TWI653879B - 用於視訊編解碼的採樣自適應偏移處理的方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

一種視訊編解碼系統，確定當前重構塊的採樣自適應偏移(SAO)類型，並且確定當前重構塊的SAO偏移，並且如果SAO類型是邊緣偏移(EO)或頻帶偏移(BO)，則檢查除了最後一個SAO偏移之外的所有SAO偏移是否為零。如果除了最後一個SAO偏移之外的所有SAO偏移為零，則在編碼端導出最後一個SAO偏移的新值，或者在解碼端導出最後一個SAO偏移的原始值。SAO偏移用於將SAO處理應用於當前塊，並且當前塊被編碼或解碼。在SAO處理中使用最後一個SAO偏移的原始值，並且在視訊位元流中標示最後一個SAO偏移的新值。

Description

用於視訊編解碼的採樣自適應偏移處理的方法和裝置
本發明涉及視訊編解碼系統中的採樣自適應偏移(sample adaptive offset，簡寫為SAO)處理。特別地，本發明涉及用於SAO處理的SAO資訊的編碼或解碼。
高效率視訊編解碼(High Efficiency Video Coding，簡寫為HEVC)是由ITU-T研究組的視訊編碼專家組視頻編解碼聯合協作小組(Joint Collaborative Team on Video Coding，簡寫為JCT-VC)開發的最新國際視訊編解碼標準。HEVC標準依賴於基於塊的編碼結構，其將圖像劃分成多個非重疊的正方編解碼樹單元(Coding Tree Block，簡寫為CTU)。每個CTU由多個編解碼樹塊(Coding Tree Bloc，簡寫為CTB)組成，每個CTB用於一個顏色分量。第1圖示出了基於HEVC標準的視訊編碼器100的示例性系統框圖。幀內預測(Intra Prediction)110基於當前圖像的重構塊提供幀內預測，並且幀間預測(Inter Prediction)112執行運動估計(ME)和運動補償(MC)，以基於來自其他一個或多個圖像的視訊資料提供幀間 預測。開關114從當前圖像中的每個塊選擇來自幀內預測110的幀內預測值或來自並且幀間預測112的幀間預測值。所選擇的預測值被提供給加法器116，從輸入視訊資料中減去，以形成預測誤差(prediction error)(也稱為殘差)。然後通過變換(T)118跟隨量化(Q)120來處理預測誤差。然後，由熵編解碼器134對經變換和量化的殘差進行編解碼，以形成對應於壓縮視訊資料的視訊位元流。與變換係數相關聯的視訊位元流然後用邊資訊(side information)打包。邊資訊也可以進行熵編碼以減少所需的頻寬。因此，與邊資訊相關聯的資料被提供給熵編碼器134，如第1圖所示。當使用幀間預測模式時，也必須在編碼器端重構參考圖像。因此，經變換和量化的殘差通過逆量化(IQ)122和逆變換(IT)124處理以恢復殘差。然後將殘差重新添加到重構(REC)126處的所選擇的預測值，以產生重構的塊。重構的塊可以存儲在參考圖像緩衝器132中，並用於預測其它圖像。
如第1圖所示，輸入視訊資料在視訊編碼系統中經歷一系列處理。由REC 126產生的重構塊可能由於一系列編碼處理而受到各種損傷。因此，為了提高視訊質量，在將重構的塊存儲在參考圖像緩衝器132中之前，對重構的塊應用各種循環(in-loop)處理。在HEVC標準中，在將重構塊存儲在參考圖像緩衝器132中之前，將去塊濾波器(Deblocking Filter，簡寫為DF)128和採樣自適應偏移(SAO)130應用於重構塊，以提高圖像質量。環路濾波器資訊可能必須包含在視訊位元流中，使得解碼器可以適當地恢復所需的資訊。例如，來自SAO 130的SAO資訊被提供給熵編碼器134，用於併入到視訊位元流中。
在HEVC標準中，使用SAO處理來減少重構塊中的失真。第2圖示出了包括去塊濾波器(DF)224和採樣自適應偏移(SAO)226的基於HEVC的視訊解碼器200的示例性系統框圖。熵解碼器210用於解析和恢復與殘差，運動資訊和其他控制資料有關的編解碼語法元素。開關216根據解碼模式資訊選擇幀內預測212或幀間預測214，並將所選擇的預測變量提供給重構(REC)218以與所恢復的殘差相組合。除了在壓縮視訊資料上執行熵解碼之外，熵解碼器210還負責對邊資訊進行熵解碼，並將邊資訊提供給各個塊。例如，將幀內模式資訊提供給幀內預測212，將幀間模式資訊提供給幀間預測214，將採樣自適應偏移資訊提供給SAO 226，並將殘差提供給逆量化(IQ)220。殘差由IQ 220、逆變換(IT)222和隨後的重構過程提供以產生重構塊。重構的塊由DF 224和SAO 226進一步處理以產生最終解碼的視訊。如果當前解碼的圖像是參考圖像，則當前解碼圖像的最終解碼視訊也存儲在參考圖像緩衝器228中用於解碼順序中的後續圖像。
SAO的概念是根據重構塊中的像素強度(pixel intensities)將重構塊中的重構像素分類成類別(categories)。然後每個類別被分配在視訊位元流中被編解碼的偏移量，並且通過將偏移量添加到每個類別中的重構像素來減小重構塊的失真。在HEVC標準中，SAO工具支持兩種像素分類方法：頻帶偏移(band offset，簡寫為BO)和邊緣偏移(edge offset ，簡寫為EO)。對於每個顏色分量(亮度或色度)，SAO算法將圖像劃分為非重疊區域，每個區域選擇BO、四個EO類型，以及沒有處置(no process)(OFF)中的一個SAO類型。HEVC標準中的SAO劃分與編解碼樹塊(CTB)邊界對齊，以便於基於CTB的處理。
