2，因此等式(7)採取下面的形式：
Figure 02_image031
在圖10所繪示的範例中，針對8x4 CU(4:4:4格式)之用於色度8x4區塊的QM被產生。所選取的QM仍然和上面如同圖8及9中所繪示的範例相同，但是4:4:4色度格式需要為4:2:0色度格式的兩倍的列和行。在此，行必須被重複，因而，x被向右移1位，但是列的取樣疏化(由於矩形形狀)可以被跳過，因而y未被移位。特別是，blkWidth等於8，blkHeight等於4，且log2MatrixSize等於2，因此等式(8)採取下面的形式：
Figure 02_image033
針對 size-64 所發送之係數的數目
在一個實施例中，為了致使能夠從size-64預測更小的QM，所有用於size-64的係數被發送於縮放表列語法中，儘管右下象限從未被VVC轉換和量化處理所使用。通常，吾等可以發送最大QM的所有係數。
然而，值得注意的是，和所發送係數之此增加數目的開銷(overhead)相較於先前的工作(JVET-N0847)在最差的情況下可被限制於2x16位元，因為當期未被使用作為預測因子時，針對size-64 QM的右下象限，語法元素scaling_list_delta_coef可被設定為零：針對右下象限，4x4=16 delta-係數被信令，如果被強迫為零，則各自採取1個位元(以exp-Golomb來編碼)，而且有兩個size-64 QM(亮度 intra/inter)。
測試被說明於表8中，其顯示此開銷相較於由預測改善所帶來的增益為邊際的。
在另一實施例中，當較小的QM首先從給定的size-64被預測時，用於size-64 QM之右下象限的係數未被發送作為size-64 QM信令的部分，而是被發送作為補充參數。
表7提供JVET-N0847中所述之方法與所提出之方法的一些比較。表 7
JVET-N0847 所提出者
- sizeId與matrixId之間的複雜規則和相依性 - 用於intra/inter的單一預設矩陣 - 用於矩形區塊的特定文字(text) - 新的Raster2Diag掃描 - 5維的ScalingFactor - 用於64x64的清零(Zero-out) - 單獨matrixId，單一陣列的ScalingList - 以取樣疏化而從任何先前信令的矩陣中預測 - 分開的intra/inter預設矩陣 - 統一的處理尺寸放大(upscale)/矩形/4:x:x色度 - 沒有新的掃描 - 沒有清零(Zero-out)處理
在下面，依據一實施例的一些語法及語義(semantic)被說明。
PPS 語法及語義 ( 小適用 (minor adaptation))
Figure 02_image035
pps_scaling_list_data_present_flag 等於1載述指的是PPS之使用於圖像的縮放表列資料係基於由作用的SPS所載述之縮放表列和由該PPS所載述之縮放表列導出的。pps_scaling_list_data_present_flag等於0載述指的是PPS之使用於圖像的縮放表列資料被推斷為等於由作用的SPS所載述之縮放表列資料。當scaling_list_enabled_flag等於0時，pps_scaling_list_data_present_flag的值將等於0。當scaling_list_enabled_flag等於1時， sps_scaling_list_data_present_flag等於0而且 pps_scaling_list_data_present_flag等於0，預設的縮放矩陣被用來導出如同由條款7.4.5中所載述之縮放表列資料語義中所述的陣列ScalingMatrix。
請注意到，此語法/語義為意欲接近HEVC標準或VVC草案的範例，而且非限制性的。例如， scaling_list_data載輸(carriage)不限於SPS或PPS，並且可以藉由其他機制來於以傳送。
縮放表列資料語法 / 語義 ( 簡化版 )
Figure 02_image037
scaling_list_pred_mode_flag [matrixId]等於0載述該縮放矩陣係從參考縮放矩陣的值所導出。該參考縮放矩陣係由scaling_list_pred_matrix_id_delta[matrixId]所載述。scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於1載述該縮放矩陣的值被顯式地信令。scaling_list_pred_matrix_id_delta [matrixId]載述被用來導出該縮放矩陣的該參考縮放矩陣如下。 scaling_list_pred_matrix_id_delta[matrixId]的值將在0到matrixId(包含matrixId)的範圍中。 當scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於零時： - 變數refMatrixSize和陣列refScalingMatrix首先被導出如下： ○ 如果scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於零，則下列適用來設定預設值： ■ refMatrixSize被設定等於8， ■ 如果matrixId為偶數，則
