TW202404368A - 使用基於ctu的基於歷史的運動向量預測表進行視訊編解碼的方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種使用基於CTU的基於歷史的運動向量預測表進行視訊編解碼的方法和裝置。視訊解碼方法包括接收與待解碼當前CTU相關聯的編碼資料；使用包括合併列表或AMVP列表的資訊解碼當前CTU中的塊，並且其中合併列表或AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP表的一個或多個第一候選；更新一個或多個基於CTU的HMVP表以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表；以及根據包括來自一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊更新合併列表或AMVP列表。本發明的視訊編解碼方法和裝置可以提高視訊編解碼的性能。

Description

使用基於CTU的基於歷史的運動向量預測表進行視訊編解碼的方法和裝置
本發明有關於視訊編解碼的幀間預測。更具體而言，本發明有關於使用基於CTU的（CTU-based）基於歷史的MVP表（History-based MVP tables）用於幀間預測。
通用視訊編解碼(VVC)是由ITU-T視訊編解碼專家組(VCEG)和ISO/IEC運動圖像專家組的聯合視訊專家組(JVET)制定的最新國際視訊編解碼標準（MPEG）。該標準已作爲ISO標準發布：ISO/IEC 23090-3:2021，Information technology - Coded representation of immersive media - Part 3: Versatile video coding，2021 年 2 月發布。通過基於其前身HEVC（High Efficiency Video coding），添加更多編解碼工具來提高編解碼效率，並處理各種類型的視訊源，包括 3 維（3D）視訊信號，發展出VVC。
第1A圖說明了包含循環處理的示例性適應性幀間/幀內（adaptive Inter/Intra）視訊編解碼系統。對於幀內預測，預測資料是根據當前圖片（在後文中也稱爲畫面）中先前編解碼的視訊資料導出的。對於幀間預測112，在編碼器側執行運動估計(Motion Estimation，簡寫爲ME)並且基於ME的結果執行運動補償(Motion Compensation，簡寫爲MC)以提供從其他畫面和運動資料導出的預測資料。開關114選擇幀內預測110或幀間預測112並且所選擇的預測資料被提供給加法器116以形成預測誤差，也稱爲殘差（residual）。預測誤差然後由變換(T)118和隨後的量化(Q)120處理。變換和量化的殘差然後由熵編碼器122編碼以包括在對應於壓縮視訊資料的視訊位元流中。然後，與變換係數相關聯的位元流將與輔助資訊（side information）（例如與幀內預測和幀間預測相關聯的運動和解碼模式）以及其他資訊（例如與應用於底層圖像區域（underlying image area）的環路濾波器相關聯的參數）一起打包。與幀內預測110、幀間預測112和環路濾波器130相關聯的輔助資訊被提供給熵編碼器122，如第1A圖所示。當使用幀間預測模式時，也必須在編碼器端重建一個或多個參考圖片。因此，經變換和量化的殘差由逆量化（IQ）124和逆變換（IT）126處理以恢復殘差。然後在重建(REC)128處將殘差加回到預測資料136以重建視訊資料。重建的視訊資料可以存儲在參考圖片緩衝器134中並用於預測其他幀。
如第1A圖所示，輸入的視訊資料在編碼系統中經過一系列處理。由於一系列處理，來自REC 128的重建的視訊資料可能會受到各種損害。因此，環路濾波器130經常在重建的視訊資料被存儲在參考圖片緩衝器134中之前應用於重建的視訊資料以提高視訊質量。例如，可以使用去塊濾波器（deblocking filter，簡寫爲DF）、樣本適應性偏移（Sample Adaptive Offset，簡寫爲SAO）和適應性環路濾波器（Adaptive Loop Filter，簡寫爲ALF）。可能需要將環路濾波器資訊合並到位元流中，以便解碼器可以正確地恢復所需的資訊。因此，環路濾波器資訊也被提供給熵編碼器122以合並到位元流中。在第1A圖中，環路濾波器130在重建樣本被存儲在參考圖片緩衝器134中之前被應用於重建的視訊。第1A圖中的系統旨在說明典型視訊編碼器的示例性結構。它可能對應於高效視訊編解碼（HEVC）系統、VP8、VP9、H.264或VVC。
如第1B圖所示，除了變換118和量化120之外，解碼器可以使用與編碼器相似或相同的功能塊，因爲解碼器只需要逆量化124和逆變換126。取代熵編碼器122，解碼器使用熵解碼器140將視訊位元流解碼爲量化的變換係數和需要的編解碼資訊（例如ILPF資訊、幀內預測資訊和幀間預測資訊）。解碼器側的幀內預測150不需要執行模式搜索。相反，解碼器僅需要根據從熵解碼器140接收的幀內預測資訊生成幀內預測。此外，對於幀間預測，解碼器僅需要根據從熵解碼器140接收的幀間預測資訊執行運動補償（MC 152）而無需運動估計。
根據VVC，類似於HEVC，輸入圖片被劃分成稱為CTU(編解碼樹單元)的非重疊方形塊區域。每個CTU都可以劃分為一個或多個較小尺寸的編解碼單元(CU)。生成的CU分區可以是正方形或矩形。此外，VVC將CTU劃分為預測單元(PU)，作為應用預測過程的單元，例如幀間預測、幀內預測等。
VVC標準結合了基於歷史的合併模式（history-based merge mode），其回顧如下。
基於歷史的 合併模式構建
