TWI634783B - 用於二叉樹分割塊的確定候選集的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於二叉樹分割塊的候選集確定的方法及裝置，其包括接收由二叉樹分割自母塊分割而來的當前塊的輸入資料，如果相鄰塊被以畫面間預測編解碼，則透過禁止自自相同的母塊分割而來的相鄰塊推導出的空間候選，確定用於當前塊的候選集，或者透過執行修剪流程，確定用於當前塊的候選集，以及透過從候選集中選擇一個最終候選，基於候選集編碼或者解碼當前塊。修剪流程包括掃描候選集以判斷是否存在等於自相鄰塊推導出的空間候選的任何候選，并從候選集中移除等於空間候選的候選。

Description

用於二叉樹分割塊的確定候選集的方法及裝置 【相關申請的交叉引用】
本申請的申請專利範圍依35 U.S.C.§119要求如下申請的優先權：2016年09月06日提出的名稱為“A New Method for Video Coding”的申請號為62/383,697的美國臨時案。在此合併參考該申請案的申請標的。
本發明涉及編碼或者解碼二叉樹分割塊(binary-tree splitting block)的視訊資料處理方法及裝置。具體地，本發明涉及確定候選集以用於編碼或者解碼二叉樹分割塊。
高效率視訊編碼(High Efficiency Video Coding，HEVC)是由ITU-T研究組的視訊編碼聯合小組(Joint Collaborative Team on Video Coding,JCT-VC)的視訊編碼專家開發的最新國際視訊編碼標準。HEVC標準依賴於基於塊的編解碼結構，其將每個片段(slice)分割成多個正方形編碼樹單元(Coding Tree Units,CTU)。在HEVC主文件中，編碼樹單元的最小尺寸和最大尺寸由發送在序列參數集(Sequence Parameter Set，SPS)中的語法元素來指定。光柵掃描順序用於處理片段 中的編碼樹單元，使用四叉樹分割(quadtree partitioning)方法，每個編碼樹單元進一步被遞迴分割成一個或多個編碼單元(Coding Unit，CU)。在四叉樹分割方法的每個深度處，NxN塊為單個葉編碼單元或者被分割成四個尺寸為N/2xN/2的塊，其為編碼樹節點。如果編碼樹節點不被進一步分割，則其為葉編碼單元。編碼單元尺寸被限制成小於或者等於最小允許編碼單元尺寸，其也在序列參數集中被指定。如第1圖所示，是編碼樹單元的四叉樹塊分割結構的示例，其中實線表示編碼樹單元100中的編碼單元分界線。
在編碼單元層處作出預測決策，其中每個編碼單元由畫面間圖像預測或者畫面內圖像預測來編碼。一旦編碼單元分層樹的分割完成，根據用於預測的預測單元(Prediction Unit，PU)分割類型，每個編碼單元被進一步分割成一個或多個預測單元。第2圖示出了HEVC標準中所定義的8種預測單元分割類型。根據第2圖中的這8種預測單元分割類型中的一個，每個編碼單元被分割成1個、2個或者4個預測單元。預測單元用作基本表示塊，以在相同預測流程被應用到預測單元中所有圖元時共用預測資訊。預測資訊基於預測單元被傳遞到解碼器。在獲取由預測流程產生的殘差訊號之後，根據另一四叉樹塊分割結構，屬於編碼單元的殘差訊號的殘差數據被分割成一個或多個變換單元(Transform Unit，TU)，以將殘差數據變換成用於簡化資料表示的變換係數。第1圖中的虛線表示變換單元分界線。變換單元是基本的資料表示塊以將變換和量化應用到殘差數據上。對於每個變換單元，具有與變換單元相同 尺寸的變換矩陣被應用到殘差訊號上以生成變換係數，並且這些變換係數基於變換單元而被量化且被傳遞到解碼器。
術語編碼樹塊(Coding Tree Block，CTB)、術語編碼塊(Coding block，CB)、術語預測塊(Prediction Block，PB)和術語變換塊(Transform Block，TB)被定義，以指定分別與編碼樹單元、編碼單元、預測單元和變換單元相關的一個顏色分量的二維樣本序列。例如，編碼樹單元包括一個亮度編碼樹塊、兩個色度編碼樹塊及其相關語法元素。在HEVC系統中，除非達到色度塊的最小尺寸，相同的四叉樹塊分割結構通常被應用到亮度分量和色度分量。
一種替代分割方法稱為二叉樹塊分割，其中塊被遞迴分割成兩個更小塊。第3圖示出了用於二叉樹分割方法的六種示例分割類型，包括對稱分割31和對稱分割32以及非對稱分割33、非對稱分割34、非對稱分割35和非對稱分割36。最簡單的二叉樹分割方法僅允許對稱水平分割32和對稱垂直分割31。對於尺寸為NxN的給定塊，第一標誌被發送指示這個塊是否被分割成兩個更小塊，隨後如果第一標誌指示分割則指示分割類型的第二標誌被發送。如果分割類型為對稱水平分割，則這個NxN塊被分割成兩個尺寸為NxN/2的塊，並且如果分割類型為對稱垂直分割，則這個NxN塊被分割成兩個尺寸為N/2xN的塊。分割流程可以被重複直到分割塊的尺寸、寬度或者高度達到由視訊位元流中高層語法所定義的最小允許尺寸、寬度或者高度。如果塊高度小於最小高度，則水平分割隱含地不被允許，相似地，如果塊高度小於最小寬度，則垂直 分割隱含地不被允許。
第4A圖和第4B圖示出了根據二叉樹分割方法及其相應的編碼樹結構的塊分割的示例。在第4B圖中，位於二叉樹編碼樹的每個分割節點(即非葉節點)的一個標誌用於指示分割類型，標誌值等於0表示水平對稱分割，而標誌值等於1指示垂直對稱分割。在編碼或者解碼流程中，有可能在塊分割的任何層處使用二叉樹分割方法，例如，二叉樹分割方法可以用於將片段(slice)分割成編碼樹單元，編碼樹單元分割成編碼單元，編碼單元分割成預測單元，或者編碼單元分割成變換單元。由於二叉樹塊分割結構的葉節點是用於預測和變換編解碼的基本的表示塊，透過省略從編碼單元到預測單元和從編碼單元到變換單元的分割，也有可能簡化分割流程。