對於BO，通過量化像素強度將區域中的重構像素分類為頻帶，並且從最小值到最大值的像素強度範圍被等分為32個頻帶，如第3圖所示。頻帶偏移處理僅受限於四個連續頻帶，並且為四個連續頻帶的每個頻帶導出偏移，以減少四個連續頻帶中的重構像素的失真。通過語法元素sao_band_position來定位四個連續的頻帶，該語法元素指示四個連續頻帶的起始頻帶。在第3圖中示出了示例性的四頻帶組34，並且該四頻帶組34的起始頻帶位置由從語法元素sao_band-position導出的箭頭32表示。由起始頻帶位置識別的四個偏移被編解碼到視訊位元流中。
對於EO，如第4圖所示，通過將當前像素與其沿著由EO類型識別的方向的相鄰像素進行比較將區域中的重構像素分類為類別。表1列出了根據HEVC標準EO像素分類的決定，其中“C”表示要分類的當前像素。具有用於不同取向的相鄰像素的選擇的四個EO類型也在第4圖中示出。對應於取向為0°、90°、135°和45°的四種EO類型，其中“C1”和“C-1”是對應於給定EO類型的相鄰像素，如第4圖所示。導出每个类別中所有像素的偏移量。分別對應於類別索引1至4的四個偏移被編解碼為HEVC標準中的一個編解碼樹塊(CTB)，其中重構 像素屬於類別索引0不被任何偏移補償。
如果SAO在當前片中被使能，則包括SAO合併資訊、SAO類型資訊和偏移資訊的SAO資訊被交織(interleave)到片資料中。為了進一步減少邊資訊，包括當前CTB的SAO類型資訊和偏移資訊的SAO參數可以通過使用SAO合併資訊來重用其上CTB或左CTB的參數。SAO資訊的語法元素由sao_merge_left_flag、sao_merge_up_flag、sao_type_idx_luma、sao_type_idx_chroma、sao_eo_class_luma、sao_eo_class_chroma、sao_band_position、sao_offset_abs和sao_offset_sign組成。第5圖示出了根據SAO合併資訊合併SAO區域。在第5圖中，每個塊是諸如CTB的區域，並且陰影塊是SAO處理之後的CTB。語法元素sao_merge_left_flag用於指示當前CTB 52是否重用其左CTB 54的SAO參數。語法元素sao_merge_up_flag用於表示當前CTB 52是否重用其上CTB 56的SAO參數。語法元素sao_type_idx表示所選擇的SAO類型(即，分別用於亮度分量和色度分量的sao_type_idx_luma和sao_type_idx_chroma)。語法元素sao_eo_class_luma和 sao_eo_class_chroma分別代表選擇的亮度分量和色度分量EO類型。語法元素sao_band_position表示所選頻帶的起始頻帶位置。SAO處理分別應用於視訊資料的不同顏色分量，並且顏色分量可以對應於(Y，Cb，Cr)、(Y，U，V)或(R，G，B)。
當前CTU可以通過將語法元素sao_merge_left_flag設置為真(true)來重用其左鄰近CTU的SAO參數，或者當前CTU可以通過將語法元素sao_merge-up_flag設置為真來重用其上方CTU的SAO參數，或者當前CTU可以通過發送一組新的SAO類型資訊和偏移資訊，具有新的SAO參數。第6圖示出了用於標示(signaling)當前塊的SAO資訊的示例性語法設計，並且第7圖示出了用於為當前塊標示SAO參數的示例性語法設計。在第6圖中，標示SAO合併資訊，以指示當前塊是否重用相鄰塊的SAO參數。如第7圖所示，如果當前塊不與用於SAO處理的任何相鄰CTU合併，則選擇EO或BO作為SAO類型，並且為每個顏色分量發送四個偏移量。語法元素sao_offset_abs表示偏移幅度，語法元素sao_offset_sign表示偏移符號。CIdx表示顏色分量索引，例如cIdx=0，1，2對應於顏色分量Y，Cb和Cr。語法元素sao_offset_abs根據使用截斷的Rice(TR)二值化處理的現有HEVC標准進行熵編解碼。TR代碼包括由截斷的一元(TU)碼表示的前綴部分和由沒有截斷的固定長度碼字表示的剩餘部分。
雖然現有HEVC標準中的SAO處理能夠通過自適 應地補償局部強度偏移來提高性能，但是希望在可能的情況下進一步改進性能以實現總效率目標。
公開了包括用於提高性能的視訊編解碼系統中的SAO(採樣自適應偏移)處理的視訊處理方法和裝置。在一個實施例中，視訊編解碼系統接收與當前圖像中的當前重構塊相關聯的輸入資料，並確定當前重構塊的SAO類型。SAO類型選自邊緣偏移(EO)、頻帶偏移(BO)和OFF。視訊編解碼系統確定當前重構塊的多個SAO偏移，並且如果當前重構塊的SAO類型是EO或BO，則檢查除了最後一個SAO偏移之外，所有SAO偏移是否為零。如果除了最後一個SAO偏移之外的所有SAO偏移為零，則在對當前重構塊進行編碼時導出最後一個SAO偏移的新值，或者在解碼當前重構塊時導出最後一個SAO偏移的原始值。通過將最後一個SAO偏移的原始值減去1來得到最後一個SAO偏移的新值，並通過將最後一個SAO偏移的接收值加1來導出最後一個SAO偏移的原始值。當前的重構塊根據SAO偏移通過SAO處理進行處理，並且對當前的重構塊進行編碼或解碼。在SAO處理中使用最後一個SAO偏移的原始值，並且在視訊位元流中標示最後一個SAO偏移的新值。
在一些實施例中，如果當前重構塊用於亮度(luminance/luma)分量，則為當前重構塊確定四個SAO偏移，並且最後一個SAO偏移量是第四個SAO偏移；並且如果當前重構的塊用於色度(chrominance/chroma)分量，則為當前重構塊和另一個色度分量的另一個重構塊確定八個SAO偏移，最後 一個SAO偏移量是第八個SAO偏移。如果當前重構塊的SAO類型為OFF，則跳過SAO處理。當前重構塊的一個實施例是編解碼樹塊(CTB)。
