TWI760859B - 具有最小ｃｕ大小約束的分離的編解碼樹編解碼的方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

公開了一種用於視訊編碼和解碼中的塊劃分的方法和裝置。 根據本發明的一種方法，接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，其中當前塊包括要被編碼或解碼的亮度塊和色度塊，並且其中最小塊大小被約束為不大於亮度塊的約束最小大小，而不管是雙劃分樹還是單劃分樹用於當前塊。 使用雙劃分樹或單劃分樹，將亮度塊劃分為一個或多個亮度葉塊，並將色度塊劃分為一個或多個色度葉塊。 所述一個或多個亮度葉塊和所述一個或多個色度葉塊被編碼或解碼。

Description

具有最小CU大小約束的分離的編解碼樹編解碼的方法和裝置
本發明涉及在視訊編碼中使用分離的(separate)劃分樹的亮度和色度塊的塊劃分(partition)。特別地，本發明公開了當允許分離的劃分樹時管理最小CU大小的約束的方案。
高效視訊編解碼(HEVC)標準是在ITU-T視訊編解碼專家組(VCEG)和ISO/IEC運動圖像專家組(MPEG)標準化組織的聯合視訊項目，尤其是與稱為視訊編碼聯合協作團隊(JCT-VC)的合作夥伴關係下開發的。在HEVC中，一個片被劃分為多個編解碼樹單元(CTU)。在主配置文件中，CTU的最小和最大大小由序列參數集(SPS)中的語法元素指定。允許的CTU大小可以是8x8、16x16、32x32或64x64。對於每個切片，將根據光柵掃描順序處理切片內的CTU。
CTU被進一步劃分成多個編解碼單元(CU)以適應各種局部特徵。表示為編解碼樹的四叉樹用於將CTU劃分為多個CU。假設CTU大小為MxM，其中M是64、32或16的值之一。CTU可以是單個CU(即，不拆分)，也可以分為四個相等大小的較小單元(即每個M/2xM/2)，它們對應於編解碼樹的節點。如果單元是編解碼樹的葉節點，則這些單元將成為CU。否則，可以重複四叉 樹分割過程，直到節點的大小達到SPS(序列參數集)中指定的最小允許CU大小為止。這種表示導致了由編解碼樹指定的遞歸結構(也稱為劃分樹結構)。
在新興的視訊編解碼標準(命名為VVC，通用視訊編碼)中，採用靈活的CU結構，例如四叉樹-二叉樹(QTBT)(H.Huang等人，“Quadtree plus binary tree structure integration with JEM tools”，ITU-T SG 16 WP 3和ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11聯合視訊探索小組(JVET)，第3次會議：2016年5月26日至6月1日，瑞士日內瓦，文檔：JVET-C0024)，與HEVC中的四叉樹結構相比，其顯示出良好的編解碼性能。在QTBT中，如第1圖所示，首先通過四叉樹結構來劃分編解碼樹單元(CTU)。四叉樹葉節點進一步由二叉樹結構劃分。構建二叉樹結構後，二叉樹葉節點表示為編解碼單元(CU)，無需進行任何進一步的劃分即可用於預測和轉換。第1圖示出了塊劃分110及其對應的QTBT 120的示例。實線表示四叉樹拆分，而虛線表示二叉樹拆分。在二叉樹的每個拆分節點(即非葉子節點)中，一個標誌指示使用哪種拆分類型(水平或垂直)，0表示水平拆分，1表示垂直拆分。
除了四叉樹(210)和水平(H)以及垂直(V)二叉樹(BT)(220和230)外，如第2圖所示，採用水平(H)和垂直(V)三叉樹(TT)劃分(240和250)捕獲塊中心的對象。首先將CTU按四叉樹劃分。四叉樹葉節點進一步由包含二叉和三叉劃分(第2圖中的劃分220到250)的子樹劃分。在構造子樹結構之後，子樹葉節點被表示為編解碼單元(CU)，它們用於預測和轉換而無需任何進一步的劃分。
在VVC草案6(B.Bross等，“Versatile Video Coding(Draft 6)”，ITU-T SG 16 WP 3和ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11的聯合視訊探索小組(JVET)，第15次會議：哥德堡，SE，2019年7月3日至12日，文檔：JVET-O2001)，雙樹(dual tree)編解碼可應用於I切片或I圖片。應用雙樹時，將推斷出大小大於 64x64的CTU將被劃分為64x64的塊(在亮度樣本中)。對於每個64x64塊，將應用雙樹編解碼。在此64x64區域內，亮度分量和色度分量可以具有不同的編解碼樹結構。