基於歷史的合併模式將一些先前CU的合併候選存儲在歷史陣列中。對於當前的CU，除了原有的合併模式候選構建外，還可以利用歷史陣列中的一個或多個候選來豐富合併模式候選。基於歷史的運動向量預測的細節可以在JVET-K0104(Li Zhang, et al., “CE4-related: History-based Motion Vector Prediction”, ITU-T SG 16 WP 3 和 ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11的聯合視訊專家組（JVET），第 11 次會議：盧布爾雅那，SI，2018 年 7 月 10-18 日，文件：JVET-K0104）中找到。
在HMVP中，HMVP候選表在運行中被維護和更新。在解碼非仿射幀間編碼塊之後，通過將關聯的運動資訊作為新的HMVP候選添加到表的最後一個條目來更新表。應用先進先出(First-In-First-Out，簡寫為FIFO)或約束FIFO規則來刪除和添加表中的條目。HMVP候選可以應用於合併候選列表或AMVP候選列表。
提出了一種基於歷史的MVP(HMVP)方法，其中HMVP候選被定義為先前編解碼塊的運動資訊。在編碼/解碼過程中維護一個包含多個HMVP候選的表。當遇到新的切片（slice）時，該表被清空。每當存在幀間編解碼塊時，關聯的運動資訊將作為新的HMVP候選添加到表的最後一個條目。整個編解碼流程如第2圖所示，其中執行步驟210以加載具有初始HMVP候選的表，並使用從步驟220產生的解碼的運動資訊更新該表。
在表大小S被設置為16的情況下，最多可以將16個HMVP候選添加到表中。如果先前編解碼的塊中有超過16個HMVP候選，則應用先進先出(FIFO)規則，以便該表始終包含最新的先前編解碼的16個運動候選。第3A圖說明了一個示例，其中應用FIFO規則來移除HMVP候選並將新的HMVP候選添加到所提出方法中使用的表中。
為了進一步提高編解碼效率，引入了約束FIFO規則，在向表中插入HMVP時，首先進行冗餘校驗，以查找表中是否存在相同的HMVP候選。如果找到相同的HMVP候選，則從表中移除，並且之後的所有HMVP候選都被移位，即，索引減1。第3B圖說明了約束FIFO規則的示例，其中候選NMVP 2被發現是冗餘的，並且更新後被刪除。
HMVP候選可以用於合併候選列表構建過程。表中從最後一個條目到第一個條目的所有HMVP候選都插入到TMVP候選之後。對HMVP候選應用修剪。一旦可用合併候選的總數達到傳訊的最大允許合併候選，則合併候選列表構建過程終止。
類似地，HMVP候選也可以用於AMVP候選列表構建過程。表中最後K個HMVP候選的運動向量被插入到TMVP候選之後。僅使用具有與AMVP目標參考圖片相同參考圖片的HMVP候選來構建AMVP候選列表。修剪應用於HMVP候選。在JVET-K0104中，K設置為4。
另外，當總合併候選數大於或等於15時，採用截斷的一元加定長（truncated unary plus fixed length）（3位元）二值化方法對合併索引進行編解碼。合併候選的總數表示為N mrg，二值化方法列於表1。 表1 – 合併索引的位元子字符串（假設 N mrg為 15）
合併索引 位元子字符串
0 0
1 1 0
2 1 1 0
…
5 1 1 1 1 1 0
6 1 1 1 1 1 1 0
7 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
8 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
…
14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
位元子索引 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
在VVC標準的製定過程中，JVET-L0399（Yu Han等人，“CE4.4.6: Improvement on Merge/Skip mode”，ITU-T SG 16 WP 3 和 ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 的聯合視頻探索小組（JVET），第 12 次會議：中國澳門，2018 年 10 月 3-12 日，文件：JVET-L0399 )提出了稱為非相鄰運動向量預測（Non-Adjacent Motion Vector Prediction，簡寫為NAMVP）的一種編解碼工具。根據 NAMVP 技術，非相鄰的空間合併候選被插入到常規合併候選列表中的 TMVP（即時間 MVP）之後。空間合併候選的型樣如第4圖所示。非相鄰空間候選與當前編解碼塊之間的距離基於當前編解碼塊的寬度和高度。在第4圖中，每個小方塊對應一個NAMVP候選，候選根據距離進行排序（如方塊內的數字所示）。不應用行緩衝區（line buffer）限制。換句話說，可能必須存儲遠離當前塊的NAMVP候選，這可能需要大緩衝區。
在本發明中，公開了使用基於CTU的基於歷史的運動向量預測(Motion Vector Prediction，簡寫為MVP)表來進行視訊編解碼的方法和裝置，以提高性能。
以下概述僅是說明性的，並不旨在以任何方式進行限制。也就是說，提供以下概述以介紹本文描述的新穎和進步的技術的概念、要點、益處和優點。下面在詳細描述中進一步描述選擇實現。因此，以下發明內容並非旨在標識所要求保護的主題的必要特徵，也不旨在用於確定所要求保護的主題的範圍。
本發明提供一種視訊解碼方法，包括：在解碼端接收與待解碼當前CTU相關聯的編碼資料；使用包括合併列表或AMVP列表的資訊解碼當前CTU中的塊，並且其中合併列表或AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP表的一個或多個第一候選；通過將針對當前CTU解碼的運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中，更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表；以及根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊更新合併列表或AMVP列表。
