TWI827662B - 用於係數寫碼之規則寫碼位元子之減少 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種視訊解碼器，其可經組態以判定一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至規則寫碼位元子之第一數目；回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼該變換單元之額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之一第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之一第二組係數之值。

Description

用於係數寫碼之規則寫碼位元子之減少
本發明係關於視訊編碼及視訊解碼。
數位視訊能力可併入至廣泛範圍之器件中，該等器件包括數位電視、數位直播系統、無線廣播系統、個人數位助理(PDA)、膝上型或桌上型電腦、平板電腦、電子書閱讀器、數位攝影機、數位記錄器件、數位媒體播放機、視訊遊戲器件、視訊遊戲主控台、蜂巢式或衛星無線電電話(所謂的「智慧型電話」)、視訊電傳會議器件、視訊串流器件及類似者。數位視訊器件實施視訊寫碼技術，諸如由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4第10部分進階視訊寫碼(AVC)所定義之標準、高效率視訊寫碼(HEVC)標準、ITU-T H.265/高效率視訊寫碼(HEVC)及此等標準之擴展中描述的彼等視訊寫碼技術。視訊器件可藉由實施此類視訊寫碼技術來更有效地傳輸、接收、編碼、解碼及/或儲存數位視訊資訊。
視訊寫碼技術包括空間(圖像內)預測及/或時間(圖像間)預測以減少或移除為視訊序列所固有的冗餘。對於基於區塊之視訊寫碼，視訊圖塊(例如，視訊圖像或視訊圖像之一部分)可分割成視訊區塊，該視訊區塊亦可稱為寫碼樹型單元(CTU)、寫碼單元(CU)及/或寫碼節點。使用相對於同一圖像中之鄰近區塊中之參考樣本的空間預測來編碼圖像之經框內寫碼(I)之圖塊中的視訊區塊。圖像之框間寫碼(P或B)圖塊中之視訊區塊可使用關於同一圖像中之鄰近區塊中的參考樣本的空間預測或關於其他參考圖像中之參考樣本的時間預測。圖像可稱為圖框，且參考圖像可稱為參考圖框。
視訊寫碼(例如視訊編碼及/或視訊解碼)通常涉及自同一圖像中已經寫碼之視訊資料區塊預測視訊資料區塊(例如框內預測)或自不同圖像中已經寫碼之視訊資料區塊預測視訊資料區塊(例如框間預測)。在一些情況下，視訊編碼器亦藉由比較預測性區塊與原始區塊來計算殘餘資料。因此，殘餘資料表示視訊資料之預測性區塊與原始區塊之間的差。為了減少發信殘餘資料所需之位元之數目，視訊編碼器將殘餘資料變換成變換係數，量化變換係數，且在經編碼位元串流中發信經變換及經量化係數。藉由變換及量化程序來達成之壓縮可為有損的，意謂變換及量化程序可將失真引入至經解碼視訊資料中。本發明描述與變換係數寫碼相關之技術。
在一個實例中，一種用於解碼視訊資料之方法包括：判定一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級；回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼該變換單元之額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種用於解碼視訊資料之器件包括：一記憶體，其經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理器，其實施於電路中且經組態以：判定該視訊資料之一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，且該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級；回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種電腦可讀取媒體儲存指令，該等指令在由一或多個處理器執行時，使得該一或多個處理器：判定該視訊資料之一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼之第一數目，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，且該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級；回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種裝置包含：用於判定一變換單元之一大小之構件，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；用於基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值之構件；用於上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目之構件，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級；用於旁路解碼該變換單元之額外語法元素回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目之構件，用於基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之第一組係數之值之構件；及用於基於該等額外語法元素判定該變換單元之第二組係數之值之構件。
在另一實例中，一種用於編碼視訊資料之方法包括：判定一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文編碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目，其中：該等上下文經編碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級，且該等上下文經編碼語法元素表示該變換單元之第一組係數之值；及回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路編碼額外語法元素，其中該等額外語法元素表示該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種用於編碼視訊資料之器件包括：一記憶體，經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理器，其實施於電路中且經組態以：判定一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文編碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目，其中：該等上下文經編碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，且該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級，且該等上下文經編碼語法元素表示該變換單元之第一組係數之值；及回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路編碼該變換單元之額外語法元素，其中該等額外語法元素表示該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種電腦可讀儲存媒體儲存指令，該等指令在由一或多個處理器執行時，使得該一或多個處理器：判定該視訊資料之一變換單元之一大小，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值；上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，且該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級；回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之第二組係數之值。
在另一實例中，一種裝置包含：用於判定一變換單元之一大小之構件，其中該變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；用於基於該變換單元之該大小判定該變換單元之一規則位元子計數臨限值之構件；用於上下文編碼該變換單元之語法元素直到達至該規則寫碼位元子之第一數目之構件，其中：該等上下文經編碼語法元素包含一或多個有效值旗標、一或多個同位層級旗標及一或多個第一旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，該一或多個第一旗標中之每一者指示一對應係數是否具有大於2之一絕對層級，且該等上下文經編碼語法元素表示該變換單元之第一組係數之值；及用於回應於達至該規則寫碼位元子之第一數目旁路編碼額外語法元素之構件，其中該等額外語法元素表示該變換單元之第二組係數之值。
在隨附圖式及以下描述中闡述一或多個實例之細節。其他特徵、目標及優勢自描述、圖式及申請專利範圍將為顯而易見的。
本申請案主張以下各者之權益： 2019年2月14日申請之美國臨時專利申請案62/805,625； 2019年3月25日申請之美國臨時專利申請案62/823,537； 各申請案之全部內容特此以引用之方式併入。
視訊寫碼(例如視訊編碼及/或視訊解碼)通常涉及自同一圖像中已經寫碼之視訊資料區塊預測視訊資料區塊(例如框內預測)或自不同圖像中已經寫碼之視訊資料區塊預測視訊資料區塊(例如框間預測)。在一些情況下，視訊編碼器亦藉由比較預測性區塊與原始區塊來計算殘餘資料。因此，殘餘資料表示視訊資料之預測性區塊與原始區塊之間的差。為減少發信殘餘資料所需要之位元之數目，視訊編碼器變換及量化殘餘資料且在經編碼位元串流中發信經變換及經量化之殘餘資料。藉由變換及量化程序來達成之壓縮可為有損的，意謂變換及量化程序可將失真引入至經解碼視訊資料中。
視訊解碼器將殘餘資料解碼且添加至預測性區塊以產生相比單獨的預測性區塊更緊密匹配原始視訊區塊的經重建構視訊區塊。由於藉由殘餘資料之變換及量化所引入之損失，重建構區塊可具有失真或假影。一種常見類型之假影或失真被稱為區塊效應，其中用於寫碼視訊資料之區塊之邊界為可見的。
為進一步改良經解碼視訊之品質，視訊解碼器可對經重建構視訊區塊執行一或多個濾波操作。此等濾波操作之實例包括解區塊濾波、樣本適應性偏移(SAO)濾波，及適應性迴路濾波(ALF)。用於此等濾波操作之參數可藉由視訊編碼器判定且在經編碼視訊位元串流中明確地發信，或可隱含地藉由視訊解碼器判定而無需在經編碼視訊位元串流中明確地發信參數。