公開了一種用於視訊編碼和解碼中的塊劃分的方法和裝置。根據本發明的一種方法，接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，其中當前塊包括要被編碼或解碼的亮度塊和色度塊，並且其中最小塊大小被約束為不大於亮度塊的約束最小大小。使用雙劃分樹或單劃分樹，將亮度塊劃分為一個或多個亮度葉塊，將色度塊劃分為一個或多個色度葉塊。所述一個或多個亮度葉塊和所述一個或多個色度葉塊被編碼或解碼。
在一個實施例中，受約束的最小大小等於64。
在一個實施例中，最小塊大小由包括當前圖片的編碼資料的視訊位元流中的語法指示。根據一個實施例，該語法可以表示與最小塊大小的以2為底的對數(log-base-2)有關的值。根據一個實施例，可以在視訊位元流的SPS(sequence parameter set，序列參數集)級別中發信語法。
在一個實施例中，在與為當前塊選擇了雙劃分樹和為當前塊選擇了單劃分樹相對應的兩種情況下，最小塊大小被約束為不大於亮度塊的約束最小大小。
110:塊劃分
120:QTBT
210:四叉樹
220、230:二叉樹
240、250:三叉樹
310~330:步驟
第1圖示出了塊劃分及其對應的四叉樹加二叉樹結構(QTBT)的示例，其中實線指示四叉樹劃分，而虛線指示二叉樹劃分。
第2圖示出了根據靈活劃分的塊劃分的可行拆分類型的示例。
第3圖示出了根據本發明的實施例的當啟用雙樹劃分時具有受限的最小塊大小的示例性編解碼系統執行的流程圖。
以下描述是實施本發明的最佳構想模式。進行該描述是為了說明本發明的一般原理，而不應被認為是限制性的。本發明的範圍最好通過參考所附的申請專利範圍來確定。
在VVC草案6中，導出變量MinCbSizeY以指示該圖片或序列的最小CU大小。該變量根據以下內容導出：MinCbSizeY=1<<MinCbLog2SizeY,其中MinCbLog2SizeY如下導出：MinCbLog2SizeY=log2_min_luma_coding_block_size_minus2+2。
MinCbLog2SizeY表示最小亮度塊大小的以2為底的對數。在上式中，運算符“<<”表示左移操作。換句話說，“1<<x”等於2x。語法log2_min_luma_coding_block_size_minus2在序列參數集(SPS)中發信。但是，如果將MinCbSizeY設置為128，則表示最小CU大小應為128x128。另一方面，當qtbtt_dual_tree_intra_flag為真(true)並且slice_type等於I(即，應用雙樹)時，將推斷當前的128x128塊被劃分為64x64塊。CU大小從64x64開始，這違反了最小CU大小應為128x128的條件，並且與MinCbSizeY設置相矛盾。為了支持如此大的CU，提出了幾種方法。
方法1：當MinCbSizeY大於64時禁用雙樹
在VVC草案6中，語法qtbtt_dual_tree_intra_flag在SPS中發信。在 SPS中也發信了log2_min_luma_coding_block_size_minus2語法，但其在語法qtbtt_dual_tree_intra_flag之後。根據一個實施例，在語法log2_min_luma_coding_block_size_minus2之後發信qtbtt_dual_tree_intra_flag語法。此外，當log2_min_luma_coding_block_size_minus2為5(表示MinCbSizeY等於128)或等於或大於5(表示MinCbSizeY等於或大於128)時，語法qtbtt_dual_tree_intra_flag不發信號且推斷為0。在另一個示例中，則可以應用編碼器約束。位元流符合性(conformance)要求是，當log2_min_luma_coding_block_size_minus2大於或等於5時，qtbtt_dual_tree_intra_flag應為0。
在另一個實施例中，可以發信qtbtt_dual_tree_intra_flag。但是，當MinCbSizeY等於128或等於或大於128時，雙樹將被禁用。例如，語法修改可以如下表1所示，在這種情況下可以使用單樹編解碼結構。
