TWI632806B - 用於ｈｅｖｃ之畫面內色度模式發訊的碼字指定 - Google Patents

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Abstract

畫面內預測被用於諸如AVC等的目前最佳技術之視訊編碼標準。該等畫面內預測模式被編碼到位元流中。亮度及色度成分可能有不同的預測模式。對於色度成分而言，共有在AVC中被界定之5種不同的模式：垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及"與亮度相同"。統計資料顯示："與亮度相同"模式被頻繁地使用，但是在AVC中，在熵編碼期間使用比其他模式多的位元將該模式編碼，因而降低了編碼效率。因此，色度畫面內模式發訊的一種改良式二進位化/碼字指定可被用於係為次世代視訊編碼標準之高效率視訊編碼(HEVC)。

Description

用於HEVC之畫面內色度模式發訊的碼字指定
本發明係有關影像處理之領域。更具體而言，本發明係有關一種用於高效率視訊編碼(High Efficiency Video Coding；簡稱HEVC)畫面內色度模式發訊之改良的碼字指定。
表1中示出被用於先進視訊編碼(Advanced Video Coding；簡稱AVC)的一種標準二進位化/可變長度編碼(Variable Length Coding；簡稱VLC)碼字指定體系。在AVC中，係在位元流中將用於畫面內編碼區塊之預測模式發訊至解碼器。可能的色度預測模式/方向是垂直、水平、直流(DC)、對角線、以及"與亮度相同"。該等模式被分別指定了自0至4的一碼字，且使用位元流中之被截斷的一元碼(truncated unary code)發訊該等模式。
統計上的研究顯示：色度成分有高機率使用與區塊的亮度成分相同之預測方向。然而，"與亮度相同"模式被指定了表1中最長的碼字(4位元)，這是沒有效率的。另一方面，當亮度預測模式是垂直、水平、DC、及向右下的對角線中之一者時，冗餘也存在於模式4與模式0~3之間。因此，需要該碼字表的一較佳設計。
畫面內預測(intra prediction)被用於諸如AVC等的目前最佳技術之視訊編碼標準。該等畫面內預測模式被編碼到位元流中。亮度及色度成分可能有不同的預測模式。對於色度成分而言，共有在AVC中被界定之5種不同的模式：垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及"與亮度相同"。統計資料顯示："與亮度相同"模式被頻繁地使用，但是在AVC中，在熵編碼(entropy coding)期間使用比其他模式多的位元將該模式編碼，因而降低了編碼效率。因此，色度畫面內模式發訊的一種改良式二進位化/ 碼字指定可被用於係為次世代視訊編碼標準之高效率視訊編碼(HEVC)。
在一觀點中，一種在裝置的控制器中被程式化的方法包含下列步驟：將一碼字指定程式化，且使用該碼字指定執行畫面內編碼預測。該碼字指定包含五個模式，其中包括垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同。用於與亮度相同模式的碼字包含該等五個模式中之最少位元。該方法進一步包含下列步驟：決定該與亮度相同模式是否與其他模式中之一模式相同，且如果該與亮度相同模式與其他模式中之一模式相同，則重新配置該碼字指定，使相同的模式被移除，且使其餘模式碼字的位元減少。該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。該碼字指定係在該裝置的一記憶體中被程式化。該碼字指定包含將硬體邏輯程式化。係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組裝置中選擇該裝置。
在另一觀點中，一種用來執行碼字指定之設備包含：一程式化模組模組，用以將一碼字指定程式化，其中該碼字指定包含具有最少碼字位元的與亮度相同碼字；以及一畫面內編碼預測模組，用以利用該碼字指定而執行畫面內編碼預測。該碼字指定包含五個模式，其中包括垂直、水 平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同。該設備進一步包含一比較模組，用以決定與亮度相同模式值是否等於另一碼字模式值。該設備進一步包含一重新配置模組，用以在該亮度模式值等於另一碼字模式值時重新配置該碼字指定。重新配置該碼字指定包含：移除相同的模式，且減少其餘模式碼字的位元。該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。該碼字指定係在該裝置的一記憶體中被程式化。該碼字指定包含將硬體邏輯程式化。係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組設備中選擇該設備。
