TWI825742B - 視訊編碼方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

用於頻域模式判定的視訊編碼方法和裝置包括：接收當前塊的殘差資料，對殘差資料測試多個編碼模式，計算與頻域中的每個編碼模式相關聯的失真，執行模式判定以根據頻域中計算的失真從測試的編碼模式中選出最佳編碼模式，以及根據最佳編碼模式對當前塊進行編碼。

Description

視訊編碼方法和裝置
本發明涉及用於視訊編碼的視訊資料處理方法和裝置。具體地，本發明涉及視訊編碼中的頻域模式判定。
通用視訊編解碼（Versatile Video Coding，簡稱VVC）標準是由來自ITU-T研究組的視訊編解碼專家的視訊編解碼聯合協作組（Joint Collaborative Team on Video Coding，簡稱JCT-VC）組開發的最新視訊編解碼標準。VVC標準繼承了以前的高效視訊編解碼（High Efficiency Video Coding，簡稱HEVC）標準，該標準依賴於基於塊的編解碼結構，其中每個視訊圖片包含一個或一組切片，每個切片被劃分為整數個編解碼樹單元（Coding Tree Units，簡稱CTU）。切片中的各個CTU根據光柵掃描順序進行處理。每個CTU進一步遞迴地劃分為一個或多個編解碼單元 (Coding Unit，簡稱CU)，以適應各種局部運動和紋理特徵。預測判定是在CU級別做出的，其中每個CU根據根據率失真優化（Rate Distortion Optimization，簡稱RDO）技術選擇的最佳編碼模式進行編碼。 視訊編碼器在最大化編碼品質和最小化位元率方面詳盡地嘗試多個模式組合以選擇最佳編碼模式用於每個CU。指定的預測處理被用來預測每個CU內相關像素樣本的值。殘差訊號是原始像素樣本與CU預測值之間的差值。在得到預測過程產生的殘差訊號後，屬於CU的殘差訊號的殘差資料被變換為變換係數，用於緊湊的資料表示。這些變換係數被量化以及被傳送到解碼器。術語編解碼樹塊（Coding Tree Block，簡稱CTB）和編解碼塊（Coding Block，簡稱CB）被定義為分別指定與CTU和CU相關聯的一種顏色分量的二維樣本陣列。例如，一個CTU由一個亮度（luma, Y）CTB、兩個色度（chroma, Cb和Cr）CTB及其相關的語法元素組成。
在視訊編碼器中，CU的視訊資料可以由低複雜度（Low-Complexity，簡稱LC）RDO級隨後是高複雜度（High-Complexity，簡稱HC）RDO級來計算。例如，預測在低複雜度RDO級執行以計算率失真（Rate Distortion，簡稱RD）成本，而差分脈衝碼調制（Differential Pulse Code Modulation，簡稱DPCM）在高複雜度RDO級執行以計算RD成本。例如，在低複雜度RDO級，與應用於CU的預測模式相關的失真值（例如絕對變換差和（Sum of Absolute Transform Difference，簡稱SATD）或絕對差和（Sum of Absoluate Difference，簡稱SAD））被計算以確定CU的最佳預測模式。在高複雜度RDO級，預測模式的失真藉由比較重構殘差訊號和輸入殘差訊號來計算。相應預測模式的RD成本藉由將殘差訊號的比特成本與失真相加導出。如第1圖所示，藉由變換操作12、量化操作14、逆量化操作16和逆變換操作18對輸入的殘差訊號進行處理，重構的殘差訊號被生成。在許多視訊編解碼標準中，II類離散余弦變換（type II Discrete Cosine Transform，簡稱DCT-II）是應用於變換操作12的變換技術，II型逆DCT （type II inverse Discrete Cosine Transform，簡稱invDCT-II）是應用於逆變換操作18的逆變換技術。在視訊編碼器中，N組變換、量化、逆量化和逆變換硬體電路被需要來同時測試N個預測模式，其中N是大於1的整數。為了簡化一組預測模式的模式判定下，低複雜度RDO被執行以檢查與各個預測模式相關的預測子。然而，低複雜度RDO不適用於所有模式的預測子都相同的預測模式組。這個預測模式組的模式判定只能藉由執行高複雜度的RDO來確定具有最低RD成本的最佳預測模式。