Figure 02_image039
■ 否則
Figure 02_image041
○ 或者(如果 scaling_list_pred_matrix_id_delta[matrixId]大於零)，則下列適用：
Figure 02_image043
- 陣列ScalingMatrix[matrixId]接著被導出如下：
Figure 02_image045
scaling_list_dc_coef_minus8 [matrixId]加8載述當相關時，縮放矩陣的第一值，如同條款xxx中所述的。 scaling_list_dc_coef_minus8[matrixId]的值將會在-7到247(包含247)的範圍中。 當scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於零時，scaling_list_pred_matrix_id_delta[matrixId]大於零，且refMatrixId ＜ 14，則下列適用： - 如果MatrixId ＜ 14，則 scaling_list_dc_coef_minus8[matrixId]被推斷為等於scaling_list_dc_coef_minus8[refMatrixId]， - 否則，ScalingMatrix[matrixId][0][0]被設定等於scaling_list_dc_coef_minus8[refMatrixId] + 8。 當scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於零時，scaling_list_pred_matrix_id_delta[matrixId]等於零(表示預設值)，且MatrixId ＜ 14，則 scaling_list_dc_coef_minus8[matrixId] 被推斷為等於8。 scaling_list_delta_coef載述目前的矩陣係數 ScalingList[matrixId][i]與先前的矩陣係數 ScalingList[matrixId][i-1]之間的差值，當 scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於1時。 scaling_list_delta_coef的值將會在-128到127(包含127)的範圍中。ScalingList[matrixId][i]的值將會大於0。 當出現(亦即，scaling_list_pred_mode_flag[matrixId]等於1)時，ScalingMatrix[matrixId]被導出如下：
Figure 02_image047
相較於JVET-N0847語法的主要簡化為去除一個()迴圈(loop)以及從[SizeId][matrixId]到[matrixId]的索引簡化。
「條款xxx」係指要被導入VVC規格中之未決定的區段號碼(section number)，其和此文件中的縮放矩陣倒出處理相符。
請注意到，此語法/語義為意欲接近HEVC標準或VVC草案5的範例，而且非限制性的。例如，係數範圍不限於1…255，而且，例如其可為1…127(7-位元)，或者-64..63。又，其不限於被組織為6種類型x 5種尺寸的30個QM(可以有8種類型，以及或多或少的尺寸。見表5，其可被適用。接著會需要簡單的適用於coefNum和對於DC係數存在的條件)。QM預測的類型(在此僅指複製)也不限制。例如，縮放因子(scaling factor)或偏移(offset)可以被添加，而且顯式(explicit)編碼可以被添加在預測之上作為殘量(residual)。同樣的情形可以適用於用於係數傳輸(在此僅指DPCM)、DC係數的存在、以及為固定的係數數目(僅子集合可被發送)的方法。
關於預設值，其不限於兩個預設QM，與MODE_INTRA和MODE_INTER相關聯，而且像在此用所有的16個值來填補，直到相關的預設值相符為止(例如，吾人可以選擇相同的預設QM作為HEVC)。
又，要被信令之係數的數目CoefNum 可以被數學方式地表達而不是一序列的比較，用相同的結果：CoefNum=Min(64, 4096 ＞＞((matrixId + 4)/ 6)* 2)，此接近於HEVC或目前的VVC草案樣式，但是會導入可能不受歡迎的除法。
