TWI678918B - 由解碼設備執行編碼的方法、由編碼設備執行編碼的方法以及解碼設備 - Google Patents

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Alexey Konstantinovich FILIPPOV
瓦西里 亞曆斯維奇 拉夫特斯基
Vasily Alexeevich RUFITSKIY
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Abstract

提供了一種由解碼設備執行編碼的方法、由編碼設備執 行編碼的方法以及解碼設備。所述方法包括：確定當前塊的預測方向；確定沿所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及顯示包括所預測的所述圖元的圖像。

Description

由解碼設備執行編碼的方法、由編碼設備執行 編碼的方法以及解碼設備
相關申請案交叉申請
本專利申請要求於2018年4月3日遞交的發明名稱為“處理用於圖像塊幀內預測的參考樣本(Processing Reference Samples Used for Intra-Prediction of a Picture Block)”的第15/943,853號美國非臨時專利申請案的在先申請優先權，以及2017年4月4日由Alexey Filippov等人遞交的發明名稱為“處理用於圖像塊的幀內預測的參考樣本的方法和裝置(Method and Apparatus for Processing Reference Samples Used for Intra-Prediction of a Picture Block)”的第62/481,525號美國臨時專利申請案的在先申請優先權，這兩個在先申請的全部內容以引入的方式併入本文中。
本發明是有關於一種由解碼設備執行編碼的方法、由編碼設備執行編碼的方法以及解碼設備。
即便描繪相對較短的視頻，也可能需要大量的視頻資料量，當需要在頻寬容量有限的通信網路中流傳輸或傳送資料時，可能會使難度加大。因此，在現代電信網路中傳送視頻資料之前通常會壓縮視頻資料。當視頻存儲在存放裝置上時，視頻的大小也可能成為問題，因為記憶體資源可能有限。在傳輸或存儲視頻資料之前，視訊壓縮設備經常在信源處使用軟體和/或硬體對視頻資料進行編碼，從而減少表示數位視訊圖像所需的資料量。然後，壓縮資料由解碼視頻資料的視頻解壓設備在目的地處接收。在網路資源有限同時對更高視頻品質的需求不斷增長的情況下，需要既提高壓縮率又幾乎無損圖像品質的改進型壓縮和解壓技術。
在一項實施例中，本發明包括一種由編碼設備執行編碼的方法。所述方法包括一種由解碼設備執行編碼的方法。所述方法包括：所述解碼設備確定當前塊的預測方向；所述解碼設備確定沿所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；所述解碼設備基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；所述解碼設備使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及在電子設備的顯示器上顯示包括所預測的所述圖元的圖像。
可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方 式中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述預測方向是水準的或垂直的。
可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述預測方向是對角的。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述濾波器是平滑濾波器。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述濾波器是銳化濾波器。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述解碼設備的記憶體中存儲將一系列傳播距離映射到所述多個濾波器係數的表。
在一項實施例中，本發明包括一種由編碼設備執行編碼的方法。所述方法包括一種由編碼設備執行編碼的方法。所述方法包括：所述編碼設備確定當前塊的預測方向；所述編碼設備確定沿所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；所述編碼設備基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；所述編碼設備使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的選擇的所 述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及所述編碼設備向用於解碼位元流的解碼設備傳輸包括圖像的位元流，所述圖像包括所述圖元的圖像。
可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述預測方向是對角的。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述濾波器是平滑濾波器。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述濾波器是銳化濾波器。
在一項實施例中，本發明包括一種解碼設備，所述解碼設備包括：接收器，用於為從編碼設備接收位元流，所述位元流包含圖像；耦合到所述接收器的處理器，所述處理器用於：從所述圖像內選擇當前塊；確定所述當前塊的預測方向；確定沿著所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；使用濾波器和從所述 多個濾波器係數中的選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及可耦合到所述處理器的顯示器，所述顯示器用於顯示包括所預測的所述圖元的圖像。
可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。可選地，根據任一前述方面，在所述方面的另一實施方式中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。可選地，在任一前述方面中，所述方面的另一實施方式提供了耦合到所述處理器的記憶體，所述記憶體用於存儲將一系列傳播距離映射到所述多個濾波器係數的表。
為了清楚起見，任一上述實施例可以與任一或多個其它上述實施例組合以創建在本發明範圍內的新實施例。
這些和其它特徵通過結合附圖和權利要求中的下述詳細描述將更容易理解。
10‧‧‧編碼系統
12‧‧‧源設備
14‧‧‧目標設備
16‧‧‧電腦可讀介質
18‧‧‧視頻源
20‧‧‧視訊編碼器
22‧‧‧輸出介面
28‧‧‧輸入介面
30‧‧‧視頻解碼器
32‧‧‧顯示設備
40‧‧‧模式選擇單元
42‧‧‧運動估計單元
44‧‧‧運動補償單元
46‧‧‧幀內預測單元
48‧‧‧分區單元
50‧‧‧加法器
52‧‧‧變換處理單元
54‧‧‧量化單元
56‧‧‧熵編碼單元
58‧‧‧逆量化單元
60‧‧‧逆變換單元
62、80‧‧‧加法器
64‧‧‧參考幀記憶體
70‧‧‧熵解碼單元
72‧‧‧運動補償單元
74‧‧‧幀內預測單元
76‧‧‧逆量化單元
78‧‧‧逆變換單元
82‧‧‧參考幀記憶體
400‧‧‧方框
402‧‧‧參考樣本
404‧‧‧預測方向
406‧‧‧圖元
408‧‧‧傳播距離
500‧‧‧編碼設備
510‧‧‧一組濾波器
520‧‧‧濾波器控制器
600‧‧‧濾波器組
602‧‧‧濾波器控制模組
604‧‧‧參考樣本平滑單元
606‧‧‧幀內預測單元
608‧‧‧預測塊濾波器單元
610‧‧‧邊界平滑單元
612‧‧‧相鄰樣本
614、BL、TR‧‧‧參考樣本