儘管二叉樹分割方法支持更多分割形狀且因而比四叉樹分割方法更靈活，但是由於在所有可能的分割形狀中選擇最佳分割形狀而使得編解碼複雜度增加了。一種稱為四叉樹-二叉樹(Quad-Tree-Binary-Tree，QTBT)結構的結合分割方法將四叉樹分割方法與二叉樹分割方法進行結合，其平衡這兩種分割方法的編解碼效率和編解碼複雜度。如第5A圖所示，是四叉樹-二叉樹結構的示例，其中首先一個較大塊由四叉樹分割方法來分割，然後由二叉樹分割方法來分割。第5A圖示出了根據四叉樹-二叉樹分割方法的塊分割結構的示例，第5B圖示出了編解碼樹示意圖以用於如第5A圖所示的四叉樹-二叉樹塊分割結構。第5A圖和第5B圖中的實線表示四叉樹分割，而虛線表示二叉樹分割。與第4B圖相似，在二叉樹結構的每 個分割節點(即非葉節點)中，一個標誌指示使用哪個分割類型，0表示水平對稱分割而1表示垂直對稱分割。第5A圖中的四叉樹-二叉樹結構將較大塊分割成多個更小塊，並且這些更小塊由預測和變換編解碼來處理，而無需進一步分割。在一個示例中，如第5A圖中的較大塊是尺寸為128x128的編碼樹單元，最小允許四叉樹葉節點尺寸為16x16，最大允許二叉樹根節點尺寸為64x64，最小允許二叉樹葉節點寬度或者高度為4，以及最小允許二叉樹深度為4。在本示例中，葉四叉樹塊可以具有從16x16到128x128的尺寸，並且由於尺寸超過最大允許二叉樹根節點尺寸64x64，如果葉四叉樹塊為128x128，則其不能由二叉樹結構進一步分割。葉四叉樹塊用作二叉樹深度等於0的根二叉樹塊。當二叉樹深度達到4時，隱含不進行分割；當二叉樹節點的寬度等於4時，隱含不進行垂直分割；以及當二叉樹節點的高度等於4時，隱含不進行水平分割。對於在I片段中被編碼的編碼樹單元，用於色度編碼樹塊的四叉樹-二叉樹塊分割結構可以與用於相應亮度CTB的四叉樹-二叉樹塊分割結構不同。對於在P片段或者B片段中被編碼的編碼樹單元，相同的四叉樹-二叉樹塊分割結構可以被應用到亮度CTB和色度CTB。
透過自空間相鄰塊或者時間同位塊(temporal collocated block)繼承運動資訊，HEVC標準中的跳躍模式(Skip mode)和合併模式(Merge mode)降低發送運動資訊的資料位元。對於以跳躍模式或者合併模式編碼的預測單元，當預測單元重新使用包括所選擇的最終候選的運動向量(motion vector，MV)、預測方法和參考圖像索引的運動資訊時，僅所選擇的最終候選的索引被編碼，而非運動資訊。當以合併模式編碼預測單元時，也稱為參考資料的預測誤差被編碼，然而，在殘差數據被強制為0時，跳躍模式進一步跳過發送殘差數據。第6圖示出了用於當前塊60的合併候選集(Merge candidate set)，其中合併候選集包括HEVC標準的發展期間的HEVC測試模型3.0(HEVC test model 3.0，HM-3.0)四個空間合併候選和一個時間合併候選。第一合併候選為左側預測子Am 620，第二合併候選為頂部預測子Bn 622，第三合併候選為時間預測子的第一可用時間預測子TBR 624和TCTR 626，第四合併候選為右上預測子B0 628，以及第五合併候選為左下預測子A0 630。從用於基於速率失真優化(ate-distortion optimization，RDO)決策以跳躍模式或者合併模式而編碼的每個預測單元的候選集中編碼器選擇一個最終候選，以及表示所選擇的最終候選的索引被發送到解碼器。根據被發送在視訊位元流中的這個索引，解碼器從候選中選擇相同的最終候選。
第7圖示出了用於HM-4.0中定義的當前塊70的合併候選，其中合併候選集包括從空間預測子A0 720、空間預測子A1 722、空間預測子B0 724和空間預測子B1 726這四個空間預測子中推導出的四個空間合併候選，以及從時間預測子TBR728或者時間預測子TCTR730中推導出的一個時間合併候選。僅如果時間預測子TBR 728不可用，時間預測子TCTR 730才被選擇。左上預測子B2 732用於替換一個不可用的空間預測子。在這四個空間合併候選和一個時間合併候選的推導流程 之後，修剪流程(pruning process)被使用以移除多餘的合併候選。如果在修剪流程之後合併候選的數量小於5，三種類型的額外候選被推導並被添加到合併候選集中。
本發明提供一種視訊編解碼系統中確定用於二叉樹分割塊的候選集的方法及裝置，其接收與當前圖像中的當前塊相關的輸入資料，確定用於該當前塊的該候選集，以及透過從該候選集中選擇一個最終候選，基於該候選集編碼或者解碼該當前塊。該當前塊為自母塊分割而來的二叉樹分割塊。如果以畫面間預測編解碼該相鄰塊，本發明的一些實施例透過禁止自與該當前塊自相同的母塊分割而來的該相鄰塊推導出的空間候選，例如，如果該相鄰塊被以高級運動向量預測模式、合併模式或者跳躍模式編解碼，則自該相鄰塊推導出的空間候選從該候選集中被移除。當前塊重新使用用於運動補償的所選擇的最終候選的運動資訊，以推導出用於該當前塊的預測子。
在一個實施例中，一個標誌被發送，以指示該候選集是否禁止自該相鄰塊推導出的該空間候選，並且一個標誌被發送，以指示該候選集是否禁止自該相鄰塊推導出的該空間候選。
在一些實施例中，候選集確定方法進一步包括修剪流程，其包括：掃描該候選集以判斷該候選集中是否存在等於自該相鄰塊推導出的該空間候選的候選，並移除等於來自于該候選集中的該空間候選的該候選。例如，編碼器或者解碼器存儲自該相鄰塊推導出的該空間候選的運動資訊，並將其與該 候選集中的每個候選進行比較。被發送在序列層、圖像層、片段層或者預測單元層中的標誌可以用於指示該修剪流程是否被致能或者禁能。