在另一個實施例中，標示色度合併標誌以指示在SAO處理期間當前色度塊是否與相鄰塊合併，換句話說，色度合併標誌指示相鄰塊的SAO參數是否被當前色度塊重用。色度合併標誌不用於指示當前色度塊的對應亮度塊的SAO合併。如果色度合併標誌指示重用相鄰塊的SAO參數，則從當前色度塊的相鄰塊的SAO參數導出當前色度塊的SAO參數。如果色度合併標誌指示不重用相鄰塊的SAO參數，則當前色度塊的SAO參數從解碼端的視訊位元流導出，或者在編碼端導出並在視訊位元流中標示新的SAO參數。根據導出的SAO參數通過SAO處理處理當前色度塊，並對當前的色度塊進行編碼或解碼。色度合併標誌的示例是色度左合併，並且相鄰塊是當前色度塊的左側塊。色度合併標誌的另一示例是色度上合併標誌，並且相鄰塊是當前色度塊的上方塊。在另一個示例中，可以標示兩個色度合併標誌，類似於在HEVC標準中使用的兩個SAO合併標誌，色度上合併標誌在色度左合併標誌之後被標示，並且如果色度左合併標誌指示合併，則從左側塊的SAO參數導出當前色度塊的SAO參數，或者如果色度上合併標誌指示合併，則從上方塊的SAO參數導出當前色度塊的SAO參數。一些實施例僅在對應的亮度塊不與該對應的亮度塊的任何相鄰塊合併時才標示當前色度塊的色度合併標誌。色度合併標誌的語法可以通過上下文自適應二進制算術編解碼(CABAC)進行上下文編 解碼。
在另一個實施例中，視訊編碼系統接收與當前圖像中的一組重構塊相關聯的輸入資料，並且該重組塊組合的SAO參數基於該組中所有重構塊的統計。組中的每個重構的塊至少是該組中另一個重構塊的相鄰塊。視訊編碼系統根據導出的SAO參數對組中的每個重構塊應用SAO處理，並且通過併入導出的組合SAO參數對該組中的第一處理構造塊進行編碼，通過為每個剩餘的重構塊併入SAO合併標記來編碼組中的剩餘重建塊。視訊編碼系統可以根據個體重構塊的統計資訊或根據組中所有重構塊的統計自適應地選擇導出SAO參數。例如，視訊編碼系統為組中的重構塊導出多組個體SAO參數，並且基於組中的個體重構塊的統計來導出每組個體SAO參數。視訊編碼系統根據導出的組合SAO參數或導出的多組個體SAO參數決定是否對組中的重構塊應用SAO處理，並且如果在SAO處理中使用導出的多組個體SAO參數，則通過併入導出的多組個體SAO參數來編碼組中的重建塊。在一個示例中，視訊編解碼系統使用導出的組合SAO參數計算與處理組中的重構塊相關聯的組合碼率-失真成本，並且還使用導出的多組個體SAO參數計算與處理組中的重建塊相關聯的單獨碼率-失真成本。將組合的碼率-失真成本與個體碼率-失真成本的總和進行比較，並且選擇與組合的碼率-失真成本和個體碼率-失真成本的總和之間的較低成本相對應的SAO參數。重構塊組的示例是CTU列，第一處理的重構塊是CTU列中最左側的CTU，並且每個剩餘重構塊的SAO合併標誌是合併-左側標誌。重組塊 的另一示例是CTU行，第一處理的重構塊是CTU行中最上方的CTU，並且剩餘重構塊中的每一個的SAO合併標誌是上合併標誌。重構塊組的另一示例由M×N CTU組成，第一處理重構塊是該組中的左上角CTU，並且最左側列中的每個CTU的SAO合併標誌是上合併標誌，並且組中每個其他CTU的SAO合併標誌是合併-左側標誌。
包括SAO處理的視訊處理的上述各個實施例也可以組合。
100‧‧‧視訊編碼器
110、212‧‧‧幀內預測
112、214‧‧‧幀間預測
114、216‧‧‧開關
116‧‧‧加法器
118‧‧‧變換
120‧‧‧量化
122、220‧‧‧逆量化
124、222‧‧‧逆變換
126、218‧‧‧重構
128、224‧‧‧去塊濾波器
130、226‧‧‧採樣自適應偏移
132、228‧‧‧參考圖像緩衝器
134‧‧‧熵編碼器
200‧‧‧視訊解碼器
210‧‧‧熵解碼器
34‧‧‧四頻帶組
32‧‧‧箭頭
52‧‧‧當前CTB
54‧‧‧左CTB
56‧‧‧上CTB
S802~S818、S1002~S1024、S1202~S1212‧‧‧步驟
第1圖示出了基於包含採樣自適應偏移(SAO)處理的高效率視訊編解碼(HEVC)標準的示例性視訊編碼系統的框圖。
第2圖示出了基於包含採樣自適應偏移(SAO)處理的高效率視訊編解碼(HEVC)標準的示例性視訊解碼系統的框圖。
第3圖示出了根據高效率視訊編解碼(HEVC)標準將像素強度分成32個頻帶的SAO處理中的頻帶偏移(BO)。
第4圖示出了根據高效率視訊編解碼(HEVC)標準的對應於0度、90度、135度和45度的四個邊緣偏移(EO)類型。
第5圖示出了與相鄰塊共享的SAO資訊，其中當前塊可以重用其左側或相鄰塊的SAO參數。
第6圖示出了用於為當前CTU標示SAO合併資訊的示例性語法設計。
第7圖示出了如果當前CTU未被合併到任何相鄰塊，用於 為當前CTU標示SAO類型資訊和偏移資訊的示例性語法設計。
第8圖示出了根據本發明的實施例的包括在視訊編解碼系統中的SAO處理的示例性視訊處理的流程圖。
第9圖示出了根據本發明的實施例的在CTU級別中併入新的語法元素色度左合併標誌的示例性語法設計。
第10圖示出了根據本發明的另一實施例的包括在視訊編解碼系統中的SAO處理的示例性視訊處理的流程圖。
第11A圖示出了常規地基於CTU的SAO參數決定；第11B-11D圖示出了根據本發明的實施例的分組CTU以導出SAO參數的一些示例。
第12圖示出了根據本發明的實施例的包括在視訊編碼系統中的SAO處理的視訊處理的示例性流程圖。
為了提高現有的高效率視訊編解碼(HEVC)標準中的SAO處理的性能，公開了修改的SAO處理的實施例。一些修改的SAO處理涉及修改的編碼或解碼處理，而不引入新的語法元素，並且一些其他修改的SAO處理涉及修改的編碼或解碼處理以及新語法元素的引入。