在此注意到，較大的矩陣先被發送，而且單一個索引被使用而使得，預測參考(以 scaling_list_pred_matrix_id_delta來表示)可為任何先前所發送的矩陣，不管其想要的區塊尺寸或類型，或者預設值(例如，如果scaling_list_pred_matrix_id_delta為零)。
圖11繪示依據一實施例，用以剖析(parse)縮放表列資料語法結構的處理(1100)。對此實施例而言，輸入為經編碼的位元流，而且輸出為ScalingMatrix陣列。關於DC值的細節為了清楚起見而被省略。特別是，在步驟1110，QM預測模式係從該位元流被解碼出。如果QM被預測(1120)，則解碼器進一步決定QM是否根據前述旗標而被推斷(預測)或者信令於該位元流中。在步驟1130，解碼器從該位元流中解碼出QM預測值，當未被信令時，其需要推斷該QM，例如，QM索引差值scaling_list_pred_matrix_id_delta 。解碼器接著決定(1140)該QM是否從預設值(例如，如果scaling_list_pred_matrix_id_delta 為零)，或者從先前解碼的QM被預測出。如果該參考QM為預設QM，則解碼器選擇(1150)預設QM作為參考QM。可以有幾個從其之中做選擇的預設QM，例如，根據matrixId的同位元(parity)。否則，解碼器選擇(1155)先前解碼的QM作為參考QM。該參考QM的索引係從matrixId和前述的索引差值而導出。在步驟1160，解碼器從該參考QM預測出該QM。如果參考QM和目前的QM為相同的尺寸，則預測包括簡單的複製，或是如果參考QM大於所預期的，則預測包括取樣疏化。結果被儲存在ScalingMatrix[matrixId]中。
如果QM不被預測(1120)，則解碼器決定(1170)QM係數要從該位元流中被解碼出的數目，視matrixId而定。例如，如果matrixId低於20，其為64，如果matrixId介於20與25之間，則其為16，其他為4。在步驟1175，解碼器從該位元流中解碼出相關數目的QM係數。在步驟1180，解碼器依據掃描順序，例如，對角線掃描而將經解碼的QM係數組織成2D矩陣。結果被儲存在ScalingMatrix[matrixId]中。使用ScalingMatrix[matrixId]，解碼器可以使用QM導出處理來獲得量化矩陣m[][]，用以去量化呈非方型形狀及/或不同的色度格式的轉換區塊。
在步驟1190，解碼器檢查目前的QM是否為最後一個要被剖析的QM。如果不是最後一個，則控制返回到步驟1110；否則當所有的QM從該位元流中被剖析出時，QM剖析處理停止。
圖12繪示依據一實施例，在編碼器側編碼該縮放表列資料語法結構的處理(1200)。在編碼器側，QM按照所述的順序，從大到小的區塊尺寸(例如，matrixId從0到30)被掃描。在步驟1210，編碼器搜尋預測偏好來決定目前的QM是否為先前所編碼之QM的複製(或取樣疏化)。QM可以按照使QM預測的效率最佳化的方式來加以設計，例如，是否有些QM起初係足夠接近，或者接近於預設QM，它們可被迫使相等(或者被取樣疏化，如果尺寸不同)。況且，size-64 QM之右下象限中的係數可以為了較佳的後續QM預測而被最佳化，或者降低QM位元成本，如果從未被重新使用於預測的話。一旦被決定，QM預測模式即被編碼於該位元流中。
特別是，如果編碼器決定(1220)使用預測，在步驟1230，預測模式被編碼(例如， scaling_list_pred_mode_flag=0)。在步驟1240，預測參數(例如，QM索引差值scaling_list_pred_matrix_id_delta)被編碼：針對預設QM值為零索引差值，或者如果先前的QM被選擇作為預測偏好，則為相關的索引差值。另一方面，如果明確的信號被決定，在步驟1250，該預測模式被編碼(例如，scaling_list_pred_mode_flag=0)。然後，對角線掃描(1260)接著QM係數編碼(1270)被實施。
在步驟1280，編碼器檢查目前的QM是否為最後一個要被編碼的QM。如果不是最後一個，則控制返回到步驟1210；否則當所有的QM被編碼為該位元流時，QM編碼處理停止。
圖13繪示依據一實施例，用於QM導出的處理1300。輸入可以包含該ScalingMatrix陣列，以及轉換區塊參數，諸如，尺寸(寬度/高度)、預測模式(intra/inter/IBC,…)、及色彩分量(Y/U/V)。輸出為具有和轉換區塊相同尺寸的QM。關於DC值的細節為了清楚起見而被省略。特別是，在步驟1310，解碼器根據目前的轉換區塊尺寸(寬度/高度)、預測模式(intra/inter/IBC,…)、及色彩分量(Y/U/V)而決定QM索引matrixId，如同之前所述(統一的QM索引)。在步驟1320，解碼器調整選到的QM(ScalingMatrix[matrixId])的尺寸(resize)以匹配該轉換區塊尺寸，如同之前所述。在一個變型中，步驟1320可包含為預測所需要的取樣疏化。