在另一觀點中，一設備包含：用來儲存一應用程式之一記憶體，該應用程式將一碼字指定程式化，該碼字指定包含五個模式，其中包括垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同，其中與亮度相同包含該等模式中之最少位元，且該應用程式使用該碼字指定執行畫面內編碼預測；以及被耦合到該記憶體之一處理元件，該處理元件被配置成處理該應用程式。該設備進一步包含：決定該與亮度相同模式是否與其他模式中之一模式相同，且如果該與亮度相同模式與其他模式中之一模式相同，則重新配置該碼字指定，使相同的模式被移除，且使其餘模式 碼字的位元減少。該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組設備中選擇該設備。
300‧‧‧編碼解碼器
302‧‧‧轉換/量化模組
304‧‧‧熵編碼器
306,316‧‧‧逆轉換/量化模組
308,318‧‧‧去區塊效應濾波器
310,320‧‧‧適應性迴路濾波器
312,322‧‧‧預測器
314‧‧‧熵解碼器
400‧‧‧運算裝置
402‧‧‧網路介面
404‧‧‧記憶體
406‧‧‧處理器
408‧‧‧輸入/輸出裝置
410‧‧‧匯流排
412‧‧‧儲存裝置
430‧‧‧改良式碼字指定應用程式
420‧‧‧改良式碼字指定硬體
第1圖示出使用根據某些實施例的一改良式碼字指定的一畫面內編碼預測方法之一流程圖。
第2圖示出根據某些實施例而修改一碼字指定的一方法之一流程圖。
第3圖示出根據某些實施例的一編碼器/解碼器(編碼解碼器)之一方塊圖。
第4圖示出根據某些實施例而被配置成執行一改良式碼字指定的一例示運算裝置之一方塊圖。
因為亮度及色度成分的紋理樣式是相關的，所以被用於亮度預測的模式經常也可被用於色度預測。因此，"與亮度相同"模式很可能是最佳模式。因此，表2中示出一種改良的二進位化/可變長度編碼(VLC)體系。如該表所示，在該改良式體系中，該"與亮度相同"模式具有最短的 碼字(只有1位元)。
此外，各色度畫面內模式不是互斥的。例如，如果亮度畫面內模式是垂直，則"與亮度相同"也同樣是垂直。因此，碼字空間減少能夠被用來進一步改善編碼效率，因而如果亮度模式是垂直、水平、直流(DC)、及向右下的對角線中之一者，則自色度模式列表中移除對應的模式，且該被截斷的一元碼之碼字空間自0至4減少到0至3。表3示出碼字的一完整列表。
第1圖示出使用根據某些實施例的一改良式碼字指定的一畫面內編碼預測方法之一流程圖。在步驟100中，將一改良式碼字指定程式化。在某些實施例中，程式化包括將該指定儲存在記憶體中。在某些實施例中，程式化包括將硬體設計成執行該指定。在某些實施例中，執行另一程式化方法。表3(前文中)示出"與亮度相同"碼字使用最少的位元之一改良式碼字指定例子。在步驟102中，該改良式碼字指定被用來執行畫面內編碼預測(例如，決定一定向的預測模式)。在某些實施例中，執行較少的或額外的步驟。
第2圖示出根據某些實施例而修改一碼字指定的一方法之一流程圖。在步驟200中，將一改良式碼字指定程式化。在某些實施例中，程式化包括將該指定儲存在記憶體中。在某些實施例中，程式化包括將硬體設計成執行該指定。在某些實施例中，執行另一程式化方法。在步驟202中，決定"與亮度相同"模式值是否與該等模式碼字中之一模式碼字相同。如果"與亮度相同"模式值不與該等模式碼字中之一模式碼字相同，則不進一步修改該碼字指定，且該程序進入步驟206。如果"與亮度相同"模式值與該等模式碼字中之一模式碼字相同，則在步驟204中移除或不使用該模式碼字，然後重新配置其餘的模式碼字，且再度修改該碼字指定。例如，如前文中之表4所示，重新配置該等碼字。在步驟206中，該改良式碼字指定被用來執行畫 面內編碼預測(例如，決定一定向的預測模式)。可視需要而重複修改該碼字指定之該等步驟。在某些實施例中，執行較少的或額外的步驟。例如，在某些實施例中，略過或移動步驟200。