616‧‧‧內插濾波器
620‧‧‧預測塊
622‧‧‧輸出
624‧‧‧幀內預測塊
626‧‧‧幀內預測參數
702、802、1102‧‧‧相鄰塊
804‧‧‧用於複製一組濾波器的參數的塊
700、800、1100、1300‧‧‧待預測的塊
900、1000、1400、1500‧‧‧方法
步驟902‧‧‧定義所選擇的幀內預測模式所屬的範圍
步驟904‧‧‧定義應當用作前向預測濾波器參數的資料來源的BU
在步驟906‧‧‧計算將用於合併的前向預測濾波器參數的值
在步驟908‧‧‧計算兩種情況下(分別是合併參數和未合併參數)的RD成本JMerge和JNoMerge
步驟910‧‧‧JMerge是否大於JNoMerge？
步驟912‧‧‧將合併標誌值設置為0(Fmerge=0)
步驟914‧‧‧將合併標誌值設置為1(Fmerge=1)
步驟1002‧‧‧Fmerge=1？
步驟1004‧‧‧定義所選擇的幀內預測模式所屬的範圍
步驟1006‧‧‧定義應當用作前向預測濾波器參數的源的BU
步驟1008‧‧‧計算將用於合併的前向預測濾波器參數的值
步驟1010‧‧‧將計算得到的前向預測濾波器參數值應用於待預測的當前塊
1100、1200‧‧‧待預測的塊
β‧‧‧角度範圍
1202‧‧‧左部相鄰塊
1104、1204、1302‧‧‧BU
1304‧‧‧左側
1306‧‧‧頂側
N‧‧‧右側
M‧‧‧底側
m、n‧‧‧預定義值
N-n、M-m、n、m‧‧‧子集
步驟1402‧‧‧確定當前塊的預測方向
步驟1404‧‧‧確定沿著預測方向的傳播距離
步驟1406‧‧‧基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個
步驟1408‧‧‧使用濾波器和所選擇的濾波器係數來預測當前塊中的圖元
步驟1410‧‧‧使用預測塊顯示生成的圖像
步驟1502‧‧‧確定當前塊的預測方向
步驟1504‧‧‧確定沿著預測方向的傳播距離
步驟1506‧‧‧基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個
步驟1508‧‧‧使用濾波器和所選擇的濾波器係數來預測當前塊中的圖元
步驟1510‧‧‧向解碼設備傳輸包含圖元的圖像的位元流
1600‧‧‧編碼設備
1610‧‧‧入埠
1620‧‧‧接收器單元
1630‧‧‧處理器
1640‧‧‧發射器單元
1650‧‧‧出埠
1660‧‧‧記憶體
1670‧‧‧RSP模組
為了更透徹地理解本發明，現參閱結合附圖和具體實施方式而描述的以下簡要說明，其中的相同參考標號表示相同部分。
圖1是示出可利用雙向預測技術的示例編碼系統的方框圖。
圖2是示出可實施雙向預測技術的示例視訊編碼器的方框圖。
圖3是示出可實施雙向預測技術的視訊編碼器示例的方框圖。
圖4示出了使用一個或多個參考樣本進行預測的塊。
圖5是用於實施濾波器係數選擇過程的視頻編碼設備。
圖6示出了濾波器組的實施例。
圖7示出了使用已經從一個相鄰塊複製的一組濾波器的參數值來預測的塊。
圖8示出了使用已經從一個相鄰塊複製的一組濾波器的參數值來預測的塊。
圖9是在編碼器側做出基於成本的率失真優化決策的方法實施例。
圖10是在解碼器側使用合併的前向預測濾波器參數的方法實施例。
圖11示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊中的基本單元(base unit，BU)收集的參數值來預測的塊。
圖12示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊中的BU收集的參數值來預測的塊。
圖13示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊中的BU收集的參數值來預測的塊。
圖14是由解碼設備執行的編碼方法的實施例。
圖15是由編碼設備執行的編碼方法的實施例。
圖16是編碼設備的示意圖。
首先應理解，儘管下文提供一項或多項實施例的說明性實施方案，但所公開的系統和/或方法可使用任何數目的技術來實施，無論該技術是當前已知還是現有的。本發明決不應限於下文所說明的說明性實現方式、附圖和技術，包括本文所說明並描述的示例性設計和實現方式，而是可在所附權利要求書的範圍以及其等效物的完整範圍內修改。
圖1是示出可利用雙向預測技術的示例編碼系統10的方框圖。如圖1所示，編碼系統10包括源設備12，該源設備12提供已編碼視頻資料，該已編碼視頻資料將稍後由目標設備14進行解碼。具體而言，源設備12可以通過電腦可讀介質16向目標設備14提供視頻資料。源設備12和目標設備14可以包括許多各種不同設備中的任何設備，包括臺式電腦、筆記本(例如膝上型)電腦、平板電腦、機上盒、“智慧”電話等手機、“智慧”平板電腦、電視機、照相機、顯示裝置、數位媒體播放機、電子遊戲機、視頻流設備等。在一些情況下，可以配備源設備12和目標設備14進行無線通訊。
目標設備14可以接收已編碼視頻資料，該已編碼視頻資料將由電腦可讀介質16進行解碼。電腦可讀介質16可以包括能夠將已編碼視頻資料從源設備12移動到目標設備14的任何類型的介質或設備。在一個示例中，電腦可讀介質16可以包括通信介質，以使得源設備12能夠直接向目標設備14即時傳輸已編碼視 頻資料。已編碼視頻資料可以根據無線通訊協定等通信標準進行調製，並且可以傳輸到目標設備14。通信介質可以包括任何無線或有線通信介質，例如射頻(radio frequency，RF)頻譜或一個或多個物理傳輸線。通信介質可以形成局域網、廣域網路或例如互聯網的全球網路等分組網路的一部分。通信介質可以包括路由器、交換機、基站或可用於促進源設備12到目標設備14的通信的任何其它設備。
在一些示例中，已編碼資料可以從輸出介面22輸出到存放裝置。類似地，已編碼資料可以通過輸入介面28從存放裝置進行訪問。存放裝置可以包括多種分散式或本地訪問的資料存儲介質中的任何一種，例如硬碟驅動器、藍光光碟、數位視訊光碟(digital video disk，DVD)、唯讀光碟(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、快閃記憶體、易失性或非易失性記憶體或用於存儲已編碼視頻資料的任何其它合適的數位存儲介質。在又一示例中，存放裝置可對應於檔案伺服器或可存儲由源設備12生成的已編碼視頻的其它中間存放裝置。目標設備14可通過分流或下載從存放裝置中訪問所存儲的視頻資料。檔案伺服器可以是能夠存儲已編碼視頻資料並將已編碼視頻資料傳輸到目標設備14的任何類型的伺服器。示例檔案伺服器包括網路服務器(例如用於網站)、檔案傳輸通訊協定(file transfer protocol，FTP)伺服器、網路連接存儲(network attached storage，NAS)設備或本地磁碟機。目標設備14可通過包括互聯網連接在內的任何標準資料連接來訪 問已編碼視頻資料。互聯網連接可以包括適合於訪問存儲在檔案伺服器上的已編碼視頻資料的無線通道(例如Wi-Fi連接)、有線連接(例如數位用戶線路(digital subscriber line，DSL)、纜線數據機等)、或者無線通道與有線連接兩者的組合。來自存放裝置的已編碼視頻資料的傳輸可以是資料流、下載傳輸或它們的組合。
本發明的技術不一定限於無線應用或設置。這些技術可應用於視頻編碼以支援各種多媒體應用中的任一種，例如無線電視廣播、有線電視傳輸、衛星電視傳輸、互聯網流媒體視頻傳輸，例如超文字傳輸協定動態自我調整流媒體(dynamic adaptive streaming over hypertext transfer protocol，DASH)、編碼到資料存儲介質上的數位視訊、存儲在資料存儲介質上的數位視訊的解碼或其它應用。在一些示例中，編碼系統10可以用於支援單向或雙向視頻傳輸，以支援視頻推流、視頻重播、視頻廣播和/或視頻電話等應用。