將最後一個偏移值約束為非零 在根據本發明的一個實施例中，當當前重構塊的所有先前SAO偏移為零時，當前重構塊的最後一個SAO偏移被限制為對於亮度(luminance/luma)和色度(chrominance/chroma)分量為非零。如第1圖所示的視訊編碼器100中的SAO 130根據諸如碼率-失真優化(rate-distortion optimization，簡寫為RDO)的算法，針對當前 重構塊選擇BO，EO和OFF(SAO處理關閉)中的一個SAO類型。當前重構的塊可以是在HEVC標準中定義的CTB。如果編碼器選擇BO，則發送四個偏移以及起始頻帶位置(sao_band_position)；並且如果編碼器選擇EO，那麼與EO類(sao_eo_class_luma或sao_eo_class_chroma)一起發送四個偏移量。兩個色度分量Cb和Cr共享SAO類型和EO類型，但是Cb和Cr具有不同的SAO偏移量，因此共8個SAO偏移被一起發送。本發明的實施例通過將最後的SAO偏移約束為非零來禁止為色度分量選擇的所有四個SAO偏移或為色度分量選擇的所有八個SAO偏移為零。如果所有SAO偏移為零，編碼器不應選擇BO或EO，因為編碼器應選擇OFF以避免發送SAO偏移量來減少邊資訊。如果前三個SAO偏移全為零，則亮度分量的四個SAO偏移的最後一個偏移量被限制為非零。由於Cb和Cr組件共享相同的SAO類型和EO類，所以如果前七個SAO偏移全為零，則僅限制色度分量的八個偏移量的最後一個偏移量。
本發明的示例性視訊編碼器在通過EO或BO處理當前重構塊時檢查三個在前的SAO偏移是否對於亮度分量為零，並且如果前面三個SAO偏移是零視訊編碼器將第四SAO偏移作為絕對原始值減一(sao_offset_abs-1)發送。類似地，視訊編碼器檢查七個在前的偏移量是否為色度分量為零，如果前面的七個SAO偏移全為零，則視訊編碼器將第八個SAO偏移量作為絕對原始值減去一發送。當相應的視訊解碼器解析當前重構塊的SAO偏移時，通過將與在視訊位元流中標示的最後一個SAO偏移(sao_offset_abs-1)的接收值相加1來恢復亮度分 量的第四SAO偏移，或者通過在視訊位元流中標示的最後一個SAO偏移量的接收值中加1來恢復色度分量的第八SAO偏移。在另一個實施例中，示例性視訊編碼器檢查當前重構塊的所有SAO偏移是否為零，並且如果所有SAO偏移為零，則將SAO類型從EO或BO改變為OFF，以便減少在視訊中位元流標示的SAO邊資訊。
第8圖示出了根據本發明的至少一些實施例的在視訊編解碼系統中處理當前圖像中的重構塊的示例性處理的流程圖。在步驟S802中，視訊編解碼系統接收當前圖像中的當前重構塊的輸入資料，並且在步驟S804中確定當前重構塊的SAO類型是EO還是BO。如果SAO類型是EO或BO而不是OFF，則在步驟S806中，視訊編解碼系統確定當前重構塊的SAO偏移。對於每個待處理像素，BO使用像素強度將像素分類為頻帶，並且EO基於3x3窗口中的像素配置對像素進行分類。在根據SAO類型對當前重構塊中的所有像素進行分類時，在編碼器端針對每組像素導出並發送一個偏移量，或者在解碼器端從視訊位元流接收偏移量。如果SAO類型為OFF，則視訊編解碼系統跳過當前重構塊的SAO處理，並且在步驟S814對當前重構塊進行編碼或解碼。步驟S808中，檢查當前重構塊的SAO偏移，以確定除了最後的SAO偏移之外，所有SAO偏移是否為零。如果當前重構的塊是亮度塊，則存在四個SAO偏移，如果當前重構塊是色度塊，則存在八個SAO偏移。在步驟S810，如果除了最後的SAO偏移之外所有的SAO偏移都為零，則在編碼器端導出最後一個SAO偏移的新的值，或者在解碼器端從接收到的值 導出最後的SAO偏移的原始值。最後一個SAO偏移的新值是通過在編碼器端(encoder end)最後一個SAO偏移量的原始值減去一而得到的，而最後一個SAO偏移量的原始值是通過將在解碼器端的最後一個SAO偏移量的接收值加一得到的。如果步驟S808的檢查結果為否定，則SAO值不變。在步驟S812中，視訊編解碼系統根據包括最後一個SAO偏移的原始值的SAO偏移量向當前重構塊應用SAO處理。然後在步驟S814對當前重構的塊進行編碼或解碼。視訊編解碼系統在步驟S816中檢查當前重構塊是否是當前圖像中的最後一個塊，如果當前重構塊不是最後一個塊，則重複從步驟S802到步驟S814的後續重構塊的視訊處理，否則，視訊處理在步驟S818結束。
用於重用色度分量的SAO參數的CTU級語法 在HEVC標準中定義的SAO合併資訊用於指示當前CTB是否被合併亮度和色度分量兩者到相鄰CTB中的一個。例如，如果對應的SAO合併標誌指示亮度和色度塊不被合併到任何相鄰塊，則在視訊位元流中發送包括亮度和色度塊的SAO類型資訊和偏移資訊的新SAO參數。當亮度塊需要新的SAO參數時，相應的色度塊不能被合併到其相鄰塊，並且必須標示用於色度塊的新的SAO參數。即使當對應的亮度塊決定傳輸新的SAO參數時，本發明的一些實施例允許色度塊重用相鄰塊的SAO參數。
第9圖示出了根據實施例的用於標示SAO類型資訊和偏移資訊的示例性語法設計，其中插入新的CTU級語法色度合並左標誌(sao_chroma_merge_left_flag)以允許色度塊重用色度塊的左鄰近塊的SAO參數。在本實施例中，在確定對應 的亮度塊不與用於SAO處理的任何相鄰塊合併之後，發出色度左合併標誌，並且一旦該色度合併-左標誌被設置為真，則不必發送其他色度SAO資訊，因為可以從色度塊的左鄰近塊導出色度SAO參數。例如，色度塊和對應的亮度塊是相同CTU中的CTB。在本實施例中，如第9圖所示，在標示諸如SAO類型資訊和偏移資訊的SAO參數之前標示一個或多個SAO合併標誌，並且SAO合併標誌指示相鄰塊的SAO參數是否被當前塊的亮度和色度分量重用。如果SAO合併標誌之一設置為真，則不需要標示亮度和色度塊的更多SAO資訊。亮度塊的SAO參數僅通過第9圖所示的處理導出，當亮度塊不與用於SAO處理的任何相鄰塊合併時，這意味著只有當亮度塊不與任何其相鄰的塊合併用於SAO處理時才標示色度左合併標誌。在該語法設計下，如果亮度塊決定重用亮度塊的相鄰塊的SAO參數，則色度塊還必須重用各個相鄰塊的SAO參數，如果亮度塊決定傳輸新的SAO參數，則色度塊可以選擇傳輸新的SAO參數或重用相鄰的SAO參數。
