TWI761166B - 圖像和視訊編解碼中發信切片分割資訊之方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

公開了一種用於發信或解析圖像分割資訊的方法和裝置。依據所述方法，依據圖像分割資訊將當前圖像分割為一個或更多個切片和一個或更多個圖塊。確定控制語法，除非圖像分割資訊指示選擇了矩形切片模式，並且允許每個子圖像包括一個以上的矩形切片，並且當前圖像在當前圖像中僅包括一個矩形切片，否則控制語法是從編碼器側的視訊位元流中發信，或者從解碼器側的視訊位元流進行解析的。如果圖像分割資訊指示當前圖像中存在複數個切片，並且控制語法表明啟用了環路濾波，則跨切片邊界應用環路濾波。

Description

圖像和視訊編解碼中發信切片分割資訊之方法和裝置
本發明通常涉及視訊編解碼系統中的圖像分割(picture partition)。具體地，本發明涉及將圖像分割成切片(slice)和圖塊(tile)相關的分割資訊的發信。
高效視訊編解碼(High-efficiency video coding，HEVC)是由視訊編解碼聯合協作團隊(Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC)開發的最新國際視訊編解碼標準(Rec.ITU-T H.265 ISO/IEC 23008-2 version 3：High Efficiency Video Coding,April,2015)。第1圖提供了HEVC編解碼系統的框圖。輸入視訊訊號由從已編碼的圖像區域導出預測訊號(136)使用訊框間/訊框內預測(110)來預測。預測殘差訊號(116)由線性變換(transform，T)118來處理。變換係數被量化(quantized，Q)120並和其他輔助資訊一起被熵編碼器(122)熵編碼於位元流中。在對已反量化的(inverse quantization，IQ)124變換係數進行逆變換(inverse transform，IT)126後，從預測訊號以及重構的殘差訊號生成重構訊號(在第1圖示為reconstruction，REC)128。重構訊號進一步由環路濾波處理(例如，去塊濾波器(de-blocking filter，DF)130和非 去塊濾波器(Non-deblocking filter，NDF)131)來移除編解碼偽影。解碼後的圖像被存儲於參考圖像緩衝器(134)用於預測輸入視訊訊號中的未來圖像中。
在HEVC中，編碼圖像被分割成由相關編解碼樹單元(associated coding tree unit，CTU)表示的非重疊正方形塊區域。編碼圖像可由切片的集合表示，每個切片包括整數個CTU。切片中單個CTU以光柵掃描順序(raster scanning order)來處理。雙向預測(bi-predictive，B)切片可以用訊框內預測或訊框間預測來解碼，其使用最多兩個運動向量與參考索引來預測每一塊的樣本值。預測(predictive，P)切片可以用訊框內預測或訊框間預測來解碼，其使用最多一個運動向量與參考索引來預測每一塊的樣本值。訊框內(intra，I)切片僅使用訊框內預測來解碼。
可以使用遞迴的四叉樹(quadtree，QT)結構將CTU分割成複數個非重疊的編解碼單元(coding unit，CU)以適應各種局部運動以及紋理特性。一個或更多個預測單元(prediction unit，PU)被指定用於每一CU。預測單元與相關的CU語法一起作為用於發信預測子資訊的基礎單元。所指定的預測進程用於預測PU內相關像素樣本的值。可以使用殘差四叉樹(residual quadtree，RQT)結構進一步來分割CU以表示相關預測殘差訊號。RQT的葉節點(leaf node)對應於變換單元(transform unit，TU)。變換單元包括大小為8×8、16×16或32×32的亮度樣本的變換塊或者大小為4×4的亮度樣本的變換塊，以及4：2：0色彩格式中圖像的色度樣本的兩個對應的變換塊。整數變換被應用於變換塊以及已量化係數的層級值與其他輔助資訊被熵編碼於位元流中。第2圖示出了塊分割210(左)及其對應的QT表示220(右)的示例。實線表示CU邊界，虛線表示TU邊界。