QM導出處理係類似於在編碼器側。量化將該轉換係數除以QM值，而去量化將該轉換係數乘以QM值。但是，QM係相同的。特別是，在編碼器中使用於重建的QM將會匹配信令於該位元流中的QM。
因此，該轉換係數d[x][y]可以被量化如下，其中，qStep為量化步級尺寸且m[][]為量化矩陣：
Figure 02_image049
但是對於整數計算以及為了避免除法，典型上其看似：
Figure 02_image051
具有，例如，im[x][y]~=65535/m[x][y]且 ilevelScale[0..5]=65535/levelScale[0..5]，且bdShift為適當值。實際上，對於軟體編碼器而言，im * ilevelScale典型上被預先計算而且被儲存在表中。
在上面，QM預測處理和QM導出處理被分開實施。在另一實施例中，QM預測可以遵從QM推導處理。此實施例並不改變QM信令語法。此實施例，其可以由於連續的調整尺寸而在功能性上不同，將預測部分(取得參考QM + 複製/尺寸縮小(downscale))以及對角線掃描遵從稍後所述的「QM推導處理」。
在一個實施例中，縮放表列資料剖析處理1100的輸出接著為一陣列的ScalingList()而不是ScalingMatrix，以及預測旗標和有效預測參數：ScalingMatrixPredId陣列總是含有定義之ScalingList的索引(不是預設的就是信令的)。此陣列在QM解碼期間藉由解譯 scaling_list_pred_matrix_id_delta而被遞迴地建立，使得QM推導處理可以直接使用此索引來取得真正的值，以建立被用來去量化該目前之轉換區塊的QM。
在下面，一範例被提供來依據一實施例而繪示該縮放表列語義。
縮放矩陣導出處理 ( 新的：部分地取代縮放表列語義中的說明；此區段 xxx) 到此處理的輸入為預測模式predMode、色彩分量變數cIdx、區塊寬度blkWidth、和區塊高度blkHeight。 此處理的輸出為(blkWidth)x(blkHeight)陣列m[x][y] (掃描矩陣)，且x和y為水平和垂直係數位置。注意，SubWidthC和SubHeightC根據色度格式，而且表示亮度分量及色度分量中之取樣數目的比值。 變數matrixId被導出如下：
Figure 02_image053
變數log2MatrixSize被導出如下：
Figure 02_image055
輸出陣列m[x][y]係藉由應用下面而被導出，針對x的範圍從0到blkWidth-1(包含blkWidth-1)，和y的範圍從0到blkHeight-1(包含blkHeight-1)。
Figure 02_image057
如果matrixId係低於14，則m[0][0]被進一步修正如下：
Figure 02_image059
請注意到，就scaling_list_data語法而言，此為一範例，而且並非限制性的。例如，其並不限於兩個預設QM，與MODE_INTRA及MODE_INTER相關聯，而且像在此用所有的16個值來填補，直到相關的預設值相符為止(例如，吾人可以選擇相同的預設QM作為HEVC)。可以有單一個預設QM，或者兩個以上。MatrixId計算可以不同，例如，如果每個區塊尺寸有多於或少於六種類型的矩陣。重要的是在單一個處理中完成水平和垂直的尺寸縮小(downscale)及尺寸放大(upscale)以適用於與選擇到的QM不同的區塊尺寸，最好是簡單(在此先左移接著再右移)。
對於矩形區塊而言，並不限於選擇用於目前區塊封閉方形的QM識別符：等式xxx-1中之sizeId的導出可以遵循不同的規則。
又，所選取的QM尺寸log2MatrixSize 可以被數學方式地表示而不是一序列的比較，具有相同的結果：log2MatrixSize=min(3,6-(matrixId+4)/6)，但是這會導入可能不受歡迎的除法。
在下面，一範例被提供來依據一實施例而說明用於該縮放處理的語義。
用於轉換係數的縮放處理 ( 適用 ) […] 對於經縮放之轉換係數d[x][y]的導出，具有x=0..nTbW-1, y=0..nTbH-1，下面適用： -(nTbW)x(nTbH)中間縮放因子陣列m被導出如下： - 如果下面條件的一個或更多個為真，則m[x][y]被設定等於16： - scaling_list_enabled_flag等於0。 - transform_skip_flag[xTbY][yTbY]等於1。 - 否則，m為縮放矩陣導出處理的輸出，如同條款xxx中所載述者，援引用(invoked)預測模式 CuPredMode[xTbY][yTbY]、色彩分量變數cIdx、區塊寬度nTbW、和區塊高度nTbH作為輸入。 - 縮放因子ls[x][y]被導出如下： […]
相較於VVC草案5的主要改變為條款xxx的援引(invocation)而不是複製scaling_list_data語義中所述之陣列的部分。