只有當當前色度塊的對應亮度塊未被合併以進行SAO處理時，才標示第9圖所示的色度左合併標誌針對當前色度塊。在一些其他實施例中，一個或多個色度合併標誌和一個或多個亮度合併標誌可以被獨立地標示，因為SAO合併色度和亮度塊是獨立確定的。具有獨立標示的色度合併標誌的這些實施例的語法設計可以類似於第6圖所示的語法設計，例如，原始語法元素sao_merge_left_flag和sao_merge_up_flag僅指示SAO合併當前亮度塊，一個或多個新的色度合併標誌以類似的 方式標示，以指示當前色度塊的SAO合併。視訊解碼系統分別根據亮度合併標誌和色度合併標誌來確定亮度塊和對應的色度塊是否重用其相鄰塊的SAO參數。與用於控制亮度和色度塊的常規SAO合併標誌相比，本發明的色度合併標誌不用於控制當前色度塊的對應亮度塊是否重用相鄰的SAO參數。
如第9圖所示，在另一個實施例中，使用新的語法色度上合併(merge-up)標誌來代替色度左合併標誌。色度上合併標誌指示色度塊是否與用於SAO處理的色度塊的上方塊合併。如果色度上合併標誌設置為真，則色度塊重用上方塊的SAO參數。如第9圖所示的類似的語法設計可以應用於色度上合併標誌，使得當相應的亮度塊不與其相鄰塊合併以進行SAO處理時，才標示色度上合併標誌。
先前描述的實施例僅發送一個色度合併標誌以允許色度塊重用在一個方向上相鄰塊的SAO參數。在一些其他實施例中，標示色度左合併標誌和色度上合併標誌兩者來允許將色度塊與從左鄰近塊和上述相鄰塊選擇的一個相鄰塊合併。可以在色度上合併標誌之前標示色度左合併標誌，使得只有當色度左合併標誌指示當前色度塊未合併到左鄰近塊以進行SAO處理時才標示色彩上合併標誌。或者，色度上合併標誌可以在色度左合併標誌之前被標示，並且只有當色度上合併標誌指示當前色度塊未被合併到上方相鄰塊用於SAO處理時才標示色度左合併標誌。可以通過上下文自適應二進制算術編解碼(CABAC)對SAO合併-左側標誌和SAO上合併標誌進行上下文編解碼。
第10圖是根據本發明的另一實施方式的視訊編解碼系統中的視訊處理的示例性處理的流程圖。視訊編解碼系統在步驟S1002中接收當前圖像中的當前CTU的輸入資料，並且在步驟S1004中檢查當前CTU的SAO合併標誌是否表示SAO合併。當前CTU包括一個亮度CTB和兩個色度CTB，如果步驟S1004的檢查結果是肯定的，則在步驟S1006中從當前CTU的相鄰CTU導出亮度和色度CTB的SAO參數，否則在步驟S1008中視訊編解碼系統導出亮度CTB的新SAO參數。亮度CTB的新SAO參數由編碼端的SAO算法導出，以減少重構像素的失真，或者在解碼端從視訊位元流導出亮度CTB的新SAO參數。視訊編解碼系統還在步驟S1010中檢查色度CTB的色度合併標誌是否指示合併，其中色度合併標誌可以是色度左合併標誌、色度上合併標誌或色度左合併標誌以及色度上合併標誌。如果色度合併標誌指示色度CTB合併到相應的相鄰CTB以進行SAO處理，在步驟S1012中，從色度CTB的相鄰CTB導出色度CTB的SAO參數，否則在步驟S1014中導出用於色度CTB的新SAO參數。用於色度CTB的新SAO參數由編碼端的SAO算法導出，以減少重構像素的失真，或者在解碼端從視訊位元流導出色度CTB的新SAO參數。在為當前CTU的亮度和色度CTB導出SAO參數之後，視訊編解碼系統在步驟S1016中將SAO處理應用於當前CTU，並在步驟S1018對當前CTU進行編碼或解碼。在步驟S1020中，視訊編解碼系統檢查當前CTU是當前畫面中的最後一個CTU，如果當前CTU不是最後一個CTU，則從步驟S1002對後續CTU進行視訊處理，或者在步驟S1024中終止處理。
多個CTU決定的SAO參數 在HEVC標準中使用基於CTU的SAO參數決定，因為使用個體CTU的統計來確定SAO參數。本發明的一些實施例使用多於一個CTU的統計來確定SAO參數。在從EO、BO和OFF中選擇SAO模式的處理期間，將多個CTU組合為一組，用於計算優化速率和失真(rate and distortion，簡寫為RD)成本的一組參數。由多個CTU計算的優化SAO參數對應的成本稱為組合成本(combined cost)。將該組合成本與由多個CTU的個體CTU計算的原始基於CTU的SAO參數相關聯的成本的總和進行比較。如果組合成本較低，則由多個CTU計算的SAO參數作為多個CTU的第一CTU的SAO信息被發送，例如如果CTU的處理順序是從上到下，從左到右，則第一CTU是最左上角的CTU。通過SAO合併左標誌或SAO上合併標誌來標示有助於統計數據的多個CTU的其餘CTU，以共享為第一CTU發送的SAO參數。