在候選集確定方法的變形中，該相鄰塊被進一步分割成用於運動估計或者運動補償的多個子塊。編碼器或者解碼器進一步該相鄰塊內部的運動資訊，以判斷該相鄰塊內部的運動資訊是否均相同。在一個實施例中，如果該相鄰塊內部的運動資訊均相同，且以畫面間預測編解碼該多個子塊，則禁止自該相鄰塊推導出的任何空間候選。在另一實施例中，如果該相鄰塊內部的運動資訊均相同，且以畫面間預測編解碼該多個子塊，則執行修剪流程。該修剪流程包括掃描該候選集，並從候選集中移除等於在相鄰塊內的任何子塊推導出的空間候選的任何候選。透過檢測相鄰塊內部的每個最小塊，一個實施例確定相鄰塊內部的運動資訊是否均相同，每個最小塊的尺寸為MxM，且每個子塊大於或者等於最小塊的尺寸。一個標誌可以被發送，以指示候選集禁止方法或者修剪流程是否被致能或者禁能。
一些其他實施例的用於由二叉樹分割自母塊分割而來的當前塊的候選集確定確定用於當前塊的候選集，並確定自相同的母塊分割而來的相鄰塊的運動資訊，根據相鄰塊的運動資訊執行修剪流程，並透過從候選集中選擇一個最終候選，基於候選集編碼或者解碼當前塊。修剪流程包括掃描候選集以判斷候選集中是否存在等於相鄰塊的運動資訊的任何候選，並從候選集中移除等於相鄰塊的運動資訊的候選。基於所選擇的 最終候選的運動資訊，預測子被推導出以編碼或者解碼當前塊。
本發明的方面進一步提供一種用於視訊編解碼系統的裝置，其缺點用於二叉樹分割塊的候選集。裝置的實施例接收由二叉樹分割自母塊分割而來的當前塊的輸入資料，如果相鄰塊被以畫面間預測編解碼，則透過禁止自自相同的母塊分割而來的相鄰塊推導出的空間候選，確定用於當前塊的候選集，或者透過執行將具有運動資訊等於自相鄰塊推導出的運動資訊的任何候選移除的修剪流程，確定用於當前塊的候選集。基於候選集，該裝置編碼或者解碼當前塊。
本發明的方面進一步提供一種非暫時性電腦可讀介質，其存儲有程式指令，用於使得裝置的處理電路執行視訊編解碼流程，以基於候選集編碼或者解碼由二叉樹分割分割而來的當前塊。透過禁止自自相同的母塊分割而來的相鄰塊推導出的空間候選，確定候選集，或者透過透過執行將具有運動資訊等於自相鄰塊推導出的運動資訊的任何候選移除的修剪流程，確定候選集。一旦閱讀下面的具體實施例的描述，本發明的其他方面和特徵對於這些本領域通常知識者將是明顯的。
100‧‧‧編碼樹單元
31、32‧‧‧對稱分割
33、34、35、36‧‧‧非對稱分割
60、70、804、824、904、924、944、964、1004、1024、1044、1064、1074、1084‧‧‧當前塊
620‧‧‧左側預測子Am
622‧‧‧頂部預測子Bn
624、728‧‧‧時間預測子TBR
626、730‧‧‧時間預測子TCTR
628‧‧‧右上預測子B0
630‧‧‧左下預測子A0
720‧‧‧空間預測子A0
722‧‧‧空間預測子A1
724‧‧‧空間預測子B0
726‧‧‧空間預測子B1
732‧‧‧左上預測子B2
80、82、90、92、94、96‧‧‧母塊
802、902、942‧‧‧左側相鄰塊
822、922、962‧‧‧上層相鄰塊
1002、1022、1042、1062、1072、1082‧‧‧相鄰塊
S1102、S1104、S1106、S1108、S1110、S1202、S1204、S1206、S1208、S1210‧‧‧步驟
1300‧‧‧視訊編碼器
1310、1412‧‧‧畫面內預測
1312、1414‧‧‧畫面間預測
1316‧‧‧加法器
1318‧‧‧變換
1320‧‧‧量化
1322、1420‧‧‧逆量化
1324、1422‧‧‧逆變換
1326、1418‧‧‧重構
1328、1424‧‧‧環路處理濾波器
1332、1428‧‧‧參考圖像暫存器
1334‧‧‧熵編碼器
1400‧‧‧視訊解碼器
1410‧‧‧熵解碼器
1416‧‧‧模式開關
將結合下面的圖式對被提供作為示例的本發明的各種實施例進行詳細描述，其中相同的符號表示相同的元件，以及其中：第1圖是根據四叉樹分割方法將編碼樹單元分割成編碼單元並將每個編碼單元分割成一個或多個變換單元的示 例性編解碼樹。
第2圖是HEVC標準中所定義的將編碼單元分割成一個或多個預測單元的8種不同的預測單元分割類型。
第3圖是二叉樹分割方法的六種示例性分割類型。
第4A圖是根據二叉樹分割方法的示例性塊分割結構。
第4B圖是對應於如第4A圖中所示的塊分割結構的編碼樹結構。
第5A圖是根據四叉樹-二叉樹分割方法的示例性塊分割結構。
第5B圖是對應於第5A圖的塊分割結構的編解碼樹結構。
第6圖是HEVC測試模型3.0中所定義的構造當前塊的合併候選集。
第7圖是HEVC測試模型4.0中所定義的構造當前塊的合併候選集。
第8A圖是第一實施例的確定候選集的一個示例，其禁止自左側相鄰塊的運動資訊而推導出的空間候選。
第8B圖是第一實施例的確定候選集的另一示例，其禁止自上層相鄰塊的運動資訊而推導出的空間候選。
第9A圖-第9D圖是用於產生當前塊和相鄰塊的二叉樹分割的四個其他示例，其中相鄰塊的運動資訊不包含在給當前塊構造的候選集中。
第10A圖-第10B圖是將空間候選禁止方法應用到當前塊的第三實施例的示例，其中當前塊的相鄰塊以二叉樹方式被進一步分割成子塊(sub-block)。
第10C圖-第10G圖是將第三實施例應用到五種其他示例的二叉樹分割的示例。
第11圖是一個實施例視訊資料處理方法的流程圖，以用於透過在確定候選集期間禁止自相鄰塊而推導出的空間候選而編解碼二叉樹分割塊。
第12圖是一個實施例視訊資料處理方法的流程圖，以用於透過在確定候選集期間移除等於相鄰塊的運動資訊的任何候選而編解碼二叉樹分割塊。