本發明還提供一種視訊編碼方法，包括：在編碼器端接收與當前CTU相關聯的像素資料；導出當前CTU中塊的運動；使用包括合併列表或AMVP列表的資訊對當前CTU中的塊進行編碼，並且其中合併列表或AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP表的一個或多個第一候選；通過將針對當前CTU導出的運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中來更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表，以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表；以及根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊更新合併列表或AMVP列表。
本發明還提供一種視訊解碼方法，包括：在解碼端接收與待解碼當前塊相關聯的編碼資料；基於包括當前塊的當前CTU的第一區域中的先前解碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP候選，其中第一區域被限制在距當前CTU在垂直方向、水平方向或兩個方向上的一個或多個預定義距離內，其中如果待參考位置不在第一區域內，則在參考相應運動之前，將待參考位置映射到第一區域的映射的位置，以及如果第一區域的映射的位置沒有運動，則使用預定的默認運動或鄰近位置處的鄰近運動作為相應運動；生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表；以及根據合併候選列表從編碼資料中導出當前塊的當前運動資訊。
本發明還提供一種視訊編碼方法，包括：在編碼器端接收與當前塊相關聯的像素資料；導出當前塊的當前運動資訊；基於包括當前塊的當前CTU的第一區域中的先前編碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP候選，其中第一區域被限制在距當前CTU在垂直方向、水平方向或兩個方向上的一個或多個預定義距離內，其中如果待參考位置不在第一區域內，則在參考相應運動之前，將待參考位置映射到第一區域的映射的位置，以及如果第一區域的映射的位置沒有運動，則使用預定的默認運動或鄰近位置處的鄰近運動作為相應運動；生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表；以及根據合併候選列表對當前塊的當前運動資訊進行編碼。
本發明的視訊編解碼方法可以提高視訊編解碼的性能。
將容易理解的是，如本文附圖中大體描述和圖示的本發明的組件可以以多種不同配置來佈置和設計。因此，以下對如圖所示的本發明的系統和方法的實施例的更詳細描述並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍，而僅代表本發明的選定實施例。貫穿本說明書對“一個實施例”、“一實施例”或類似語言的引用意味著結合該實施例描述的特定特徵、結構或特性可以包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書各處出現的短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”不一定都指代相同的實施例。
此外，所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式組合在一個或多個實施例中。然而，所述領域具有通常知識者將認識到，本發明可以在沒有一個或多個特定細節的情況下，或使用其他方法、組件等來實踐。在其他情況下，未顯示或未顯示眾所周知的結構或操作詳細描述以避免模糊本發明的方面。參考附圖將最好地理解本發明的所示實施例，其中相同的部分自始至終由相同的數字表示。下面的描述僅旨在作為示例，並且簡單地說明與如本文要求保護的本發明一致的裝置和方法的某些選定實施例。
為了提高HMVP的編解碼效率，公開了一些方法來增加更多的HMVP表以增加HMVP候選的多樣性。
方法 1: 多個 HMVP 表
在一個實施例中，建議使用通過應用不同的更新規則（例如不同的更新頻率）生成的多於一個的HMVP表。例如，每個CU更新一個查找表(LUT-0)。另一個查找表（LUT-1）在5個CU內更新一次。HMVP表在本公開中也被稱為查找表，因為查找表可以用於實現HMVP表。根據另一個實施例，更新規則可以與和CU相關聯的分區結果有關，例如四叉樹深度、二叉樹深度或與CU相關聯的分區數。例如，只有當當前塊的QT深度/BT深度/分區時間小於3時，才會更新LUT-0。只有當當前塊的QT深度/BT深度/分區時間大於3時，才會更新LUT-1。
在另一實施例中，提出使用基於待添加的運動與存儲在LUT中的運動之間的差異生成的多於一個HMVP表，其中差異被稱為MVD。例如，如果待添加的運動與LUT-0中的任何其他運動之間的MVD的絕對值都大於閾值，例如0，則使用一個運動向量來更新LUT-0。如果要添加的運動與LUT-1中任何其他候選之間的MVD的絕對值都大於另一個閾值，例如32，則使用一個運動向量來更新LUT-1。
在另一實施例中，提出使用基於相應CU的位置生成的多於一個HMVP表。例如，只有當待插入的CU位置的左上角位置在128x128網格中時，才會更新LUT-0。只有當待插入的CU位置的左上角位置在64x64網格中時，才會更新LUT-1。