請注意到，如上所述，此為意欲使對現行的VVC草案5的改變達最小的範例，而非限制性的。例如，用於縮放矩陣導出處理的色彩分量輸入可以不同於cIdx。而且，QM不限於被用作為縮放因子，而是例如，可以被用作為QP-offset。
QM編碼性能已經被測試，使用和被設定為在HEVC標準化期間所使用之測試相同的測試，以從一般標準(JPEG, MPEG2, AVC, HEVC)所推薦或預設的QM和現實廣播中所發現的QM所導出的QM集(QM set)來補強。在所有的測試中，有些QM可以從一種類型被複製到另一種類型(例如，從亮度到色度，或者從intra到inter)，及/或從一種尺寸被複製到另一種尺寸。
下面的表報告使用三種不同方法：HEVC, JVET-N0847,和所提議的方法來編碼scaling_list_data所需之位元的數目。特別是，HEVC使用HEVC測試集(test set)(每一測試24個QM)，以及其他兩個使用導出的測試集(每一測試30個QM，連同額外的尺寸：size-2用於色度及size-64用於亮度；size-2 QM係降頻取樣(down-sampling)自size-4，size-64係由size-32複製，size-32係由size-16複製，且size-16, size-8,和size-4保持原樣)。
Figure 02_image061
針對此測試，可以看到所提議的技術節省了顯著量的位元，甚至是和HEVC相比較，在此情況下，所提議的方法編碼更多個QM。
回到參照JCTVC-E073中的方法，因為先前的QMPS索引編定需要儲存先前的QMPS，所以JCTVC-E073中的參考索引編定(三個一組：QMPS、尺寸、類型)比在此所提議的參考索引編定更複雜。線性取樣密化導入複雜度。降頻取樣類似於在此所提議者。
回到參照JCTVC-H0314中的方法，從大到小的傳輸進近於在此所提議者，然而，JCTVC-H0314中的固定預測樹比在此所提議之統一的索引編定和顯式(explicit)參考較不具彈性。
用於畫面內區塊複製 (Intra Block Copy) 模式的 QM
在上面，針對兩個區塊預測模式，亦即，INTRA和INTER，而說明不同的QM。然而，除了INTRA和INTER以外，在VVC中還有一種新的預測模式：IBC(畫面內區塊複製(Intra Block Copy))，其中，區塊可以從相同圖像的重建樣本中用適當的位移向量(displacement vector)而被預測出。對於IBC預測模式中的QM選擇而言，JVET-N0847和上面的實施例兩者皆使用和INTRA模式相同的QM。
因為IBC模式比接近INTRA更接近INTER，所以在一個實施例中，提議重新使用針對INTER(而不是INTRA)模式所信令的QM。然而，IBC，在接近於INTER模式的情況下，係不同的：位移向量並不匹配物體或相機移動，而是被使用於紋理複製(texture copy)。這可能導致特定的人工製品(artefact)，其中，特定的QM可能有助於在不同的實施例中使IBC區塊的編碼最佳化。在下面，吾等提議改變用於IBC預測模式的QM選擇： ˙較佳實施例為選擇和INTER(而不是INTRA)模式相同的QM，因為IBC模式比接近INTRA預測更接近INTER預測。 ˙另一選擇為具有用於IBC模式的特定QM。 ○ 這些可以被顯式地信令於該語義中，或者被推斷，(例如，INTRA QM和INTER QM的平均)。
在較佳實施例中，如果一特定轉換區塊具有IBC預測模式，則用於該區塊的QM選擇或導出處理選擇INTER QM。回到參照圖12，QM導出處理的步驟1210需要被調整，如下所述。
在上面所提議的草案文本中，QM選擇被說明於等式(xxx-1)中，其可以被改變如下：
Figure 02_image063
注意，區塊可以被編碼於畫面內(intra)模式(MODE_INTRA)、畫面間(inter)模式(MODE_INTER)、或畫面內區塊複製模式(MODE_IBC)中。當matrixTypeId被設定如表6中或者 (matrixTypeId=(2*cIdx+(preMode==MODE INTER?1 : 0)))時，MODE_IBC區塊選擇matrixTypeId就像它是MODE_INTRA區塊一樣。有了(xxx-1)中的改變： matrixTypeId=(2*cIdx+(preMode==MODE INTRA?0 : 1))，MODE_IBC區塊選擇matrixTypeId就像它是MODE_INTER區塊一樣。
在由JVET-N0847所提議的草案文本中，QM選擇被說明於表7-14中，其可以被改變如下。特別是，用於MODE_IBC的matrixId按照和MODE_INTER相同的方式來分配，而不是和MODE_INTRA相同，如同在JVET-N0847中。
Figure 02_image065
變型 1 ：用於 IBC 之 QM 的顯式信令 (explicit signalling)