第3圖示出根據某些實施例的一編碼器/解碼器(編碼解碼器)之一方塊圖。在編碼解碼器300上接收一輸入視訊，且該視訊被分割成複數個區塊。編碼解碼器300包含一些編碼器組件，該等編碼器組件包括：用來換算及量化轉換係數之之一轉換/量化模組302；用來執行熵編碼之諸如情境適應性二進位算術編碼(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding；簡稱CABAC)等的一熵編碼器304；用來施加逆轉換/量化之一逆轉換/量化模組306；一去區塊效應濾波器308，用以控制濾波之強度，而減少影像的像素化(pixelation)；一適應性迴路濾波器310，用以將該濾波器施加到該經過去區塊效應濾波之影像，而改善編碼效率；以及一預測器312，用以執行各預測步驟。編碼解碼器300也包含一些解碼器組件，該等解碼器組件包括：一熵解碼器314，用以執行熵解碼；一第二逆轉換/量化模組316、一第二去區塊效應濾波器318、一第二適應性迴路濾波器320、以及一第二預測器322，而除了在一解碼實施例之外，該等解碼器組件執行與前文所述之那些操作類似的操作。在預測器312中，執行該改良式碼字指定，以便提供更有效率的畫面內模式預測。也能夠包含較少的或額外的組件。
第4圖示出根據某些實施例而被配置成執行該改良式碼字指定的一例示運算裝置400之一方塊圖。運算裝置400能夠被用來取得、儲存、計算、處理、傳送、及/或顯示諸如影像、視訊、及音訊等的資訊。例如，運算裝置400能夠取得及儲存一影像。在取得該影像期間或之後，或在裝置400上顯示該影像時，能夠使用該改良式碼字指定。一般而言，適於實施運算裝置400之一硬體結構包含一網路介面402、一記憶體404、一處理器406、一或多個I/O裝置408、一匯流排410、以及一儲存裝置412。只要選擇了具有充分速度的一適用之處理器，則對處理器的選擇不是關鍵性的。記憶體404可以是此項技術中習知的任何傳統記憶體。儲存裝置412可包括硬碟機、唯讀光碟(CDROM)、可覆寫式光碟(CDRW)、數位多功能光碟(DVD)、可覆寫式數位多功能光碟(DVDRW)、快閃記憶卡、或任何其他的儲存裝置。運算裝置400可包含一或多個網路介面402。網路介面的一例子包括被連接到一以太網路或其他類型的區域網路(LAN)。I/O裝置408可包括下列各項中之一或多項：鍵盤、滑鼠、監視器、顯示器、印表機、觸控式螢幕、按鈕介面、以及其他裝置。在某些實施例中，該硬體結構包含用來執行平行處理的多個處理器及其他硬體。被用來執行該改良式語法的一或多個改良式碼字指定應用程式430很可能被儲存在儲存裝置412及記憶體404，且通常以應用程式之方式處理改良式碼字指定應用程式430。比第4圖所示者較多或較少的組件可被 包含在運算裝置400中。在某些實施例中，包含了改良式碼字指定硬體420。雖然第4圖所示之運算裝置400包含用來執行該改良式碼字指定之應用程式430及硬體420，但是亦可在一運算裝置中以硬體、韌體、軟體、或以上各項之任何組合執行該改良式碼字指定。例如，在某些實施例中，在一記憶體中將改良式碼字指定應用程式430程式化，且使用一處理器執行改良式碼字指定應用程式430。在另一例子中，於某些實施例中，改良式碼字指定硬體420是被程式化的硬體邏輯，其中包含被特別設計成執行該方法的一些閘。
在某些實施例中，該一或多個改良式碼字指定應用程式430包括數個應用程式及/或模組。這些模組包含：一程式化模組，用以將改良式碼字指定程式化；一畫面內編碼預測模組，用以利用該改良式碼字指定執行畫面內編碼預測；一比較模組，用以決定與亮度相同模式值是否等於該等模式碼字中之一模式碼字；以及一重新配置模組，用以重新配置該碼字指定。在某些實施例中，各模組也包含一或多個子模組。在某些實施例中，可包含較少的或額外的模組。
適用的運算裝置之例子包括個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放 器、電視、家庭娛樂系統、或任何其他適當的運算裝置。
為了利用該改良式碼字指定，使用者諸如在一數位攝錄機上取得一視訊/影像，且在取得該視訊時或之後，或在播放該視訊時，在將該視訊編碼的畫面內編碼預測期間利用該改良式碼字指定。可在無須使用者介入之情形下自動地執行該改良式碼字指定。
於操作中，該改良式碼字指定能夠進行更有效率的預測。當"與亮度相同"具有最短的碼字時，可使用一簡單的改良式碼字指定，或者當碼字指定根據"與亮度相同"模式是否與其他模式中之一模式相同而改變時，可使用一稍微較複雜的碼字指定。在某些實施例中，於編碼器、解碼器、或以上兩者上檢查亮度預測。
用於HEVC之畫面內色度模式發訊的碼字指定之某些實施例
1.一種在裝置的控制器中被程式化之方法，包含下列步驟：a.將一碼字指定程式化；以及b.使用該碼字指定執行畫面內編碼預測。
2.如條款1之方法，其中該碼字指定包含五個模式，該等五個模式包括垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同。
3.如條款2之方法，其中用於該與亮度相同模式之一碼字包含該等五個模式中之最少位元。