在根據本發明的視訊編碼方法的各個實施例中，視訊編碼系統接收當前塊的殘差資料，對當前塊的殘差資料測試N個編碼模式，在頻域中計算與每個編碼模式相關聯的失真，根據頻域中計算的失真進行模式判定，以從測試的編碼模式中選擇最佳編碼模式，以及基於該最佳編碼模式對當前塊進行編碼。N是大於1的正整數。在本發明的一些實施例中，根據頻域中計算的失真和N個測試編碼模式的率，最佳編碼模式被選擇。本發明實施例在高複雜度RDO級進行模式判定，以藉由比較量化和逆量化前後的頻域殘差資料來計算頻域失真。與N個編解碼模式相關的當前塊的多個預測子是相同的，在一些實施例中，與視訊編解碼系統中測試的與N個編碼模式相關的殘差資料也是相同的。例如，在當前塊的殘差資料上測試N個編碼模式，包括將殘差資料變換為變換係數，將量化應用於每個編碼模式的變換係數以生成量化級別，以及將逆量化應用於每個編碼模式的量化級別；對當前塊進行編碼包括對將逆變換應用於與最佳編碼模式相關的重構變換係數以生成當前塊的重構殘差資料。與每個編碼模式相關的失真藉由比較每個編碼模式的變換係數和重構變換係數來計算。根據一個實施例，逆變換在執行模式判定之後被應用，以及僅與最佳編碼模式相關的重構變換係數被執行逆變換。N個編碼模式的一個實施例是一個合併候選的跳過模式和合併模式。
在一個實施例中，N個編碼模式包括不同的次級變換方式，對當前塊的殘差資料測試N個編碼模式包括將殘差資料變換為變換係數，藉由不同的次級變換模式將變換係數變換為次級變換係數，將量化應用於每個編碼模式的次級變換係數以生成量化級別，將逆量化應用於每個編碼模式的量化級別，以及將逆次級變換應用於次級逆變換生成每個次級變換模式的重構變換係數。在該實施例中，對當前塊進行編碼包括對與最佳編碼模式相關聯的重構變換係數應用逆變換以生成當前塊的重構殘差資料。
在一些其他實施例中，與N個編碼模式相關聯的當前塊的預測子可以是相同的，但與N個編碼模式相關聯的殘差資料是不同的。在當前塊的殘差資料上測試N個編碼模式包括將與每個編碼模式相關聯的殘差資料變換為變換係數，將量化應用於每個編碼模式的變換係數以生成量化級別，以及將逆量化應用於每個編碼模式的量化級別。對當前塊進行編碼包括將逆變換應用於與最佳編碼模式相關聯的重構變換係數以生成當前塊的重構殘差資料。在一個實施例中，藉由比較每個編碼模式的變換係數和重構變換係數，與每個編碼模式相關聯的失真被計算。在一個實施例中，N個編碼模式包括不同的色度殘差聯合編碼（Joint Coding of Chroma Residual，簡稱JCCR）模式。在本實施例中，從JCCR模式中選出的最佳編碼模式的失真在空間域中被計算，非JCCR模式的失真在空間域中被計算。在空間域中失真被比較，以及根據空間域失真的比較結果，最佳編碼模式被更新。在另一實施例中，N個編碼模式是不同的JCCR模式和一個非JCCR模式。在又一實施例中，N個編碼模式是不同的合併候選或幀間模式。
本公開的多個方面還提供了一種用於視訊編碼系統根據頻域失真執行模式判定的裝置。該裝置包括一個或多個電子電路，被配置用於接收當前塊的殘差資料，對當前塊的殘差資料測試多個編碼模式，在頻域中計算與每個編碼模式相關聯的失真，執行模式判定以根據頻域計算的失真從測試的編碼模式中選擇最佳編碼模式，以及根據該最佳編碼模式對當前塊進行編碼。在閱讀以下具體實施例的描述後，本發明的其他方面和特徵對於本領域之通常技術者將變得顯而易見。
將容易理解的是，如本文附圖中大體描述和圖示的本發明的組件可被佈置和設計成多種不同的配置。因此，如附圖中所表示的本發明的系統和方法的實施例的以下更詳細的描述並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍，而僅代表本發明的選定實施例。
在整個說明書中對“一個實施例”、“一些實施例”或類似語言的引用意味著結合實施例描述的特定特徵、結構或特性可以包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”或“在一些實施例中”不一定都指同一實施例，這些實施例可以單獨實施，也可以結合一個或多個其他實施例實施。此外，所描述的特徵、結構或特性可以在一個或多個實施例中以任一合適的方式組合。然而，本領域之通常技術者將認識到，本發明可以在沒有一個或多個具體細節的情況下，或使用其他方法、組件等來實踐。在其他情況下，未示出或未示出眾所周知的結構或操作。詳細描述以避免模糊本發明的方面。