Figure 109133058-A0305-02-0007-1
在以上語法設計中，條件“&& MinCbSizeY<=64”被添加到“if語句”，如註釋1所示。
在另一個實施例中，語法qtbtt_dual_tree_intra_flag在SPS外部發信。例如，可以在PPS(圖片參數集)、切片、圖塊、磚塊(brick)、圖塊組、 APS(自適應參數集)或VPS(視訊參數集)級別標頭(header)中發信qtbtt_dual_tree_intra_flag。當log2_min_luma_coding_block_size_minus2為5或等於或大於5(即MinCbSizeY等於128或等於或大於128)時，不會發信語法qtbtt_dual_tree_intra_flag並將其推斷為0。
在一個實施例中，語法log2_min_luma_coding_block_size_minus2也可以在PPS、切片、圖塊、磚塊、圖塊組、APS或VPS級別標頭中發信。
在另一個實施例中，可以在PPS、切片、圖塊、磚塊、圖塊組、APS或VPS級別中導出變量qtbtt_dual_tree_intra_enable。如果MinCbSizeY等於或大於64，則qtbtt_dual_tree_intra_enable設置為0。語法修改如下表2所示。
Figure 109133058-A0305-02-0008-3
在上面的語法設計中，條件“&& qtbtt_dual_tree_intra_enable”被添加到“if語句”，如註釋2所示。
上面提到的5、64、6和128的特定值旨在說明根據本發明實施例的示例，並且這些值可以用其他值代替。
方法2：啟用雙樹時，MinCbSizeY被約束為不大於64
在該方法中，當應用雙樹時，MinCbSizeY被約束為小於或等於64。在一個實施例中，當qtbtt_dual_tree_intra_flag為真時， log2_min_luma_coding_block_size_minus2應小於5。例如，當qtbtt_dual_tree_intra_flag為1時，其為位元流符合性要求。在這種情況下，log2_min_luma_coding_block_size_minus2的值不應大於或等於5。在另一個實施例中，當qtbtt_dual_tree_intra_flag為真時，將log2_min_luma_coding_block_size_minus2裁剪為小於5或將MinCbLog2SizeY裁剪為小於7。
在另一個實施例中，當qtbtt_dual_tree_intra_flag為真或應用雙樹時，MinCbLog2SizeY應小於5或MinCbSizeY應不大於64。可以根據MaxCbLog2SizeY確定MinCbLog2SizeY。
在一個實施例中，也可以在PPS、切片、圖塊、磚塊、圖塊組、APS或VPS級別標頭中發信log2_min_luma_coding_block_size_minus2。
在另一個實施例中，可以為每個切片、每個圖塊或以一定級別導出或發信/解析MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile。當啟用雙樹時，發信或導出的MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile不得大於64。例如，MinCbSizeY可以為128，如SPS中指示的；但在啟用了雙樹的I切片中，MinCbSizeYSlice被裁剪為64；而在幀間切片(inter-slice)中，MinCbSizeYSlice可以為128。
方法3：MinCbSizeY不得大於64
根據該方法，MinCbSizeY被約束為小於或等於64，而不管是否應用雙樹。在一個實施例中，log2_min_luma_coding_block_size_minus2應小於5。例如，位元流符合性要求log2_min_luma_coding_block_size_minus2的值應不大於或等於5。對於另一示例，log2_min_luma_coding_block_size_minus2的值範圍應在該0到4的範圍內。在另一個實施例中，log2_min_luma_coding_block_size_minus2被裁剪為小於5，或者MinCbLog2SizeY被裁剪為小於7。