如上所介紹，視訊編碼器變換殘餘資料以產生變換係數。彼等變換係數可另外經量化。在本發明中，術語變換係數或係數可指經量化變換係數或經去量化變換係數二者中之一者。本發明描述用於自視訊編碼器發信變換係數至視訊解碼器之值(例如經量化變換係數)之技術。更特定而言，本發明描述與熵解碼程序相關之技術，該熵解碼程序將位元之二進位表示轉化為一系列非二進位價值經量化變換係數。在本發明中亦描述大體為熵解碼之反向程序之對應熵編碼程序。
本發明描述與變換係數寫碼相關之技術。變換係數寫碼之態樣描述於JVET-K0072,H .Schwarz,T.Nguyen,D .Marpe,T.Wiegand,「非CE7：依賴於量化之替代熵寫碼(Non-CE7:Alternative entropy coding for dependent quantization)」JVET文件JVET-K0072,Ljubljana,Slovenia, 2018年7月中。當與JVET-K0072之技術相比時，本文所述之技術可改良編碼及解碼經量化係數中之效率。
本發明描述用於在視訊寫碼程序中寫碼與殘餘資料相關聯之係數的技術。在一個實例中，本發明描述用於判定哪個語法元素為上下文寫碼及哪個語法元素為旁路寫碼之技術。在另一實例中，本發明描述用於判定萊斯參數之技術，該萊斯參數用於定義編碼，例如哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼，用於寫碼係數區塊之係數層級之剩餘絕對值，其中上下文適應性二進位算術編碼(CABAC)用於寫碼重要係數之其他指示，諸如係數層級大於1及係數層級大於2。在有損寫碼之狀況下，係數層級可為變換係數之層級，或在無損寫碼或以變換跳過模式有損寫碼之狀況下，係數層級可為並未應用變換之係數的層級(亦即，殘餘像素值)。
萊斯參數為用於自哥倫布寫碼(例如，哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼)之同族選擇寫碼字集的可調值。由萊斯參數定義之寫碼可用於寫碼變換單元(TU)或係數群組(CG)中至少一個係數之係數層級之剩餘絕對值，亦即係數區塊。CG中之每一者可為視訊資料之4×4變換區塊或變換區塊之4×4子區塊。在有損寫碼之狀況下，CG可包括變換係數，或在無損寫碼或以變換跳過模式有損寫碼之狀況下，CG可包括並未應用變換之係數。
本發明之技術可應用於諸如高效率視訊寫碼(HEVC)之現有視訊編碼解碼器中之任一者，或可經提議作為新的視訊寫碼標準之有希望的編碼工具，諸如目前正在開發之多功能視訊寫碼(VVC)或其他未來視訊寫碼標準。
圖1為說明可執行本發明之技術之實例視訊編碼及解碼系統100之方塊圖。本發明之技術大體係針對寫碼(編碼及/或解碼)視訊資料。大體而言，視訊資料包括用於處理視訊之任何資料。因此，視訊資料可包括原始未經編碼的視訊、經編碼視訊、經解碼(例如經重建構)視訊及視訊後設資料，諸如發信資料。
如圖1中所展示，在此實例中，系統100包括源器件102，其提供待由目的地器件116解碼及顯示之經編碼視訊資料。特定而言，源器件102經由電腦可讀媒體110將視訊資料提供至目的地器件116。源器件102及目的地器件116可包含廣泛範圍器件中之任一者，包括桌上型電腦、筆記型(亦即，膝上型)電腦、平板電腦、機上盒、電話手持機(諸如智慧型電話)、電視、攝影機、顯示器件、數位媒體播放機、視訊遊戲主控台、視訊串流器件或類似者。在一些情況下，源器件102及目的地器件116可經裝備用於無線通信，且由此可稱為無線通信器件。
在圖1之實例中，源器件102包括視訊源104、記憶體106、視訊編碼器200及輸出介面108。目的地器件116包括輸入介面122、視訊解碼器300、記憶體120及顯示器件118。根據本發明，源器件102之視訊編碼器200及目的地器件116之視訊解碼器300可經組態以應用本文所述之係數寫碼技術。因此，源器件102表示視訊編碼器件之實例，而目的地器件116表示視訊解碼器件之實例。在其他實例中，源器件及目的地器件可包括其他組件或配置。舉例而言，源器件102可自外部視訊源(諸如，外部攝影機)接收視訊資料。同樣地，目的地器件116可與外部顯示器件介接，而非包括整合式顯示器件。
如圖1中所展示之系統100僅為一個實例。大體而言，任何數位視訊編碼及/或解碼器件可執行本文所述之係數寫碼之技術。源器件102及目的地器件116僅僅為此類寫碼器件之實例，其中源器件102產生經寫碼視訊資料以供傳輸至目的地器件116。本發明將「寫碼」器件稱為對資料執行寫碼(編碼及/或解碼)之器件。因此，視訊編碼器200及視訊解碼器300表示寫碼器件之實例，特定而言分別表示視訊編碼器及視訊解碼器之實例。在一些實例中，源器件102及目的地器件116可以實質上對稱之方式操作，使得源器件102及目的地器件116中之每一者包括視訊編碼及解碼組件。因此，系統100可支援源器件102與目的地器件116之間的單向或雙向視訊傳輸，例如用於視訊串流、視訊播放、視訊廣播或視訊電話。
大體而言，視訊源104表示視訊資料源(亦即，原始未經編碼的視訊資料)且將視訊資料之依序圖像(亦稱為「圖框」)提供至視訊編碼器200，該視訊編碼器編碼圖像之資料。源器件102之視訊源104可包括視訊俘獲器件，諸如視訊攝影機、含有先前俘獲之原始視訊的視訊存檔及/或用於自視訊內容提供者接收視訊的視訊饋入介面。作為另一替代，視訊源104可產生基於電腦圖形之資料作為源視訊，或實況視訊、存檔視訊及電腦產生之視訊的組合。在每一情況下，視訊編碼器200對所俘獲、所預先俘獲或電腦產生之視訊資料進行編碼。視訊編碼器200可將圖像之接收次序(有時稱為「顯示次序」)重新配置成寫碼次序以供寫碼。視訊編碼器200可產生包括經編碼視訊資料之位元串流。源器件102接著可經由輸出介面108將經編碼視訊資料輸出至電腦可讀媒體110上以供藉由例如目的地器件116之輸入介面122接收及/或擷取。
源器件102之記憶體106及目的地器件116之記憶體120表示通用記憶體。在一些實例中，記憶體106、120可儲存原始視訊資料，例如來自視訊源104之原始視訊及來自視訊解碼器300之原始經解碼視訊資料。另外地或可替代地，記憶體106、120可儲存可分別由例如視訊編碼器200及視訊解碼器300執行之軟體指令。儘管在此實例中記憶體106及記憶體120展示為與視訊編碼器200及視訊解碼器300分開，但應理解，視訊編碼器200及視訊解碼器300亦可包括功能上類似或等效目的之內部記憶體。此外，記憶體106、120可儲存例如自視訊編碼器200輸出及輸入至視訊解碼器300的經編碼視訊資料。在一些實例中，可分配記憶體106、120之部分作為一或多個視訊緩衝器，以例如儲存原始、經解碼及/或經編碼視訊資料。
電腦可讀媒體110可表示能夠將經編碼視訊資料自源器件102傳送至目的地器件116之任何類型的媒體或器件。在一實例中，電腦可讀媒體110表示用於使源器件102能即時例如經由射頻網路或基於電腦之網路直接傳輸經編碼視訊資料至目的地器件116的通信媒體。輸出介面108可調變包括經編碼視訊資料之傳輸信號，且輸入介面122可根據通信標準(諸如無線通信協定)將所接收傳輸信號解調。通信媒體可包含任何無線或有線通信媒體，諸如射頻(RF)頻譜或一或多個實體傳輸線。通信媒體可形成基於封包之網路(諸如，區域網路、廣域網路或諸如網際網路之全域網路)之部分。通信媒體可包括路由器、交換器、基地台或任何其他可用於促進自源器件102至目的地器件116之通信的設備。
在一些實例中，源器件102可將經編碼資料自輸出介面108輸出至儲存器件112。類似地，目的地器件116可經由輸入介面122自儲存器件112存取經編碼資料。儲存器件112可包括各種分佈式或本端存取之資料儲存媒體中之任一者，諸如硬碟機、藍光光碟、DVD、CD-ROM、快閃記憶體、揮發性或非揮發性記憶體或用於儲存經編碼視訊資料之任何其他合適的數位儲存媒體。
在一些實例中，源器件102可將經編碼視訊資料輸出至檔案伺服器114，或可儲存由源器件102所產生之經編碼視訊的另一中間儲存器件。目的地器件116可經由串流傳輸或下載而自檔案伺服器114存取經儲存視訊資料。檔案伺服器114可為能夠儲存經編碼視訊資料並將該經編碼視訊資料傳輸至目的地器件116之任何類型的伺服器器件。檔案伺服器114可表示網頁伺服器(例如，用於網站)、檔案傳送協定(FTP)伺服器、內容傳遞網路器件或網路附加儲存(NAS)器件。目的地器件116可經由包括網際網路連接之任何標準資料連接自檔案伺服器114存取經編碼視訊資料。此可包括無線通道(例如，Wi-Fi連接)、有線連接(例如，數位用戶線(DSL)、電纜數據機等)，或適合於存取儲存於檔案伺服器114上之經編碼視訊資料的兩者之組合。檔案伺服器114及輸入介面122可經組態以根據串流傳輸協定、下載傳輸協定或其組合操作。
輸出介面108及輸入介面122可表示無線傳輸器/接收器、數據機、有線網路連接組件(例如乙太網路卡)、根據各種IEEE 802.11標準中之任一者而操作之無線通信組件，或其他實體組件。在輸出介面108及輸入介面122包含無線組件之實例中，輸出介面108及輸入介面122可經組態以根據蜂巢式通信標準(諸如4G、4G-LTE(長期演進)、LTE進階、5G，或類似者)來傳送資料，諸如經編碼視訊資料。在輸出介面108包含無線傳輸器之一些實例中，輸出介面108及輸入介面122可經組態以根據諸如IEEE 802.11規範、IEEE 802.15規範(例如，ZigBee™)、Bluetooth™標準或類似者的其他無線標準傳送資料(諸如經編碼視訊資料)。在一些實例中，源器件102及/或目的地器件116可包括各別晶片上系統(SoC)器件。舉例而言，源器件102可包括SoC器件以執行歸於視訊編碼器200及/或輸出介面108之功能性，且目的地器件116可包括SoC器件以執行歸於視訊解碼器300及/或輸入介面122之功能性。
本發明之技術可應用於支援多種多媒體應用中之任一者的視訊寫碼，諸如，空中電視廣播、有線電視傳輸、衛星電視傳輸、網際網路串流視訊傳輸(諸如，經由HTTP之動態自適應串流(DASH))、經編碼至資料儲存媒體上之數位視訊、儲存於資料儲存媒體上的數位視訊之解碼或其他應用。
目的地器件116之輸入介面122接收自電腦可讀媒體110 (例如，通信媒體、儲存器件112、檔案伺服器114或類似者)之經編碼視訊位元串流。經編碼視訊位元串流可包括由視訊編碼器200定義之發信資訊(其亦由視訊解碼器300使用)，諸如具有描述視訊區塊或其他經寫碼單元(例如，圖塊、圖像、圖像群組、序列或類似者)之特徵及/或處理之值的語法元素。顯示器件118向使用者顯示經解碼視訊資料之經解碼圖像。顯示器件118可表示各種顯示器件中之任一者，諸如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、有機發光二極體(OLED)顯示器或另一類型之顯示器件。