第13圖是根據本發明實施例的用於包括視訊資料處理方法的視訊編碼系統的示例性系統的結構示意圖。
第14圖是根據本發明實施例的用於包括視訊資料處理方法的視訊解碼系統的示例性系統的結構示意圖。
將很容易理解的是，如本文圖式中所通常描述和說明，本發明的元件可以被設置和設計在各種不同的配置中。因此，如圖式中所示，以下本發明的系統和方法的實施例的更詳細的描述不用於限制本發明的範圍，但僅僅表示本發明的選定實施例。
參考整個本文到“實施例”、“一些實施例”或類似的語言意味著與實施例有關的特定特徵、結構或特性可以包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本文的各個地方的短語“在實施例中”或“在某些實施例中”的出現不一定都是指同一實施例，這些實施例可以單獨地被實施或與一個或多個其它實施例結合而被實施。此外，在一個或多個實施例 中，所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式進行組合。然而，相關技術中的一個通常知識者將認識到的是，本發明可以被實施而無需一個或者多個具體細節，或者需要其他方法及元件等。在其他情況下，已知的結構或已知的操作不被顯示或不被詳細描述，以避免模糊本發明的各個方面。
本發明的實施例構造候選集以用於編碼或者解碼由二叉樹塊分割方法分割的塊，例如，塊由四叉樹-二叉樹分割結構中的二叉樹分割而分割。下面僅說明對稱水平分割和對稱垂直分割，但是本發明可以被應用到非對稱水平分割和非對稱垂直分割。該候選集可以是包括如第6圖或第7圖中所示的一個或多個空間候選和時間候選的合併候選集。候選集被構造用於編碼或者解碼以畫面間模式(Inter mode)中的一個而編解碼的當前塊，一個最終候選自構造的候選集中選擇，並且透過根據最終候選的運動資訊推導出預測子，當前塊被編碼或者解碼。
第一實施例 在本發明的第一實施例中，如果當前塊由二叉樹分割，則用候選禁止方法，從空間相鄰塊和時間相鄰塊的運動資訊中確定候選集。第8A圖是第一實施例的一個示例，其禁止自左側相鄰塊802的運動資訊中選擇用於當前塊804的空間候選。當前塊804和左側相鄰塊802為自相同的母塊(parent block)80分割而來的二叉樹分割塊，例如，當前塊804和左側相鄰塊802為由對稱垂直分割方法分割而來的預測塊(prediction block)。一個示例的母塊80為四叉樹-二叉樹結構中二叉樹分割之前的根節點，其也被稱為葉四叉樹塊。當當 前塊804被以合併模式或者跳躍模式編解碼時，為了構造用於當前塊804的候選集，如果左側相鄰塊的編解碼模式為畫面間模式，則候選禁止方法總是禁止來自於左側相鄰塊802的空間候選。畫面間模式包括高級運動向量預測(Advance Motion Vector Prediction，AMVP)模式、跳躍模式和合併模式。自左側相鄰塊802而推導出的運動資訊不能被添加到用於當前塊804的候選集中。透過應用第一實施例，如果當前塊804和左側相鄰塊802由二叉樹分割而自母塊分割而來，則不允許將當前塊804合併到左側相鄰塊802，並且左側相鄰塊802被以畫面間預測編解碼。
同理，第8B圖是第一實施例的另一示例，其禁止自上層相鄰塊822的運動資訊中選擇用於當前塊824的空間候選。根據二叉樹分割的對稱水平分割，當前塊824和上層相鄰塊822自母塊82分割而來。如果上層相鄰塊822被以畫面間預測編解碼，則第一實施例透過禁止或者移除自上層相鄰塊822而推導出的空間候選，構造用於當前塊824的候選集，其中，與畫面間預測相關的畫面間模式包括高級運動向量預測模式、跳躍模式和合併模式。
一個標誌可以被發送以指示自與當前塊相同母塊的相鄰塊而推導出的空間候選是否自當前塊的候選集中被禁止或者移除。例如，被發送在序列層、圖像層、片段層或者預測單元層的標誌merge_cand_prohibit_en用於指示第一實施例的候選禁止方法是否被致能。這個標誌merge_cand_prohibit_en的值被推斷為1，指示當這個標誌不存 在時致能候選禁止方法。
用於第一實施例的空間候選禁止方法的通常規則對所有種類的二叉樹分割可用。第9A圖到第9D圖顯示了四種示例的二叉樹分割，其中第9A圖和第9B圖示出了二叉樹分割之前塊寬度小於塊高度的情況，第9C圖和第9D圖示出了二叉樹分割之前塊寬度大於塊高度的情況。當前塊904和左側相鄰塊902根據第9A圖中的垂直二叉樹分割而自母塊90分割得到，並且當前塊904將被以合併模式或者跳躍模式編碼或者解碼。當構造用於當前塊904的合併候選集時，如果左側相鄰塊902被以畫面間預測編解碼，則第一實施例的空間候選禁止方法禁止或者移除自左側相鄰塊902推導出的且來自於用於當前塊904的合併候選集的空間候選。第9B圖示出了根據水平二叉樹分割自母塊92分割而來的當前塊924和上層相鄰塊922。當當前塊將被以合併模式或者跳躍模式編解碼時，合併候選集被確定以用於當前塊924，並且，如果上層相鄰塊922被以畫面間預測編解碼，則第一實施例的空間候選禁止方法禁止或者移除自上層相鄰塊922推導出的且來自於用於當前塊924的合併候選集的空間候選。當前塊944和左側相鄰塊942根據第9C圖中的垂直二叉樹分割自母塊94分割而來，並且如果左側相鄰塊942被以畫面間預測編解碼，則自左側相鄰塊942推導出的空間候選不被允許包含在當前塊944的合併候選集中。第9D圖示出了根據水平二叉樹分割而自母塊96分割而來的上層相鄰塊962和當前塊964。如果上層相鄰塊962被以畫面間預測編解碼，則自上層相鄰塊962推導出的空間候選從 用於當前塊964的合併候選集中被禁止或者移除。在上述示例中，畫面間預測包括高級運動向量預測模式、合併模式或者跳躍模式。