在另一個實施例中，MinCbLog2SizeY應當小於5或MinCbSizeY不應大於64。MinCbLog2SizeY可以根據MaxCbLog2SizeY確定。
在一個實施例中，log2_min_luma_coding_block_size_minus2也可以在PPS、切片、圖塊、磚塊、圖塊組、APS或VPS級別標頭中發信。
在另一個實施例中，可以針對每個切片、每個圖塊或以一定級別導出或發信/解析MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile。發信或導出的MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile不得大於64。
大於64的MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile的值可以由其他預定義值替換。該值可以是受支持的轉換塊大小。例如，在VVC中，支持的最大轉換塊大小為64。
方法4：啟用雙樹並且MinCbSizeY大於64時，使用單樹或葉CU
根據該方法，當啟用雙樹並且MinCbSizeY大於64時，可以直接應用葉CU。語法修改如下表3所示。QP資訊也可以被重置。
Figure 109133058-A0305-02-0010-4
Figure 109133058-A0305-02-0011-5
在以上語法設計中，如註釋3所示，添加了附加測試條件“if(MinCbSizeY<=64)”。當不滿足條件“if(MinCbSizeY<=64)”時，添加了附加語句，如註釋4至註釋5所示。
在另一個實施例中，可以發信qtbtt_dual_tree_intra_flag。但是，當MinCbSizeY等於128或等於或大於128時，將禁用雙樹。例如，語法修改可以如下表4所示。在這種情況下，可以使用單樹編解碼結構。
Figure 109133058-A0305-02-0011-6
在以上語法設計中，條件“&& MinCbSizeY<=64”被添加到“if語句”，如註釋6所示。替代語法設計如表5所示。
Figure 109133058-A0305-02-0012-7
在以上語法設計中，如註釋7所示，將條件“&& MinCbSizeY<=64”添加到“if語句”。另一種語法設計如下所示。
在另一個實施例中，當應用雙樹(即，qtbtt_dual_tree_intra_flag等於1)時，對於I切片，其僅當CU大小大於64x64或CU寬度或高度大於64時才可以使用QT-拆分。
在另一個實施例中，當應用雙樹時(即，qtbtt_dual_tree_intra_flag等於1)，對於I切片，當CU大小大於64x64或CU寬度或高度大於64時，其只能使用QT-拆分或BT-拆分。不允許使用TT。
在另一個實施例中，當應用雙樹(qtbtt_dual_tree_intra_flag)並且當MinCbSizeY大於64時，對於I切片，當CU大小大於64x64或CU寬度/高度大於64時，才可以使用QT-拆分。
在另一個實施例中，當應用雙樹(qtbtt_dual_tree_intra_flag)並且當MinCbSizeY大於64時，對於I切片，在CU大小大於64x64或CU寬度/高度大於64時，只能使用QT-拆分或BT-拆分。不允許使用TT。
方法5：發信MinCbSizeYDualTree或MinCbSizeYI
在該方法中，當啟用雙樹時，可以發信額外的語法MinCbSizeYDualTree或MinCbSizeYI。MinCbSizeYDualTree或MinCbSizeYI 指示用於I-切片或雙樹使能的切片的最小CU大小。例如，可以發信log2_min_luma_coding_block_size_in_I_slice_minus2或log2_min_luma_coding_block_size_dual_tree minus2。當啟用雙樹時，log2_min_luma_coding_block_size_in_I_slice_minus2或log2_min_luma_coding_block_size_dual_tree minus2的值不能大於4。總之，當啟用雙樹時，MinCbSizeYDualTree或MinCbSizeYI不能大於64。對於其他切片，例如，P/B-切片，使用原始MinCbSizeY。