在此變型中，特定的QM被使用於IBC區塊(與INTRA QM和INTER QM不同)，而且這些QM被顯式地信令於位元流中。這產生更多個QM，其需要scaling_list_data語義和matrixId映射的適配(adaptation)而且具有位元成本影響。依據此變型，等式(xxx-1)中所述的QM選擇可以被改變如下：
Figure 02_image067
在JVET-N0847中，QM選擇表可以被改變如下：
Figure 02_image069
變型 2 ：用於 IBC 模式之推斷的 QM
在此變型中，特定的QM被使用於IBC區塊(與INTRA QM和INTER QM不同)。然而，這些QM不被信令於位元流中，而是被推斷：例如，作為INTRA QM和INTER QM的平均，或特定的預設值，或對INTER QM的特定改變，就像縮放及偏移一樣。
變型 3 ：僅用於亮度的顯式 IBC QM
在此變型中，用於IBC的額外QM並不僅限於亮度；用於IBC的色度QM可以如同變型1中重新使用INTER QM，或者如同變型2中推斷新的QM。
各種方法被說明於本文中，而且該等方法各自包括用以達成所述方法的一個或更多個步驟或動作。除非該方法的適當步驟需要特定的步驟或動作順序，否則特定步驟及/或動作的順序及/或使用可以被修改或組合。此外，諸如「第一」、「第二」等用語可以被使用於各種實施例中來修改元件、組件、步驟、操作、等等，例如，「第一解碼」和「第二解碼」。此等用語的使用並不隱含對修改操作的排序，除非有特別的需要。所以，在此範例中，第一解碼不需要被實施於第二解碼之前，而且可以發生在，例如，和第二解碼的重疊時段之前、期間、之中。
本發明中所述的各種方法和其他態樣可以被用來修改模組，例如，如同圖2及圖3中所示之視訊編碼器200和解碼器300的量化和逆量化模組(230, 240, 340)。況且，本發明的態樣不限於VVC或HEVC，而且可以被應用於其他的標準和建議，以及任何此等標準和建議的延伸擴充。除非有另外的指示、或者在技術上被排除，否則本發明中所述的態樣可以被單獨或組合地使用。
各種數值可以被使用於本發明中。特定值係用於範例目的而且所述的態樣不限於這些特定值。
各種實作涉及解碼。「解碼」，如同在本發明中所使用者，可包含，例如對所接收到之編碼序列進行之處理的全部或部分，以便產生適合用於顯示的最終輸出。在各種實施例中，此等處理包含典型上由解碼器所進行之處理的一個或更多個，例如，熵解碼、逆量化、逆轉換、以及差分解碼。用語「解碼處理」是否意欲特別指一子集合的操作或者一般指更廣義的解碼處理將會基於特定說明的上下文而變得清楚，並且相信可以為習於此技藝者所清楚地了解。
各種實作涉及編碼。以類似於上面有關「解碼」的討論方式，如同在本發明中所使用的「編碼」可包含對輸入視訊序列進行之處理的全部或部分，以便產生經編碼的位元流。
注意，如同本文中所使用的語義元素為說明性的術語。因此，它們不排除其他語義元素名稱的使用。在上面，針對PPS和縮放表列的語義元素主要被用來舉例說明各種實施例。應該注意到，這些語義元素可以被放在其他的語義結構中。
本文中所述的實作及態樣可以用，例如，方法或處理、設備、軟體程式、資料串流、或信號來施行。即使只有在單一實作形式(例如，只有討論作為方法)的上下文中被討論，所討論之特徵的實作也可以用其他的形式(例如，設備或程式)來施行。設備可以用，例如，適當的硬體、軟體、及韌體來施行。該等方法可以用，例如，設備，例如處理器，其通常指的是處理裝置，包含例如電腦、微處理器、積體電路、或可編程的邏輯裝置來施行。處理器也包含通訊裝置，例如，電腦、蜂巢式電話、攜帶型/個人數位助理(“PDA”)、以及協助終端用戶間之資訊通訊的其他裝置。
提到「一個實施例」或「一實施例」或者「一個實作」或「一實作」，以及其其他衍生詞意謂著有關該實施例所述的特別特徵、結構、特性等等係包含在至少一個實施例中。因此，用語「在一個實施例中」或「在一實施例中」或者「在一個實作中」或「在一實作中」，以及任何其他的衍生詞用語的出現，其出現在本說明書的各種位置中，不一定都指相同的實施例。
除此之外，本說明書可能提到「決定」各種片段的資訊。決定該資訊可包含，例如，估計該資訊、計算該資訊、預測該資訊、或從記憶體中擷取出該資訊的一個或更多個。
此外，本說明書可能提到「存取」各種片段的資訊。存取該資訊可包含，例如，接收該資訊、擷取出該資訊(例如，從記憶體中)、儲存該資訊、移動該資訊、複製該資訊、計算該資訊、決定該資訊、預測該資訊、或估計該資訊的一個或更多個。
除此之外，本說明書可能提到「接收」各種片段的資訊。接收，和「存取」一樣，意欲成為廣義的用語。接收該資訊可包含，例如，存取該資訊、或擷取出該資訊(例如，從記憶體中)的一個或更多個。此外，「接收」典型上涉及，不論用這種或那種方式，在操作期間，例如，儲存該資訊、處理該資訊、發送該資訊、移動該資訊、複製該資訊、拭除該資訊、計算該資訊、決定該資訊、預測該資訊、或估計該資訊的一個或更多個。