在圖1的示例中，源設備12包括視頻源18、視訊編碼器20和輸出介面22。目標設備14包括輸入介面28、視頻解碼器30和顯示設備32。根據本發明，源設備12的視訊編碼器20和/或目標設備14的視頻解碼器30可用於應用雙向預測技術。在其它示例中，源設備和目標設備可以包括其它元件或部件。例如，源設備12可以從外部相機等外部視頻源接收視頻資料。而且，目標設備14可以與外部顯示裝置連接，而不包括集成顯示裝置。
圖1所示的編碼系統10僅是一個示例。雙向預測技術可 以由任何數位視訊編碼和/或解碼設備來執行。儘管本發明的技術一般由視頻編碼設備執行，但這些技術還可由通常稱為“CODEC”的視訊編碼器/解碼器執行。此外，本發明的技術還可以由視頻前置處理器執行。視訊編碼器和/或解碼器可以是圖形處理器(graphics processing unit，GPU)或類似設備。
源設備12和目標設備14僅是以下情況中的編碼設備的示例：源設備12生成已編碼視頻資料，再將已編碼視頻資料傳輸到目標設備14。在一些示例中，源設備12和目標設備14可以以基本對稱的方式操作，使得源設備12和目標設備14各自包括視頻編碼和解碼元件。因此，編碼系統10可支援視頻設備12與視頻設備14之間的單向或雙向視頻傳輸，以進行視頻推流、視頻重播、視頻廣播或視頻電話等。
源設備12的視頻源18可以包括攝像機等視訊擷取裝置、包含先前捕獲的視頻的視頻資料庫和/或用於從視頻內容提供者接收視頻的視頻饋送介面。作為另一替代方案，視頻源18可以生成基於電腦圖形的資料作為源視頻，或者生成直播視頻、存檔視頻和電腦生成的視頻的組合。
在一些情況下，當視頻源18是攝像機時，源設備12和目標設備14可以形成拍照手機或可視手機。然而，如上所述，本發明中所述的技術通常可應用於視頻編碼，並且可應用於無線和/或有線應用。在每種情況下，可由視訊編碼器20對所捕獲、預先捕獲或電腦生成的視頻進行編碼。然後，可由輸出介面22將已編 碼視頻資訊輸出到電腦可讀介質16上。
電腦可讀介質16可以包括無線廣播或有線網路傳輸等暫態性介質或者硬碟、快閃記憶體、光碟、數位視訊光碟、藍光光碟或其它電腦可讀介質等存儲介質(即非暫時性存儲介質)。在一些示例中，網路服務器(未示出)可以從源設備12接收已編碼視頻資料並且通過網路傳輸將已編碼視頻資料提供給目標設備14。類似地，碟片衝壓設施等媒體生產設施的計算設備可以從源設備12接收已編碼視頻資料並且產生包含該已編碼視頻資料的光碟。因此，在各種示例中，電腦可讀介質16可理解為包括各種形式的一個或多個電腦可讀介質。
目標設備14的輸入介面28從電腦可讀介質16接收資訊。電腦可讀介質16的資訊可以包括由視訊編碼器20定義的語法資訊，視訊編碼器20還由視頻解碼器30使用，語法資訊包括描述塊和其它已編碼單元的特性和/或處理的語法元素，例如圖片組(group of picture，GOP)。顯示設備32將已解碼視頻資料顯示給使用者，並且可包括多種顯示裝置中的任何一種，例如陰極射線管(cathode ray tube，CRT)、液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、等離子顯示器、有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)顯示器或其它類型的顯示裝置。
視訊編碼器20和視頻解碼器30可根據目前正在開發的高效率視頻編碼(High Efficiency Video Coding，HEVC)標準等視頻編碼標準操作，且可以符合HEVC測試模型(HEVC Test Model，HM)。或者，視訊編碼器20和視頻解碼器30還可根據其它專有或行業標準操作，例如國際電信聯盟電信標準化部門(International Telecommunications Union Telecommunication Standardization Sector，ITU-T)H.264標準，或稱為運動圖像專家組(Motion Picture Expert Group，MPEG)-4，第10部分，高級視頻編碼(Advanced Video Coding，AVC)，H.265/HEVC或這些標準的擴展。然而，本發明的技術不限於任何特定的編碼標準。視頻編碼標準的其它示例包括MPEG-2和ITU-T H.263。儘管在圖1中未示出，但是在一些方面中，視訊編碼器20和視頻解碼器30各自可以與音訊編碼器和解碼器集成，且可以包括適當的複用器-解複用器(multiplexer-demultiplexer，MUX-DEMUX)單元或其它硬體及軟體，以對通用資料流程或單獨資料流程中的音訊和視頻進行編碼處理。如果適用，MUX-DEMUX單元可以符合ITU H.223複用器協議或使用者資料包通訊協定(user datagram protocol，UDP)等其它協議。
視訊編碼器20和視頻解碼器30各自可實施為各種合適的編碼器電路中的任一個，例如一個或一個微處理器、數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)、專用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、現場可程式設計閘陣列(field programmable gate array，FPGA)、離散邏輯、軟體、硬體、固件或它們的任何組合。當本發明的技術部分以軟體實施時，設備可以將軟體的指令存儲在合適的非暫態性電腦可讀介質中，並且使 用一個或多個處理器以硬體形式執行這些指令，從而執行本發明的技術。視訊編碼器20和視頻解碼器30都可包括在一個或多個編碼器或解碼器中，其中任一者可作為組合編碼器/解碼器(combined encoder/decoder，CODEC)的一部分而集成在相應設備中。包括視訊編碼器20和/或視頻解碼器30的設備可以包括積體電路、微處理器和/或蜂窩電話等無線通訊設備。
圖2是示出可實施雙向預測技術的視訊編碼器20的示例的方框圖。視訊編碼器20可執行視頻片內的視頻塊的幀內和幀間編碼。幀內編碼依賴於空間預測以減少或移除給定視頻幀或圖像內的視頻中的空間冗餘。幀間編碼依賴於時間預測以減少或移除視頻組的相鄰幀或圖像內的視頻中的時間冗餘。幀內模式(I模式)可指幾種基於空間的編碼模式中的任何一種。幀間預測模式，例如單向預測(P模式)或雙向預測(B模式)，可指幾種基於時間的編碼模式中的任何一種。
如圖2所示，視訊編碼器20接收待編碼的視頻幀內的當前視頻塊。在圖2所示的示例中，視訊編碼器20包括模式選擇單元40、參考幀記憶體64、加法器50、變換處理單元52、量化單元54和熵編碼單元56。模式選擇單元40又包括運動補償單元44、運動估計單元42、幀內預測單元46和分區單元48。對於視頻塊重構，視訊編碼器20還包括逆量化單元58、逆變換單元60和加法器62。還可以包括去塊效應濾波器(圖2中未示出)以，用於對塊邊界進行濾波，以去除重構視頻中的塊效應偽影。如果需要， 去塊效應濾波器通常會對加法器62的輸出進行濾波。除了去塊效應濾波器，還可使用其它濾波器(環內或後環)。為了簡潔起見，沒有示出這些濾波器，但是如果需要，這些濾波器可以(作為環內濾波器)對加法器50的輸出進行濾波。
在編碼過程中，視訊編碼器20接收待編碼的視頻幀或視頻片。視頻幀或視頻片可分為多個視頻塊。運動估計單元42和運動補償單元44對相對於一個或多個參考幀中的一個或多個塊的接收到的視頻塊執行幀間預測編碼，從而提供時間預測。或者，幀內預測單元46可對相對於與待編碼的塊相同的幀或片內的一個或多個相鄰塊的接收到的視頻塊執行幀內預測編碼，從而提供空間預測。視訊編碼器20可執行多個編碼通道，從而為視頻資料的每個塊選擇適當的編碼模式，等等。
此外，分區單元48可基於在前述編碼通道中對前述分區方案進行的評估將視頻資料的塊劃分成子塊。例如，分區單元48最初可將幀或片劃分成最大編碼單元(largest coding unit，LCU)，然後基於率失真分析(例如率失真優化)將每個LCU劃分成子編碼單元(sub-coding unit，sub-CU)。模式選擇單元40還可生成一個四叉樹資料結構，指示將LCU劃分成子CU。四叉樹的葉節點CU可包括一個或多個預測單元(prediction unit，PU)以及一個或多個變換單元(transform unit，TU)。