術語編解碼樹塊(coding tree block，CTB)、編解碼塊(coding block，CB)、預測塊(prediction block，PB)以及變換塊(transform block，TB) 被定義為指定分別與CTU、CU、PU以及TU相關的一個色彩分量的2-D樣本陣列。因此，CTU包括一個亮度CTB、兩個色度CTB以及相關的語法元素。類似的關係對CU、PU以及TU是也有效的。樹分割通常被同時應用於亮度以及色度兩者，但是當色度達到某些最小尺寸時可以應用一些例外。
ITU-T SG16 WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的JVET目前正在建立下一代視訊編解碼標準。JVET-Q2001的多功能視訊編解碼(Versatile Video Coding，VVC)草案中(B.Bross J.Chen,S.Liu,“Versatile Video Coding(Draft 8),”Document of Joint Video Experts Team of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11,JVET-Q2001,17th Meeting：Brussels,BE,7-17 January 2020)已採用一些有前景的新編碼工具。在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，與HEVC類似，已將編碼圖像分割為由CTU表示的非重疊正方形塊區域。每個CTU可以透過四叉樹與二叉和三叉拆分的嵌套多類型樹分割為一個或複數個較小尺寸的CU。所得的CU分割可以為正方形或矩形。
在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，圖塊是覆蓋圖像矩形(rectangular)區域的CTU序列。圖塊中以光柵掃描順序掃描圖塊中的CTU。一幅圖像分割為一個或更多個圖塊列(row)和一個或更多個圖塊行(column)。切片由整數個完整圖塊或圖像的圖塊中的整數個連續完整的CTU列組成。支援兩種切片模式，即光柵掃描切片模式和矩形切片模式，如語法元素rect_slice_flag指示。在光柵掃描切片模式下，切片包括圖像的切片光柵掃描中的完整切片序列。在矩形切片模式下，切片包括共同形成圖像的矩形區域的複數個完整圖塊，或包括共同形成圖像的矩形區域的一個圖塊的複數個連續完整列。在與切片對應的矩形區域內，以切片光柵掃描順序掃描矩形切片中的圖塊。第3圖和第4圖分別提供了在光柵掃描切片模式和矩形切片模式下將圖像分割為圖塊和切片的示例。第3圖示出了將具有18 x 12亮度CTU的圖像分割為12個圖塊和3個 光柵掃描切片的示例。每個CTU用虛線包圍的小矩形表示，每個圖塊用細實線表示，每個切片用粗線包圍的灰色區域表示。第4圖示出了將具有18 x 12亮度CTU的圖像分割為24個圖塊和9個矩形切片的示例。語法元素slice_address指定切片中第一個圖塊的光柵掃描圖塊索引。語法元素num_tiles_in_slice_minus1的值加1指定當前切片中連續圖塊的數量。
公開了一種用於發信或解析圖像分割資訊的方法和裝置。依據所述方法，依據圖像分割資訊將當前圖像分割為一個或更多個切片和一個或更多個圖塊。確定控制語法，除非圖像分割資訊指示選擇了矩形切片模式，並且允許每個子圖像包括一個以上的矩形切片，並且當前圖像在當前圖像中僅包括一個矩形切片，否則控制語法是從編碼器側的視訊位元流中發信，或者從解碼器側的視訊位元流進行解析的。如果圖像分割資訊指示當前圖像中存在複數個切片，並且控制語法表明啟用了環路濾波(in-loop filtering)，則跨切片邊界應用環路濾波。從對應於目標切片的視訊位元流的切片標頭級別來發信通知或解析所述語法。
110:訊框間/訊框內預測
116:預測殘差訊號
118:變換
120:量化
122:熵編碼器
124:IQ
126:逆變換
128:REC
130:DF