頻 域中的模式判定在高複雜度（High-Complexity，簡稱HC）率失真優化（Rate Distrotion Optimization，簡稱RDO）級，符合VVC標準的視訊編碼器應用變換（DCT-II）12、量化（quantization，簡稱Q） 14、逆量化（inverse quantization，簡稱IQ）16和逆變換（invDCT-II）18對當前塊的殘差資料進行操作，如第1圖所示。HC RDO級的失真通常藉由計算重構殘差訊號和輸入殘差之間的差值在空間域中導出。實驗結果表明，在空間域中計算的失真與在頻域中計算的失真相似。因此，本發明的實施例依靠在頻域中計算的失真來在HD RDO級做出模式判定。第2圖示出使用在頻域中計算的失真的HC RDO級的編碼流程。第2圖的編碼流程包括變換操作（DCT-II）22、量化操作（Q）24、逆量化操作（IQ）26和逆變換操作（invDCT-II）28。頻域中計算的失真是指變換殘差訊號和逆量化殘差訊號之間的差值。變換殘差訊號是從變換操作22輸出的訊號，而逆量化殘差訊號是從逆量化操作26輸出的訊號。
計算頻域中的失真以用於模式判定而不是計算空間域中的失真的一個明顯的好處是硬體成本降低。實現空間域模式判定方法的硬體成本高於實現頻域模式判決方法的硬體成本，因為在實現頻域模式判定方法時有更多的硬體電路可以被多個編碼模式共用。在本發明的第一實施例中，具有相同殘差資料的N個編碼模式由視訊編碼器在HC RDO級測試，N組量化和逆量化電路被需要用於頻域中的模式判定。然而，根據第一實施例，頻域中的模式判定僅需要一個變換電路和一個逆變換電路，這少於空間域中的模式判定所需的N個變換電路和N個逆變換電路。第一實施例中具有相同殘差的預測模式的示例是低頻不可分離變換（Low Frequency Non-Separable Transform，簡稱LFNST）中的不同模式。第一實施例的另一個示例是對同一合併候選的跳過模式和合併模式之間的模式決定。LFNST只使用低頻係數，即只有次級變換的低頻係數被保留，而高頻係數被假設為零。失真是非零係數區域失真和零係數區域失真的總和。然而，零係數區域失真可以在非-LFNST情況下計算。當採用LFNST時，只需要計算非零係數區域失真。與用於計算空間域失真的樣本數量相比，它導致用於計算頻域失真的樣本更少。第3圖示出根據本發明第一實施例的用於測試具有相同殘差訊號的N個編碼模式的HC RDO級的編碼流程。在第一實施例中，視訊編碼器測試N個編碼模式，以及專用量化電路和專用逆量化電路被用來處理與N個編碼模式中的每一個相關聯的變換係數。N個編碼模式之一禁用次級變換，而其他編碼模式與初級變換之後應用的不同次級變換相關聯。模式判定電路選擇與最低RD成本對應的最佳編碼模式，其中N個編碼模式的RD成本根據頻域中計算的失真導出。N個編碼模式可以共用逆變換電路。
在本發明的第二實施例中，具有不同殘差資料的N個編碼模式由視訊編碼器在HC RDO級測試，即N組變換、量化和逆量化電路被需要來並行處理N個編碼模式的殘差資料以用於頻域模式判定方法。第4圖示出根據第二實施例的用於在頻域中進行模式判定的編碼流程。與在空間域中進行模式判定的編碼流程中，N個逆變換電路被需要用於N個編碼模式相比，第二實施例中的一個逆變換電路可由N個編碼模式共用。在VVC標準中，在變換塊的寬度或高度大於32個樣本時，頻域中應用的歸零技術會減少用於計算頻域失真的樣本數，從而導致計算量較低HC RDO級的複雜性。對於寬或高大於32個樣本的變換塊，32x32低頻樣本之外的樣本將不被用於頻域失真計算，用於計算頻域失真的樣本數小於使用的樣本數計算空間域失真。對於小於或等於32x32樣本的變換塊，用於計算頻域失真的樣本數等於用於計算空間域失真的樣本數。在第二實施例中，具有不同殘差資料的編碼模式的示例是色度殘差聯合編碼（Joint Coding of Chroma Residual，簡稱JCCR）和不同合併候選或不同幀間模式之間的模式判定。