本發明使用術語“塊”來指代在HEVC場景下的CU、PU或TU中的任一個，或在其它標準場景下的類似資料結構(例如在 H.264/AVC下的宏塊和子塊)。CU包括編碼節點以及與編碼節點相關的PU和TU。CU的大小對應於編碼節點的大小並且是正方形。CU的大小範圍可以從8×8圖元到樹塊的大小，最大為64×64圖元或更大。每個CU可以包含一個或多個PU以及一個或多個TU。與CU相關的語法資料可以描述將CU劃分成一個或多個PU，等等。是跳過CU，還是對CU使用直接模式編碼、幀內預測模式編碼或幀間預測模式編碼，所使用的分區模式可以不同。PU可以劃分為非正方形形狀。與CU相關的語法資料還可以描述為將CU劃分成一個或多個TU，等等。TU的形狀可以是正方形或非正方形(例如矩形)。
模式選擇單元40可基於錯誤結果選擇幀內或幀間編碼模式之一，將得到的幀內或幀間編碼塊提供給加法器50以生成殘差塊資料，並提供給加法器62來重構已編碼塊以用作參考幀。模式選擇單元40還為熵編碼單元56提供語法元素，例如運動向量、幀內模式指示符、分區資訊和其它此類語法資訊。
運動估計單元42和運動補償單元44可高度集成，但是出於概念目的分別說明。運動估計單元42所執行的運動估計是生成運動向量的過程，所述運動向量估計視頻塊的運動。例如，運動向量可指示相對於參考幀(或其它編碼單元)內的預測塊的當前視頻幀或圖像內的視頻塊的PU的位移，其中所述參考幀內的預測塊相對於當前幀(或其它編碼單元)內正在編碼的當前塊。預測塊是根據圖元差發現與待編碼的塊緊密匹配的塊，該圖元差可 通過絕對差值(sum of absolute difference，SAD)、方差值(sum of square difference，SSD)或其它不同度量進行確定。在一些示例中，視訊編碼器20可計算參考幀記憶體64內存儲的參考圖像的分段整數圖元位置的值。例如，視訊編碼器20可內插參考圖像的四分之一圖元位置、八分之一圖元位置或其它分數圖元位置的值。因此，運動估計單元42可執行有關全圖元位置和分數圖元位置的運動搜索，並輸出具有分數圖元精度的運動向量。
運動估計單元42通過將PU的位置與參考圖像的預測塊的位置進行比較來計算幀間編碼片內視頻塊的PU的運動向量。參考圖像可以從第一參考圖像清單(清單0)或第二參考圖像清單(清單1)中選擇，這兩個清單中的每一個標識存儲在參考幀記憶體64中的一個或多個參考圖像。運動估計單元42將計算得到的運動向量發送到熵編碼單元56和運動補償單元44。
由運動補償單元44執行的運動補償可能涉及基於由運動估計單元42所確定的運動向量來提取或生成預測塊。再者，在一些示例中，運動估計單元42和運動補償單元44可以在功能上進行集成。在接收到當前視頻塊的PU的運動向量時，運動補償單元44可以定位一個參考圖像清單中運動向量所指向的預測塊。加法器50通過從當前正在編碼的視頻塊的圖元值中減去預測塊的圖元值來形成圖元差值，從而形成殘差視頻塊，如下所述。一般情況下，運動估計單元42執行相對於亮度組件的運動估計，運動補償單元44將基於亮度元件計算得到的運動向量用於色度元件和亮度 元件。模式選擇單元40還可生成與視頻塊和視頻片相關的語法元素，以供視頻解碼器30在解碼視頻片的視頻塊時使用。
幀內預測單元46可以對當前塊進行幀內預測，作為由運動估計單元42和運動補償單元44執行的幀間預測的替代，如上所述。具體而言，幀內預測單元46可以確定用於對當前塊進行編碼的幀內預測模式。在一些示例中，幀內預測單元46可在單獨的編碼通道中等使用各種幀內預測模式對當前塊進行編碼，而幀內預測單元46(或模式選擇單元40，在一些示例中)可從測試模式中選擇要使用的適當的幀內預測模式。
例如，幀內預測單元46可使用率失真分析對各種測試幀內預測模式計算率失真值，並從測試模式中選擇具有最佳率失真特性的幀內預測模式。率失真分析一般確定已編碼塊和原始未編碼塊之間的失真(或誤差)量，對原始未編碼塊進行編碼來生成已編碼塊，同時位元速率(即位數)用於生成已編碼塊。幀內預測單元46可計算各種已編碼塊的失真比率和速率，以確定哪個幀內編碼模式顯示該塊的最佳率失真值。
此外，幀內預測單元46可用於使用深度建模模式(depth modeling mode，DMM)對深度圖的深度塊進行編碼。模式選擇單元40可使用率失真優化(rate-distortion optimization，RDO)等來確定可用DMM是否比幀內預測模式和其它DMM產生更好的編碼結果。可以將對應於深度圖的紋理圖像的資料存儲在參考幀記憶體64中。運動估計單元42和運動補償單元44還可以用於對深 度圖的深度塊進行幀間預測。
在為塊選擇幀內預測模式(例如，傳統幀內預測模式或某種DMM)之後，幀內預測單元46可將指示該塊的所選幀內預測模式的資訊提供給熵編碼單元56。熵編碼單元56可對指示所選幀內預測模式的資訊進行編碼。視訊編碼器20可在已傳輸位元流中包括配置資料，配置資料可包括多個幀內預測模式索引表和多個已修改的幀內預測模式索引表(也稱為碼字映射表)、對各種塊的編碼上下文的定義以及用於每種上下文的最可能的幀內預測模式、幀內預測模式索引表和已修改的幀內預測模式索引表的指示。
視訊編碼器20通過從正在編碼的原始視頻塊中減去來自模式選擇單元40的預測資料，以形成殘差視頻塊。加法器50表示執行這種減法操作的一個或多個元件。
變換處理單元52對殘差塊應用離散余弦變換(discrete cosine transform，DCT)或概念上類似的變換等變換，從而產生包括殘差變換系數值的視頻塊。變換處理單元52可以執行概念上類似於DCT的其它變換。還可使用小波變換、整數變換、子帶變換或其它類型的變換。
變換處理單元52對殘差塊應用變換，以產生具有殘差變換係數的塊。該變換可將殘差資訊從圖元值域轉換到變換域，例如頻域。變換處理單元52可將得到的變換係數發送給量化單元54。量化單元54將變換係數量化以進一步降低位元速率。量化過程可降低與部分或全部係數相關的比特深度。量化度可通過調整 量化參數進行修改。在一些示例中，量化單元54然後可對包括量化變換係數的矩陣執行掃描。或者，熵編碼單元56可執行掃描。
量化後，熵編碼單元56對量化變換係數進行熵編碼。例如，熵編碼單元56可以執行基於上下文的自我調整變長編碼(context adaptive variable length coding，CAVLC)、基於上下文的自我調整二進位算術編碼(context adaptive binary arithmetic coding，CABAC)、基於語法的上下文自我調整二進位算術編碼(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding，SBAC)、概率區間劃分熵(probability interval partitioning entropy，PIPE)編碼或其它熵編碼技術。在基於上下文的熵編碼中，上下文可基於相鄰塊。在熵編碼單元56進行熵編碼後，已編碼位元流可以傳輸給其它設備(例如視頻解碼器30)或進行歸檔以供稍後傳輸或檢索。
逆量化單元58和逆變換單元60分別應用逆量化和逆變換在圖元域中重構殘差塊，以便稍後用作參考塊，等等。運動補償單元44可通過將殘差塊添加到參考幀記憶體64的其中一個幀的預測塊來計算參考塊。運動補償單元44還可將一個或多個內插濾波器應用到重構殘差塊中，從而計算分段整數圖元值以在運動估計時使用。加法器62將重構殘差塊添加到由運動補償單元44生成的運動補償預測塊中，以生成重構視頻塊以供在參考幀記憶體64中存儲。重構視頻塊可由運動估計單元42和運動補償單元44用作參考塊以在後續視頻幀中對塊進行幀間編碼。
圖3是示出可實施雙向預測技術的視頻解碼器30的示例的方框圖。在圖3的示例中，視頻解碼器30包括熵解碼單元70、運動補償單元72、幀內預測單元74、逆量化單元76、逆變換單元78、參考幀記憶體82和加法器80。在一些實例中，視頻解碼器30可執行通常相對於視訊編碼器20(圖2)所描述的編碼通道而言相反的解碼通道。運動補償單元72可基於從熵解碼單元70接收的運動向量生成預測資料，而幀內預測單元74可基於從熵解碼單元70接收的幀內預測模式指示符生成預測資料。