儘管圖1中未展示，但在一些實例中，視訊編碼器200及視訊解碼器300可各自與音訊編碼器及/或音訊解碼器整合，且可包括合適的MUX-DEMUX單元或其他硬體及/或軟體，以處置在共同資料串流中包括音訊及視訊兩者之多工串流。若適用，則MUX-DEMUX單元可遵照ITU H.223多工器協定或諸如使用者資料報協定(UDP)之其他協定。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可各自實施為各種合適的編碼器及/或解碼器電路中之任一者，諸如一或多個微處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、離散邏輯、軟體、硬體、韌體或其任何組合。當技術部分地以軟體實施時，器件可將用於軟體之指令儲存於合適之非暫時性電腦可讀媒體中，且在硬體中使用一或多個處理器執行指令以執行本發明之技術。視訊編碼器200及視訊解碼器300中之每一者可包括於一或多個編碼器或解碼器中，該編碼器或解碼器中之任一者可整合為各別器件中之組合式編碼器/解碼器(CODEC)的部分。包括視訊編碼器200及/或視訊解碼器300之器件可包含積體電路、微處理器及/或無線通信器件(諸如蜂巢式電話)。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可根據視訊寫碼標準操作，諸如ITU-T H.265，亦稱為高效視訊寫碼(HEVC)或其擴展，諸如多視圖及/或可調式視訊寫碼擴展。可替代地，視訊編碼器200及視訊解碼器300可根據其他專有或行業標準操作，諸如聯合勘探測試模型(JEM)或ITU-T H.266，其亦稱為多功能視訊寫碼(VVC)。VVC標準之最新草案描述於2019年7月3日至12日於東南部哥德堡的ITU-T SG 16 WP 3及ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11之聯合視訊專家小組(JVET)第15次會議JVET-O2001-vE上，Bross等人之「多功能視訊寫碼(草案6)(Versatile Video Coding (Draft 6))」中(在下文中「VVC草案6」)。然而，本發明之技術不限於任何特定寫碼標準。
大體而言，視訊編碼器200及視訊解碼器300可執行圖像之基於區塊寫碼。術語「區塊」大體係指包括待處理(例如編碼、解碼或以其他方式在編碼及/或解碼程序中使用)之資料的結構。舉例而言，區塊可包括明度及/或色度資料之樣本的二維矩陣。大體而言，視訊編碼器200及視訊解碼器300可寫碼以YUV (例如Y、Cb、Cr)格式表示之視訊資料。亦即，視訊編碼器200及視訊解碼器300可寫碼亮度及色度分量，而非寫碼圖像之樣本的紅色、綠色及藍色(RGB)資料，其中該等色度分量可包括紅色調及藍色調色度分量兩者。在一些實例中，視訊編碼器200在編碼之前將所接收之RGB格式資料轉化成YUV表示，且視訊解碼器300將YUV表示轉化成RGB格式。可替代地，預處理單元及後處理單元(圖中未示)可執行此等轉換。
本發明大體可指對圖像進行寫碼(例如編碼及解碼)以包括編碼或解碼圖像之資料的程序。類似地，本發明可指對圖像之區塊進行寫碼以包括編碼或解碼區塊之資料的程序，例如預測及/或殘餘寫碼。經編碼視訊位元串流大體包括表示寫碼決策(例如寫碼模式)及圖像至區塊之分割的語法元素的一系列值。因此，對寫碼圖像或區塊之提及大體應理解為寫碼形成該圖像或區塊之語法元素的值。
HEVC定義各種區塊，包括寫碼單元(CU)、預測單元(PU)，以及變換單元(TU)。根據HEVC，視訊寫碼器(諸如視訊編碼器200)根據四分樹結構將寫碼樹型單元(CTU)分割成CU。亦即，視訊寫碼器將CTU及CU分割成四個相同的非重疊正方形，且四分樹之每一節點具有零個或四個子節點。不具有子節點之節點可稱為「葉節點」，且此類葉節點之CU可包括一或多個PU及/或一或多個TU。視訊寫碼器可進一步分割PU及TU。舉例而言，在HEVC中，殘餘四分樹(RQT)表示TU之分割。在HEVC中，PU表示框間預測資料，而TU表示殘餘資料。經框內預測之CU包括框內預測資訊，諸如框內模式指示。
作為另一實例，視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以根據JEM或VVC操作。根據JEM或VVC，視訊寫碼器(諸如視訊編碼器200)將圖像分割成複數個寫碼樹型單元(CTU)。視訊編碼器200可根據樹結構分割CTU，諸如四分樹二進位樹(QTBT)結構或多類型樹(MTT)結構。QTBT結構移除多個分割類型之概念，諸如HEVC之CU、PU及TU之間的間距。QTBT結構包括兩個層級：根據四分樹分割進行分割的第一層級，及根據二進位樹分割進行分割的第二層級。QTBT結構之根節點對應於CTU。二進位樹之葉節點對應於寫碼單元(CU)。
在MTT分割結構中，區塊可使用四分樹(QT)分割、二進位樹(BT)分割及一或多種類型之三重樹(TT) (亦稱為三元樹(TT))分割來分割。三重或三元樹分割為區塊分裂成三個子區塊之分割。在一些實例中，三重或三元樹分割在不經由中心分隔原始區塊之情況下將區塊分隔成三個子區塊。MTT中之分割類型(例如QT、BT及TT)可為對稱或不對稱的。
在一些實例中，視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用單一QTBT或MTT結構以表示明度及色度分量中之每一者，而在其他實例中，視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用兩個或多於兩個QTBT或MTT結構，諸如用於明度分量之一個QTBT/MTT結構及用於兩個色度分量之另一QTBT/MTT結構(或用於各別色度分量之兩個QTBT/MTT結構)。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以使用根據HEVC之四分樹分割、QTBT分割、MTT分割，或其他分割結構。出於解釋之目的，關於QTBT分割呈現本發明之技術的描述。然而，應理解，本發明之技術亦可應用於經組態以使用四分樹分割亦或其他類型之分割的視訊寫碼器。
區塊(例如CTU或CU)可在圖像中以各種方式分組。作為一個實例，塊可指代圖像中之特定塊內之CTU列的矩形區。圖像塊可為圖像中之特定圖像塊行及特定圖像塊列內的CTU之矩形區。圖像塊行係指具有等於圖像之高度的高度及藉由語法元素(例如，諸如在圖像參數組中)指定之寬度的CTU之矩形區。圖像塊列係指具有藉由語法元素(例如，諸如在圖像參數組中)指定之高度及等於圖像之寬度的寬度的CTU之矩形區。
在一些實例中，圖像塊可分割成多個塊，該多個塊中之每一者可包括圖像塊內之一或多個CTU列。未分割成多個塊之圖像塊亦可稱為塊。然而，為圖像塊之真子集之塊可不稱為圖像塊。
在圖像中之塊亦可配置於圖塊中。圖塊可為可獨佔地含於單一網路抽象層(NAL)單元中之圖像之整數數目個塊。在一些實例中，圖塊包括多個完整圖像塊或僅一個圖像塊之完整塊的連續序列二者中之一者。
本發明可互換地使用「N×N」及「N乘N」以指區塊(諸如CU或其他視訊區塊)在豎直及水平尺寸方面之樣本尺寸，例如16×16樣本或16乘16樣本。大體而言，16×16 CU在豎直方向上將具有16個樣本(y = 16)且在水平方向上將具有16個樣本(x = 16)。同樣地，N×N CU大體在豎直方向上具有N個樣本且在水平方向上具有N個樣本，其中N表示非負整數值。可按列及行來配置CU中之樣本。此外，CU不一定在水平方向上及豎直方向上具有相同數目個樣本。舉例而言，CU可包含N×M個樣本，其中M未必等於N。
視訊編碼器200編碼CU之表示預測及/或殘餘資訊及其他資訊的視訊資料。預測資訊指示將如何對CU進行預測以便形成CU之預測區塊。殘餘資訊大體表示編碼前CU與預測區塊之樣本之間的逐樣本差。
為預測CU，視訊編碼器200可大體經由框間預測或框內預測形成CU之預測區塊。框間預測大體係指自先前經寫碼圖像之資料預測CU，而框內預測大體係指自同一圖像之先前經寫碼資料預測CU。為了執行框間預測，視訊編碼器200可使用一或多個運動向量來產生預測區塊。視訊編碼器200可大體執行運動搜尋以例如依據在CU與參考區塊之間的差識別緊密匹配CU的參考區塊。視訊編碼器200可使用絕對差總和(SAD)、平方差總和(SSD)、平均絕對差(MAD)、均方差(MSD)或其他此類差計算來計算差度量，以判定參考區塊是否緊密匹配當前CU。在一些實例中，視訊編碼器200可使用單向預測或雙向預測來預測當前CU。
JEM及VVC之一些實例亦提供仿射運動補償模式，其可被視為框間預測模式。在仿射運動補償模式中，視訊編碼器200可判定表示非平移運動(諸如放大或縮小、旋轉、透視運動或其他不規則運動類型)之兩個或大於兩個運動向量。
為了執行框內預測，視訊編碼器200可選擇框內預測模式以產生預測區塊。JEM及VVC之一些實例提供六十七種框內預測模式，包括各種定向模式以及平面模式及DC模式。大體而言，視訊編碼器200選擇描述當前區塊(例如，CU之區塊)之鄰近樣本的框內預測模式，其中自該當前區塊預測當前區塊之樣本。此類樣本大體可與當前區塊在同一圖像中，在當前區塊之上方、左上方或左側，假定視訊編碼器200以光柵掃描次序(左至右、上至下)寫碼CTU及CU。
視訊編碼器200編碼表示當前區塊之預測模式的資料。舉例而言，對於框間預測模式，視訊編碼器200可編碼表示使用多種可用框間預測模式中之何者以及對應模式之運動資訊的資料。舉例而言，對於單向或雙向框間預測，視訊編碼器200可使用進階運動向量預測(AMVP)或合併模式來編碼運動向量。視訊編碼器200可使用類似模式來對仿射運動補償模式之運動向量進行編碼。
在區塊之預測(諸如框內預測或框間預測)之後，視訊編碼器200可計算區塊之殘餘資料。殘餘資料(諸如殘餘區塊)表示區塊與該區塊之使用對應預測模式所形成的預測區塊之間的逐樣本差。視訊編碼器200可將一或多個變換應用於殘餘區塊，以在變換域而非樣本域中產生經變換資料。舉例而言，視訊編碼器200可將離散餘弦變換(DCT)、整數變換、小波變換或概念上類似的變換應用於殘餘視訊資料。另外，視訊編碼器200可在一級變換之後應用二級變換，諸如模式依賴不可分離二級變換(MDNSST)、信號依賴變換、Karhunen-Loeve變換(KLT)或類似者。視訊編碼器200在應用一或多個變換之後產生變換係數。
如上文所提及，在應用任何變換以產生變換係數之後，視訊編碼器200可執行變換係數之量化。量化大體係指將變換係數量化以可能地減少用於表示變換係數之資料之量從而提供進一步壓縮的處理程序。藉由執行量化程序，視訊編碼器200可減少與變換係數中之一些或所有相關之位元深度。舉例而言，視訊編碼器200可在量化期間將n 位元值捨入至m 位元值，其中n 大於m 。在一些實例中，為了執行量化，視訊編碼器200可執行待量化值之按位元右移位。