第二實施例 在第二實施例中，候選集修剪方法被應用，以在當前塊和相鄰塊來自相同的母塊且由二叉樹分割方法而被分割而來時確定用於當前塊的候選集。候選集修剪方法首先確定自當前塊的母塊分割而來的相鄰塊的運動資訊，然後掃描候選集，以檢測該候選集中是否存在運動資訊等於相鄰塊的運動資訊的任何候選。具有與相鄰塊的運動資訊相同的運動資訊的候選可以是其他空間相鄰塊或者時間同位塊。候選集修剪方法移除具有與自當前塊的相同母塊分割而來的相鄰塊的運動資訊相同的一個或多個候選。第二實施例可以與第一實施例結合，以消除自相鄰塊推導出的運動資訊，以及合併候選集中具有與相鄰塊相同的運動資訊的任何候選。
第二實施例的候選集修剪流程的一個示例可以由下面的偽代碼(pseudo codes)描述，其中部分B為當前塊，部分A為與當前塊的相同的母塊分割而來的相鄰塊。如果部分B為母塊的右側塊，則部分A為左側塊，或者如果部分B為母塊的下層塊，則部分A為上層塊。在偽代碼中，Merge_skip_mode_cand_list_build(即部分B)是構造用於部分B的合併模式候選集或者跳躍模式候選集的流程。部分A的運動資訊(即MotionInfo_part_A)被設置為修剪運動資訊(prune motion information)，其中Prune_MI是存儲運動資訊的變數。自空間候選和時間候選中建立的用於部分B的候選集包括N 個候選，即cand_list{C1,C2,C3,...C_N}。用於部分B的候選集中的每個候選被檢測以確定其與修剪運動資訊不相同。如果運動資訊等於修剪運動資訊，且如果部分A被以畫面間模式、跳躍模式或者合併模式編解碼，則該候選被從這個候選集中移除。運動資訊可以是包含MV_x和MV_y的運動向量、參考清單、參考索引和諸如局部亮度補償標誌(local illumination compensation flag)的其他合併感測資訊中的一個或多個。
在一些示例中，根據發送在序列層、圖像層、片段層或者預測單元層中的標誌，第二實施例的候選集修剪流程可以被適應性地致能或者禁能。例如，標誌spatial_based_pruning_en被發送，且其值為1，指示候選集修 剪流程被致能，而其值為0，指示候選集修剪流程被禁能。如果這個標誌不存在時，則標誌spatial_based_pruning_en被推斷為1。
第二實施例提供了用於候選集修剪方法的通常規則對所有種類的二叉樹分割可用，其中二叉樹分割之前的母塊可以是正方形或者矩形形狀。例如，如果母塊為正方形形狀，如第8A圖所示，相鄰塊802位於當前塊804的左側，或者如第8B圖所示，相鄰塊822位於當前塊824的上方。如果母塊為矩形形狀，如第9A圖所示，相鄰塊902位於當前塊904的左側，如第9B圖所示，相鄰塊922位於當前塊924的上方，如第9C圖所示，相鄰塊942位於當前塊944的左側，或者如第9D圖所示，相鄰塊962位於當前塊964的上方。當候選集修剪方法被致能時，用於當前塊的候選集被掃描，並且，運動資訊等於相鄰塊的運動資訊的任何候選被修剪。
第三實施例 除了第一實施例中的相鄰塊為葉節點且因此沒有被進一步分割，第三實施例與第一實施例相似，而在第三實施例中，由二叉樹分割自相同的母塊分割而來的當前塊的相鄰塊可以被進一步分割成更小的子塊。由於這個相鄰塊被進一步分割成用於預測處理或者其他編解碼處理的子塊，第三實施例的相鄰塊不是葉節點。在第三實施例的示例中，葉塊，例如預測單元，由四叉樹-二叉樹分割結構產生，並且最小塊被定義成用於預測單元的最小允許塊尺寸，因此每個預測單元大於或者等於最小塊。最小塊的尺寸為MxM，其中M為大於1的整數。例如，根據HFVC標準，最小塊為4x4。 第三實施例的空間候選禁止方法首先檢測在相鄰塊內部的所有最小塊的運動資訊是否均相同，然後檢測所有最小塊是否被以包括高級運動向量預測模式、合併模式和跳躍模式的畫面間預測編解碼。如果相鄰塊內部的所有最小塊的運動資訊均相同，且子塊被以畫面間預測編解碼，則空間候選禁止方法禁止自相鄰塊內部的任何子塊而推導出的空間候選。
第10A圖和第10B圖示出了第三實施例的示例，其中當前塊1004為葉節點，且如第10B圖所示，當前塊1004的相鄰塊1002被以二叉樹的方式進一步分割。當構造用於編解碼當前塊1004的候選集時，第三實施例的空間候選禁止方法被應用。自相鄰塊1002分割而來的子塊的運動資訊可以相互不相同，並且如果相鄰塊1002內部的所有子塊的運動資訊均相同，且所有子塊被以畫面間模式、合併模式或者跳躍模式編解碼，則來自於相鄰塊1002內部的任何子塊的空間候選被禁止，以被包含在用於當前塊1004的候選集中。第三實施例的一個示例檢測如第10A圖所示的相鄰塊1002內部的每個最小塊，以判斷相鄰塊內的所有子塊的運動資訊是否相同。所分割的葉塊將永不小於最小塊。如果相鄰塊1022、相鄰塊1042、相鄰塊1062、相鄰塊1072和相鄰塊1082均被進一步分割成用於預測的子塊，則第三實施例的空間候選禁止方法可以被應用到如第10C圖、第10D圖、第10E圖、第10F圖和第10G圖所示的其他示例性的二叉樹分割結構。
第四實施例 第四實施例的候選集修剪方法與第二實施例的候選集候選方法相似，如第10B圖所示，第四實施 例中的相鄰塊1002被進一步分割成更小的子塊，而根據第二實施例，相鄰塊和當前塊為二叉樹結構或者四叉樹-二叉樹結構的葉節點。第四實施例中的相鄰塊和當前塊根據二叉樹分割而自母塊分割而來，並且由於被進一步分割，相鄰塊不是葉節點。第四實施例的候選集修剪方法首先檢測相鄰塊內的運動資訊是否均相同，並且相鄰塊內的所有子塊是否均是畫面間預測塊，然後如果運動資訊均相同且所有子塊均是畫面間預測塊，則記錄運動資訊MI_sub。判斷相鄰塊內的所有運動資訊是否均相同或者不同的方法包括掃描相鄰塊內部的所有最小塊，並且如果相鄰塊的所有最小塊的運動資訊均相同，則僅使用第四實施例的修剪流程。最小塊被定義為用於分割的最小允許尺寸，即所分割的葉塊將永不小於最小塊。