在解碼過程中，視頻解碼器30從視訊編碼器20接收表示已編碼視頻片的視頻塊的已編碼視頻位元流和相關語法元素。視頻解碼器30的熵解碼單元70對位元流進行熵解碼以生成量化係數、運動向量或幀內預測模式指示符，和其它語法元素。熵解碼單元70將運動向量和其它語法元素轉發給運動補償單元72。視頻解碼器30可以在視頻片級別和/或視頻塊級別接收語法元素。
當視頻片編碼為幀內編碼(I)片時，幀內預測單元74可基於已傳送的幀內預測模式和當前幀或圖像的先前已解碼塊中的資料生成當前視頻片的視頻塊的預測資料。在視頻幀編碼為幀間編碼(例如B、P或GPB)片時，運動補償單元72基於運動向量和從熵解碼單元70接收到的其它語法元素為當前視頻片的視頻塊產生預測塊。預測塊可由其中一個參考圖像清單內的其中一個參考圖像產生。視頻解碼器30可基於存儲在參考幀記憶體82中的參考圖像使用預設構建技術來構建參考幀列表，即列表0和列 表1。
運動補償單元72通過解析運動向量和其它語法元素來確定當前視頻片的視頻塊的預測資訊，並使用該預測資訊為正在解碼的當前視頻塊生成預測塊。例如，運動補償單元72使用部分接收到的語法元素來確定用於對視頻片的視頻塊進行編碼的預測模式(例如幀內或幀間預測)、幀間預測片類型(例如B片、P片或GPB片)、視頻片的一個或多個參考圖像清單的構建資訊、視頻片的每個幀間編碼視頻塊的運動向量、視頻片的每個幀間編碼視頻塊的幀間預測狀態以及其它資訊，從而對當前視頻片中的視頻塊進行解碼。
運動補償單元72還可基於內插濾波器執行內插。運動補償單元72可使用在視頻塊的編碼期間視訊編碼器20所使用的內插濾波器來計算參考塊的分段整數圖元的內插值。在這種情況下，運動補償單元72可確定接收到的語法元素中的視訊編碼器20所使用的內插濾波器，並使用該內插濾波器生成預測塊。
可以將對應於深度圖的紋理圖像的資料存儲在參考幀記憶體82中。運動估計單元72還可以用於對深度圖的深度塊進行幀間預測。
本領域技術人員將認識到，圖1的編碼系統10適合於實現各種視頻編碼技術，包括但不限於基於傳播距離的濾波、信號隱藏和基於從相鄰塊獲得的濾波器資訊的濾波，下文將對此進行更充分的解釋。
數位視訊通信和存儲應用由各種各樣的數位設備實現，例如數碼相機、蜂窩無線電話、膝上型電腦、廣播系統、視頻電話會議系統，等等。視訊壓縮是這些應用中最重要且最具挑戰性的任務之一。視訊壓縮任務複雜，並且受兩個矛盾參數的限制：壓縮效率和計算複雜度。ITU-T H.264/AVC或ITU-T H.265/HEVC等視頻編碼標準在這些參數之間進行了權衡。
最先進的視頻編碼標準主要基於將源圖像劃分為塊。這些塊的處理取決於它們的大小、空間位置以及編碼器所指定的編碼模式。根據預測類型可以將編碼模式分成兩組：幀內預測模式和幀間預測模式。幀內預測模式使用同一圖像的圖元來生成參考樣本，從而計算正被重構的塊的圖元的預測值。幀內預測還可以稱為空間預測。幀間預測模式設計用於時間預測並且使用上一個或下一個圖像(例如相鄰塊)的參考樣本來預測當前圖像的塊的圖元。
由於冗餘類型不同，幀內編碼的預測過程和幀間編碼的預測過程也是不同的。幀內預測通常構建參考樣本的一維緩衝器。幀間預測通常使用二維參考圖元矩陣的子圖元內插。為了改進預測結果，可以針對幀內編碼和幀間編碼使用附加處理(例如，針對幀內預測對參考樣本進行平滑處理，針對幀間預測對參考塊進行銳化處理)。
最近採用的ITU-T H.265/HEVC標準(ISO/IEC 23008-2：2013，“資訊技術-異構環境中的高效編碼和媒體傳送： 第2部分：高效視頻編碼(Information technology-High efficiency coding and media delivery in heterogeneous environments-Part 2：High efficiency video coding)”，2013年11月)公佈了一套最新的視頻編碼工具，該套工具在編碼效率與計算複雜度之間進行了權衡。
類似於ITU-T H.264/AVC視頻編碼標準，HEVC/H.265視頻編碼標準規定將源圖像劃分為塊，例如CU。每個CU可以進一步分成更小的CU或PU。可以根據應用於PU圖元的處理類型來對PU進行幀內預測或幀間預測。在幀間預測情況下，PU表示使用為PU指定的運動向量通過運動補償來處理的圖元的面積。對於幀內預測，PU指定一組TU的預測模式。TU可以具有不同的尺寸(例如，4×4、8×8、16×16和32×32圖元)，並且可以以不同的方式進行處理。對於TU，執行變換編碼(即預測誤差正在用DT進行變換)並對變換編碼進行量化。因此，重建的圖元包含能夠影響預測準確度的量化雜訊和塊效應偽影。
為了減少對幀內預測的這種影響，已經對HEVC/H.265採用參考圖元濾波。對於幀間預測，使用子圖元內插來計算參考圖元。在運動補償情況下的參考圖元平滑可以與子圖元內插過程的抗混疊濾波組合進行。
已經提出了模式自我調整幀內預測平滑技術。平滑濾波取決於所選擇的幀內預測模式和在視頻位元流中編碼的標誌。根據針對塊定義的幀內預測模式，參考樣本可以由濾波器進行平滑 或者在不被修改的情況下使用。對於對參考樣本進行平滑的情況，平滑濾波器的選擇也可以基於幀內預測模式。另外，該選擇可以根據從位元流重建的標誌的值來執行。
當前的HEVC/H.265標準部分地使用這種技術。具體地，若存在幾種幀內模式和塊大小的組合，則關閉濾波器平滑。
參考樣本自我調整濾波器(reference sample adaptive filter，RSAF)已經被認為是適用於HEVC/H.265標準的參考樣本濾波器的擴展。該自我調整濾波器在平滑之前劃分或分割參考樣本以將不同的濾波器應用於不同的分段。另外，資料隱藏過程已用於傳送平滑標誌。聯合開發模型1(Joint Exploration Model 1，JEM1)採用簡化版本的參考樣本自我調整濾波器，JEM1包含若干使用平滑的其它工具，包括：四抽頭幀內內插濾波器、邊界預測濾波器和/或多參數幀內預測(multi-parameter intra prediction，MPI)，MPI可以由位置相關幀內預測組合(position dependent intra prediction combination，PDPC)來替代。
但是，上述方法遇到問題，包括在編碼或解碼期間的大量信令工作和視頻的過平滑處理。
本文公開了一種根據傳播距離來選擇濾波器強度的方法，該傳播距離是參考樣本與正被預測的圖元之間的距離。傳播距離取決於要預測的塊的寬高比(例如，寬度除以高度)和幀內預測模式的方向性，下文將對此進行更充分的解釋。該方法適用於平滑濾波器或銳化濾波器的應用等。
圖4示出了使用一個或多個參考樣本402來預測的塊400。參考樣本402在本文中也可以稱為參考圖元或基本單元(base unit，BU)。如圖所示，圖4中的參考樣本402沿著方框400的左邊和頂邊配置。然而，也可以在預測期間使用來自其它位置(未示出)的參考樣本402。塊400的寬度(width，W)為四個圖元，高度(height，H)為八個圖元。然而，方框400在實際應用中可以具有其它尺寸並且可以具有除矩形之外的形狀。
可使用若干幀內預測模式中的其中一種，包括水準模式、垂直模式或對角模式等，來預測塊400。為了便於討論，圖4中的塊400可以描繪為使用對角預測模式進行預測。對應於針對方框400選擇的對角預測模式的預測方向404在圖4中用三個箭頭表示。
當正在預測塊400內的圖元406時，確定沿著預測方向404從參考樣本402到圖元406的傳播距離408。此後，可以使用傳播距離408來選擇多個濾波器係數中的其中一個。在一項實施例中，相對於正被預測的圖元(例如圖元406)具有較短傳播距離408的參考樣本402(在圖4中以斜線框示出)對應於較弱的參考樣本濾波器，相對於正被預測的圖元的具有較長傳播距離408的參考樣本402(在圖4中以空白框示出)對應於較強的參考樣本濾波器。提供了該過程的一個示例。假定對應於圖4中的圖元406的傳播距離408被確定為四個(例如，約為四、四捨五入為四等)。使用表1中已有的映射，選擇濾波器係數[1,6,1]。