在量化之後，視訊編碼器200可掃描變換係數，從而自包括經量化變換係數之二維矩陣產生一維向量。掃描可經設計以將較高能量(且因此較低頻率)變換係數置於向量前部，且將較低能量(且因此較高頻率)變換係數置於向量後部。在一些實例中，視訊編碼器200可利用預定義掃描次序來掃描經量化變換係數以產生串列化向量，且隨後熵編碼向量之經量化變換係數。在其他實例中，視訊編碼器200可執行自適應掃描。在掃描經量化變換係數以形成一維向量之後，視訊編碼器200可例如根據上下文適應性二進位算術寫碼(CABAC)對一維向量進行熵編碼。視訊編碼器200亦可熵編碼描述與經編碼視訊資料相關聯的後設資料之語法元素之值，以供由視訊解碼器300用於解碼視訊資料。
為執行CABAC，視訊編碼器200可將上下文模型內之上下文指派給待傳輸之符號。上下文可能係關於(例如)符號之鄰近值是否為零值。機率判定可基於經指派至符號之上下文而進行。
視訊編碼器200可進一步(例如)在圖像標頭、區塊標頭、圖塊標頭或其他語法資料(諸如序列參數組(SPS)、圖像參數組(PPS)或視訊參數組(VPS))中向視訊解碼器300產生語法資料(諸如基於區塊之語法資料、基於圖像之語法資料以及基於序列之語法資料)。視訊解碼器300可同樣地對此類語法資料進行解碼以判定如何對對應視訊資料進行解碼。
以此方式，視訊編碼器200可產生包括經編碼視訊資料(例如，描述圖像至區塊(例如，CU)之分割的語法元素及用於區塊之預測及/或殘餘資訊)之位元串流。最後，視訊解碼器300可接收位元串流並對經編碼視訊資料進行解碼。
大體而言，視訊解碼器300執行與藉由視訊編碼器200執行之程序對等的程序，以解碼位元串流之經編碼視訊資料。舉例而言，視訊解碼器300可使用CABAC以與視訊編碼器200之CABAC編碼程序實質上類似但對等的方式對位元串流之語法元素的值進行解碼。語法元素可定義圖像至CTU之分割資訊及每一CTU根據對應分割結構(諸如QTBT結構)之分割，以定義CTU之CU。語法元素可進一步定義視訊資料之區塊(例如，CU)之預測及殘餘資訊。
殘餘資訊可由例如經量化變換係數表示。視訊解碼器300可將區塊之經量化變換係數反量化及反變換，以再生區塊之殘餘區塊。視訊解碼器300使用發信預測模式(框內或框間預測)及相關預測資訊(例如框間預測之運動資訊)以形成區塊之預測區塊。視訊解碼器300可接著(在逐樣本基礎上)使預測區塊與殘餘區塊組合以再生原始區塊。視訊解碼器300可執行額外處理，諸如執行解區塊處理程序以減少沿區塊邊界之視覺假影。
本發明大體可指「發信」某些資訊，諸如語法元素。術語「發信」大體可指用於解碼經編碼視訊資料之語法元素及/或其他資料之值的傳達。亦即，視訊編碼器200可在位元串流中發信語法元素之值。大體而言，發信係指在位元串流中產生值。如上文所提及，源器件102可實質上實時將位元串流運送至目的地器件116，或不實時運送，諸如可在將語法元素儲存至儲存器件112以供目的地器件116稍後擷取時出現。
圖2A及圖2B為說明實例四分樹二進位樹(QTBT)結構130及對應寫碼樹型單元(CTU) 132之概念圖。實線表示四分樹分裂，且點線指示二進位樹分裂。在二進位樹之每一分裂(亦即，非葉)節點中，一個旗標經發信以指示使用哪一分裂類型(亦即，水平或豎直)，其中在此實例中，0指示水平分裂且1指示豎直分裂。對於四分樹分裂，不存在對於指示分裂類型之需要，此係由於四分樹節點將區塊水平地及垂直地分裂成具有相等大小之4個子區塊。因此，視訊編碼器200可編碼，且視訊解碼器300可解碼用於QTBT結構130之區樹層級(亦即實線)的語法元素(諸如分裂資訊)及用於QTBT結構130之預測樹層級(亦即虛線)的語法元素(諸如分裂資訊)。視訊編碼器200可編碼，且視訊解碼器300可解碼用於由QTBT結構130之端葉節點表示之CU的視訊資料(諸如預測及變換資料)。
大體而言，圖2B之CTU 132可與定義對應於在第一及第二層級處的QTBT結構130之節點的區塊之大小的參數相關聯。此等參數可包括CTU大小(表示樣本中之CTU 132之大小)、最小四分樹大小(MinQTSize，表示最小允許四分樹葉節點大小)、最大二進位樹大小(MaxBTSize，表示最大允許二進位樹根節點大小)、最大二進位樹深度(MaxBTDepth，表示最大允許二進位樹深度)，及最小二進位樹大小(MinBTSize，表示最小允許二進位樹葉節點大小)。
對應於CTU之QTBT結構的根節點可具有在QTBT結構之第一層級處的四個子節點，該等節點中之每一者可根據四分樹分割來分割。亦即，第一層級之節點為葉節點(不具有子節點)或具有四個子節點。QTBT結構130之實例表示諸如包括具有用於分枝之實線之父節點及子節點的節點。若第一層級之節點不大於最大允許二進位樹根節點大小(MaxBTSize)，則該等節點可藉由各別二進位樹進一步分割。一個節點之二進位樹分裂可重複，直至由分裂產生之節點達至最小允許之二進位樹葉節點大小(MinBTSize)，或最大允許之二進位樹深度(MaxBTDepth)為止。QTBT結構130之實例表示諸如具有用於分枝之虛線的節點。二進位樹葉節點稱為寫碼單元(CU)，其用於預測(例如，圖像內或圖像間預測)及變換而無需任何進一步分割。如上文所論述，CU亦可稱為「視訊區塊」或「區塊」。
在QTBT分割結構之一實例中，CTU大小經設定為128×128 (亮度樣本及兩個對應64×64色度樣本)，MinQTSize經設定為16×16，MaxBTSize經設定為64×64，MinBTSize (對於寬度及高度兩者)經設定為4，且MaxBTDepth經設定為4。四分樹分割首先應用於CTU以產生四分樹葉節點。四分樹葉節點可具有16×16 (亦即，MinQTSize)至128×128 (亦即，CTU大小)之大小。若葉四分樹節點為128×128，則其將不會由二進位樹進一步分裂，此係由於大小超過MaxBTSize (亦即，在此實例中為64×64)。否則，葉四分樹節點將藉由二進位樹進一步分割。因此，四分樹葉節點亦為二進位樹之根節點並具有為0之二進位樹深度。當二進位樹深度達至MaxBTDepth (在此實例中為4)時，不准許進一步分裂。當二進位樹節點具有等於MinBTSize (在此實例中為4)之寬度時，其意指不准許進一步水平分裂。類似地，具有等於MinBTSize之高度的二進位樹節點意指不准許對該二進位樹節點進行進一步豎直分裂。如上文所提及，二進位樹之葉節點稱為CU，且根據預測及變換來進一步處理而不進一步分割。
JVET-K0072描述用於網格寫碼之量化(TCQ)之技術。當實施JVET-K0072之TCQ提議時，視訊寫碼器可切換地使用兩個標量量化器用於量化/反量化。視訊寫碼器基於在掃描次序中先於電流變換/經量化係數之經量化係數之同位(亦即，最低有效位元)判定待在當前變換/經量化係數上使用之標量量化器。
JVET-K0072亦描述與TCQ結合之係數寫碼方案。在JVET-K0072提議中，視訊寫碼器基於所使用之量化器執行用於解碼經量化係數的上下文選擇。具體言之，指示係數為零或非零之係數之有效值旗標(SIG)具有三組上下文模型，且為特定SIG所選定之組取決於用於相關聯之係數之量化器。因此，當開始對當前係數之SIG之值進行編碼/解碼時，視訊寫碼器基於先前掃描位置中之係數之同位(已知值)判定當前係數之量化器，從而判定彼係數之SIG之上下文集。
視訊寫碼器可藉由例如完全重建構先前免除層級(absLevel)判定先前掃描位置中之同位。然而，此技術潛在地限制吞吐量。在JVET-K0071中，在VVC之早期草案中提出且採納一種替代方案，即每一自非零係數之同位在位元串流中明確傳輸且在移動至下一個掃描位置之前解碼。下文提供JVET-K0071之更多細節。
TU分成稱為寫碼群組(CG)之非交疊子區塊，該等子區塊之大小通常為4×4。本文所描述之解碼程序為4×4 CG但可輕易地擴展至任何其他CG大小。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以處理位元串流中之語法元素。在一個實例寫碼方案中，五個語法元素用於表示absLevel之值。在此方案中，若absLevel為0，則語法元素「sig_coeff_flag」等於0；否則，旗標等於1。若sig_coeff_flag等於1，則語法元素「par_level_flag」存在於位元串流中。若absLevel為奇數，則語法元素「par_level_flag」等於0且若absLevel為偶數，則等於1。若sig_coeff_flag等於1，則語法元素「rem_abs_gt1_flag」存在於位元串流中。若absLevel大於2，則語法元素「rem_abs_gt1_flag」等於1；否則，此旗標等於0。若rem_abs_gt1_flag等於1，則語法元素「rem_abs_gt2_flag」存在於位元串流中。若absLevel大於4，則語法元素「rem_abs_gt2_flag」等於1；否則，旗標等於0。若rem_abs_gt2_flag等於1，則語法元素「abs_remainder」存在於位元串流中。
在圖3及圖5A至圖5C下方及之中，為描述簡單起見，sig_coeff_flag、par_level_flag、rem_abs_gt1_flag、rem_abs_gt2_flag及abs_remainder分別表示為SIG、Par、Gt1、Gt2及rem。當沒有自位元串流中解析時，視訊解碼器300可經組態以將以上語法元素中之任一者設定為默認值0。給定此等五個語法元素之值，視訊解碼器300可計算如方程式(1)中所展示之absLevel之值。 absLevel = SIG + Par + (Gt1 ＜＜ 1) + (Gt2 ＜＜ 1) + (rem ＜＜ 1)  (1) 在absLevel大於6之寫碼情形中，自位元串流中解析所有五個語法元素。
圖3展示CG中之所有absLevels值之五個語法元素之實例次序。在圖3中之次序展示JVET-K0072中表示absLevels之語法元素之次序。
CG中之位置至多掃描三遍次。在第一遍次中(在圖3中標註為遍次#1)，對於係數0至15中之每一者解析旗標SIG、Par及Gt1。若特定係數之SIG旗標為零，則彼係數不具有相關聯之Par或Gt1旗標。因此，在第一遍中，僅非零SIG旗標後為對應Par及Gt1旗標。在第一遍次之後，可如(2)中所展示判定每一位置之表示為absLevel1之部分absLevel。 absLevel1 = SIG + Par + (Gt1 ＜＜ 1)                                     (2)