當當前塊被以合併模式或者跳躍模式編解碼時，需要用於當前塊的候選集，並且在獲得用於當前塊的原始候選集之後，原始候選集中的每個候選與所記錄的運動資訊MI_sub進行比較。具有與所記錄的運動資訊MI_sub相同的運動資訊的候選被修剪或者自用於當前塊的候選集中被移除。下面的偽代碼說明候選集修剪方法一個示例，其在獲得自相鄰塊部分A而推導出的所記錄的運動資訊MI_sub之後，被應用到用於當前塊部分B候選集。
在上述偽代碼中，Merge_skip_mode_cand_list_build(part B)是第四實施例中建立用於部分B的候選集的流程，並且prune_MI為存儲用於修剪流程的運動資訊的變數。此處的運動資訊被定義為{MV_x,MV_y，參考清單，參考索引，諸如局部亮度補償標誌的其他合併敏感資訊}中的一個及其結合。
標誌spatial_based_pruning_en可以用於關閉或者開啟第四實施例的候選集修剪方法，其中其值為1，指示候選集修剪方法被致能，其值為0，指示候選集修剪方法被禁能。用於發送該標誌的單元的最小尺寸可以被單獨編解碼於序列層、圖像層、片段層或者預測單元層中。
與上述實施例相似，第四實施例的候選集修剪方法提出了通常規則對二叉樹結構或者諸如四叉樹-二叉樹結構的涉及二叉樹分割的其他組合分割結構中的所有種類的二叉樹分割可用。第10A圖、第10C圖、第10D圖、第10E圖、第10F圖和第10G圖說明了用於共用相同的母塊的相鄰塊和當前塊的可能的二叉樹分割的一些示例。其中，當前塊1024、當前塊1044、當前塊1064、當前塊1074、當前塊1084分別如第10A圖、第10C圖、第10D圖、第10E圖、第10F圖和第10G圖所示。如果相鄰塊內的子塊被以畫面間預測編解碼且運動資訊相同，用於當前塊的候選集被檢測，以移除具有與自相鄰塊中推導出的運動資訊相同的運動資訊的任意候選。
第11圖示出了一個實施例視訊資料處理方法的流程圖，以用於透過構造候選集而編解碼二叉樹分割塊。如第11圖所示的視訊資料處理方法可以被應用到以合併模式或者跳躍模式編解碼的二叉樹分割塊。在步驟S1102中，從處理單元或者存放裝置中接收與當前塊相關的輸入資料，其中當前塊和相鄰塊由二叉樹分割自相同的母塊分割而來。步驟S1104檢測相鄰塊是否被以諸如高級運動向量預測模式、合併模式或跳躍模式的畫面間預測編解碼。在步驟S1106中，如果相鄰塊被以畫面間預測編解碼，則透過禁止自相鄰塊推導出的空間候選，候選集被構造以用於當前塊；否則，在步驟S1108中，根據傳統的候選集構造方法，候選集被構造以用於當前塊。在步驟S1106或者步驟S1108中構造候選集之後，在步驟S1110中，透過從候選集中選擇一個最終候選，基於候選集，當前塊被編 碼或者解碼。在編碼器側，最終候選由編碼器演算法來選擇，例如，速率失真優化(rate-distortion optimization，RDO)，而在解碼器側，最終候選由發送在視訊位元流中的索引來選擇。當前塊重新使用最終候選的運動資訊，以用於運動預測或者運動補償(motion compensation)。
第12圖示出了另一個實施例視訊資料處理方法的流程圖，以用於透過構造用於合併模式或者跳躍模式的候選集而編解碼二叉樹分割塊。在步驟S1202中，從處理單元或者存放裝置中接收與當前塊相關的輸入資料。當前塊和相鄰塊透過二叉樹分割自相同的母塊分割而來。在步驟S1204中，為了以合併模式或者跳躍模式編解碼當前塊，候選集被確定以用於當前塊，並且相鄰塊的運動資訊也被確定且被存儲。步驟S1206檢測候選集中是否存在等於相鄰塊的運動資訊的任何候選；並且，在步驟S1208中，如果存在等於相鄰塊的運動資訊的任何候選，則這個候選自候選集中移除。在步驟S1210中，透過從候選集中選擇一個最終候選，基於候選集，當前塊被編碼或者解碼。
第13圖示出了實現本發明實施例的視訊轉碼器1300的示例性的系統結構示意圖。基於當前圖像的重構視訊資料，畫面內預測1310提供畫面內預測子。畫面間預測1312執行運動估計(motion estimation，ME)和運動補償，以基於來自於其他圖像或者圖像的視訊資料而提供預測子。根據本發明的一些實施例，為了以合併模式或者跳躍模式編碼當前塊，如果相鄰塊和當前塊均由二叉樹分割自相同的母塊分割而來，且如 果相鄰塊以畫面間預測編解碼，則透過禁止自相鄰塊推導出的空間候選而構造候選集。如果相鄰塊被進一步分割成更小的子塊，當相鄰塊內部的所有運動資訊均相同，且所有子塊被以畫面間預測編解碼時，使用空間候選禁止方法。根據一些其他實施例，修剪流程包括掃描用於當前塊的候選集，以檢測是否存在運動資訊等於相鄰塊的運動資訊的任何候選，以及自候選集中移除運動資訊等於相鄰塊的運動資訊的候選。在相鄰塊不是葉節點的情況中，如果相鄰塊內部的所有運動資訊均相同，且相鄰塊中的子塊被以畫面間預測編解碼，則使用修剪流程。畫面間預測1312從用於當前塊的候選集中確定最終候選，以推導出用於當前塊的預測子。畫面內預測1310或者畫面間預測1312提供所選擇的預測子給加法器1316，以形成也稱為殘差(residue)的預測誤差。當前塊的殘差由位於量化(Quantization，Q)1320之後的變換(Transformation，T)1318進一步處理。隨後，變換且量化的殘差訊號由熵編碼器1334編碼，以形成視訊位元流。隨後，視訊位元流用邊資訊(side information)而被封裝。當前塊的變換且量化的殘差訊號由逆量化(Quantization，IQ)1322和逆變換(Inverse Transformation，IT)1324處理，以恢復預測殘差。如第13圖所示，透過在產生重構視訊資料的重構(Reconstruction，REC)1326處增加回到當前塊的預測區域，殘差被恢復。重構視訊資料可以被存儲在參考圖像暫存器(Reference Picture Buffer，Ref.Pict.Buffer)1332中，並用於其他圖像的預測。由於編碼處理，來自於重構1326的重構視訊資料因此可能受各種損傷，因此，在存儲到參考圖 像暫存器1332中之前，環路處理濾波器(In-loop Processing Filter，ILPF)1328被應用到重構視訊資料，以進一步改善圖像品質。