第一實施例的示例： LFNST 的頻域模式 判定低頻不可分離變換（Low Frequency Non-Separable Transform，簡稱LFNST)是在幀內編碼變換塊（Transform Block，簡稱TB）中的初級變換操作（例如DCT-II）之後執行的次級變換操作。藉由將初級變換係數變換為次級變換係數，LFNST將頻域訊號從一個變換域轉換到另一個變換域。VVC標準中的規範性約束將LFNST編碼工具限制在寬度和高度均大於或等於8的TB上。在單樹情況下，LFNST僅應用於亮度分量，而在雙樹情況下，亮度和色度分量的LFNST模式判定是分開的。LFNST使用矩陣乘法方法來降低計算複雜度。第5圖示出根據空間域模式判定方法在空間域中在三個LFNST模式之間進行模式判定的編碼流程。三個LFNST模式分別是LFNST關閉（LFNST off）、LFNST内核1（LFNST kernel 1）和LFNST内核2（LFNST kernel 2）。對於LFNST關閉模式，當前TB的輸入殘差訊號經過初級變換、量化、逆量化和逆初級變換運算處理，生成重構殘差訊號。根據LFNST内核1和2，視訊編碼器中的HC RDO級執行初級變換、LFNST次級變換，執行量化、逆量化、逆LFNST次級變換和逆次級變換操作，以生成當前TB的第二重構殘差訊號以及當前TB的第三重構殘差訊號。然後，視訊編碼器根據在空間域中計算的失真計算與三個LFNST模式相關的RD成本。LFNST關閉模式的失真是指輸入殘差訊號和第一重構殘差訊號之間的差值，LFNST内核1模式的失真是指輸入殘差訊號和第二重構殘差訊號之間的差值，以及LFNST内核2模式的失真是指輸入殘差訊號與第三重構殘差訊號之間的差值。與LFNST模式相關的RD成本考慮了藉由LFNST模式對殘差資料進行編碼所需的位元以及在空間域中計算的失真。對應於三個RD成本中最低的一個的LFNST模式被選擇用於當前TB。在這個並行LFNST模式判定示例中，用於量化、逆量化和逆初級變換的硬體變換電路的大小被增加到三倍。為了簡化一組編碼模式的模式判定，通常對每個編碼模式的預測子進行LC RDO檢查。然而，低複雜度檢查不適用於LFNST模式之間的模式判定，因為不同LFNST模式的預測子都是相同的。LFNST的模式判定只能由HC RDO級完成。
第6圖示出根據本發明第一實施例的在頻域中在三個LFNST模式之間進行模式判定的編碼流程。與每個LFNST模式相關的頻域失真被計算，以導出每個LFNST模式的相應RD成本。例如，LFNST關閉模式的頻域失真比較初級變換操作（DCT-II）輸出的初級變換係數和逆量化操作（IQ）輸出的逆量化係數，以及LFNST内核1模式的頻域失真比較從初級變換操作（DCT-II）輸出的初級變換係數和從逆LFNST内核1操作輸出的逆次級變換係數。類似地，LFNST內核2模式的頻域失真比較從初級變換操作（DCT-II）輸出的初級變換係數和從逆LFNST內核2操作輸出的逆次級變換係數。示例性模式判定模組選擇具有最低失真的LFNST模式，以及將對應於所選LFNST模式的係數傳遞給逆初級變換操作（invDCT-II）以生成重構殘差訊號。在另一示例中，模式判定模組選擇具有最低RD成本的LFNST模式以及將係數傳遞給逆初級變換操作以生成重構殘差訊號。如第6圖所示的三個LFNST模式的頻域模式判定降低LFNST模式判定的硬體成本增加，因為它只需要一個逆初級變換電路（InvDCT-II），而空間域模式判定要求有三個逆初級變換電路（InvDCT-II）。在頻域模式判定中，逆初級變換電路（InvDCT-II）可以被三個LFNST模式共用。由於LFNST僅應用於低頻係數，用於計算頻域失真的樣本數少於用於計算空間域失真的樣本數。在殘差資料由初級變換電路（DCT-II）進行變換後，只有每個變換塊的左上角三個係數組被饋送到LFNST內核（即LFNST內核1或LFNST內核2）電路。第6圖的次級變換電路（LFNST1或LFNST 2）將LFNST內核1模式或LFNST內核2模式應用於左上角的3個係數組，以生成1個非零係數組和2個零係數組。因此，每個變換塊中只有一個係數組需要由量化（RDOQ）和逆量化（IQ）電路處理。RDOQ電路將量化應用於兩個額外係數組（2x4x4樣本）。LFNST資料前級（pre-stage）所需的額外緩衝區為2x3x4x4+2x4x4，包括用於存儲LFNST內核1和LFNST內核2的3個係數組的逆量化係數的緩衝區和用於存儲LFNST內核1和LFNST內核2的2個係數組的量化係數的緩衝區。LFNST模式之間的頻域模式判定的RD成本根據頻域中的失真和編碼殘差資料所需的率計算。LFNST內核1模式或LFNST內核2模式的頻域失真等於左上角的3個係數組的失真加上變換塊內零區域的失真。