若第一遍次中存在至少一個非零Gt1，則掃描第二遍次(圖3中之遍次#2)。在第二遍次中，解析具有非零Gt1s之係數之Gt2旗標。第一及第二遍次中之位元子可全部經規則寫碼，意謂位元子之機率分佈藉由如下文更詳細地描述之適當選定之上下文模型來模型化。若第二遍次中存在至少一個非零Gt2，則掃描第三遍次(在圖3中之Pass #3)，且解析具有非零Gt2s之係數之rem值。由於rem值不是二進位的，因此rem值之二進位化版本之位元子可全部經旁路寫碼，意謂位元子假定為均一地分佈式且不需要上下文選擇。
視訊寫碼器件(諸如源器件102及視訊編碼器200或目的地器件116及視訊解碼器300)可通常比規則寫碼位元子更快處理旁路寫碼位元子，因為旁路寫碼位元子由於旁路寫碼位元子不具有與上下文選擇相關之資料相關性而更易於並行處理，且因為旁路位元子之算術寫碼通常更簡單，因為其僅需要相較於規則寫碼位元子所需之圖表查找進行右移。因此，視訊寫碼器之總體吞吐量可藉由降低規則寫碼位元子之數目及替代地使用旁路寫碼位元子改良。
JVET K0072中提出之係數寫碼方案存在至少兩個潛在的問題。第一潛在的問題為規則寫碼位元子之數目增加。由於上下文選擇及間隔細分計算，規則寫碼位元子處理比旁路寫碼位元子更慢。在JVET-K0072中，相較於JEM或HEVC中之25(SIG之16、gt1之8及gt2之1)，CG中之規則寫碼位元子之數目高達80。在一般情況下，與JEM相比，JVET-K0072中使用之表示absLevels之位元子之總數目高出40%至90%，這取決於不同位元率。另一個潛在的問題為具有不同上下文集之規則寫碼位元子交插。當使用同一邏輯進行上下文選擇之位元子分組在一起時，每週期處理多個位元子需要更少推測計算。在JVET-K0072中，使用不同上下文集之SIG、Par及Gt1按係數交插(如圖3中所說明)。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以執行上下文模型化。在JVET-K0072中使用之上下文模型化亦在此處簡要地介紹，如藉由本發明所修改。術語上下文模型化大體係指位元子解碼之機率模型(亦稱為上下文)之選擇。在JVET-K0072中，SIG、Par、Gt1及Gt2旗標需要上下文模型化，且選擇取決於局部鄰域中absLevel1s之值，表示為N 。 在一些實施中，模板內部但在當前TU外部的位置可自N 排除。
圖4展示用於選擇機率模型之模板的圖示。區塊150表示變換單元。區塊150中之位置X表示當前掃描位置，且區塊150中之位置Y表示用於判定當前掃描位置之機率模型之局部鄰域。
對於當前掃描位置(參見在圖4中之具有X之黑色正方形)，視訊編碼器200及視訊解碼器300可基於Y位置判定表示為ctxIdxSig 、ctxIdxPar、ctxIdxGt1及ctxIdxGt2之SIG、Par、Gt1及Gt2旗標之上下文索引。為了判定ctxIdxSig、ctxIdxPar、ctxIdxGt1及ctxIdxGt2，視訊編碼器200及視訊解碼器300首先判定三個變量：numSig、sumAbs1及d。術語numSig表示N 中之非零SIGs之數目，其由下文(3)表示。(3)
術語sumAbs1表示N 中之absLevel1之總和，其由下文(4)表示。(4)
術語d表示TU內部之當前位置之對角量測，如下文(5)表示， d = x + y                                                                                (5) 其中x及y表示TU內部之當前位置之座標。
給定sumAbs1及d，視訊編碼器200及視訊解碼器300可按以下判定用於解碼SIG之上下文索引： ●   對於明度，視訊編碼器200及視訊解碼器300按以下判定ctxIdxSig： ctxIdxSig = 18 * max(0, state-1) + min( sumAbs1, 5 ) + ( d ＜ 2 ? 12 : ( d ＜ 5 ? 6 : 0 ) )                                                                  (6) ●   對於色度，視訊編碼器200及視訊解碼器300按以下判定ctxIdxSig： ctxIdxSig = 12 * max(0, state-1) + min( sumAbs1, 5 ) + ( d ＜ 2 ? 6 : 0 ) )                                                                                 (7)
在以上方程式(6)及(7)中，變量「狀態」表示如JVET-K0072中所定義之狀態機之當前狀態。
給定sumSig、sumAbs1及d，視訊編碼器200及視訊解碼器300可按以下判定用於解碼Par之上下文索引： ●   若當前掃描位置等於最後一個非零係數之位置，則ctxIdxPar為0。 ●   否則， ○   對於明度，ctxIdxPar藉由以下來判定： ctxIdxPar = 1 + min( sumAbs1 - numSig, 4 ) + ( d == 0 ? 15 : ( d ＜ 3 ? 10 : ( d ＜ 10 ? 5 : 0 ) ) )                                                        (8) ○   對於色度，ctxIdxPar藉由(9)來判定 ctxIdxPar = 1 + min( sumAbs1 - numSig, 4 ) + ( d == 0 ? 5 : 0 )                                                                                    (9) ctxIdxGt1及ctxIdxGt2設定ctxIdxPar之值。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可以如JVET-K0072中所描述之相同方式執行absLevel重建構。
根據本發明之技術，為了減少規則寫碼位元子之數目，視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用係數群組中之規則寫碼位元子之預定數目(C1)以寫碼係數群組中之係數之sig-par-gt1遍次(亦即，第一遍次)直到達至C1規則寫碼位元子臨限值。將關於4×4 CG描述本發明之技術，但本發明之技術通常適用於任何大小之CG。
在一個實例實施中，視訊編碼器200及視訊解碼器300經組態以將達至規則位元子計數臨限值C1之最後一個係數之所有位元子寫碼為規則位元子。在可僅包括規則寫碼位元子之第一遍次之後，視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用規則位元子寫碼gt2旗標之預定數目(C2) (若可用)。具有值等於2之C2為一種提供良好性能複雜度權衡之特定選擇；然而，亦可使用C2之其他值。在第二遍次之後，在第一及第二遍次之後的係數之所有剩餘層級可使用旁路位元子寫碼。具體言之，如圖5中所展示，視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用下文描述之萊斯/哥倫布寫碼組合按照自具有剩餘層級資訊之第一係數開始之寫碼掃描次序來寫碼剩餘層級。對於Gt2旗標之寫碼，最後一個規則寫碼Gt2旗標不能超出第一遍次中最後一個規則寫碼Gt1旗標之位置，亦即在圖5中，若未達至C2臨限值，則j ＜=K，甚至為C2。
圖5展示語法元素之實例掃描次序。在圖5之實例中，在第一遍次中，視訊編碼器200及視訊解碼器300寫碼SIG、Par及Gt1旗標直到達至規則寫碼位元子之臨限數目。在圖5之實例中，規則寫碼位元子之臨限數目表示為C1且出現在係數K處。一旦達至規則寫碼位元子之臨限數目，則視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用規則寫碼位元子來寫碼係數K之剩餘旗標，諸如係數K之Par及Gt1(若存在)，且隨後第一遍次完成。在第二遍次中，視訊編碼器200及視訊解碼器300寫碼Gt2旗標直到達至規則寫碼位元子之第二臨限值數目。在圖5之實例中，規則寫碼位元子之第二臨限值數目表示為C2且出現在係數j處。取決於特定寫碼情形，係數j可為係數1至N中之任一者。在將係數j之Gt2旗標寫碼後，第二遍次完成。
對於第三遍次，視訊編碼器200及視訊解碼器300可對彼等具有剩餘層級要寫碼之係數執行剩餘層級寫碼。對於係數K+1至N，剩餘層級表示係數之絕對層級。對於係數0至K，剩餘層級表示中間值與絕對層級之間的差。係數之中間層級為基於SIG、Par及Gt1旗標而判定的層級，且對於一些係數，亦為基於Gt2旗標判定的層級。視訊編碼器200及視訊解碼器300可使用JVET-K0072中描述之方案對係數之remLevel部分進行寫碼，其首碼位元子在第一及第二遍次中寫碼為規則位元子，在JVET-K0072中，萊斯參數(ricePar)按照以下規則判定： ●  若sumAbs-numSig小於12，則ricePar 設定為等於0； ●  否則，若sumAbs-numSig小於25，則ricePar設定為等於1； ●  否則，ricePar設定為等於2。
ricePar用於導出在旁路經寫碼哥倫布萊斯寫碼與指數哥倫布寫碼JVET-K0072之間切換的臨限值，如圖6中所說明。
本發明描述用於對在第一遍次中未規則位元子寫碼之係數(亦即，在達至C1規則寫碼位元子臨限值之後CG之剩餘係數)之remLevel值進行寫碼的技術。本發明描述取決於鄰近係數之絕對值之總和之經修改之ricePar導出技術。鄰近係數可例如為在圖4中識別之同一鄰近係數或可為不同係數。
在一些實例中，視訊編碼器200及視訊解碼器300可取決於TCQ狀態(對於非TCQ情況假定為0)及鄰域模板中之絕對值之總和來執行係數層級至待寫碼之碼字的映射。除了絕對值之總和及TCQ狀態依賴性之外，對諸如TU內之對角位置之係數位置的依賴性亦可用作定義臨限值(pos0)之參數，該臨限值用於將係數值再映射至碼字。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以按以下導出ricePar。視訊編碼器200及視訊解碼器300在上下文模板中計算係數之絕對值之總和(亦即，絕對係數值)。
視訊編碼器200及視訊解碼器300將自以下表中查找riceParameter之sumAbsLevel限制為最大值31。視訊編碼器200及視訊解碼器300基於sumAbsLevel或31中之較小者來判定r之值。下表展示位置0至31處之32個值之陣列。r值等於sumAbsLevel位置之值，或若sumAbsLevel大於31，則等於31位置之值。 r=g_auGoRiceParsCoeff[min(sumAbsLevel),31)]，其中 const uint32_t g_auiGoRiceParsCoeff[32] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3};