第11A圖示出了根據個體CTU的統計資料導出每個CTU的SAO參數的常規地基於CTU的SAO參數決定。第11B-11D圖示出了根據本發明的實施例的分組CTU以導出組合的SAO參數的一些示例。是否將CTU組合在一起用於SAO模式決定的評估是逐列(row-wise)進行的，如第11B圖所示。將與由一列CTU統計導出的組合SAO參數相關聯的組合成本與同一列中每個單獨CTU的統計導出的SAO參數相關聯的個體成本的總和進行比較。在一些實施例中，編碼器可以對CTU列中的N個CTU進行分組，以計算組合的SAO參數，其中N是大於2且小於或等於CTU列中CTU總數的整數。視訊編碼器的實施例通過最小化與組合的SAO參數相關聯的組合成本來自適應地選擇要分組的CTU的最佳數量。在組合成本低於個體成本的總和的情況下，通過一組CTU的統計資訊導出的組合SAO參數在組中最左側CTU的CTU級語法中發送，並為組中的每個其他CTU發送SAO合併-左側標誌以指示組合的SAO參數的共享。第11C圖示出了CTU行方向上的CTU分組的例子，用於確定是否為CTU行中的一組CTU導出SAO參數，或者針對CTU行中的個體(individual)CTU導出SAO參數。如果編碼器決定使用CTU行中的CTU組導出的組合SAO參數，則組合的SAO參數被納入組中第一個處理的CTU的CTU級語法(即組中最高的CTU))，並且組中的其他CTU通過在視訊位元流中併入SAO上合併標誌來共享組合的SAO參數。第11D圖示出了基於預定大小M×N或預定尺寸(dimension)對CTU進行分組的另一示例，其中在該示例中預定大小為3×3。在確定和計算一組CTU的組合的SAO參數之後，針對CTU組的左上CTU的CTU組的第一處理CTU發送組合的SAO參數。CTU組最左列的每個CTU使用SAO上合併標誌，CTU組中的每個其他CTU都使用SAO合併-左側標誌來共享為第一個處理的CTU發送的組合的SAO參數。
通過多個CTU導出SAO參數的實施例可以在視訊編碼系統中實現，而不修改任何SAO語法設計。在一個實施例中，視訊編碼系統嘗試針對SAO參數計算多於一種CTU分組的大小或多於一種CTU分組的方向例如，視訊編碼系統將當前CTU與同一CTU列中的剩餘CTU組合以計算第一組SAO參數，並將當前CTU與具有預定大小MxN的相鄰CTU的組合以計算 第二組SAO參數。將與第一組SAO參數相關聯的第一成本和與第二組SAO參數相關聯的第二成本進行比較，並且針對當前CTU選擇對應於較低成本的SAO參數。
第12圖是示出根據視訊編碼系統中的多個重構塊的統計來導出SAO參數的實施例的流程圖。視訊編碼系統在步驟S1202中接收當前圖像中的一組重構塊的輸入資料，並且在步驟S1204中基於組中的所有重構塊的統計，導出重構塊組的SAO參數。例如，該組由重構塊列中的N個重構塊、重構塊行中的N個重構塊或M×N個重構塊組成。重構的塊可以是在HEVC標準中定義的CTU。視訊編碼系統在步驟S1206中根據導出的SAO參數對組中的每個重構塊應用SAO處理。在步驟1208中，通過併入導出的SAO參數來對該組中的第一處理塊進行編碼，並且通過併入每個重構塊的SAO合併標誌對該組中的剩餘重構塊進行編碼。在步驟S1210中檢查被處理組以確定其是否為當前圖像中的最後一組，如果是其為最後一組則視訊處理在步驟S1212終止，或者如果其不是當前圖像中的最後一組，視訊編解碼系統重複從步驟S1202到步驟S1208的視訊處理。傳統的視訊編碼器根據當前重構塊的統計資料導出當前重構塊的SAO參數，並且在一些實施例中，視訊編碼系統可以根據包括當前重構塊的多個重構塊的統計，或僅根據當前重構塊的統計來選擇為當前重構塊導出SAO參數。例如，視訊編碼系統計算與組合的SAO參數相關聯的組合碼率-失真成本，計算與為每個個體重構塊導出的各個SAO參數相關聯的個體碼率-失真成本，比較組合的碼率-失真成本與個體碼率-失真成本的總和 ，並且選擇對應於組合碼率-失真成本與各個碼率-失真成本總和中較低成本的SAO參數。如果視訊編碼系統選擇各個SAO參數，則通過併入各個SAO參數對組中的每個重構塊進行編碼。
第8圖、第10圖和第12圖所示的流程圖旨在說明根據本發明的各種實施例的包括SAO處理的視訊處理的示例。在不脫離本發明的精神的情況下，本領域具有習知技藝者可以修改每個步驟，重新排列步驟，拆分步驟或組合步驟來實施本發明。
實施範例本發明中描述的SAO處理的各種實施例可以在視訊編碼器100的SAO 130或視訊解碼器200的SAO 226中實現。SAO 130和SAO 226可以由硬體組件、被配置為執行存儲在記憶體中的程式指令的一個或更多的處理器，或硬體和處理器的組合來實現。軟體代碼或固體代碼可以以不同的編程語言和不同的格式或風格開發。也可以為不同的目標平台編譯軟體代碼。然而，根據本發明的不同的代碼格式、軟體代碼的樣式和語言以及配置代碼的其他方式將不會脫離本發明的精神和範圍。例如，處理器執行程式指令以控制與當前圖像相關聯的輸入資料的接收。處理器配備有個體或多個處理核心。例如，處理器執行程式指令以執行SAO 130和SAO 226中的功能，並且與處理器電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/或編碼或解碼過程的中間資料。在一些實施例中的記憶體包括非揮發性計算機可讀介質，諸如半導體或固態記憶體、隨機存取記憶體(RAM)、只讀 記憶體(ROM)、硬碟、光碟，或其他合適的存儲介質。記憶體也可以是上面列出的兩個或多個非揮發性計算機可讀介質的組合。視訊編碼器100和視訊解碼器200可以在相同的電子設備中實現，因此如果在相同的電子設備中實現，則視訊編碼器100和視訊解碼器200的各種功能組件可以被共享或重用。
呈現上述描述以使得本領域具有習知技藝者能夠在特定應用及其要求的上下文中實施本發明。對所描述的實施例的各種修改對於本領域具有習知技藝者將是顯而易見的，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相一致的最廣範圍。在上述詳細描述中，示出了各種具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域具有習知技藝者將理解，可以實施本發明。
在不脫離本發明的精神或基本特徵的情況下，本發明可以以其他具體形式實施。所描述的例子僅在所有方面被認為是說明性的而不是限制性的。因此，本發明的範圍由所附申請專利範圍而不是前面的描述來指示。在申請專利範圍的等同物的含義和範圍內的所有變化將被包括在其範圍內。