與LFNST內核1模式或LFNST內核2模式相關的零區域失真可以直接從LFNST關閉模式獲得。LFNST的頻域模式判定率根據一個係數組中左上角的16個採樣級別率（sample level rate）加上LFNST索引位元來計算。一個係數組左上角的16個採樣級別率包括大於1的標誌、奇偶標誌、大於3的標誌和剩餘部分。由於初級變換濾波藉由線性運算來應用，理論上，頻域和空間域計算的失真的比例應該始終是一個常數值。因此，頻域LFNST模式判定可以類比空間域LFNST全搜索來測試LFNST內核1和LFNST內核2，而硬體成本增加很小。三個LFNST模式的模式判定在逆初級變換處理之前進行，需要一個逆初級變換電路而不是三個逆變初級轉換電路。在空間域計算的失真和在頻域中計算的失真相似，因此頻域模式判定LFNST的損失相對較小。
第二實施例的示例：用於 JCCR 的頻域模式 判定去除量化的色度殘差訊號中的相關性可以使用色度殘差的聯合編碼（Joint Coding of Chroma Residual，簡稱JCCR）模式被有效地利用，其中僅一個聯合殘差資料resJointC被發送以及被用來導出色度分量Cb和Cr的殘差資料。視訊編碼器確定Cb塊的殘差資料resCb和Cr塊的殘差資料resCr，其中殘差資料resCb和resCr表示相應原始色度塊和預測色度塊之間的差值。在JCCR模式中，視訊編碼器不是單獨編碼resCb和resCr，而是根據resCb和resCr構建聯合殘差資料resJointC，以減少向視訊編碼器發送的資訊量。例如，resJointC = resCb + CSign*weight*resCr，其中CSign是在切片報頭中發出的符號值。幀內變換單元（Transform Unit，簡稱TU）有3個允許的權重，非幀內TU有1個允許的權重。視訊編碼器接收聯合殘差資料的資訊，以及生成兩個色度分量的殘差資料resCb'和resCr'。第7圖示出用於在空間域中在非JCCR模式和三個JCCR模式之間做出模式判定的示例性編碼流程。每個JCCR模式對應於用於構建聯合殘差資料的不同權重。如第7圖所示，需要三組額外的硬體變換電路，包括變換、量化、逆量化和逆變換電路來實現三個JCCR模式和非JCCR模式的並行模式判定。在第二實施例中，由於不同JCCR模式和非JCCR模式的預測子都是相同的，因此模式判定只能在高複雜度的RDO下工作。與非JCCR模式相關的空間域失真是Cb失真和Cr失真之和，其中Cb失真藉由將Cb殘差資料與Cb重構殘差資料進行比較來計算，而Cr失真藉由將Cr殘差資料與Cr重構殘差資料進行比較來計算。與第一JCCR模式相關的空間域失真是Cb1失真和Cr1失真之和，其中Cb1失真藉由將Cb殘差資料與重構殘差資料1的Cb部分進行比較來計算，以及Cr1失真藉由將Cr殘差資料與重構殘差資料1的Cr部分進行比較來計算。
第8圖示出根據本發明的第二實施例的示例在頻域中在三個JCCR模式之間進行模式判定以及在空間域中在非JCCR模式和選擇的JCCR模式之間進行模式判定的編碼流程。三個JCCR模式共用一個逆變換電路，藉由根據RD成本或頻域計算的失真選擇最佳JCCR模式。與每個JCCR模式對應的聯合殘差資料分別藉由變換（DCT-II）、量化（RDOQ）和逆量化（IQ）操作進行單獨處理，與每個JCCR模式相關聯的頻域失真藉由比較從變換操作輸出的變換係數和從逆量化操作輸出的逆量化係數來計算。根據頻域失真或從頻域失真導出的RD成本，模式判定模組從三個JCCR模式中選擇最佳JCCR模式。與最佳JCCR模式相關的逆量化係數由共用逆變換電路（InvDCT-II）進行逆變換，以及藉由JCCR逆縮放操作進行逆縮放，以生成重構Cb殘差資料和重構Cr殘差資料。最佳JCCR模式的空間域失真是Cb2失真和Cr2失真之和。Cb2失真藉由比較原始Cb殘差資料和最佳JCCR模式的重構Cb殘差資料來計算。Cr2失真藉由比較原始Cr殘差資料和最佳JCCR模式的重構Cr殘差資料來計算。色度分量Cb和Cr中的每一個的殘差資料藉由變換（DCT-II）、量化（RDOQ）、逆量化（IQ）和逆變換（InvDCT-II）操作進行處理，以生成色度分量的重構殘差資料Cb和Cr。非JCCR模式的空間域失真是Cb3失真和Cr3失真之和。Cb3失真藉由比較原始Cb殘差資料和重構Cb殘差資料來計算。Cr3失真藉由比較原始Cr殘差資料和重構Cr殘差資料來計算。另一個模式判定模組比較空間域失真或從空間域失真導出的RD成本，以從最佳JCCR模式和非JCCR模式中選擇最佳編碼模式。