視訊編碼器200及視訊解碼器300導出待用於如下剩餘層級之寫碼之pos0值： pos0=g_auigoRicePosCoeff0[max(0,state -1)][sumAbsLevel]，其中 const uint32_t g_auiGoRicePosCoeff0[3][32] ={ {0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 9, 9, 9}, {1, 1, 1, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 8, 8, 9, 10, 11, 12, 12, 12, 12, 14, 15, 15, 15, 16, 16, 16, 16, 17, 17}, {1, 1, 2, 2, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 11, 12, 12, 12, 12, 14, 15, 15, 16, 16, 16, 16, 17, 17, 17} };
視訊編碼器200及視訊解碼器300對具有如下absLevel值之係數使用rice/Exp哥倫布寫碼(如上文所述計算萊斯參數值r)計算待寫碼之absLevel0值： -    absLevel0定義為 if (absLevel == 0) { absLevel0 = pos0; } else if (absLevel ＜= pos0) { absLevel0 = absLevel - 1; } else { absLevel0 = absLevel; }
使用此技術，視訊編碼器200及視訊解碼器300可將規則寫碼位元子及旁路寫碼位元子分組為係數群組，該係數群組增加CABAC解析之吞吐量。
根據本發明之另一技術，在係數群組中寫碼某一數目個係數之後，驅動狀態機之同位位元可能不會改變狀態。在此情況下，不需要交錯有效值及同位位元子，因為狀態不需要針對寫碼效率而改變。因此，在係數群組中解碼某一數目個係數之後，係數寫碼方案可採取sig-gt1-gt2-remLevel有序寫碼的形式，其中移除對TCQ狀態之依賴性可將其移動至更精細粒度之旁路寫碼位元子(減少規則寫碼位元子)，其中sig大於1(gt1)、大於2(gt2)之規則寫碼位元子可轉換成旁路寫碼位元子。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以實施TU層級規則位元子計數。在VVC及HEVC中，當前在係數群組(CG)層級施加規則位元子計數限制之數目。係數群組以16個係數為單位，該係數為(4×4)、2x8、8x2、1x16、16x1或有時為2×2層級(對於色度)。當前在VVC中，對於16個係數CG允許32個規則寫碼位元子。對於2×2色度CG，允許8個規則寫碼位元子。基本上，在CG層級處，每個係數限制為2個規則位元子。此限制藉由在CG層級處施加限制來解決係數計數之規則位元子計數的最壞情況限制。限制可藉由在TU層級(TU由用於係數寫碼之CG群組構成)施加限制來放寬，該限制通常將與其大小成比例。舉例而言，8x8 TU將具有四個4×4 CG。對於亮度分量，TU之規則寫碼位元子計數可設定為總計4x32=128。放寬對TU層級之CG層級限制將增加規則寫碼位元子之平均數目。
自最後一個位置開始，視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以寫碼預定數目個規則寫碼位元子，用於sig、gt1、par、gt3 (abs_level大於3旗標)旗標(亦即，4個旗標)。視訊編碼器200及視訊解碼器300可經組態以4為群組寫碼此等旗標(若存在)直到達至規則寫碼位元子計數。因此，在此所提出之方案中，將有可能對每個CG進行寫碼16*4=64個規則寫碼位元子(而非VVC當前情況下的32個)，直到達至規則寫碼位元子之總數目的目標限制。在達至規則寫碼位元子計數之後，視訊編碼器200及視訊解碼器300可藉由旁路寫碼完全表示係數之剩餘部分，如VVC草案4中描述之dec_abs_level及亦以上關於剩餘層級寫碼的描述。
規則位元子計數之限制可藉由在CG層級上擴展當前限制來設定。因此，具有N 16-係數CG之TU可具有Nx32之總計位元規則位元子計數限制，基本上每個係數具有2個規則位元子。此擴大至其他限制，亦即每個係數目標之一些規則位元子數目。另外，取決於最後一個通過係數位置，可根據係數群組之數目或在掃描寫碼係數期間覆蓋之係數之數目來設定目標。對於覆蓋寫碼係數之掃描中係數之數目，目標可藉由每個係數之規則位元子數目來設定。
限制亦可低估用於設定目標限制之未經寫碼係數群組，或不考慮一些類型之TU之置零區域。因此，若事先知道CG中不存在係數，則視訊編碼器200及視訊解碼器300可設定較低總計TU層級以減少平均數目規則寫碼位元子。
在此新設計之情況下，僅最後一個達至規則位元子計數之寫碼係數群組寫碼與當前CG層級係數寫碼類似，在當前CG層級係數寫碼中，你將混合規則寫碼位元子(sig、gt1、par、gt2)及CG中之完全寫碼係數層級。對於具有用於表示剩餘層級一半之規則寫碼位元子部分之所有係數始終存在abs_remainder[3]寫碼。
每個係數之目標規則位元子可取決於TU大小以及待在TU中寫碼之CG之數目而定。因此，具有許多係數之較大TU可指定給每個係數目標較低規則位元子，以減少平均規則位元子計數。
視訊編碼器200及視訊解碼器300可將TU中之sig_flag、gt1_flag、parity_flag、gt3_flag (舊gt2_flag)之TU層級規則位元子計數之設定限制為16係數CG之CG計數的28倍及(四個係數CG中之每一者的7倍)，或明度之16個係數CG之28倍(4個係數CG中之每一者的7倍)及16個係數色度之24倍及4個係數色度CG之6倍。
在另一實例中，TU層級限制可設定成由變換單元之非置零區域(當前大於32之大變換尺寸置零至32xN、Nx32區域，N＜=32)定義之總數目(例如，規則寫碼位元子之總數目)，而非取決於TU大小或寫碼CG之數目。一些利用多個變換集(MTS)之變換在變換層級利用置零(大於16之尺寸經置零至16xN、Nx16區域，N＜=16)。此外，次級變換(NSST)可在較小限制下利用類似置零方案。因此，在一些實例中，限制(例如，規則寫碼位元子之限制)可由非置零區域中之樣本數目乘以因子(例如，2、1.75位元子/每個樣本)來定義。因子2將對應於16個係數CG之32個規則位元子。因子1.75將對應於每16個係數CG之28個位元子。可為色度TU設定不同限制。此技術可與低估分配給未寫碼之CG的位元子進行折扣相結合，因此總的開始限制設定在TU層級，且當係數經解碼時，若遇到跳過或未經寫碼的CG，則限制分配給CG的常規位元子降低。在一些實例中，此可僅應用於跳過CG (一些變換之置零特性為零的CG)。
圖7為說明可執行本發明之技術之實例視訊編碼器200之方塊圖。出於解釋之目的而提供圖7，且不應將該圖視為對如本發明中廣泛例示及描述之技術的限制。出於解釋之目的，本發明在諸如HEVC視訊寫碼標準及研發中之H.266視訊寫碼標準的視訊寫碼標準之情況下描述視訊編碼器200。然而，本發明之技術不限於此等視訊寫碼標準，且大體可適用於視訊編碼及解碼。
在圖7之實例中，視訊編碼器200包括視訊資料記憶體230、模式選擇單元202、殘餘產生單元204、變換處理單元206、量化單元208、反量化單元210、反變換處理單元212、重建構單元214、濾波器單元216、經解碼圖像緩衝器(DPB) 218及熵編碼單元220。
視訊資料記憶體230可儲存待由視訊編碼器200之組件編碼之視訊資料。視訊編碼器200可自(例如)視訊源104 (圖1)接收儲存於視訊資料記憶體230中之視訊資料。DPB 218可充當參考圖像記憶體，其儲存參考視訊資料以用於由視訊編碼器200預測後續視訊資料。視訊資料記憶體230及DPB 218可由各種記憶體器件中之任一者形成，諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)，包括同步DRAM (SDRAM)、磁阻式RAM (MRAM)、電阻式RAM (RRAM)或其他類型之記憶體器件。視訊資料記憶體230及DPB 218可由同一記憶體器件或單獨記憶體器件提供。在各種實例中，視訊資料記憶體230可與視訊編碼器200之其他組件一起在晶片上，如所說明，或相對於彼等組件在晶片外。
在本發明中，對視訊資料記憶體230之參考不應解譯為將記憶體限於在視訊編碼器200內部(除非特定地如此描述)，或將記憶體限於在視訊編碼器200外部(除非特定地如此描述)。實情為，對視訊資料記憶體230之參考應理解為儲存視訊編碼器200所接收以用於編碼的視訊資料(例如，待編碼的當前區塊之視訊資料)的參考記憶體。圖1之記憶體106亦可提供來自視訊編碼器200之各種單元之輸出的臨時儲存。
圖7之各種單元經說明以輔助理解藉由視訊編碼器200執行的操作。該等單元可經實施為固定功能電路、可程式化電路或其組合。固定功能電路係指提供特定功能性，且在可執行之操作上預設定的電路。可程式化電路係指可經程式化以執行各種任務並在可執行之操作中提供可撓式功能性的電路。舉例而言，可程式化電路可執行使得可程式化電路以由軟體或韌體之指令定義之方式操作的軟體或韌體。固定功能電路可執行軟體指令(例如，以接收參數或輸出參數)，但固定功能電路執行的操作之類型大體為不可變的。在一些實例中，單元中之一或多者可為不同電路區塊(固定功能或可程式化)，且在一些實例中，一或多個單元可為積體電路。
視訊編碼器200可包括由可程式化電路形成之算術邏輯單元(ALU)、基本功能單元(EFU)、數位電路、類比電路及/或可程式化核心。在視訊編碼器200之操作係使用由可程式化電路執行之軟體執行的實例中，記憶體106 (圖1)可儲存視訊編碼器200接收並執行的軟體之目標碼，或視訊編碼器200內之另一記憶體(未展示)可儲存此類指令。
視訊資料記憶體230經組態以儲存所接收視訊資料。視訊編碼器200可自視訊資料記憶體230擷取視訊資料之圖像，並將視訊資料提供至殘餘產生單元204及模式選擇單元202。視訊資料記憶體230中之視訊資料可為待編碼之原始視訊資料。
模式選擇單元202包括運動估計單元222、運動補償單元224及框內預測單元226。模式選擇單元202可包括額外功能單元以根據其他預測模式執行視訊預測。作為實例，模式選擇單元202可包括調色板單元、區塊內拷貝單元(其可為運動估計單元222及/或運動補償單元224之部分)、仿射單元、線性模型(LM)單元或類似者。