要領會的是，任何下面「/」、「及/或」、和「…的至少其中之一」之任何一者的使用，例如，在「A/B」、「A及/或B」、以及「A和B的至少其中之一」的情況下，意欲包含僅第一表列選項(A)的選擇、或僅第二表列選項(B)的選擇、或僅第三表列選項(C)的選擇、或者所有兩個選項(A和B)的選擇。作為進一步範例，在「A、B、及/或C」和「A、B、及C的至少其中之一」的情況下，這樣的用語意欲包含僅第一表列選項(A)的選擇、或僅第二表列選項(B)的選擇、或僅第三表列選項(C)的選擇、或僅第一和第二表列選項(A和B)的選擇、或僅第一和第三表列選項(A和C)的選擇、或僅第二和第三表列選項(B和C)的選擇、或者所有三個選項(A和B和C)的選擇。這對於和表列出來一樣多的品項而言可以被擴展下去，如同習於此技藝者或習於相關技藝者所清楚已知的。
又，如同本文中所使用的，用字「信令(signal)」指的是，除了別的以外，表示某物到達對應的解碼器。例如，在某些實施例中，編碼器信令給量化矩陣用於去量化。透過這種方式，在一實施例中，相同的參數被使用在編碼器側和解碼器側兩側。因此，舉例來說，編碼器可以發送(顯式信令)特別的參數給解碼器，使得解碼器可以使用同一個特別的參數。相反地，如果解碼器已經有了該特別的參數以及其他的參數，則信令可以在沒有發送(顯式信令)的情況下被使用來僅讓解碼器知道以及選擇該特別的參數。藉由避免任何真正的方程式的傳輸，一點點的節省被實現於各種實施例中。要領會的是，信令可以用各式各樣的方式來完成。例如，在各種實施例中，一個或更多個語義元素、旗標、等等被用來將資訊信令給對應的解碼器。雖然前述係有關用字「信令」的動詞形態，但是用字「信號(signal)」在本文中也可以被使用作為名詞。
如同對習於此技藝者而言將會是明顯的，實作可以產生被格式化來攜載，例如，可以被儲存或傳送之資訊的各種信號。該資訊可包含，例如，用以實行方法的指令，或者由所述實作的其中之一所產生的資料。例如，信號可以被格式化而攜載所述實施例的位元流。此種信號可以被格式化為，例如，電磁波(例如，使用頻譜的射頻部分)或基帶信號。該格式化可包含，例如，將資料串流編碼並且用該編碼後的資料串流來調變載波。該信號攜載的資訊可以為，例如，類比資訊或數位資訊。信號可以透過各式各樣不同的有線或無線鏈路來發送，如同所已知者。信號可以被儲存在處理器可讀媒體上。
100:系統 105:RF, COMP, USB, HDMI的輸入方塊 110:處理器 115:連接配置 120:記憶體 130:編碼器/解碼器 140:儲存裝置 150:通訊介面 160:介面 165:顯示器 170:介面 175:揚聲器 180:介面 185:周邊裝置 190:通訊頻道 200:視訊編碼器 202:分割 205:決定 210:減去 225:轉換 230:量化 240:去量化 245:熵編碼 250:逆轉換 255:結合 260:畫面內預測 265:迴圈式濾波器 270:補償 275:移動估計 280:參考圖像緩衝器 300:視訊解碼器 330:第一熵解碼 335:分割 340:去量化 350:逆轉換 355:結合 360:畫面內預測 365:迴圈式濾波器 370:獲得 375:畫面間預測 380:參考圖像緩衝器 385:後解碼處理
[圖1]繪示本發明實施例之態樣可被施行於其內之系統的方塊圖。
[圖2]繪示視訊編碼器之實施例的方塊圖。
[圖3]繪示視訊解碼器之實施例的方塊圖。
[圖4]繪示在VVC草案(draft)5中對大於32的區塊尺寸而言，轉換係數被推斷為0。
[圖5]繪示如JCTVC-H0314中所述之固定的預測樹。
[圖6]繪示依據一實施例，從較大尺寸的預測(取樣疏化(decimation))。
[圖7]繪示依據一實施例，針對矩形區塊從較大尺寸和取樣疏化的組合預測。
[圖8]繪示依據一實施例，針對矩形區塊有關色度(chroma)的QM導出處理。
[圖9]繪示依據一實施例，針對矩形區塊有關色度(適合於4:2:2格式)的QM導出處理。
[圖10]繪示針對矩形區塊有關色度(適合於4:4:4格式)的QM導出處理。
[圖11]繪示依據一實施例，剖析(parse)縮放表列資料語法結構的流程圖。
[圖12]繪示依據一實施例，用以編碼該縮放表列資料語法結構的流程圖。
[圖13]繪示依據一實施例，用於QM導出處理的流程圖。

Claims (25)

  1. 一種方法，包括： 基於區塊尺寸、色彩分量、和圖像中要被解碼之區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符； 解碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異； 基於該參考量化矩陣而獲得該量化矩陣； 回應於該量化矩陣，去量化用於該區塊的轉換係數；以及 回應於該去量化轉換係數，解碼該區塊。