如表1所示，根據傳播距離408，濾波器係數的強度從左至右增強。也就是說，在一項實施例中，濾波器係數的強度與傳播距離408成正比。實際上，對於0圖元與3圖元之間的傳播距離，應用相對較弱的濾波器係數[1]。對於21圖元和48圖元之間的傳播距離，應用較強的濾波器係數[1,2,1]。此外，對於大於64圖元的傳播距離，應用最強的濾波器係數[2,7,14,7,2]。應該認識到，表1中的參數出於討論目的而提供。實際上，可以在實際應用中使用不同的傳播距離408和不同的濾波器係數。
一旦基於傳播距離408選擇了這些濾波器係數中的其中一個，則使用適當的濾波器(例如平滑濾波器、銳化濾波器等)來預測圖元406。在一項實施例中，重複預測過程，直到塊400中的每個圖元406已經完成預測。因為每個圖元406使用基於該特定圖元的傳播距離408的濾波器係數來預測，所以由編碼設備執行的編碼處理得以改進。可以在編碼器(例如視訊編碼器20)和解碼器(例如視頻解碼器30)二者處執行對圖元406應用基於預測距離408的濾波器係數的過程。
圖5是用於實施本文所述的濾波器係數選擇過程的視頻 編碼設備500。編碼設備500可以類似於圖1的視訊編碼器20或視頻解碼器30。如圖所示，編碼設備500包括一組濾波器510和濾波器控制器520。
該組濾波器510可以包括一個或多個濾波器，例如RSAF、用於幀內預測的內插濾波器和/或用於幀內預測的塊濾波器。幀內預測的塊濾波器可以包括MPI、PDPC和/或邊界平滑。這些濾波器可以通過平滑來影響幀內預測的結果。
該組濾波器510可由一個或多個主要參數和一個或多個次要參數配置。例如，該組濾波器510的第一組濾波器可以由主參數配置，並且該組濾波器510的第二組濾波器可以由第二組濾波器配置。主要參數和次要參數可以是以下項中的一個或多個：預測單元的大小、正被預測的塊的大小、幀內預測模式、多參數幀內模式索引和/或參考樣本濾波標誌。在一項實施例中，第一組濾波器和第二組濾波器重疊。
濾波器控制器520用於基於傳播距離(例如圖4中的傳播距離408)來選擇或確定濾波器係數。濾波器控制器520用於基於一個或多個主要參數以及該組濾波器510的強度準則來調整一個或多個次要參數。具體而言，濾波器控制器520可以用於部分基於一個或多個第一參數來調整一個或多個次要參數。例如，次要參數的值可以部分基於預定值，例如來自位元流的預定值，並且部分基於主要參數的調整。
此外，濾波器控制器520還可以用於基於該組濾波器510 的強度準則來調整一個或多個次要參數。濾波器控制器520還能夠基於幀內預測模式和參考樣本的傳播距離來選擇新的一組參數。例如，在表1中，示出了針對不同的傳播距離範圍而設計的一組不同的係數。包含在表1中的資訊既可以存儲在編碼側(例如存儲在視訊編碼器20中)也可以存儲在解碼側(例如存儲在視頻解碼器30中)。由於存儲了資訊，因此需要從編碼側和解碼側傳輸的資訊較少。實際上，傳播距離範圍可以在解碼側單獨匯出，並且可以從現有表1中查找到對應的係數。
幀內預測過程可以是在編碼器側和/或解碼器側的混合視頻編碼工具鏈的一部分。類似地，幀間預測程式可以包括一組濾波器(例如，內插濾波器和預測濾波器)，該組濾波器可能導致用作參考的塊過度平滑或過度銳化處理，該參考實際上是用於幀間預測的幀內預測塊的模擬。
圖6示出了濾波器組600(也稱為一組濾波器)的實施例。濾波器組600由濾波器控制模組602實施。濾波器控制模組602可以與圖5的濾波器控制器520類似。在一項實施例中，濾波器控制模組602用於在不同的幀內預測階段調整濾波參數，下文將對此進行更充分的解釋。
在一項實施例中，該組濾波器600包括參考樣本平滑單元604、幀內預測單元606、預測塊濾波器單元608和邊界平滑單元610。參考樣本平滑單元604用於接收一個或多個相鄰樣本612作為輸入。一個或多個相鄰樣本612可以與圖4的參考樣本402 類似。參考樣本平滑單元604用於對相鄰樣本612進行平滑處理和/或進一步處理以獲得一個或多個參考樣本614，該一個或多個參考樣本614提供給幀內預測單元606作為輸入。幀內預測單元606包括內插濾波器616。幀內預測單元606的輸出618由預測塊濾波器單元608作為輸入接收。
預測塊濾波器單元608用於計算一個或多個預測塊620，該一個或多個預測塊620被饋送給邊界平滑單元610作為輸入。邊界平滑單元610生成一個或多個幀內預測塊624作為輸出622。
在一項實施例中，濾波器控制模組602可以用於讀取幀內預測參數626作為主要參數。此外，濾波器控制模組602可以用於基於這些主要參數來匯出次要參數。
包括該組濾波器600的視頻編碼設備(例如視訊編碼器20、視頻解碼器30)可用於有選擇地使用參考樣本濾波器的隱式或顯式信令，即僅用於滿足特定條件的那些TU。
四叉樹分區結果可以用作使用顯式或隱式信令的參考樣本濾波器選擇的指示。具體而言，當PU的大小大於閾值(例如32×32)時，將參考樣本濾波器標誌設置為零。當PU大小的條件為真時，可以根據PU大小和/或幀內模式條件僅選擇“無濾波器”和“應用弱濾波器”選項。
本文還公開了指定在視頻編碼過程中使用的隱藏條件的方法。隱藏用於在沒有向信令引入新的語法元素(例如符號位元 隱藏)的情況下用信號發送資訊，下文將對此進行更充分的解釋。解碼器(例如視頻解碼器30)使用隱藏條件來推導隱藏資訊的存在。在一項實施例中，在量化變換係數內執行隱藏。
在第一實施例中，當有效量化變換係數的數量小於閾值(例如3個、4個、5個有效係數)時，觸發隱藏條件。在第二實施例中，當最後一個和第一個有效量化變換係數的位置之間的距離小於或等於閾值時(例如在預定義掃描順序內有3個、4個、5個或6個係數位置)，觸發隱藏條件。在另一項實施例中，隱藏條件可以是前述第一實施例和第二實施例的組合。
隱藏條件可以用作顯式信令標誌存在的指示。例如，當有效量化變換係數的數量小於閾值時，禁用位置相關預測組合(position dependent prediction combination，PDPC)，而且PDPC標誌未進行編碼。在一項實施例中，當最後一個和第一個有效量化變換係數的位置之間的距離小於或等於閾值時，禁用自我調整參考樣本平滑(adaptive reference samples smoothing，ARSS)隱藏或顯式信令。
因此，通過評估量化殘差信號係數來確定用於生成預測信號的幀內預測工具列表。
本文還公開了一種針對類似於濾波器組510的一組濾波器引入合併模式的方法。不是對該組濾波器的所有參數值進行傳輸，而是從一個或多個相鄰塊中獲得這些值，下文將對此進行更充分的解釋。為了表示已經從一個或多個相鄰塊獲得了這些值， 要對合併標誌進行設置。
圖7示出了使用已經從一個相鄰塊702中複製的一組濾波器的參數值來預測的塊700。如圖7所示，已經從塊700上方的相鄰塊702複製了該組濾波器的參數值。在一項實施例中，可以從圖7中所示的其它相鄰塊702中的任何一個或多個複製該組濾波器的參數值。為了表示已經從一個或多個相鄰塊中獲得了這些值，將合併標記設置為二進位值(例如1)。
圖8示出了使用已經從一個相鄰塊802中複製的一組濾波器的參數值來預測的塊800。如圖8所示，使用若干相鄰的塊802來匯出該組濾波器的參數值。在這種情況下，參數值從屬於相鄰TU(未示出)的每個相鄰基本單元(base unit，BU)804收集。對所收集的參數值進行進一步處理以獲得將應用於待預測的塊800的參數值。例如，當參數值是二進位值(例如使用二進位標誌作為濾波器參數)時，可以根據以下等式使用多數規則：P=arg max{N P=0,N P=1}
其中，N P=0和N P=1分別表示參數值等於0和1的BU。
圖9是在編碼器側(在視訊編碼器20處)做出基於成本的率失真優化決策的方法900的實施例。方法900適於做出有關前向預測濾波器參數的合併的決定，下文將對此進行更充分的解釋。
在步驟902中，定義所選擇的幀內預測模式所屬的範圍。在步驟904中，定義應當用作前向預測濾波器參數的資料來源的 BU。在步驟906中，計算將用於合併的前向預測濾波器參數的值。在步驟908中，計算合併參數時的速率失真成本，稱為JMerge，以及未合併參數時的速率失真成本，稱為JNoMerge。