Claims (19)

  1. 一種視訊處理方法，用於視訊編解碼系統，該方法包括：接收與當前圖像中的當前重構塊相關聯的輸入資料；確定該當前重構塊的採樣自適應偏移類型；確定該當前重構塊的多個採樣自適應偏移偏移，並且如果該當前重構塊的該採樣自適應偏移類型是邊緣偏移或頻帶偏移，則檢查是否除了最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移均為零；如果除了該最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移都為零，則當對該當前重構塊進行編碼時，導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的新值，或者在解碼該當前重構塊時導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的原始值，其中，通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值減去一得到該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值，以及通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的接收值加一來導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值；根據該多個採樣自適應偏移偏移對該當前重構塊應用採樣自適應偏移處理，其中在採樣自適應偏移處理中使用該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值，並且在視訊位元流中標示該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值；以及對該當前重構塊進行編碼或解碼。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該當前重構塊用於亮度分量，針對該當前重構塊確定四個採樣自適應偏移偏移，並且該最後一個採樣自適應偏移偏量是第四採樣自適應偏移偏移。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該當前重構塊用於色度分量，針對該當前重構塊以及另一個色度分量的另一個重構塊確定八個採樣自適應偏移偏移，並且該最後一個採樣自適應偏移偏移是第八採樣自適應偏移偏移。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中如果該當前重構塊的該採樣自適應偏移類型為OFF，則跳過該採樣自適應偏移處理。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該當前重構塊是編解碼樹塊。
  6. 一種視訊處理方法，用於視訊編解碼系統，該方法包括：接收與當前圖像中的當前色度塊相關聯的輸入資料；確定該當前色度塊的色度合併標誌，其中該色度合併標誌不用於指示該當前色度塊的對應亮度塊是否重用相鄰採樣自適應偏移參數；如果該色度合併標誌指示重用相鄰塊的採樣自適應偏移參數，則從該當前色度塊的該相鄰塊的該採樣自適應偏移參數導出該當前色度塊的採樣自適應偏移參數；如果該色度合併標誌指示不重用該相鄰塊的該採樣自適應偏移參數，則導出在視訊位元流中標示的該當前色度塊的採樣自適應偏移參數；根據導出的該採樣自適應偏移參數對該當前色度塊進行採樣自適應偏移處理；以及編碼或解碼該當前色度塊。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該色度合併標誌是色度左合併標誌，並且該相鄰塊是該當前色度塊的左側塊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，還包括確定色度上合併標誌，以及如果該色度上合併標誌指示重用上方塊的採樣自適應偏移參數，則從該當前色度塊的該上方塊的該採樣自適應偏移參數導出該當前色度塊的該採樣自適應偏移參數。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該色度合併標誌是色度上合併標誌，並且該相鄰塊是該當前色度塊的上方塊。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中當對應的亮度塊不與該對應的亮度塊的任何相鄰塊合併時，針對該當前色度塊標示該色度合併標誌。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該色度合併標誌的語法通過上下文自適應二進制算術編解碼進行上下文編解碼。
  12. 一種視訊處理方法，用於視訊編碼系統，該方法包括：接收與當前圖像中的一組重構塊相關聯的輸入資料，其中該組中的每個重構塊至少是該組中另一個重構塊的相鄰塊；基於該組中所有重構塊的統計，導出該組重構塊的採樣自適應偏移參數；根據導出的該採樣自適應偏移參數對該組中的每個重構塊應用採樣自適應偏移處理；以及通過併入所導出的該採樣自適應偏移參數對該組中的第一處理的重構塊編碼，以及通過併入每個剩餘的重構塊的採樣自適應偏移合併標誌對該組中的多個剩餘重構塊進行編碼。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，還包括：為該組中的多個重構塊導出多組個體採樣自適應偏移參數，其中基於該組中個體重構塊的統計導出每組個體採樣自適應偏移參數；決定是否根據導出的該採樣自適應偏移參數或導出的該多組個體採樣自適應偏移參數對該組中的該多個重構塊應用採樣自適應偏移處理；以及如果在該採樣自適應偏移處理中使用所導出的該多組個體採樣自適應偏移參數，則通過併入導出的該多組個體採樣自適應偏移參數來對該組中的該多個重構塊進行編碼。