如第14圖所示，是用於第13圖的視訊轉碼器1300的相應的視訊解碼器1400。由視訊轉碼器編碼的視訊位元流為視訊解碼器1400的輸入，並由熵解碼器1410解碼以解析且恢復變換且量化的殘差訊號和其他系統資訊。除了解碼器1400僅需要在畫面間預測1414中進行運動補償預測之外，解碼器1400的解碼流程與在編碼器1300處的重構環相似。每個塊由畫面內預測1412或者畫面間預測1414解碼。根據所解碼的模式資訊，模式開關(Mode Switch)1416選擇來自於畫面內預測1412的畫面內預測子或者來自於畫面間預測914的畫面間預測子。如果相鄰塊被以畫面間預測編解碼，則透過禁止自與當前塊自相同的母塊分割而來的相鄰塊推導出的空間候選，一些實施例的畫面間預測1414構造用於二叉樹分割的當前塊的候選集。使用移除候選集中具有與相鄰塊的運動資訊相同的運動資訊的任何候選的修剪流程，一些其他實施例的畫面間預測1414構造用於當前塊的候選集。在相鄰塊被進一步分割成子塊以用於預測的情況中，僅當相鄰塊內部的運動資訊均相同且所有子塊被以畫面間預測編解碼時，使用空間候選禁止方法或者修剪方法。透過從候選集中選擇一個最終候選，畫面間預測1414推導出用於當前塊的預測子。與每個塊相關的變換且量化的殘差訊號由逆量化1420和逆變換1422恢復。透過在重構1418中增加回該預測子，恢復的殘差訊號被重構，以產生重構 視訊。重構視訊由環路處理濾波器1424進一步處理，以產生最終解碼視訊。如果當前解碼圖像為參考圖像，當前解碼圖像的重構視訊也被存儲在參考圖像暫存器1428中，以用於解碼順序中的後面圖像。
第13圖中的視訊轉碼器1300和第14圖中的視訊解碼器1400的各個元件可以由硬體，配置為執行存儲於存儲器中的可執行程式代碼的一個或多個處理器，或者硬體和處理器的結合來實現。例如，處理器執行程式指令以控制接收與當前圖像相關的輸入視訊資料。處理器裝配有單個或多個處理器核。在一些示例中，處理器執行程式指令以執行編碼器1300和解碼器1400中的一些元件中的功能，並且，與處理器電性耦合的記憶體用於存儲程式指令，對應於塊的重構圖像的資訊，和/或在編碼流程或者解碼流程中的中間資料。在一些實施例中，記憶體包括非暫時性電腦可讀介質，例如半導體記憶體或者固態記憶體、隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、硬碟、光碟或者其他適當的存儲介質。記憶體也可以為上述非暫時性電腦可讀介質中的兩個以上的結合。如第13圖和第14圖所示，編碼器1300和解碼器1400可以在同一電子設備中實現，因此，如果在同一電子設備中實現，編碼器1300和解碼器1400的各種功能元件可以共用或者重新使用。
用於由二叉樹分割而分割的當前塊的候選集構造方法的實施例可以是整合在視訊壓縮晶片內的電路，或者是集成到視訊壓縮軟體中的程式碼，以執行上述的處理。例如，確 定用於當前塊的當前模式集可以在在電腦處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、微處理器或現場可程式設計閘陣列(field programmable gate array，FPGA)上被執行的程式碼中實現。根據本發明，透過執行定義了本發明所實施的特定方法的機器可讀軟體代碼或者固件代碼，這些處理器可以被配置為執行特定任務。
本發明以不脫離其精神或本質特徵的其他具體形式來實施。所描述的例子在所有方面僅是說明性的，而非限制性的。因此，本發明的範圍由附加的申請專利範圍來表示，而不是前述的描述來表示。申請專利範圍的含義以及相同範圍內的所有變化都應納入其範圍內。

Claims (20)

  1. 一種處理視訊資料的方法，在視訊編解碼系統中，其中圖像中的視訊資料被分割成多個塊，該方法包括：接收與當前圖像中的當前塊相關的輸入資料，其中該當前塊和相鄰塊由二叉樹分割方法而自母塊分割得到；如果以畫面間預測編解碼該相鄰塊，則透過禁止自該相鄰塊推導出的空間候選或者自候選集中移除該空間候選，確定用於該當前塊的該候選集；以及透過從該候選集中選擇一個最終候選，基於該候選集編碼或者解碼該當前塊，並根據該最終候選的運動資訊，推導出用於該當前塊的預測子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之處理視訊資料的方法，其中一個標誌被發送，以指示該候選集是否禁止自該相鄰塊推導出的該空間候選。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之處理視訊資料的方法，其中該標誌被發送在序列層、圖像層、片段層或者預測單元層中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之處理視訊資料的方法，其中確定該候選集進一步包括修剪流程，其中該修剪流程包括：掃描該候選集以判斷該候選集中是否存在等於自該相鄰塊推導出的該空間候選的候選；以及從該候選集中移除等於該空間候選的該候選。