方法6：將MinCbSizeY限制為大於64或雙樹起始拆分大小(dual-tree start split size)
根據該方法，MinCbSizeY被約束為小於或等於64或雙樹起始拆分大小，而不管是否應用雙樹。例如，如果啟用了雙樹，則在dual_tree_implicit_qt_split函數中，推斷CU通過四叉樹劃分拆分為預定義或發信的塊大小(例如，如果CU大小、寬度和/或高度大於預定義或發信的塊大小，則使用QT-拆分)。然後，雙樹劃分從該預定義或發信的塊大小開始。亮度和色度可以具有與此預定義或發信的塊大小不同的編解碼樹結構。在VVC草案6中，大小為64(例如64x64塊)。在此方法中，將MinCbSizeY限制為小於或等於雙樹起始拆分的大小。在一個實施例中，log2_min_luma_coding_block_size_minus2應小於5或log2(雙樹起始拆分大小)-2。例如，位元流符合性要求log2_min_luma_coding_block_size_minus2的值不得大於或等於5或log2(雙樹起始拆分大小)-2。根據另一個實施例，log2_min_luma_coding_block_size_minus2被裁剪為小於5或log2(雙樹起始拆分大小)-2，或者MinCbLog2SizeY被裁剪為小於7或被裁剪為小於或等於log2(雙樹起始拆分大小)。
根據另一個實施例，MinCbLog2SizeY應小於5或log2(雙樹起始拆分大小)-2，或者MinCbSizeY不得大於64或雙樹起始拆分大小。可以根據 MaxCbLog2SizeY確定MinCbLog2SizeY。
根據一個實施例，log2_min_luma_coding_block_size_minus2也可以在PPS、切片、圖塊、磚塊、圖塊組、APS或VPS級別標頭中發信。
根據另一實施例，可以針對每個切片、每個圖塊或在一定級別上導出或發信/解析MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile。發信或導出的MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile不得大於64或雙樹起始拆分大小。
大於64的MinCbSizeYSlice或MinCbSizeYTile的值可以由其他預定義值或雙樹起始拆分大小替換(例如，double_tree_implicit_qt_split中使用的值，如以下語法表6中的注釋8所示)。該值可以是受支持的轉換塊大小。例如，在VVC中，支持的最大轉換塊大小為64。
Figure 109133058-A0305-02-0014-9
Figure 109133058-A0305-02-0015-12
可以在編碼器和/或解碼器中實現任何前述提出的方法。例如，可以在編碼器的幀間、幀內、預測、轉換或塊劃分模塊和/或解碼器的逆轉換、幀間、幀內、預測或塊劃分模塊中實現任何所提出的方法。可替代地，任何所提出的方法可以被實現為與編碼器的逆轉換、幀間、幀內、預測或塊劃分模塊和/或解碼器的幀間/幀內/預測/轉換模塊耦合的電路，以便提供幀間、幀內、預測、轉換或塊劃分所需的資訊。
第3圖示出了根據本發明的實施例的當啟用雙樹劃分時具有受限的最小塊大小的示例性編解碼系統執行的流程圖。流程圖中所示的步驟以及本公開中的其他後續流程圖可被實現為可在編碼器側和/或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，例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310中接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，其中，當前塊包括要被編碼或解碼的亮度塊和色度塊，並且其中最小塊大小被約束為不大於亮度塊的約束最小大小(constrained minimum size)。在步驟320中，使用雙劃分樹或單劃分樹將亮度塊劃分為一個或多個亮度葉塊，並將色度塊劃分為一個或多個色度葉塊。在步驟330中對所述一個或多個亮度葉塊 和所述一個或多個色度葉塊進行編碼或解碼。