在步驟910中，對JMerge和JNoMerge進行比較以確定JMerge是否大於JNoMerge。如果JMerge大於JNoMerge，則沿著“是”分支前進到步驟912。在步驟912中，將合併標誌值設置為第一二進位值(例如0)以指示比較結果。相反，如果JMerge不大於JNoMerge，則沿著“否”分支前進到步驟914。在步驟914中，將合併標誌值設置為第二二進位值(例如1)以指示比較結果。此後，可以執行附加視頻編碼步驟或過程。
圖10是在解碼器側(例如在視頻解碼器30處)使用合併的前向預測濾波器參數的方法1000的實施例。在解碼器側執行的方法1000類似於在編碼器側執行的方法900，下文將對此進行更充分的解釋。
在步驟1002中，檢查稱為Fmerge的合併標誌的設置。如果尚未設置合併標誌(例如Fmerge=0)，則沿著“否”分支並且方法1000結束。如果已經設置了合併標誌(例如Fmerge=1)，那麼沿著“是”分支前進到步驟1004。在步驟1004中，定義所選擇的幀內預測模式所屬的範圍。在步驟1006中，定義應當用作前向預測濾波器參數的資料源的BU。在步驟1008中，計算將用於合併的前向預測濾波器參數的值。在步驟1010中，將計算得到的前向預測濾波器參數值應用於待預測的當前塊。此後，可以執行附加視頻 解碼步驟或過程。
在一項實施例中，可基於所選擇的幀內預測模式與用於匯出該組濾波器的參數值的相鄰BU的位置之間的依賴性來合併前向預測濾波器參數。圖11和圖12分別示出了用於在垂直或接近垂直以及水準和接近水準的定向模式中合併前向預測濾波器參數的機制。
圖11示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊1102中的BU 1104所收集的參數值來預測的塊1100。使用角度範圍β來確定正用於預測的定向模式，該定向模式在圖11中是垂直的或接近垂直的。這裡，頂部相鄰塊1102內的兩個中間BU 1104屬於角度範圍β(如虛線所示)。因此，在預測塊1100(或其中的圖元)時僅使用角度範圍β內的那兩個中間BU 1104。在一項實施例中，當預測當前塊1100時，合併來自兩個中間BU 1104的濾波器參數。
圖12示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊1202中的BU 1204所收集的參數值來預測的塊1200。類似於圖11，不只是使用任何BU 1204進行預測。而是，僅使用某些BU 1204。如圖12所示，使用角度範圍β來確定正用於預測的定向模式，該定向模式在圖12中是垂直的或接近垂直的。這裡，左部相鄰塊1202內的兩個中間BU 1204屬於角度範圍β(如虛線所示)。因此，在預測塊1200(或其中的圖元)時僅使用角度範圍β內的那兩個中間BU 1204。在一項實施例中，當預測當前塊1200時，合併來自兩個中間BU 1204的濾波器參數。
圖13示出了根據一項實施例提供的使用從相鄰塊(未示出)中的BU 1302所收集的參數值來預測的塊1300。具體而言，圖13示出了平面幀內預測模式的參考樣本濾波處理中的變化。
平面內預測使用兩對相對側面(例如一對是從右側與左側形成的，另一對是從頂側與底側形成的)來預測待預測塊(例如塊1300)內的值。來自左側1304和頂側1306的參考樣本分別是重構的圖元值。通過複製右上(top-right，TR)參考樣本來生成右側N。通過複製左下(bottom-left，BL)參考樣本來生成右側N。在一項實施例中，使用ARSS來僅獲得參考樣本TR的一個濾波值以修改右側N上的值和參考樣本BL的僅一個濾波值，從而修改底側M上的值。
在一項實施例中，分別通過組合TR參考樣本的濾波值或未濾波值以及通過組合BL參考樣本的濾波值或未濾波值來生成右側和底側圖元(以陰影框示出)。根據生成的樣本在底側M內或在右側N內的位置來執行對濾波參考值或未濾波參考值的選擇。根據底側M的預定義值m和右側N的預定義值n將底部M和右側N中的每一個劃分成兩個子集。在一項實施例中，基於塊寬度和高度等選擇預定義值m、n。將未濾波參考樣本複製到與右側集和底側集有關的子集n和m中。將未濾波參考樣本分別複製到與右側集和底側集有關的子集N-n和M-m中。
出於說明目的，平面幀內預測模式所使用的濾波參考樣本和未濾波參考樣本已被賦予不同的陰影圖案。同樣地，所使用 的未濾波參考樣本也已經以沒有陰影的圖案示出。
在一項實施例中，應用於參考樣本的濾波器根據參考樣本TR的塊寬度和參考樣本BL的塊高度來選擇。在一項實施例中，應用於參考樣本的濾波器根據塊高寬比進行選擇，高寬比是塊1300水準定向時塊寬度與塊高度的比率以及塊1300垂直定向時的塊高度與塊寬度的比率。
圖14是由圖3的視頻解碼器30等解碼設備實施編碼的方法1400的實施例。方法1400在需要更有效的視頻編碼時執行。在步驟1402中，確定當前塊的預測方向。預測方向可以是水準的、接近水準的、垂直的、接近垂直的、對角的，等等。在步驟1404中，確定沿著預測方向的傳播距離。在一項實施例中，傳播距離是當前塊中的待預測圖元與緊鄰當前塊的參考樣本之間測量得到的距離。
在步驟1406中，基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個。在一項實施例中，使用上述表1進行選擇。在步驟1408中，使用濾波器和所選擇的濾波器係數來預測當前塊中的圖元。在一項實施例中，濾波器是平滑濾波器或銳化濾波器。在步驟1410中，在電子設備的顯示器上顯示包括所預測的圖元的圖像。
圖15是由圖2的視訊編碼器20等編碼設備實施的編碼的方法1500的實施例。方法1500在需要更有效的視頻編碼時執行。在步驟1502中，確定當前塊的預測方向。預測方向可以是水準的、接近水準的、垂直的、接近垂直的、對角的，等等。在步 驟1504中，確定沿著預測方向的傳播距離。在一項實施例中，傳播距離是當前塊中的待預測圖元與緊鄰當前塊的參考樣本之間測量得到的距離。
在步驟1506中，基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個。在一項實施例中，使用上述表1進行選擇。在步驟1508中，使用濾波器和所選擇的濾波器係數來預測當前塊中的圖元。在一項實施例中，濾波器是平滑濾波器或銳化濾波器。在步驟1510中，向用於解碼位元流的解碼設備(例如視頻解碼器30)傳輸包含圖元的圖像的位元流。
圖16為根據本發明實施例的編碼設備1600的示意圖。編碼設備1600適合於實現如本文所述的公開實施例。編碼設備1600包括：入埠1610和接收器單元(Rx)1620，用於接收資料；處理器、邏輯單元或中央處理器(central processing unit，CPU))1630，用於處理資料；發射器單元(Tx)1640和出埠1650，用於傳輸資料；以及記憶體1660，用於存儲資料。編碼設備1600還可以包括耦合到入埠1610、接收器單元1620、發射器單元1640和出埠1650的光電(optical-to-electrical，OE)組件和電光(electrical-to-optical，EO)元件，用於控制光信號或電信號的出入。
處理器1630以硬體和軟體形式來實施。處理器1630可實施為一個或多個CPU晶片、核(例如多核處理器)、現場可程式設計閘陣列(field-programmable gate array，FPGA)、專用積體 電路(application specific integrated circuit，ASIC)和數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)。處理器1630與入埠1610、接收器單元1620、發射器單元1640、出埠1650和記憶體1660進行通信。處理器1630包括參考樣本處理(references sample processing，RSP)模組1670。RSP模組1670實施上述公開的實施例。例如，RSP模組1670實施、處理、準備或提供各種編碼操作。因此，包含RSP模組1670對編碼設備1600的功能提供了實質性改進，並且實現了編碼設備1600到不同狀態的轉換。或者，RSP模組1670以存儲在記憶體1660中並由處理器1630執行的指令來實施。