在另一個實施例中，提出在LUT中不僅存儲運動資訊，而且還存儲當前CU的位置。這樣一來，就可以根據當前CU的位置創建多於一個HMVP表。在一個實施例中，可以根據待插入的CU與HMVP表中存儲有運動資訊的任一CU之間的水平距離或垂直距離來確定是否插入運動資訊。例如，如果待插入的CU與LUT-0中存儲有運動資訊的任何CU之間的水平距離或垂直距離大於閾值，例如16，則使用一個運動資訊（例如運動向量）來更新LUT-0。如果待插入的CU與LUT-1中存儲有運動資訊的任何CU之間的水平距離或垂直距離大於另一個閾值，例如64，則使用一個運動資訊（例如運動向量）來更新LUT-1。
在另一實施例中，提出基於MVx和MVy的符號值（sign value）創建多於一個HMVP表。例如創建4個HMVP表：LUT-0用於存儲sign(MVx)＞=0和sign(MVy)＞=0的運動向量；LUT-1用於存儲sign(MVx) ＜ 0且sign(MVy) ＞=0的運動向量；LUT-2用於存儲sign(MVx) ＞=0且sign(MVy) ＞ 0的運動向量；LUT-3用於存儲sign(MVx) ＜ 0和sign(MVy) ＜ 0的運動向量。再例如，針對8種符號(MVx，Mvy)對創建8個HMVP表。
在另一實施例中，提出基於CU的預測模式創建多於一個的HMVP表。例如，創建了2個HMVP表：LUT-0用於存儲來自合併模式的運動向量，LUT-1用於存儲來自非合併模式的運動向量。
此外，上述實施例還可以被進一步約束，使得如果一個LUT被更新，則其他LUT不能被更新。換言之，一個運動資訊僅用於更新一個LUT。
另外，上述實施例可以進一步組合。例如，LUT-0使用128x128網格中的CU進行更新，如果該運動與LUT-0中的任何其他運動不同，則該運動將被插入。LUT-1更新為128x128網格中的CU，如果要插入的運動資訊與LUT-1中任何其他運動資訊之間的MVD大於閾值（例如64），則將插入該運動。
在另一個實施例中，可以生成空間域多HMVP表。例如，一個LUT在N個CTU內更新。即在這個LUT中，只有這N個CTU中的運動資訊可以用來更新LUT。N可以是任何大於0的正整數。這樣，可以通過引用空間域多個HMVP表來使用來自跨CTU/跨CTU列（row）的運動資訊。此外，可以進一步限制僅保留上方M個CTU列的LUT。
方法 2: 插入來自多個 HMVP 表的候選以合併候選列表或 AMVP MVP 列表
根據該方法，可以選擇一個以上的HMVP表中的N個候選插入到合併候選列表或AMVP MVP列表中。N可以是任何大於0的整數。
在一個實施例中，HMVP LUT不僅存儲運動資訊，還存儲待插入的CU的左上位置。之後，根據CU的位置選擇N個候選。例如，CU位置最接近當前CU的運動資訊將在CU位置遠離當前CU的運動資訊之前被選擇。在另一個實施例中，在選擇CU位置靠近當前CU的運動資訊之前，將首先選擇CU位置遠離當前CU的運動資訊。
在另一實施例中，基於當前CU與具有存儲在LUT中的運動資訊的對應CU之間的距離來選擇N個候選。距離是根據當前CU的寬度和高度設計的。例如，當前CU與LUT中存儲有運動資訊的對應CU之間的距離大於CU寬度或高度且小於CU寬度和高度的兩倍的將被優先插入。之後，當前CU與LUT中存儲有運動資訊的對應CU之間的距離大於2倍CU寬或高且小於3倍CU寬高的將被插入。
在一個實施例中，使用N個額外的HMVP LUT。來自其中M個的候選是從舊到新添加的。（N-M）個是從新到舊添加的。
在一個實施例中，使用一個以上的HMVP LUT。以交錯方式添加候選。例如，首先添加LUT-0中的最新運動。然後，添加LUT-1中的最新運動。然後，添加LUT-2中的最新動作。之後，添加LUT-0中第二新的運動。然後，添加LUT-1中第二新的運動。然後，添加LUT-2中第二新的運動。又例如，首先插入有希望的(promising)LUT-A中的K個候選，然後交錯添加來自其他LUT的運動。
在另一實施例中，使用多於一個LUT。添加的LUT順序是根據當前CU大小設計的。例如，使用了3個LUT。LUT-0由來自16x16網格中的CU的運動更新。LUT-1由來自64x64網格中的CU的運動更新。當當前CU的位置在16x16網格中時，在來自LUT-1的候選之前插入來自LUT-0的候選。
任何前述提出的基於多個HMVP方法的幀間預測可以相互組合。例如方法一可以和方法二一起使用。
方法三：限制非相鄰空間合併候選（ non-adjacent spatial merge candidate ）的可用區域
方法三是為了進一步降低支持非相鄰空間合併候選的帶寬而提出的。在一個實施例中，只有當前CTU中的運動資訊可以被非相鄰空間合併候選參考。在另一個實施例中，只有當前CTU或左M個CTU中的運動資訊可以被非相鄰空間合併候選參考。M可以是大於0的任何整數。在另一個實施例中，只有當前CTU列中的運動資訊可以被非相鄰空間合併候選參考。在一個實施例中，只能參考當前CTU列內或上方N個CTU列的待參考位置。N可以是大於0的任何整數。
在另一個實施例中，可以不受限制地參考當前CTU、當前CTU列、當前CTU列+上方N個CTU列、當前CTU+左側M個CTU、或當前CTU+上方N個CTU列+左側M個CTU列中的運動資訊。此外，其他區域的運動資訊只能被更大的預定義單元參考。例如，當前CTU列中的運動資訊存儲在4x4網格中，而當前CTU列之外的其他運動資訊存儲在16x16網格中。也就是說，一個16x16的區域只需要存儲一個運動資訊，所以需要將要參考的位置四捨五入到16x16的網格，或者換成最接近16x16網格的位置。