模式選擇單元202大體協調多個編碼遍次，以測試編碼參數之組合，及用於此等組合之所得速率失真值。編碼參數可包括CTU至CU之分割、用於CU之預測模式、用於CU之殘餘資料的變換類型、用於CU之殘餘資料的量化參數等。模式選擇單元202可最終選擇相比其他所測試組合具有更佳速率失真值的編碼參數之組合。
視訊編碼器200可將自視訊資料記憶體230擷取之圖像分割成一系列CTU，並將一或多個CTU囊封於圖塊內。模式選擇單元202可根據樹狀結構分割圖像之CTU，諸如上文所描述之HEVC的QTBT結構或四分樹結構。如上文所描述，視訊編碼器200可用根據樹狀結構分割CTU來形成一或多個CU。此CU大體亦可稱為「視訊區塊」或「區塊」。
大體而言，模式選擇單元202亦控制其組件(例如，運動估計單元222、運動補償單元224及框內預測單元226)以產生用於當前區塊之預測區塊(例如，當前CU、或在HEVC中，PU與TU之重疊部分)。對於當前區塊之框間預測，運動估計單元222可執行運動搜尋以識別一或多個參考圖像(例如，儲存於DPB 218中之一或多個先前經寫碼圖像)中之一或多個緊密匹配的參考區塊。特定而言，運動估計單元222可例如根據絕對差總和(SAD)、平方差總和(SSD)、平均值絕對差(MAD)、均方差(MSD)或類似者來計算表示潛在參考區塊與當前區塊之類似程度的值。運動估計單元222可使用當前區塊與所考慮之參考區塊之間的逐樣本差大體執行此等計算。運動估計單元222可識別具有由此等計算產生之最低值的參考區塊，從而指示最緊密匹配當前區塊之參考區塊。
運動估計單元222可形成一或多個運動向量(MV)，其關於當前圖像中之當前區塊的位置定義參考圖像中之參考區塊的位置。運動估計單元222接著可將運動向量提供至運動補償單元224。舉例而言，對於單向框間預測，運動估計單元222可提供單一運動向量，而對於雙向框間預測，運動估計單元222可提供兩個運動向量。運動補償單元224接著可使用運動向量產生預測區塊。舉例而言，運動補償單元224可使用運動向量擷取參考區塊之資料。作為另一實例，若運動向量具有分數樣本精確度，則運動補償單元224可根據一或多個內插濾波器為預測區塊內插值。此外，對於雙向框間預測，運動補償單元224可擷取用於藉由各別運動向量識別之兩個參考區塊的資料，並(例如)經由逐樣本求平均值或經加權求平均值來組合所擷取之資料。
作為另一實例，對於框內預測，或框內預測寫碼，框內預測單元226可自鄰近當前區塊之樣本產生預測區塊。舉例而言，對於方向模式，框內預測單元226可在數學上大體組合鄰近樣本之值，且在橫跨當前區塊之所定義方向上填入此等計算值以產生預測區塊。作為另一實例，對於DC模式，框內預測單元226可計算至當前區塊之鄰近樣本的平均值，並產生預測區塊以對於預測區塊之每一樣本包括此所得平均值。
模式選擇單元202將預測區塊提供至殘餘產生單元204。殘餘產生單元204自視訊資料記憶體230接收當前區塊之原始未經寫碼版本，且自模式選擇單元202接收預測區塊之原始未經寫碼版本。殘餘產生單元204計算當前區塊與預測區塊之間的逐樣本差。所得逐樣本差定義用於當前區塊之殘餘區塊。在一些實例中，殘餘產生單元204亦可判定殘餘區塊中之樣本值之間的差，以使用殘餘差分脈碼調變(RDPCM)產生殘餘區塊。在一些實例中，可使用執行二進位減法之一或多個減法器電路來形成殘餘產生單元204。
在模式選擇單元202將CU分割成PU之實例中，每一PU可與明度預測單元及對應色度預測單元相關聯。視訊編碼器200及視訊解碼器300可支援具有各種大小之PU。如上文所指示，CU之大小可指CU之明度寫碼區塊的大小，且PU之大小可指PU之明度預測單元的大小。假定特定CU之大小為2N×2N，則視訊編碼器200可支援用於框內預測的2N×2N或N×N之PU大小，及用於框間預測的2N×2N、2N×N、N×2N、N×N或類似大小之對稱PU大小。視訊編碼器20及視訊解碼器30亦可支援用於框間預測之2N×nU、2N×nD、nL×2N及nR×2N之PU大小的不對稱分割。
在模式選擇單元未將CU進一步分割為PU的實例中，每一CU可與明度寫碼區塊及對應色度寫碼區塊相關聯。如上，CU之大小可指CU之明度寫碼區塊的大小。視訊編碼器200及視訊解碼器300可支援2N×2N、2N×N或N×2N之CU大小。
對於諸如區塊內複製模式寫碼、仿射模式寫碼及線性模型(LM)模式寫碼之其他視訊寫碼技術，如少數實例，模式選擇單元202經由與寫碼技術相關聯之各別單元產生用於正編碼之當前區塊的預測區塊。在諸如調色板模式寫碼的一些實例中，模式選擇單元202可能不會產生預測區塊，而是產生指示基於所選擇調色板重建構區塊之方式的語法元素。在此類模式中，模式選擇單元202可將此等語法元素提供至待編碼之熵編碼單元220。
如上文所描述，殘餘產生單元204接收用於當前區塊及對應預測區塊之視訊資料。殘餘產生單元204隨後產生用於當前區塊之殘餘區塊。為產生殘餘區塊，殘餘產生單元204計算預測區塊與當前區塊之間的逐樣本差。因此，
變換處理單元206將一或多個變換應用於殘餘區塊以產生變換係數之區塊(在本文中稱為「變換係數區塊」)。變換處理單元206可將各種變換應用於殘餘區塊以形成變換係數區塊。舉例而言，變換處理單元206可將離散餘弦變換(DCT)、定向變換、Karhunen-Loeve變換(KLT)或概念上類似之變換應用於殘餘區塊。在一些實例中，變換處理單元206可向殘餘區塊執行多個變換，(例如)主要變換及次要變換，諸如旋轉變換。在一些實例中，變換處理單元206不將變換應用於殘餘區塊。
量化單元208可量化變換係數區塊中之變換係數，以產生經量化變換係數區塊。量化單元208可根據與當前區塊相關聯之量化參數(QP)值量化變換係數區塊之變換係數。視訊編碼器200可(例如經由模式選擇單元202)藉由調整與CU相關聯的QP值而調整應用於與當前區塊相關聯的係數區塊之量化程度。量化可引入資訊之損耗，且因此，經量化變換係數可相比由變換處理單元206產生之原始變換係數具有較低精確度。
反量化單元210及反變換處理單元212可將反量化及反變換分別應用於經量化變換係數區塊，以用變換係數區塊重建構殘餘區塊。重建構單元214可基於經重建構殘餘區塊及藉由模式選擇單元202產生之預測區塊來產生對應於當前區塊之經重建構區塊(儘管可能具有一定程度的失真)。舉例而言，重建構單元214可將經重建構殘餘區塊之樣本添加至來自模式選擇單元202產生之預測區塊的對應樣本，以產生經重建構區塊。
濾波器單元216可對經重建區塊執行一或多個濾波操作。舉例而言，濾波器單元216可執行解區塊操作以沿CU之邊緣減少區塊效應假影。在一些實例中，可跳過濾波器單元216之操作。
視訊編碼器200將經重建區塊儲存於DPB 218中。舉例而言，在不需要濾波器單元216之操作的實例中，重建構單元214可將經重建區塊儲存至DPB 218。在需要濾波器單元216之操作的實例中，濾波器單元216可將經濾波的經重建構區塊儲存至DPB 218。運動估計單元222及運動補償單元224可自DPB 218擷取由經重建構(及可能經濾波)區塊形成之參考圖像，以對隨後經編碼圖像之區塊進行框間預測。另外，框內預測單元226可使用當前圖像之DPB 218中的經重建區塊，以對當前圖像中之其他區塊框內預測。
大體而言，熵編碼單元220可對自視訊編碼器200之其他功能組件接收到之語法元素進行熵編碼，包括上文所述用於係數寫碼之語法元素。舉例而言，熵編碼單元220可熵編碼自量化單元208之經量化變換係數區塊。作為另一實例，熵編碼單元220可熵編碼來自模式選擇單元202的預測語法元素(例如，用於框間預測之運動資訊或用於框內預測之框內模式資訊)。熵編碼單元220可對語法元素(其為視訊資料之另一實例)執行一或多個熵編碼操作以產生經熵編碼資料。舉例而言，熵編碼單元220可對資料執行上下文自適應性可變長度寫碼(CAVLC)操作、CABAC操作、可變至可變(V2V)長度寫碼操作、基於語法的上下文自適應性二進位算術寫碼(SBAC)操作、機率區間分割熵(PIPE)寫碼操作、指數哥倫布編碼操作或另一類型之熵編碼操作。在一些實例中，熵編碼單元220可在旁路模式中操作，其中語法元素未經熵編碼。
視訊編碼器200可輸出位元串流，其包括重建構圖塊或圖像之區塊所需的經熵編碼語法元素。特定而言，熵編碼單元220可輸出位元串流。
上文所描述之操作相對於區塊進行描述。此描述應理解為用於明度寫碼區塊及/或色度寫碼區塊的操作。如上文所描述，在一些實例中，明度寫碼區塊及色度寫碼區塊為CU之明度及色度分量。在一些實例中，明度寫碼區塊及色度寫碼區塊為PU之明度分量及色度分量。
在一些實例中，無需對於色度寫碼區塊重複相對於明度寫碼區塊進行之操作。作為一個實例，無需重複識別明度寫碼區塊之運動向量(MV)及參考圖像的操作用於識別色度區塊之MV及參考圖像 。實情為，明度寫碼區塊之MV可經按比例縮放以判定色度區塊之MV，且參考圖像可為相同的。作為另一實例，框內預測程序可對於明度寫碼區塊及色度寫碼區塊係相同的。
視訊編碼器200表示經組態以編碼視訊資料之器件之實例，該器件包括：記憶體，其經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理單元，其實施於電路中且經組態以：判定變換單元之大小，其中變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值；上下文編碼變換單元之語法元素直到達至規則寫碼位元子之第一數目；及回應於達至規則寫碼位元子之第一數目，旁路編碼變換單元之額外語法元素，其中額外語法元素表示變換單元之第二組係數之值。
圖8為說明可執行本發明之技術的實例視訊解碼器300之方塊圖。出於解釋之目的而提供圖8，且其並不限制如本發明中廣泛例示及描述之技術。出於解釋之目的，本發明描述視訊解碼器300係根據JEM及HEVC之技術來描述的。然而，本發明之技術可由經組態為其他視訊寫碼標準的視訊寫碼器件執行。
在圖8之實例中，視訊解碼器300包括經寫碼圖像緩衝器(CPB)記憶體320、熵解碼單元302、預測處理單元304、反量化單元306、反變換處理單元308、重建構單元310、濾波器單元312及經解碼圖像緩衝器(DPB) 314。預測處理單元304包括運動補償單元316及框內預測單元318。預測處理單元304可包括根據其他預測模式執行預測的額外單元。作為實例，預測處理單元304可包括調色板單元、區塊內拷貝單元(其可形成運動補償單元316之部分)、仿射單元、線性模型(LM)單元或類似者。在其他實例中，視訊解碼器300可包括更多、更少或不同功能組件。