131:NDF
134:參考圖像緩衝器
136:預測訊號
210:塊分割
220:QT表示
510,520,530,540,550:步驟
第1圖示出了示例性自適應訊框間/訊框內視訊編碼系統。
第2圖示出了塊分割的示例，其中，塊分割的結果在左側示出，編解碼樹(也稱為分割樹結構)在右側示出。
第3圖示出了將具有18 x 12亮度CTU的圖像分割為12個圖塊和3個光柵掃描切片的示例。
第4圖示出了將具有18 x 12亮度CTU的圖像分割為24個圖塊和9個矩形切片的示例。
第5圖示出了依據本發明實施方式的示例性視訊解碼系統的流程圖，其中如果滿足一組條件，則解析用於控制是否跨切片邊界應用環路濾波器的控制語法。
以下描述是實施本發明的最佳構想模式。所述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。本發明的範圍最好透過參考所附的申請專利範圍來確定。
在JVET-Q2001中指定的VVC草案中，圖塊是覆蓋圖像矩形區域的CTU序列。圖塊中以光柵掃描順序掃描圖塊中的CTU。一幅圖像分割為一個或更多個圖塊列和一個或更多個圖塊行。切片由整數個完整圖塊或圖像的圖塊中的整數個連續完整的CTU列組成。當使用語法元素no_pic_partition_flag等於0將編碼圖像進一步分割為一個以上的切片或一個圖塊時，透過圖像參數集(picture parameter set，PPS)中的語法元素pps_log2_ctu_size_minus5、num_exp_tile_columns_minus1、num_exp_tile_rows_minus1和tile_row_height_minus1發信通知用於導出編碼圖像的圖塊分割的資訊。當使用矩形切片模式時(即，rect_slice_flag=1)，可以發信通知語法元素tile_idx_delta_present_flag以指定是否以切片光柵順序將編碼圖像分割為矩形切片列和矩形切片行。tile_idx_delta_present_flag等於0表示tile_idx_delta[i]語法元素不在PPS中，並且所有參考PPS的圖像均按切片光柵順序分割為矩形切片列和矩形切片行。tile_idx_delta_present_flag等於1表示tile_idx_delta[i]語法元素(指示當前切片的圖塊索引與下一個切片的圖塊索引之間的差異)可能出現在PPS中，並且參考PPS的圖像中的所有矩形切片都由tile_idx_delta[i] 的值指示的順序指定，i值遞增。當編碼圖像中的切片數等於1時，不發送tile_idx_delta_present_flag的值，並且推斷其等於0。
依據本發明的一方面，當編碼圖像中的圖塊數等於1時，在編碼圖像中僅存在一個等於0的圖塊索引，並且不發送tile_idx_delta。在模式1中，發信tile_idx_delta_present_flag進一步取決於編碼圖像中圖塊的數量。在一個實施方式中，僅當編碼圖像中的切片數大於1並且編碼圖像中的圖塊數大於整數門檻值T時才發信通知tile_idx_delta_present_flag，其中T可以等於1、2或3。當不發送tile_idx_delta_present_flag時，推斷其等於0。
依據本發明的另一方面，當編碼圖像中的圖塊行數或圖塊列數等於1時，編碼圖像總是按照切片光柵順序分割為矩形切片列和矩形切片行(垂直或水平)。
在模式2中，發信tile_idx_delta_present_flag進一步取決於編碼圖像中的圖塊行數或圖塊列數是否大於1。在一個實施方式中，僅當編碼圖像中的切片數大於1並且編碼圖像中的圖塊行數或圖塊列大於1時才發信通知tile_idx_delta_present_flag。當不發送tile_idx_delta_present_flag時，推斷其等於0。
依據本發明的另一方面，指定是否應跨切片邊界應用環路濾波操作的語法控制旗標僅與包括一個以上切片的編碼圖像有關。在所提出的方法中，發信通知所述控制旗標取決於編碼圖像中的切片數是否大於1。