第9圖示出根據本發明第二實施例的另一示例的在頻域中在三個JCCR模式和非JCCR模式之間進行模式判定的編碼流程。以非JCCR模式編碼的Cb殘差資料或Cr殘差資料的頻域Cb或Cr失真藉由比較量化前和逆量化後相應的變換係數來計算，以及與非JCCR模式相關聯的頻域失真是在頻域中計算的Cb失真和Cr失真之和。與JCCR模式相關聯的每個聯合殘差資料的頻域失真藉由比較量化之前和逆量化之後的相應變換係數並乘以縮放因數來計算。這是因為非JCCR模式失真與Cb和Cr的頻域失真之和相關聯，而JCCR模式失真僅與聯合殘差資料相關聯。例如，縮放因數可以是2。在另一實施例中，與JCCR模式相關聯的每個聯合殘差資料的頻域失真藉由比較量化前Cb和Cr的相應變換係數與重構逆量化資料Cb和Cr來計算。其中重構逆量化資料Cb和Cr藉由對JCCR模式的聯合殘差資料進行變換、量化、逆量化和JCCR逆縮放處理而生成。視訊編碼器的模式決定模組選擇三個JCCR模式之一或具有最低RD成本或頻域失真的非JCCR模式。如果模式判定模組選擇非JCCR模式，則用於非JCCR模式的兩個逆變換電路 （InvDCT-II）將逆變換處理應用於與Cb和Cr分量相關聯的變換係數，否則，用於JCCR模式的逆變換電路（InvDCT-II）將逆變換處理應用於與所選JCCR模式相關聯的變換係數。JCCR模式和非JCCR模式的逆變換電路（InvDCT-II）可以共用。 換言之，用於JCCR模式的逆變換電路（InvDCT-II）是用於非JCCR模式的逆變換電路(InvDCT-II)之一。在將逆變換處理應用於與所選JCCR模式關聯的變換係數後，重構聯合殘差資料藉由JCCR逆縮放恢復。
根據頻域失真 的模式判定的代表性流程圖第10圖示出在視訊編碼系統中實現頻域模式判定方法的示例性實施例的流程圖。在步驟S1002中，視訊編碼系統接收當前塊的殘差資料。當前塊是編碼單元（coding unit，簡稱CU）、編碼塊（Coding Block，簡稱CB）、變換單元（Transform Unit，簡稱TU）、變換塊（Transform Block，簡稱TB）或其組合。在步驟S1004中，視訊編碼系統對當前塊的殘差資料測試N個編碼模式，以及在步驟S1006中，與N個編碼模式中的每一個相關聯的失真在頻域中被計算。在步驟S1008中，視訊編碼系統藉由比較在頻域中計算的失真來執行模式判定，以選擇最佳編碼模式。在步驟S1010中，當前塊基於最佳編碼模式進行編碼。
代表性系統框圖第11圖示出用於實現頻域模式判定方法的一個或多個實施例的視訊編碼器1100的示例性系統框圖。幀內預測模組1110基於當前圖片的重構視訊資料提供幀內預測子。幀間預測模組1112執行運動估計（Motion Estimation，簡稱ME）和運動補償（Motion Compensation，簡稱MC）以基於參考來自其他圖片的視訊資料來提供預測子。幀內預測模組1110或幀間預測模組1112將選擇的預測子提供給加法器1116以形成殘差訊號。在一些實施例中，當前塊的殘差訊號對於N個編碼模式是相同的，殘差訊號由變換模組（T）1118處理以生成變換係數。每個編碼模式的變換係數由量化模組（Q）1120隨後是逆量化模組（IQ）1122處理。對N個編碼模式中的每一個在頻域中計算失真。最佳編碼模式藉由比較N個編碼模式的頻域失真或率和失真兩者來選擇。與最佳編碼模式相關聯的IQ模組1122的輸出由逆變換模組（IT）1124處理以恢復預測殘差訊號。在一些其他實施例中，當前塊的殘差資料對於N個編碼模式中的每一個都是不同的，與N個編碼模式中的每一個相關聯的殘差資料由變換模組（T）1118、量化模組（Q）1120、逆量化模組（IQ）1122處理。對N個編碼模式中的每一個在頻域中計算失真，以及最佳編碼模式藉由比較N個編碼模式的頻域失真或比率和失真兩者來選擇。與最佳編碼模式相關聯的IQ模組1122的輸出由IT 1124處理以恢復殘差訊號。