在另一個實施例中，當前CTU列，或者當前CTU列+M個CTU列中的運動資訊可以無限制地參考，對於上述CTU列中的待參考位置，將位置映射到當前 CTU 上方的一條線（one line），或當前CTU列 + MCTU列以供參考。這種設計可以保留大部分編解碼效率，並且不會增加太多緩衝區來存儲上方CTU列的運動資訊。例如，可以無限制地參考當前CTU列(510)和上面的第一CTU列(512)中的運動資訊； 而對於上方第二（520）、上方第三（522）、上方第四CTU列等的待參考位置，在參考前，位置將映射到上方第一CTU列上方的上一條線（530）（如第5圖所示）。在第5圖中，黑色實心圓表示不可用候選540，空心圓表示映射候選542，而點填充圓（dot-filled circle）表示可用候選544。例如，上方第三CTU列（522）中的不可用候選550被映射到在上方第一CTU列（524）之上的一條線（530）中的候選552。
在上述範例中，可以無限參考的區域靠近當前CTU（例如當前CTU列或上方第一CTU列）。然而，根據本發明的區域不限於上面所示的示例性區域。該區域可以大於或小於上面顯示的示例。通常，該區域可以被限制在距當前CTU的垂直方向、水平方向或兩者上的一個或多個預定義距離內。在上面的示例中，該區域在上方垂直方向上被限制為 1 CTU 高度，如果需要，可以擴展到 2 或 3 CTU 高度。在使用左側M個CTU 的情況下，限制是當前CTU列的M個CTU寬度。待參考位置的水平位置和映射的預定義位置的水平位置可以相同(例如位置550和位置552在同一水平位置)。然而，也可以使用其他水平位置。
在另一個實施例中，當前CTU列或當前CTU列+M個CTU列中的運動資訊可以無限制地被參考。另外，對於上方CTU列中的待參考位置，位置會映射到對應CTU列的最後一條線（last line）進行參考。例如，如第6圖所示，當前CTU列(510)和上方第一CTU列(512)中的運動資訊可以無限制地參考，對於上方第二CTU列(520)中的待參考位置，在參考之前，位置將被映射到上方第二CTU列(520)的底行（bottom line）(610)。對於上方第三CTU列（522）中的待參考位置，在參考之前將位置映射到上方第三CTU列(522)的底行（620）。第6圖的候選類型（即 540、542 和 544）的圖例（legend）與第5圖中的相同。
在另一個實施例中，當前CTU列，或當前CTU列+M個CTU列中的運動資訊可以無限制地參考，對於上方CTU列中的待參考位置，根據待參考的運動資訊的位置，將位置映射到對應CTU列的最後一條線或底線或中線用於參考。例如，如第7圖所示，當前CTU列(510)和上方第一CTU列(512)中的運動資訊可以無限制地參考，對於上方第二CTU列（520）中的待參考位置1，在參考之前，位置將映射到上方第二CTU列的底線（610）。然而，對於上方第二CTU列中的待參考位置2，由於與底線 (610) 相比其更接近中線( 710)，在參考之前，位置將映射到上方第二CTU列(520)的中線（710）。第7圖的候選類型（即 540、542 和 544）的圖例與第5圖中的相同。
在另一個實施例中，當前CTU列，或當前CTU列+M個CTU列中的運動資訊可以無限制地參考，對於上方CTU列中的待參考位置，根據待參考的運動資訊的位置，將位置映射到對應CTU列的最後一條線或底行進行參考。例如，如第8圖所示，當前CTU列(510)和上方第一CTU列(512)中的運動資訊可以無限制地參考，對於上方第二CTU列（520）中的待參考位置1，在參考之前，位置將映射到上方第二CTU列(520)的底線（610）。然而，對於上方第二CTU列(520)中的待參考位置2，如第8圖所示，由於與上方第二CTU列的底線（610）相比其更接近上方第三CTU列的底線（620），在參考之前，位置將映射到上方第三CTU列(522)的底線（620）。候選類型（即 540、542 和 544）的圖例與第5圖中的相同。
在另一個實施例中，當前CTU中的運動資訊，或者當前CTU+N個左側CTU中的運動資訊可以無限制地被參考，對於左側CTU，將要被參考的位置映射到最接近當前CTU或當前CTU + N個左側CTU的右側的直線上。例如當前CTU和左一CTU中的運動資訊可以無限制地被參考，如果要參考的位置在左二CTU中，則在參考之前，位置會被映射到左一CTU左側一條線。如果要參考的位置在左三CTU 中，則在參考之前，位置將映射到左一CTU的左側一條線。舉例來說，當前CTU和左一CTU中的運動資訊可以無限制地被參考，如果要參考的位置在左二CTU中，則在參考之前，位置會映射到左二CTU的最右側一條線。如果要參考的位置在左三CTU 中，則在參考之前，位置會映射到左三CTU的最右側一條線。
方法四：將空間 HMVP 存儲在基於 CTU 的查找表（ look-up-table ，簡寫為 LUT ）中
在一個實施例中，基於CTU的HMVP用於保持每個CTU內的運動。也就是說，在解碼一個CTU之後，這個CTU內的所有運動都將存儲在一個基於CTU的HMVP LUT中。對於當前 CU，它可以從相應的基於CTU的HMVP LUT中參考不同CTU中的不同運動。例如，來自上方CTU、右上方 CTU、左上方CTU或左側CTU的運動可以從不同的基於CTU的 HMVP LUT 中參考。
在另一個實施例中，並非一個CTU中的每個運動都被保留用於基於CTU的HMVP。例如，在一個預定義區域內（例如 8x8 或 16x16），將只保留一個動作。又如，在解碼 N 個 CU 之後，將為基於CTU的 HMVP 保留一個運動。又例如，只有當要保留的運動的位置遠離存儲在 HMVP 中的所有先前解碼的運動時，才可以為基於CTU的HMVP保留它。再例如，只有當要插入的運動來自MxM網格中具有位置x軸或y軸的CU時，才會為基於CTU的HMVP保留該運動。前面示例中的N和M可以是任何大於零的整數。