所示的流程圖旨在說明根據本發明的視訊編解碼的示例。所屬領域具有通常知識者可以在不脫離本發明的精神的情況下修改每個步驟、重新佈置這些步驟、劃分一個步驟或組合步驟以實施本發明。在本公開中，已經使用特定的語法和語義來說明用於實現本發明的實施例的示例。所屬領域具有通常知識者可以通過用等效的語法和語義替換語法和語義來實踐本發明，而不脫離本發明的精神。
呈現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將是顯而易見的，並且本文中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，而是與與本文所公開的原理和新穎特徵相一致的最廣範圍相一致。在以上詳細描述中，示出了各種具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，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，或者是集成到視訊壓縮軟體中以執行本文所述處理的程式代碼。本發明的實施例還可以是要在數位信號處理器(DSP)上執行以執行本文描述的處理的程式代碼。本發明還可以包括由計算機處理器、數位信號處理器、微處理器或現場可程式化門陣列(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本發明所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。可以以不同的程式化語言和不同的格式或樣式來開發軟體代碼或韌體代碼。也可以為不同的目標平台編譯軟體代碼。然而，不同的代碼格式、軟體代碼的樣式和語言以及配置代碼以執行根據本發明的任務的 其他手段將不脫離本發明的精神和範圍。
在不脫離本發明的精神或基本特徵的情況下，本發明可以以其他特定形式實施。所描述的示例在所有方面僅應被認為是說明性的而非限制性的。因此，本發明的範圍由所附申請專利範圍而不是前述描述來指示。落在申請專利範圍的等同含義和範圍內的所有改變均應包含在其範圍之內。
310~330:步驟

Claims (10)

  1. 一種視訊編解碼方法，由視訊編解碼系統使用，該方法包括：接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，其中，該當前塊包括要被編碼或解碼的亮度塊和色度塊，並且其中最小塊大小被約束為不大於該亮度塊的約束最小大小，其中該約束最小大小等於64；使用雙劃分樹或單劃分樹將該亮度塊劃分為一個或多個亮度葉塊，並將該色度塊劃分為一個或多個色度葉塊；以及對該一個或多個亮度葉塊和該一個或多個色度葉塊進行編碼或解碼。
  2. 如請求項1所述之方法，其中，該最小塊大小由包括該當前圖片的編解碼資料的視訊位元流中的語法指示。
  3. 如請求項2所述之方法，其中，該語法表示與該最小塊大小的以2為底的對數相關的值。
  4. 如請求項2所述之方法，其中，在該視訊位元流的序列參數集級別中發信該語法。
  5. 如請求項1所述之方法，其中，在對應於為該當前塊選擇了該雙劃分樹和為該當前塊選擇了該單劃分樹的兩種情況下，該最小塊大小被約束為不大於該亮度塊的該約束最小大小。
  6. 一種分別由視訊編碼系統和視訊解碼系統使用的視訊編碼和解碼的裝置，該裝置包括一個或多個電子電路或處理器，用於：接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，其中，該當前塊包括要被編碼或解碼的亮度塊和色度塊，並且其中最小塊大小被約束為不大於該亮度塊的約束最小大小，其中該約束最小大小等於64；使用雙劃分樹或單劃分樹將該亮度塊劃分為一個或多個亮度葉塊，並將該色度塊劃分為一個或多個色度葉塊；以及 對該一個或多個亮度葉塊和該一個或多個色度葉塊進行編碼或解碼。
  7. 如請求項6所述之裝置，其中，該最小塊大小由包括該當前圖片的編解碼資料的視訊位元流中的語法指示。
  8. 如請求項7所述之裝置，其中，該語法表示與該最小塊大小的以2為底的對數相關的值。
  9. 如請求項7所述之裝置，其中，在該視訊位元流的序列參數集級別中發信該語法。
  10. 如請求項6所述之裝置，其中，在對應於為該當前塊選擇了該雙劃分樹和為該當前塊選擇了該單劃分樹的兩種情況下，該最小塊大小被約束為不大於該亮度塊的該約束最小大小。
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