記憶體1660包括一個或多個磁片、磁帶驅動器和固態驅動器，並且可以用作溢出資料存放裝置，以在選擇程式用於執行時存儲這些程式，並且存儲在程式執行過程中所讀取的指令和資料。記憶體1660可以是易失性和/或非易失性，且可以是唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、隨機存取記憶體(random-access memory，RAM)、三態內容定址記憶體(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或靜態隨機存取記憶體(static random-access memory，SRAM)。
提供了一種由解碼裝置執行編碼的方法。該方法包括：解碼裝置確定當前塊的預測方向；解碼裝置確定沿預測方向的傳播距離，傳播距離是當前塊中的待預測圖元與緊鄰當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；解碼裝置基於傳播距離選擇多個濾波 器係數中的一個；解碼裝置使用濾波器和所選擇的多個濾波器係數中的一個來預測當前塊中的圖元；以及解碼器裝置顯示包括所預測的圖元的圖像。
提供了一種由編碼裝置執行編碼的方法。該方法包括：編碼裝置確定當前塊的預測方向；編碼裝置確定沿預測方向的傳播距離，傳播距離是當前塊中的待預測圖元與緊鄰當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；編碼裝置基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；編碼裝置使用濾波器和所選擇的多個濾波器係數中的一個來預測當前塊中的圖元；以及編碼裝置向用於解碼位元流的解碼設備傳輸包括圖元的圖像的位元流。
一種解碼設備，包括：接收裝置，用於從編碼設備接收位元流，位元流包含圖像；耦合到接收裝置的處理裝置，該處理裝置用於：從圖像中選擇當前塊；確定當前塊的預測方向；確定沿著預測方向的傳播距離，傳播距離是當前塊中的待預測圖元與緊鄰當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；基於傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個；使用濾波器和所選擇的多個濾波器係數中的一個來預測當前塊中的圖元；以及可耦合到處理裝置的顯示裝置，該顯示裝置用於顯示包括所預測的圖元的圖像。
雖然本發明中已提供若干實施例，但應理解，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本發明所公開的系統和方法可以以許多其它特定形式來體現。本發明的實例應被視為說明性而非限制性的，且本發明並不限於本文中所給出的細節。例如，各種 元件或元件可以在另一系統中組合或整合，或者某些特徵可以省略或不實施。
此外，在不脫離本發明的範圍的情況下，各種實施例中描述和說明為離散或單獨的技術、系統、子系統和方法可以與其它系統、模組、技術或方法進行組合或合併。展示或論述為彼此耦合或直接耦合或通信的其它項也可以採用電方式、機械方式或其它方式經由某一介面、設備或中間元件間接地耦合或通信。其它變化、替代和改變的示例可以由本領域的技術人員在不脫離本文精神和所公開的範圍的情況下確定。

Claims (20)

  1. 一種由解碼設備執行解碼的方法，其中，包括：所述解碼設備確定當前塊的預測方向；所述解碼設備確定沿著所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與多個參考樣本中沿著所述預測方向緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；所述解碼設備基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個，其中所述多個濾波器係數强度與所述傳播距離成正比；所述解碼設備使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及在電子設備的顯示器上顯示包括所預測的所述圖元的圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述預測方向是水準的或垂直的。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述預測方向是對角的。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述濾波器是平滑濾波器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述濾波器是銳化濾波器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，還包括在所述解碼設備的記憶體中存儲將一組傳播距離映射到所述多個濾波器係數的表。
  10. 一種由編碼設備執行編碼的方法，其中，包括：所述編碼設備確定當前塊的預測方向；所述編碼設備確定沿著所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與多個參考樣本中沿著所述預測方向緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；所述編碼設備基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個，其中所述多個濾波器係數强度與所述傳播距離成正比；所述編碼設備使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及所述編碼設備向用於解碼位元流的解碼設備傳輸包含圖像的所述位元流，所述圖像包括所述圖元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，所述預測方向是對角的。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，所述濾波器是平滑濾波器。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，所述濾波器是銳化濾波器。
  17. 一種解碼設備，其中，包括：接收器，用於從編碼設備接收位元流，所述位元流包含圖像；耦合到所述接收器的處理器，所述處理器用於：從所述圖像內選擇當前塊；確定所述當前塊的預測方向；確定沿著所述預測方向的傳播距離，所述傳播距離是所述當前塊中的待預測圖元與多個參考樣本中沿著所述預測方向緊鄰所述當前塊的參考樣本之間測量得到的距離；基於所述傳播距離選擇多個濾波器係數中的一個，其中所述多個濾波器係數强度與所述傳播距離成正比；使用濾波器和從所述多個濾波器係數中的選擇的所述一個濾波器係數來預測所述當前塊中的所述圖元；以及，可耦合到所述處理器的顯示器，所述顯示器用於顯示包括所預測的所述圖元的圖像。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的解碼設備，其中，從所述濾波器係數中的所選擇的所述一個濾波器係數的強度基於所確定的所述傳播距離來確定。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的解碼設備，其中，所述多個濾波器係數包含由弱到強的一系列濾波器係數，所述一系列濾波器係數包含對應於較短傳播距離的較弱濾波器係數和對應於較長傳播距離的較強濾波器係數。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的解碼設備，其中，還包括耦合到所述處理器的記憶體，所述記憶體用於存儲將一系列傳播距離映射到所述多個濾波器係數的表。
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