在另一個實施例中，可以基於一組預定義位置插入來自不同CTU的HMVP。例如，位置可以如JVET-L0399（第5圖）設計。又例如，根據當前CU的寬和高來設計位置。在另一個實施例中，可以約束允許的參考運動區域以控制運動緩衝器的使用。例如，僅當當前CTU列和當前CTU列上方的一條線中的運動可以被參考時。來自其他CTU列的預定義位置的候選將在參考之前映射到當前CTU列上方一條線的相應位置。允許的參考運動區域也可以受到方法3中提到的任何其他約束的約束。
提出在HMVP中不僅存儲運動資訊，還存儲CU的左上和右下位置（即候選位置）。使用這種技術，可以檢查預定義的位置以確定它是否被存儲在 HMVP 中的運動覆蓋。如果預定義位置在HMVP的CU的左上位置的右側和下方，並且在 HMVP 的CU的右下位置的左側和頂部，則預定義位置被 HMVP的CU覆蓋。相應地，來自不同的基於CTU的HMVP的候選可以根據預定義的位置和候選在不同的基於CTU的HMVP表中的位置被插入到合併或AMVP列表中。
提出在HMVP中不僅存儲運動資訊，還存儲CU的中心位置。使用這種技術，可以檢查預定義位置是否被 HMVP 中存儲的CU覆蓋。如果預定義位置非常接近HMVP的CU的中心位置，則將預定義位置視為被HMVP的CU覆蓋。
在另一個實施例中，如果預定義的參考位置不可用，則可以使用來自空間HMVP LUT中的對應位置的CU的運動。否則，預定義的參考位置將被映射到最近的允許區域。例如，不允許參考的位置可能是當前CTU列之外的位置。將檢查上方CTU列中的預定義參考位置，以確定它是否可以被任何空間 HMVP 覆蓋。如果它們可以被空間 HMVP 覆蓋，則該對應空間 HMVP 的運動將用於參考。否則，它們將被映射到上方第一CTU列的底線。
再例如，如果預定義的參考位置不可用，則可以使用最靠近的空間-HMVP LUT中的對應位置的CU的運動。
對於上述空間HMVP，預定義區域覆蓋的候選可以存儲在同一個LUT中。例如，一個CTU中的運動可以存儲在一個空間 HMVP LUT 中。又例如，一個NxM區域中的運動可以存儲在一個LUT中，其中N和M可以是任何大於零的整數。NxM可以根據圖片的分辨率、CTU大小、已解碼單元大小或 QP 進行設計。
方法五：如果映射位置沒有運動資訊，則使用預定義運動
在一個實施例中，在上述方法中，允許參考預先定義的區域。如果要參考的位置不在允許的區域內，則在參考前先將其映射到允許區域的相應位置。如果映射的位置有運動，則可以直接參考。否則，映射的候選無效。舉例來說，映射的塊採用幀內模式、幀內TMP模式、MIP模式、TIMD、DIMD、IBC模式等進行編解碼。
為了增加有效候選數，在一個實施例中，可以使用預定義的默認運動，例如(MVx，Mvy) = (-cuWidth，-cuHeight)，或(MVx，Mvy) = (-N *cuWidth, -M*cuHeight), 或者根據允許參考的最遠位置設計的MV。對於另一個實施例，將使用相鄰位置的運動，例如映射的位置左側的4x4塊之一、映射的位置右側的4x4 塊之一、左側第一個包含運動資訊的4x4塊，或右側第一個包含運動資訊的4x4塊，或者頂部第一個包含運動資訊的4x4塊，或者底部第一個包含運動資訊4x4塊。
任何前述提出的基於CTU的HMVP方法或基於具有非相鄰MVP的多HMVP方法的幀間預測可以在編碼器和/或解碼器中實現。例如，所提出的任何方法都可以在編碼器的幀間編解碼模塊（例如第1A圖中的幀間預測112）或解碼器的幀間編解碼模塊（例如第1B圖中的MC 152），或者編碼器或解碼器處的合併候選列表AMVP候選列表推導模塊中實現。或者，所提出的任何方法都可以實現為耦合到編碼器的幀間/幀內/預測/熵編解碼模塊和/或解碼器的幀間/幀內/預測/熵編解碼模塊的一個或多個電路或處理器，以處理資料或提供幀間/幀內/預測模塊所需的資訊。
第9圖示出了根據本發明的一個實施例的結合了基於CTU的基於歷史的MVP表的示例性視訊解碼系統的流程圖。流程圖中所示的步驟可以實現為可在解碼器側的一個或多個處理器(例如，一個或多個CPU)上執行的程式代碼。流程圖中所示的步驟也可以基於硬體來實現，諸如被佈置為執行流程圖中的步驟的一個或多個電子設備或處理器。根據該方法，在步驟910接收與要解碼的當前CTU(編解碼樹單元)相關聯的編碼資料。在步驟920，使用包括合併列表或自適應運動向量預測(AMVP)列表的資訊對當前CTU中的塊進行解碼，其中合併列表或AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP（基於歷史的MVP）表的一個或多個第一候選。在步驟930中，通過將針對當前CTU解碼的運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中，更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表。在步驟940中，根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊來更新合併列表或AMVP列表。
第10圖圖示了根據本發明的一個實施例的併入了基於CTU的基於歷史的MVP表的示例性視訊編碼系統的流程圖。根據該方法，在步驟 1010 中接收與當前CTU（編解碼樹單元）相關聯的像素資料。在步驟1020中導出當前CTU中的塊的運動。在步驟1030中使用包括合併列表或AMVP（自適應運動向量預測）列表的資訊對當前CTU中的塊進行編碼，並且其中合併列表或AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP（基於歷史的MVP）表的一個或多個第一候選。在步驟1040中，通過將為當前CTU導出的運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中，更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表。在步驟1050中，根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊來更新合併列表或者AMVP列表。