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，該決定是否根據所導出的該採樣自適應偏移參數或導出的該多組個體採樣自適應偏移參數對該組中的該多個重構塊應用該採樣自適應偏移處理進一步包括：使用所導出的該採樣自適應偏移參數來計算與處理該組中的該多個重構塊相關聯的組合碼率-失真成本；使用導出的該多組個體採樣自適應偏移參數來計算與處理該組中的該多個重構塊相關聯的個體碼率-失真成本；比較該組合的碼率-失真成本與該多個碼率-失真成本的總和；以及選擇對應於該組合的碼率-失真成本與該多個碼率-失真成本的該總和之間的較低成本的採樣自適應偏移參數。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該組重構塊是編解碼樹單元列，該第一處理的重構塊是該編解碼樹單元列中最左側的編解碼樹單元，並且該多個剩餘重構塊中的每一個的該採樣自適應偏移合併標誌是合併左側標誌。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該組重構塊是編解碼樹單元行，該第一處理的重構塊是該編解碼樹單元行中的最上面的編解碼樹單元，並且該多個剩餘重構塊中的每一個的該採樣自適應偏移合併標誌是上合併標誌。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，該組重構塊由M×N編解碼樹單元組成，該第一處理的重構塊是該組中的左上編解碼樹單元，並且最左列中的每個編解碼樹單元的該採樣自適應偏移合併標誌是上合併標誌，並且該組中的每個其他編解碼樹單元的該採樣自適應偏移合併標誌是合併左側標誌。
  18. 一種視訊資料處理裝置，用於視訊編解碼系統中，該裝置包括一個或多個電子電路，其被配置用於：接收與當前圖像中的當前重構塊相關聯的輸入資料；確定該當前重構塊的採樣自適應偏移類型；確定該當前重構塊的多個採樣自適應偏移偏移，並且如果該當前重構塊的該採樣自適應偏移類型是邊緣偏移或頻帶偏移，則檢查是否除了最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移均為零；如果除了該最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移都為零，則當對該當前重構塊進行編碼時，導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的新值，或者在解碼該當前重構塊時導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的原始值，其中，通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值減去一得到該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值，以及通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的接收值加一來導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值；根據該多個採樣自適應偏移偏移對該當前重構塊應用採樣自適應偏移處理，其中在採樣自適應偏移處理中使用該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值，並且在視訊位元流中標示該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值；以及對該當前重構塊進行編碼或解碼。
  19. 一種非揮發性計算機可讀介質，存儲導致裝置的處理電路執行視訊處理方法的程式指令，該方法包括：接收與當前圖像中的當前重構塊相關聯的輸入資料；確定該當前重構塊的採樣自適應偏移類型；確定該當前重構塊的多個採樣自適應偏移偏移，並且如果該當前重構塊的該採樣自適應偏移類型是邊緣偏移或頻帶偏移，則檢查是否除了最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移均為零；如果除了該最後一個採樣自適應偏移偏移之外的所有採樣自適應偏移偏移都為零，則當對該當前重構塊進行編碼時，導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的新值，或者在解碼該當前重構塊時導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的原始值，其中，通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值減去一得到該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值，以及通過將該最後一個採樣自適應偏移偏移的接收值加一來導出該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值；根據該多個採樣自適應偏移偏移對該當前重構塊應用採樣自適應偏移處理，其中在採樣自適應偏移處理中使用該最後一個採樣自適應偏移偏移的該原始值，並且在視訊位元流中標示該最後一個採樣自適應偏移偏移的該新值；以及對該當前重構塊進行編碼或解碼。
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