在一個示例實施方式中，依據本發明，使用發信tile_idx_delta_present_flag的方法2修改JVET-Q2001中指定的視訊編碼器。表1中提供了針對PPS的修改後的語法表。在提出的方法中，僅當編碼圖像中的切片數大於1並且編碼圖像中的圖塊列數或圖塊行數大於1時才發信通知tile_idx_delta_present_flag。當使用矩形切片模式且編碼切片的數量等於1時， 不發信通知語法元素loop_filter_across_slices_enabled_flag，所述語法元素指定是否可以在參考PPS的圖像中跨切片邊界執行環路濾波操作。
Figure 110112108-A0305-02-0009-1
Figure 110112108-A0305-02-0010-3
可以在編碼器和/或解碼器中實現上述提出的任何方法。例如，可以在高級語法編碼模組、編碼器和/或解碼器的高級語法解碼模組中實現所提出的任何方法。或者，所提出的任何方法可以被實現為集成到編碼器的高級語法編碼模組和/或解碼器的高級語法解碼模組的電路。也可以在圖像編碼器和/或解碼器中實現前述提出的任何方法，其中，所得到的位元流對應於僅使用圖像內預測的一個編碼訊框。
第5圖示出了依據本發明實施方式的示例性視訊解碼系統的流程圖，其中如果滿足一組條件，則解析用於控制是否跨切片邊界應用環路濾波器的控制語法。流程圖中所示的步驟可被實現為可在編碼器側和/或解碼器側的一個或更多個處理器(例如，一個或更多個中央處理單元(central processing unit，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更多個電子設備或處理器。依據所述方法，在步驟510中，接收包括當前圖像的視訊位元流。在步驟520中，從視訊位元流中解析出圖像分割資訊，其中，依據所述圖像分割資訊將當前圖像分割為一個或更多個切片以及一個或更多個圖塊。在步驟530中，確定控制語法，除非圖像分割資訊指示選擇了矩形切片模式，並且允許每個子圖像包括一個以上的矩形切片，並且當前圖像在當前圖像中僅包括一個矩形切片，否則控制語法是從視訊位元流中解析的。在步驟540中，從視訊位元流中導出重構圖像，其中，重構圖像包括依據圖像分割資訊的圖像分割。在步驟550中，如果圖像分割資訊指示當前圖像中存在複數個切片，並且控制語法表明啟用了環路 濾波，則跨切片邊界應用環路濾波。
可以相應地得出與第5圖中的解碼器相對應的示例性視訊編碼系統的流程圖。
所示的流程圖旨在說明依據本發明的視訊編解碼的示例。本領域具有通常技藝者可以修改每個步驟，重新佈置步驟，拆分步驟或組合步驟以實踐本發明，而不背離本發明的精神。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方式的示例。本領域具有通常技藝者可以透過用等效語法和語義替換語法和語義來實施本發明，而不脫離本發明的精神。
呈現以上描述是為了使本領域具有通常技藝者能夠實施在特定應用及其要求的上下文中提供的本發明。對所描述的實施方式的各種修改對於本領域具有通常技藝者將是顯而易見的，並且本文中定義的一般原理可以應用於其他實施方式。因此，本發明並不旨在限於所示出和描述的特定實施方式，而是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，本領域具有通常技藝者將理解可以實施本發明。
如上所述的本發明的實施方式可以以各種硬體、軟體代碼或兩者的組合來實現。例如，本發明的實施方式可以是集成到視訊壓縮晶片中的一個或更多個電路，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。本發明的實施方式還可以是要在數位訊號處理器(Digital signal processor，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電腦處理器，數位訊號處理器、微處理器或現場可程式閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)執行的許多功能。