第11圖示出了根據本發明的一個實施例的結合了非相鄰的基於歷史的MVP（Non-Adjacent History-based MVP）表的另一示例性視訊解碼系統的流程圖。根據該方法，在步驟1110中接收與要解碼的當前塊相關聯的編碼資料。在步驟1120中基於包括當前塊的當前CTU(編解碼樹單元)的第一區域中的先前解碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP（運動向量預測）候選，其中第一區域被限制在距當前CTU在垂直方向、水平方向或兩者上的一個或多個預定義距離內，並且其中如果待參考位置不在第一區域內，在參考相應運動之前將待參考位置映射到第一區域的映射的位置，如果第一區域的映射的位置沒有運動，則預定義的默認運動或相鄰位置的相鄰運動作為對應運動。在步驟1130中生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表。在步驟1140中根據合併候選列表從編碼資料導出當前塊的當前運動資訊。
第12圖示出了根據本發明的一個實施例的結合了非相鄰的基於歷史的MVP表的另一示例性視訊編碼系統的流程圖。在步驟1210中接收與當前塊相關聯的像素資料。在步驟1220中為當前塊導出當前運動資訊。在步驟1230中基於在包括當前塊的當前CTU(編碼樹單元)的第一區域中的先前解碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP候選，其中第一區域被限制在距當前CTU的垂直方向、水平方向或兩者上的一個或多個預定義距離內， 其中，如果待參考位置不在第一區域內，則在參考相應運動之前將待參考位置映射到第一區域的映射的位置，以及如果第一區域的映射的位置沒有運動 ，預定義的默認運動或鄰近位置的鄰近運動被用作相應的運動。在步驟1240中生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表。在步驟1250中根據合併候選列表對當前塊的當前運動資訊進行編碼。
所示流程圖旨在說明根據本發明的視訊編解碼的示例。在不脫離本發明的精神的情況下，所屬領域具有通常知識者可以修改每個步驟、重新安排步驟、拆分步驟或組合步驟來實施本發明。在本公開中，已經使用特定句法和語義來說明示例以實現本發明的實施例。在不脫離本發明的精神的情況下，技術人員可以通過用等同的句法和語義替換句法和語義來實施本發明。
提供以上描述是為了使所屬領域具有通常知識者能夠實踐在特定應用及其要求的上下文中提供的本發明。對所描述的實施例的各種修改對於所屬領域具有通常知識者而言將是顯而易見的，並且本文定義的一般原理可以應用於其他實施例。因此，本發明並不旨在限於所示出和描述的特定實施例，而是符合與本文公開的原理和新穎特徵一致的最寬範圍。在以上詳細描述中，舉例說明了各種具體細節以提供對本發明的透徹理解。然而，所屬領域具有通常知識者將理解可以實施本發明。
如上所述的本發明的實施例可以以各種硬體、軟體代碼或兩者的組合來實現。例如，本發明的一個實施例可以是集成到視訊壓縮晶片中的一個或多個電路電路或者集成到視訊壓縮軟體中的程式碼以執行這裡描述的處理。本發明的實施例還可以是要在數位訊號處理器(DSP)上執行以執行這裡描述的處理的程式碼。本發明還可以涉及由電腦處理器、數位訊號處理器、微處理器或現場可程式設計閘陣列(FPGA)執行的許多功能。這些處理器可以被配置為通過執行定義由本發明體現的特定方法的機器可讀軟體代碼或韌體代碼來執行根據本發明的特定任務。軟體代碼或韌體代碼可以以不同的程式設計語言和不同的格式或風格來開發。也可以為不同的目標平台編譯軟體代碼。然而，軟體代碼的不同代碼格式、風格和語言以及配置代碼以執行根據本發明的任務的其他方式都不會脫離本發明的精神和範圍。
在不脫離其精神或基本特徵的情況下，本發明可以以其他特定形式體現。所描述的示例在所有方面都應被視為說明性而非限制性的。因此，本發明的範圍由所附申請專利範圍而不是由前述描述來指示。落入申請專利範圍等同物的含義和範圍內的所有變化都應包含在其範圍內。
110:幀內預測 112:幀間預測 114:開關 116:加法器 118:變換 120:量化 122:熵編碼器 130:環路濾波器 124:逆量化 126:逆變換 128:重建 134:參考圖片緩衝器 136:預測資料 140:熵解碼器 150:幀內預測 152:MC 510、512、520、522、524:CTU列 530、610、620、710:線 540、542、544、550、552:候選 910~940、1010~1050、1010~1040、1210~1250:步驟
第1A圖說明了包含循環處理的示例性自適應幀間/幀內視訊編碼系統。 第1B圖圖示了第1A圖中的編碼器的相應解碼器。 第2圖說明了結合基於歷史的MVP候選列表的解碼器的示例性處理流程。 第3A圖示出了使用FIFO(先進先出)結構更新HMVP表的示例。 第3B圖示出了使用受限的FIFO(先進先出)結構更新HMVP表的示例。 第4圖圖示了非相鄰空間合併候選的示例性模式。 第5圖示出了將非可用區域中的待參考位置的運動資訊映射到預定義位置的示例，其中預定義位置位於上方第一CTU列上方的一條線。 第6圖示出了將非可用區域中的待參考位置的運動資訊映射到預定義位置的示例，其中預定義位置位於各CTU列的底線。 第7圖示出了將非可用區域中的待參考位置的運動資訊映射到預定義位置的示例，其中預定義位置位於各CTU列的底線或中線。 第8圖示出了將非可用區域中的待參考位置的運動資訊映射到預定義位置的示例，其中預定義位置位於各CTU列的底線或各CTU列上方的一個CTU列。 第9圖說明根據本發明的一個實施例的包含基於CTU的基於歷史的MVP表的示範性視訊解碼系統的流程圖。 第10圖說明根據本發明的一個實施例的包含基於CTU的基於歷史的MVP表的示範性視訊編碼系統的流程圖。 第11圖示出了根據本發明的一個實施例的結合了基於非相鄰歷史的MVP表的另一示例性視訊解碼系統的流程圖。 第12圖示出了根據本發明的一個實施例的結合了基於非相鄰歷史的MVP表的另一示例性視訊編碼系統的流程圖。