4.如條款3之方法，進一步包含下列步驟：決定該與亮度相同模式是否與其他模式中之一模式相同，且如果該與亮度相同模式與其他模式中之一模式相同，則重新配置該碼字指定，使相同的模式被移除，且使其餘模式碼字的位元減少。
5.如條款1之方法，其中該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。
6.如條款1之方法，其中該碼字指定係在該裝置的一記憶體中被程式化。
7.如條款1之方法，其中該碼字指定包含將硬體邏輯程式化。
8.如條款1之方法，其中係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組裝置中選擇該裝置。
9.一種用來執行碼字指定之設備，包含：a.一程式化模組模組，用以將一碼字指定程式化，其中該碼字指定包含具有最少碼字位元的一與亮度相同碼字；以及b.一畫面內編碼預測模組，用以利用該碼字指定而執行畫面內編碼預測。
10.如條款9之設備，其中該碼字指定包含五個模式，該等五個模式包括垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同。
11.如條款9之設備，進一步包含一比較模組，用以決定與亮度相同模式值是否等於另一碼字模式值。
12.如條款11之設備，進一步包含一重新配置模組，用以在該亮度模式值等於另一碼字模式值時重新配置該碼字指定。
13.如條款12之設備，其中重新配置該碼字指定包含：移除相同的模式，且減少其餘模式碼字的位元。
14.如條款9之設備，其中該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。
15.如條款9之設備，其中該碼字指定係在該裝置的一記憶體中被程式化。
16.如條款9之設備，其中該碼字指定包含將硬體邏輯程式化。
17.如條款9之設備，其中係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組設備中選擇該設備。
18.一種設備，包含： a.用來儲存一應用程式之一記憶體，該應用程式被用來執行下列步驟：i.將一碼字指定程式化，該碼字指定包含五個模式，該等五個模式包括垂直、水平、直流(DC)、向右下的對角線、以及與亮度相同，其中與亮度相同包含該等模式中之最少位元；以及ii.使用該碼字指定執行畫面內編碼預測；以及b.被耦合到該記憶體之一處理元件，該處理元件被配置成處理該應用程式。
19.如條款18之設備，進一步包含：決定該與亮度相同模式是否與其他模式中之一模式相同，且如果該與亮度相同模式與其他模式中之一模式相同，則重新配置該碼字指定，使相同的模式被移除，且使其餘模式碼字的位元減少。
20.如條款18之設備，其中該畫面內編碼預測被用來將一影像解碼。
21.如條款18之設備，其中係自其中包含個人電腦、膝上型電腦、電腦工作站、伺服器、主機電腦、手持電腦、個人數位助理、細胞式/行動電話、智慧型家電、遊戲機、數位相機、數位攝錄機、照相手機、iPod®/iPhone/iPad、視訊播放器、DVD燒錄器/播放器、藍光(Blu-ray®)燒錄器/播放器、電視、以及家庭娛樂系統的一組設備中選擇該設備。
已參照包含了有助於了解本發明的結構及操作原理的 細節之一些特定實施例而說明了本發明。在本說明書中對特定實施例及其細節之此種參照之用意並非在於限制被附加到本說明書的申請專利範圍之範圍。熟悉此項技術者當可易於了解：可在不脫離申請專利範圍界定的本發明之精神及範圍下，對為了例示而選擇的該等實施例作出其他的各種修改。

Claims (4)

  1. 一種編碼方法，包括：根據亮度畫面內預測模式，設定與亮度模式相同的色度畫面內預測模式；根據該色度畫面內預測模式，在影像的色度像素上執行畫面內預測，以產生預測影像的色度像素；以及將在所有的色度畫面內預測模式中具有最短碼字的與亮度相同模式，以及該影像與該預測影像間不同影像的不同色度像素編碼。
  2. 如請求項1之編碼方法，其中該色度畫面內預測模式包含垂直模式、水平模式、直流模式以及與亮度相同模式。
  3. 一種編碼設備，包括：電路，配置為：根據亮度畫面內預測模式，設定與亮度模式相同的色度畫面內預測模式；根據該色度畫面內預測模式，在影像的色度像素上執行畫面內預測，以產生預測影像的色度像素；以及將在所有的色度畫面內預測模式中具有最短碼字的與亮度相同模式，以及該影像與該預測影像間不同影像的不同色度像素編碼。
  4. 如請求項3之編碼設備，其中該色度畫面內預測模式包含垂直模式、水平模式、直流模式以及與亮度相同模式。
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