  2. 如請求項1之方法，其中，該區塊的尺寸和其中該參考量化矩陣係要被應用去量化之區塊的尺寸不同。
  3. 如請求項1或2之方法，其中，當去量化該區塊之各自的轉換係數時，該量化矩陣的元素被用作為縮放因子。
  4. 如請求項1或2之方法，其中，當去量化該區塊之各自的轉換係數時，該量化矩陣的元素被用作為偏移。
  5. 一種方法，包括： 存取圖像中要被編碼的區塊； 存取用於該區塊的量化矩陣； 基於區塊尺寸、色彩分量、和該區塊的預測模式，獲得用於該量化矩陣的單一識別符； 編碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異； 回應於該量化矩陣，量化用於該區塊的轉換係數；以及 熵編碼該量化的轉換係數。
  6. 如請求項5之方法，其中，該區塊的尺寸和其中該參考量化矩陣係要被應用於量化之區塊的尺寸不同。
  7. 如請求項5或6之方法，其中，當量化該區塊之各自的轉換係數時，該量化矩陣的元素被用作為縮放因子。
  8. 如請求項5或6之方法，其中，當量化該區塊之各自的轉換係數時，該量化矩陣的元素被用作為偏移。
  9. 如請求項1或5之方法，其中，該參考量化矩陣被預先信令。
  10. 如請求項1或5之方法，其中，該量化矩陣係從該參考量化矩陣經由複製或取樣疏化而被獲得到的。
  11. 如請求項1或5之方法，其中，回應於該量化矩陣具有和該參考量化矩陣相同的尺寸，該量化矩陣係從該參考量化矩陣經由複製而被獲得到的。
  12. 如請求項1或5之方法，其中，回應於該量化矩陣具有和該參考量化矩陣不同的尺寸，該量化矩陣係從該參考量化矩陣經由按相應比值的取樣疏化而被獲得到的。
  13. 如請求項1或5之方法，其中，該區塊尺寸為MxN，且其中，M為寬度及N為高度，用於該區塊的該識別符係基於max(M,N)的尺寸，該max(M,N)被定義為M和N中較大的一個。
  14. 如請求項1或5之方法，其中，一組量化矩陣按照增加識別符的順序而被信令，其中，最大的區塊尺寸的量化矩陣被首先信令。
  15. 如請求項1或5之方法，其中，當信令該組量化矩陣時，用於亮度色彩分量的量化矩陣在用於色度色彩分量的量化矩陣之前被信令。
  16. 如請求項1或5之方法，其中，當信令該組量化矩陣時，用於較大區塊尺寸的量化矩陣在用於較小區塊尺寸的量化矩陣之前被信令。
  17. 如請求項1或5之方法，其中，該識別符被導出為matrixId=N * sizeId + matrixTypeId，其中，N為可能類型識別符的數目，sizeId表示該區塊尺寸，且matrixTypeId表示該色彩分量和該預測模式。
  18. 如請求項1或5之方法，另包括使該參考量化矩陣適配於該區塊尺寸。
  19. 如請求項1或5之方法，另包括針對該區塊之與預設色度格式不同的色度格式，使該參考量化矩陣適配於該區塊的該色度格式。
  20. 如請求項1或5之方法，其中，該識別符係基於該區塊的該預測模式是否為Intra預測模式或Inter預測模式而被獲得到的。
  21. 如請求項1或5之方法，其中，當獲得該識別符時，畫面內區塊複製(Intra Block Copy)預測模式被認為是Inter預測模式。
  22. 如請求項1或5之方法，其中，該預測模式為畫面內區塊複製(Intra Block Copy)，量化矩陣針對該區塊的亮度分量而被信令，以及量化矩陣藉由將該預測模式認為是Inter預測模式而針對色度分量被導出。
  23. 如請求項1或5之方法，其中，該預測模式為畫面內區塊複製(Intra Block Copy)，該參考量化矩陣藉由將該預測模式認為是Intra模式而被獲得，以及另一參考量化矩陣藉由將該預測模式認為是Inter模式而被獲得，且其中，該量化矩陣被獲得為該參考量化矩陣和該另一參考量化矩陣的平均。
  24. 一種設備，包括一個或更多個處理器，其中，該一個或更多個處理器係配置成： 基於區塊尺寸、色彩分量、和圖像中要被解碼之區塊的預測模式，獲得用於量化矩陣的單一識別符； 解碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異； 基於該參考量化矩陣而獲得該量化矩陣； 回應於該量化矩陣，去量化用於該區塊的轉換係數；以及 回應於該去量化轉換係數，解碼該區塊。
  25. 一種設備，包括一個或更多個處理器，其中，該一個或更多個處理器係配置成： 存取圖像中要被編碼的區塊； 存取用於該區塊的量化矩陣； 基於區塊尺寸、色彩分量、和該區塊的預測模式，獲得用於該量化矩陣的單一識別符； 編碼表示一參考量化矩陣的語法元素，其中，該語法元素載述該參考量化矩陣的識別符與用於該量化矩陣之該獲得的識別符之間的差異； 回應於該量化矩陣，量化用於該區塊的轉換係數；以及 熵編碼該量化的轉換係數。
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