910~940:步驟

Claims (13)

  1. 一種視訊解碼方法，該方法包括： 在解碼端接收與待解碼當前CTU相關聯的編碼資料； 使用包括合併列表或AMVP列表的資訊解碼該當前CTU中的塊，並且其中該合併列表或該AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP表的一個或多個第一候選； 通過將針對該當前CTU解碼的運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中，更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表；以及 根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊更新該合併列表或該AMVP列表。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該當前CTU的每個預定義區域的一個對應運動被存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表中的所述之一中。
  3. 如請求項2所述之方法，其中，所述每個預定義區域對應於8x8或16x16塊。
  4. 如請求項1所述之方法，其中，在N個塊被解碼之後，目標運動被存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表中的所述之一中，並且其中N是正整數。
  5. 如請求項1所述之方法，其中僅當目標運動遠離所述一個或多個基於CTU的HMVP中的所述之一中的先前存儲的運動時，才將該目標運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表中的所述之一中。
  6. 如請求項1所述之方法，其中僅當對應塊的水平或垂直位置在MxM網格上時，該對應塊的目標運動才被存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表中的所述之一中，並且其中M為正整數。
  7. 如請求項1所述之方法，其中取決於預定位置和候選在不同的基於CTU的HMVP表中的位置，將來自該不同的基於CTU的HMVP表的所述一個或多個第二候選插入到該合併列表或該AMVP列表中。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該預定位置是根據該當前CTU中的該塊的塊寬和塊高確定的。
  9. 一種視訊編碼方法，該方法包括： 在編碼器端接收與當前CTU相關聯的像素資料； 導出該當前CTU中塊的運動； 使用包括合併列表或AMVP列表的資訊對該當前CTU中的該塊進行編碼，並且其中該合併列表或該AMVP列表包括來自一個或多個基於CTU的HMVP表的一個或多個第一候選； 通過將針對該當前CTU導出的該運動存儲在所述一個或多個基於CTU的HMVP表之一中來更新所述一個或多個基於CTU的HMVP表，以生成一個或多個更新的基於CTU的HMVP表；以及 根據包括來自所述一個或多個更新的基於CTU的HMVP表的一個或多個第二候選的更新的資訊更新該合併列表或該AMVP列表。
  10. 一種視訊解碼方法，該方法包括： 在解碼端接收與待解碼當前塊相關聯的編碼資料； 基於包括該當前塊的當前CTU的第一區域中的先前解碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP候選，其中該第一區域被限制在距該當前CTU在垂直方向、水平方向或兩個方向上的一個或多個預定義距離內，其中如果待參考位置不在該第一區域內，則在參考相應運動之前，將該待參考位置映射到該第一區域的映射的位置，以及如果該第一區域的該映射的位置沒有運動，則使用預定的默認運動或鄰近位置處的鄰近運動作為該相應運動； 生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表；以及 根據該合併候選列表從該編碼資料中導出該當前塊的當前運動資訊。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該相鄰位置對應於該映射的位置的左側4x4塊、右側4x4塊、頂部4x4塊或底部4x4塊，或者該映射的位置的具有運動資訊的第一個左側或右側4x4塊。
  12. 一種視訊編碼方法，該方法包括： 在編碼器端接收與當前塊相關聯的像素資料； 導出該當前塊的當前運動資訊； 基於包括該當前塊的當前CTU的第一區域中的先前編碼的運動資訊導出一個或多個第一非相鄰MVP候選，其中該第一區域被限制在距該當前CTU在垂直方向、水平方向或兩個方向上的一個或多個預定義距離內，其中如果待參考位置不在該第一區域內，則在參考相應運動之前，將該待參考位置映射到該第一區域的映射的位置，以及如果該第一區域的該映射的位置沒有運動，則使用預定的默認運動或鄰近位置處的鄰近運動作為該相應運動； 生成包括所述一個或多個第一非相鄰MVP候選的合併候選列表；以及 根據該合併候選列表對該當前塊的該當前運動資訊進行編碼。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該相鄰位置對應於該映射的位置的左側4x4塊、右側4x4塊、頂部4x4塊或底部4x4塊，或者該映射的位置的具有運動資訊的第一個左側或右側4x4塊。
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