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之處理視訊資料的方法，其中，自該相鄰塊推導出的該空間候選的運動資訊被存儲並與該 候選集中的每個候選的運動資訊進行比較。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之處理視訊資料的方法，其中該運動資訊包括運動向量、參考清單、參考索引和合併模式感測資訊中的一個或者其組合。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之處理視訊資料的方法，其中，一個標誌被發送以指示該修剪流程是否被致能。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之處理視訊資料的方法，其中，該標誌被發送在序列層、圖像層、片段層或者預測單元層中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之處理視訊資料的方法，其中，該相鄰塊被進一步分割成用於運動估計或者運動補償的多個子塊，並且，確定該候選集進一步包括：檢測該相鄰塊內部的運動資訊是否均相同；以及如果該相鄰塊內部的該運動資訊均相同，且以畫面間預測編解碼該多個子塊，則禁止自該相鄰塊中的任何子塊推導出的該空間候選。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之處理視訊資料的方法，其中，檢測該相鄰塊內部的運動資訊，包括：檢測該相鄰塊內部的每個最小塊，其中每個最小塊的尺寸為MxM，且該多個子塊中的每個大於或者等於MxM。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之處理視訊資料的方法，其中，一個標誌被發送以指示該候選集是否禁止自該相鄰塊中的任何子塊推導出的該空間候選。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之處理視訊資料的方法，其中 該相鄰塊被進一步分割成用於運動估計或者運動補償的多個子塊，並且，確定該候選集進一步包括：檢測該相鄰塊內部的運動資訊是否均相同；以及如果該相鄰塊內部的該運動資訊均相同，則執行修剪流程；該修剪流程包括：掃描該候選集以判斷該候選集中是否存在等於自該相鄰塊推導出的該空間候選的候選；以及從該候選集中移除等於該空間候選的該候選。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之處理視訊資料的方法，其中檢測該相鄰塊內部的運動資訊，包括：檢測該相鄰塊內部的每個最小塊，其中每個最小塊的尺寸為MxM，且該多個子塊中的每個大於或者等於MxM。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之處理視訊資料的方法，其中，一個標誌被發送以指示該修剪流程是否被致能。
  15. 一種處理視訊資料的方法，在視訊編解碼系統中，其中圖像中的視訊資料被分割成多個塊，該方法包括：接收與當前圖像中的當前塊相關的輸入資料，其中該當前塊和相鄰塊由二叉樹分割方法自母塊分割得到；確定用於該當前塊的候選集，並確定該相鄰塊的運動資訊；透過掃描該候選集以判斷該候選集中是否存在等於該相鄰塊的該運動資訊的候選，並從該候選集中移除等於該相鄰塊的該運動資訊的候選；以及透過從該候選集中選擇一個最終候選，基於該候選集編碼或者解碼該當前塊，並根據該最終候選的運動資訊，推導 出用於該當前塊的預測子。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之處理視訊資料的方法，其中，該相鄰塊被進一步分割成用於運動估計或者運動補償的多個子塊，並且，該方法進一步包括：檢測該相鄰塊內部的運動資訊是否均相同；以及如果該相鄰塊內部的該運動資訊均相同，且以畫面間預測編解碼該多個子塊，則執行修剪流程。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之處理視訊資料的方法，其中，檢測該相鄰塊內部的運動資訊，包括：檢測該相鄰塊內部的每個最小塊，其中每個最小塊的尺寸為MxM，且該多個子塊中的每個大於或者等於MxM。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之處理視訊資料的方法，其中，一個標誌被發送以指示該修剪流程是否被致能或者禁能。
  19. 一種處理視訊資料的裝置，在視訊編解碼系統中，其中圖像中的視訊資料被分割成多個塊，該裝置包括一個或者多個電子電路，用於：接收與當前圖像中的當前塊相關的輸入資料，其中該當前塊和相鄰塊由二叉樹分割方法自母塊分割得到；如果以畫面間預測編解碼該相鄰塊，則透過禁止自該相鄰塊推導出的空間候選，確定用於該當前塊的該候選集；以及透過從該候選集中選擇一個最終候選，基於該候選集編碼或者解碼該當前塊，並根據該最終候選的運動資訊，推導 出用於該當前塊的預測子。
  20. 一種非暫時性電腦可讀介質，存儲有程式指令，使得裝置的處理電路執行視訊處理方法，並且，該方法包括：接收與當前圖像中的當前塊相關的輸入資料，其中該當前塊和相鄰塊由二叉樹分割方法自母塊分割得到；如果以畫面間預測編解碼該相鄰塊，則透過禁止自該相鄰塊推導出的空間候選，確定用於該當前塊的該候選集；以及透過從該候選集中選擇一個最終候選，基於該候選集編碼或者解碼該當前塊，並根據該最終候選的運動資訊，推導出用於該當前塊的預測子。
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