最佳編碼模式的變換和量化的殘差訊號由熵編碼器1130編碼以形成視訊位元流。然後視訊位元流與輔助資訊（side information）被打包在一起。如第11圖所示，殘差訊號藉由加回到重構模組（Reconstruction module，簡稱REC）1126處的選擇的預測子來恢復，以產生重構視訊資料。重構視訊資料可以存儲在參考圖片緩衝器（Ref. Pict. Buffer）1132中並且用於其他圖片的預測。由於編碼處理，來自REC模組1126的重構視訊資料可能會受到各種損害，因此，在存儲到參考圖片緩衝器1132之前，環路處理濾波器（ILPF）1128被應用於重構視訊資料，以進一步增強圖片品質。語法元素被提供給熵編碼器1130以結合到視訊位元流中。
第11圖中的視訊編碼器1100的各種組件可以由硬體組件、被配置為執行存儲在記憶體中的程式指令的一個或多個處理器、或硬體和處理器的組合來實現。例如，處理器執行程式指令以計算頻域的失真。處理器配備單個或多個處理核心。在一些示例中，處理器執行程式指令以在編碼器1100中的一些組件中執行功能，以及與處理器電耦合的記憶體用於存儲程式指令、與塊的重構圖像相對應的資訊，和/或編碼或解碼過程中的中間資料。在一些實施例中，記憶體包括非瞬態電腦可讀介質（non-transitory computre readable medium），例如半導體或固態記憶體、隨機存取記憶體（Random Access Memory，簡稱RAM）、只讀記憶體（Read-Only Memory，簡稱ROM）、硬碟、光碟或其他合適的存儲介質。記憶體緩衝器也可以是上面列出的兩種或更多種非暫時性電腦可讀介質的組合。
在視訊編碼系統中對當前切片執行特定處理的視訊資料處理方法的實施例可以在集成到視訊壓縮晶片中的電路或集成到視訊壓縮軟體中以執行上述處理的程式碼中實現。例如，當前變換塊中的變換係數級別可以在將在電腦處理器、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，簡稱DSP）、微處理器或現場可程式設計閘陣列（Field Programmable Gate Array，簡稱FPGA）上執行的程式碼中實現。這些處理器可以被配置為藉由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。
在不背離其精神或基本特徵的情況下，本發明可以以其他特定形式體現。所描述的示例在所有方面都僅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由前述描述指示。在申請專利範圍的等效含義和範圍內的所有變化都應包含在其範圍內。
12:變換操作 14:量化操作 16:逆量化操作 18:逆變換操作 22:變換操作 24:量化操作 26:逆量化操作 28:逆變換操作 S1002、S1004、S1006、S1008、S1010:步驟 1100:編碼器 1110:幀內預測模組 1112:幀間預測模組 1114:開關 1116:加法器 1118:變換模組 1120:量化模組 1122:逆量化模組 1124:逆變換模組 1126:REC模組 1128:ILPF 1132:參考圖片緩衝器 1134:熵編碼器
將參考以下附圖詳細描述作為示例提出的本公開的各種實施例，其中相同的標號指代相同的組件，以及其中： 第1圖示出具有在空間域中計算的失真的基本高複雜度率失真優化（Rate Distortion Optimization，簡稱RDO）級的編碼流程。 第2圖示出根據本發明實施例的具有在頻域中計算的失真的高複雜度RDO級的編碼流程。 第3圖示出根據本發明第一實施例的用於具有相同殘差訊號測試多個編碼模式的高複雜度RDO的編碼流程。 第4圖示出根據本發明第二實施例的用於具有不同殘差訊號在多個編碼模式之間進行模式判定的編碼流程。 第5圖示出根據空間域模式判定方法在空間域中的三個LFNST模式之間進行模式判定的編碼流程。 第6圖示出根據本發明第一實施例的在頻域中在三個LFNST模式之間進行模式判定的編碼流程。 第7圖示出用於在空間域中在非JCCR模式和三個JCCR模式之間做出模式決定的示例性編碼流程。 第8圖示出根據本發明第二實施例的示例在頻域中在三個JCCR模式之間進行模式判定以及在空間域中在非JCCR模式和最佳JCCR模式之間進行模式判定的編碼流程。 第9圖示出根據本發明第二實施例的另一示例在頻域中在三個JCCR模式和非JCCR模式之間進行模式判定的編碼流程。 第10圖示出用於根據在頻域中計算的失真來決定編碼模式的視訊編碼方法的實施例的流程圖。 第11圖示出包含根據本發明的一些實施例的視訊編碼方法中的一個或組合的視訊編碼系統的示例性系統框圖。