這些處理器可以被配置為透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固件代碼來執行依據本發明的特定任務。可以以不同的編程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臺編譯軟體代碼。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依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請求保護範圍而不是前述描述來指示。落在請求保護範圍的等同含義和範圍內的所有改變均應包括在其範圍之內。
510,520,530,540,550:步驟

Claims (6)

  1. 一種視訊序列解碼方法，所述方法包括：接收包括一當前圖像的一視訊位元流；從所述視訊位元流中解析一圖像分割資訊，其中，依據所述圖像分割資訊將所述當前圖像分割為一個或更多個切片和一個或更多個圖塊；確定一控制語法，如果所述圖像分割資訊指示選擇了所述矩形切片模式，允許每個子圖像包括一個或更多個矩形切片，並且所述當前圖像僅包括一個矩形切片，則推斷所述控制語法具有指示不跨切片邊界進行環路濾波的值，否則，從所述視訊位元流解析所述控制語法；從所述視訊位元流中導出一重構圖像，其中，所述重構圖像包括依據所述圖像分割資訊的圖像分割；以及如果所述圖像分割資訊指示所述當前圖像中存在複數個切片，並且所述控制語法表明已啟用跨切片邊界環路濾波，跨切片邊界應用環路濾波。
  2. 如請求項1所述的視訊序列解碼方法，其中，所述控制語法為所述視訊位元流的圖像參數集級別。
  3. 一種用於解碼一視訊序列的裝置，所述裝置包括一個或更多個電子電路或處理器用於：接收包括一當前圖像的一視訊位元流；從所述視訊位元流中解析一圖像分割資訊，其中，依據所述圖像分割資訊將所述當前圖像分割為一個或更多個切片和一個或更多個圖塊；確定一控制語法，如果所述圖像分割資訊指示選擇了所述矩形切片模式，允許每個子圖像包括一個或更多個矩形切片，並且所述當前圖像僅包括一個矩形切片，則推斷所述控制語法具有指示不跨切片邊界進行環路濾波的值，否則， 從所述視訊位元流解析所述控制語法；從所述視訊位元流中導出一重構圖像，其中，所述重構圖像包括依據所述圖像分割資訊的圖像分割；以及如果所述圖像分割資訊指示所述當前圖像中存在複數個切片，並且所述控制語法表明已啟用跨切片邊界環路濾波，跨切片邊界應用環路濾波。
  4. 一種視訊序列編碼方法，所述方法包括：接收與一當前圖像對應的輸入資料；將所述當前圖像分割為一個或更多個切片和/或一個或更多個圖塊；在一視訊位元流中發信一圖像分割資訊；確定一控制語法，如果所述圖像分割資訊指示選擇了所述矩形切片模式，允許每個子圖像包括一個或更多個矩形切片，並且所述當前圖像僅包括一個矩形切片，則推斷所述控制語法具有指示不跨切片邊界進行環路濾波的值，否則，從所述視訊位元流中發信所述控制語法；以及如果所述當前圖像中存在一個或更多個切片，並且所述控制語法表明已啟用跨切片邊界環路濾波，跨切片邊界應用環路濾波。
  5. 如請求項4所述的視訊序列編碼方法，所述控制語法為所述視訊位元流的圖像參數集級別。
  6. 一種用於編碼一視訊序列的裝置，所述裝置包括一個或更多個電子電路或處理器用於：接收與一當前圖像對應的輸入資料；將所述當前圖像分割為一個或更多個切片和/或一個或更多個圖塊；在一視訊位元流中發信一圖像分割資訊；確定一控制語法，如果所述圖像分割資訊指示選擇了所述矩形切片模式，允許每個子圖像包括一個或多個矩形切片，並且所述當前圖像僅包括一個矩形 切片，則推斷所述控制語法具有指示不跨切片邊界進行環路濾波的值，否則，從所述視訊位元流中發信所述控制語法；以及如果所述當前圖像中存在一個或更多個切片，並且所述控制語法表明已啟用跨切片邊界環路濾波，跨切片邊界應用環路濾波。
TW110112108A 2020-04-01 2021-04-01 圖像和視訊編解碼中發信切片分割資訊之方法和裝置 TWI761166B (zh)

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