S1002、S1004、S1006、S1008、S1010:步驟

Claims (16)

  1. 一種視訊編碼方法，用於一視訊編碼系統，包括：接收一當前塊的殘差資料；對該當前塊的殘差資料測試N個編碼模式，其中N為大於1的一正整數；在一頻域中計算與該N個編碼模式中的每一個相關聯的一失真；根據該頻域中計算的該等失真，進行一模式判定，從已測試的該N個編碼模式中選擇一最佳編碼模式；以及基於該最佳編碼模式對當前塊進行編碼。
  2. 如請求項1所述之視訊編碼方法，其中，根據該頻域中的該等失真和根據已測試的該N個編碼模式編碼該殘差資料的多個率，該最佳編碼模式被選擇。
  3. 如請求項1所述之視訊編碼方法，其中，與該N個編碼模式相關聯的該當前塊的多個預測子相同，以及與該N個編碼模式相關聯的該當前塊的該殘差資料相同。
  4. 如請求項3所述之視訊編碼方法，其中，對該當前塊的該殘差資料進行N個編碼模式的測試包括將該殘差資料變換為多個變換係數，將量化應用於每個編碼模式的該等變換係數以生成多個量化級別，以及將逆量化應用於每個編碼模式的該等量化級別；以及對該當前塊進行編碼包括將逆變換應用於與該最佳編碼模式相關聯的多個重構變換係數以生成該當前塊的重構殘差資料。
  5. 如請求項4所述之視訊編碼方法，其中，藉由比較每個編碼模式的該等變換係數和多個重構變換係數來計算與每個編碼模式相關聯的該失真。
  6. 如請求項4所述之視訊編碼方法，其中，逆變換被應用在執行 模式判定之後，以及與該最佳編碼模式相關聯的該等重構變換係數被執行逆變換。
  7. 如請求項4所述之視訊編碼方法，其中，該N個編碼模式包括一個合併候選的跳過模式和合併模式。
  8. 如請求項3所述之視訊編碼方法，其中，該N個編碼模式包括多個不同次級變換模式，以及對該當前塊的該殘差資料測試N個編碼模式包括：將該殘差資料變換為多個變化係數，藉由不同的多個次級變換模式將該等變換係數變換為多個次級變換係數，將量化應用於對每個編碼模式的該等次級變換係數以生成多個量化級別，將逆量化應用於每個編碼模式的該等量化級別，以及應用逆次級變換以生成每個次級變換模式的多個重構變換係數；對該當前塊進行編碼包括將逆變換應用於與該最佳編碼模式相關聯的多個重構變換係數，以生成該當前塊的重構殘差資料。
  9. 如請求項1所述之視訊編碼方法，其中，與該N個編碼模式相關聯的該當前塊的該殘差資料不同。
  10. 如請求項9所述之視訊編碼方法，其中，對該當前塊的該殘差資料測試N個編碼模式進一步包括將與每個編碼模式相關聯的該殘差資料變換為多個變換係數，將量化應用於每個編碼模式的該等變換係數以生成多個量化級別，以及將逆量化應用於每個編碼模式的該等量化級別；以及對該當前塊進行編碼還包括將逆變換應用於與該最佳編碼模式相關聯的多個重構變換係數以生成該當前塊的重構殘差資料。
  11. 如請求項10所述之視訊編碼方法，其中，藉由比較每個編碼模式的該等變換係數和多個重構變換係數來計算與每個編碼模式相關聯的該失真。
  12. 如請求項10所述之視訊編碼方法，其中，該N個編碼模式包括 多個不同的色度殘差聯合編碼(Joint Coding of Chroma Residual，簡稱JCCR)模式。
  13. 如請求項12所述之視訊編碼方法，進一步包括：在一空間域中計算從該等色度殘差聯合編碼模式中選出的該最佳編碼模式的一失真；在該空間域中計算一非色度殘差聯合編碼模式的一失真；比較在該空間域中計算的該等失真；以及根據該空間域計算的該等失真的該比較結果更新該最佳編碼模式。
  14. 如請求項10所述之視訊編碼方法，其中，該N個編碼模式包括多個不同的色度殘差聯合編碼模式和一非色度殘差聯合編碼模式。
  15. 如請求項10所述之視訊編碼方法，其中，該N個編碼模式包括多個不同合併候選或多個幀間模式。
  16. 一種視訊編碼裝置，用於一視訊編碼系統，該視訊編碼裝置包括一個或多個電子電路，被配置為用於：接收一當前塊的殘差資料；對該當前塊的殘差資料測試N個編碼模式，其中N為大於1的一正整數；在一頻域中計算與該N個編碼模式中的每一個相關聯的一失真；根據該頻域計算的該等失真，進行一模式判定，從已測試的該N個編碼模式中選擇一最佳編碼模式；以及基於該最佳編碼模式對當前塊進行編碼。
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