CPB記憶體320可儲存待由視訊解碼器300之組件解碼的視訊資料，諸如經編碼視訊位元串流。可(例如)自電腦可讀媒體110 (圖1)獲得儲存於CPB記憶體320中之視訊資料。CPB記憶體320可包括儲存來自經編碼視訊位元串流之經編碼視訊資料(例如語法元素)的CPB。此外，CPB記憶體320可儲存除經寫碼圖像之語法元素之外的視訊資料，諸如表示自視訊解碼器300之各種單元之輸出的臨時資料。DPB 314大體儲存經解碼圖像，該視訊解碼器300可在解碼經編碼視訊位元串流之後續資料或圖像時輸出該等經解碼圖像及/或將該等經解碼圖像用作參考視訊資料。CPB記憶體320及DPB 314可由諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)之各種記憶體器件中之任一者形成，包括同步DRAM (SDRAM)、磁阻式RAM (MRAM)、電阻式RAM (RRAM)或其他類型之記憶體器件。CPB記憶體320及DPB 314可藉由同一記憶體器件或獨立記憶體器件提供。在各種實例中，CPB記憶體320可與視訊解碼器300之其他組件一起在晶片上，或相對於彼等組件在晶片外。
另外地或可替代地，在一些實例中，視訊解碼器300可自記憶體120 (圖1)擷取經寫碼視訊資料。亦即，記憶體120可利用CPB記憶體320儲存如上文所論述之資料。同樣地，當視訊解碼器300之一些或所有功能性實施於軟體中以藉由視訊解碼器300之處理電路執行時，記憶體120可儲存待由視訊解碼器300執行之指令。
圖8中所展示之各種單元經說明為輔助理解由視訊解碼器300執行之操作。該等單元可經實施為固定功能電路、可程式化電路或其組合。與圖7類似，固定功能電路指提供特定功能性且預設定可進行之操作的電路。可程式化電路係指可經程式化以執行各種任務並在可執行之操作中提供可撓式功能性的電路。舉例而言，可程式化電路可執行使得可程式化電路以由軟體或韌體之指令定義之方式操作的軟體或韌體。固定功能電路可執行軟體指令(例如，以接收參數或輸出參數)，但固定功能電路執行的操作之類型大體為不可變的。在一些實例中，單元中之一或多者可為不同電路區塊(固定功能或可程式化)，且在一些實例中，一或多個單元可為積體電路。
視訊解碼器300可包括ALU、EFU、數位電路、類比電路及/或由可程式化電路形成之可程式化核心。在視訊解碼器300之操作藉由在可程式化電路上執行之軟體執行的實例中，晶片上或晶片外記憶體可儲存視訊解碼器300接收並執行的軟體之指令(例如目標碼)。
熵解碼單元302可接收自CPB之經編碼視訊資料且對視訊資料進行熵解碼以再生語法元素，包括上文所述用於係數寫碼之語法元素。預測處理單元304、反量化單元306、反變換處理單元308、重建構單元310、及濾波器單元312可基於自位元串流提取之語法元素產生經解碼視訊資料。
大體而言，視訊解碼器300在逐區塊基礎上重建構圖像。視訊解碼器300可單獨對每一區塊執行重建構操作(其中當前經重建構(亦即經解碼)之區塊可稱為「當前區塊」)。
熵解碼單元302可熵解碼定義經量化變換係數區塊之經量化變換係數的語法元素以及變換資訊，諸如量化參數(QP)及/或變換模式指示。反量化單元306可使用與經量化變換係數區塊相關聯之QP判定量化程度，且同樣判定反量化程度供反量化單元306應用。反量化單元306可例如執行按位元左移操作以將經量化變換係數反量化。反量化單元306可從而形成包括變換係數之變換係數區塊。
在反量化單元306形成變換係數區塊後，反變換處理單元308可將一或多個反變換應用於變換係數區塊以產生與當前區塊相關聯的殘餘區塊。舉例而言，反變換處理單元308可將反DCT、反整數變換、反Karhunen-Loeve變換(KLT)、反旋轉變換、反定向變換或另一反變換應用於係數區塊。
此外，預測處理單元304根據藉由熵解碼單元302熵解碼之預測資訊語法元素產生預測區塊。舉例而言，若預測資訊語法元素指示當前區塊經框間預測，則運動補償單元316可產生預測區塊。在此情況下，預測資訊語法元素可指示DPB 314中之參考圖像(自其擷取參考區塊)，以及運動向量，其識別參考圖像中之參考區塊相對於當前圖像中之當前區塊之位置的位置。運動補償單元316可大體以實質上類似於關於運動補償單元224 (圖7)所描述之方式的方式執行框間預測程序。
作為另一實例，若預測資訊語法元素指示當前區塊經框內預測，則框內預測單元318可根據藉由預測資訊語法元素指示之框內預測模式產生預測區塊。同樣，框內預測單元318可大體以實質上類似於關於框內預測單元226(圖7)所描述之方式的方式執行框內預測程序。框內預測單元318可將鄰近樣本之資料自DPB 314擷取至當前區塊。
重建構單元310可使用預測區塊及殘餘區塊重建構當前區塊。舉例而言，重建構單元310可將殘餘區塊之樣本添加至預測區塊之對應樣本以重建構當前區塊。
濾波器單元312可對經重建區塊執行一或多個濾波操作。舉例而言，濾波器單元312可執行解區塊操作以沿經重建區塊之邊緣減少區塊效應假影。濾波器單元312之操作不一定在所有實例中執行。
視訊解碼器300可將經重建構區塊儲存於DPB 314中。如上文所論述，DPB 314可將參考資訊提供至預測處理單元304，諸如用於框內預測之當前圖像及用於後續運動補償之經先前解碼圖像的樣本。此外，視訊解碼器300可輸出來自DPB之經解碼圖像以用於隨後呈現於諸如圖1之顯示器件118的顯示器件上。
以此方式，視訊解碼器300表示視訊解碼器件之實例，該視訊解碼器件包括：記憶體，其經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理單元，其實施於電路中且經組態以：判定視訊資料之變換單元之大小，其中變換單元包含N個係數群組且每一係數群組包含M個係數，其中M及N為整數值；基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值；上下文解碼變換單元之語法元素直到達至規則寫碼位元子之第一數目；回應於達至規則寫碼位元子之第一數目，旁路解碼額外語法元素；基於上下文經解碼語法元素判定變換單元之第一組係數之值；及基於額外語法元素判定變換單元之第二組係數之值。
圖9A及圖9B展示位元子n 下的CABAC程序之實例。在圖9A之實例400中，在位元子n處，位元子2下之範圍包括在給定某一上下文狀態(σ)的情況下藉由最不可能符號(LPS)之機率(p σ )給定的RangeMPS及RangeLPS。實例400展示在位元子n之值等於最可能符號(MPS)時之位元子n+1下的範圍之更新。在此實例中，低點保持相同，但在位元子n+1處之範圍的值減小至在位元子n處之RangeMPS的值。圖9B之實例402展示當位元子n之值不等於MPS (亦即，等於LPS)時，位元子n+1處之範圍的更新。在此實例中，低點移動至位元子n處之RangeLPS的較低範圍值。另外，在位元子n+1處之範圍之值減小至在位元子n處的RangeLPS之值。
在HEVC視訊寫碼程序之一個實例中，範圍用9個位元表示，且低點用10個位元表示。存在以充足精度維持範圍及低點值之再歸一化方法。再歸一化出現在每當範圍小於256時。因此，在再歸一化之後範圍始終等於或大於256。取決於範圍及低點之值，二進位算術寫碼器(BAC)將「0,」或「1,」輸出至位元串流，或更新內部變量(稱為BO：位元突出)以保持未來輸出。圖10展示取決於範圍之BAC輸出的實例。舉例而言，當範圍及低點高於某一臨限值(例如，512)時，將「1」輸出至位元串流。當範圍及低點低於某一臨限值(例如，512)時，將「0」輸出至位元串流。當範圍及低點在某些臨限值之間時，不輸出任何事物至位元串流。替代地，遞增BO值且編碼下一位元子。
在H.264/AVC之CABAC上下文模型及HEVC之一些實例中，存在128個狀態。存在可自0至63之64個可能的LPS機率(由狀態σ 表示)。每一MPS可為零或一。因此，128個狀態為64個狀態機率乘以MPS之2個可能值(0或1)。因此，狀態可用7個位元編索引。
為減少導出LPS範圍(rangeLPSσ )之計算，對於所有狀況之結果可經預先計算且儲存為查找表中的近似值。因此，可在無任何乘法運算之情況下藉由使用簡單表查找來獲得LPS範圍。對於一些器件或應用而言避免乘法運算可為至關重要的，此係由於此操作可引起多種硬體架構中之顯著潛時。
可使用4行預先計算之LPS範圍表而非乘法運算。範圍經劃分為四個片段。可由問題(範圍＞＞6)&3導出片段索引。實際上，片段索引係藉由自實際範圍移位及丟棄位元來導出。以下表1展示可能範圍及其對應索引。表 1- 範圍索引
範圍 256-319 320-383 384-447 448-511
(範圍＞＞6) & 3 0 1 2 3
LPS範圍表接著具有64個條目(每一機率狀態有一者)乘以4 (每一範圍索引有一者)。每一條目為範圍LPS，亦即，將範圍乘以LPS機率之值。以下表2中展示此表之部分的實例。表2描繪機率狀態9至12。在HEVC之一個提議中，機率狀態範圍可為0至63。表 2-RangeLPS
機率狀態(σ) RangeLPS
索引0 索引1 索引2 索引3
… … … … …
9 90 110 130 150
10 85 104 123 142
11 81 99 117 135
12 77 94 111 128
… … … … …
在每一片段(亦即，範圍值)中，每一機率狀態σ 之LPS範圍為預定義的。換言之，機率狀態σ 之LPS範圍經量化為四個值(亦即，每一範圍索引有一者)。在給定點處使用之特定的LPS範圍取決於範圍屬於哪一片段。圖表中所使用之可能的LPS範圍之數目為圖表行數(亦即，可能的LPS範圍值之數目)與LPS範圍精度之間的折衷。大體而言，更多行產生LPS範圍值之更少量化錯誤，且亦增加對用於儲存表之更多記憶體的需求。更少行增加量化錯誤，且亦減少需要用於儲存表之記憶體。
如上文所描述，每一LPS機率狀態具有對應機率。每一狀態之機率p如下予以導出： pσ = α pσ -1 其中狀態σ為0至63。常數α表示每一上下文狀態之間的機率改變之量。在一個實例中，α=0.9493或更精確地，α=(0.01875/0.5)1/63 。在狀態σ=0下，機率等於0.5 (亦即，p0 =1/2)。亦即，在上下文狀態0，LPS及MPS具有等同的可能性。每一相繼狀態下之機率藉由將先前狀態與α相乘來導出。因此，出現在上下文狀態α=1的LPS之機率為p0 * 0.9493 (0.5 * 0.9493 = .47465)。因此，隨著狀態α之索引增大，LPS出現之機率下降。
CABAC係自適應的，此係因為機率狀態經更新以便遵循發信統計(亦即，經先前寫碼位元子之值)。更新程序如下。對於給定機率狀態，更新取決於狀態索引及經識別為LPS或MPS之經編碼符號的值。作為更新程序之結果，新的機率狀態經導出，其由潛在經修改LPS機率估計及(必要時)經修改MPS值構成。
倘若位元子值等於MPS，則給定狀態索引可增加1。此用於除當MPS出現在狀態索引62處時之外的所有狀態，其中LPS機率已處於其最小值(或等效地，達至最大MPS機率)。在此狀況下，狀態索引62保持固定直至LPS可見，或最後一個位元子值經編碼(狀態63用於最後一個位元子值之特殊狀況)。當LPS出現時，藉由以特定量遞減狀態索引來改變狀態索引，如下方方程式中所展示。大體而言，此規則應用於具有以下異常之LPS每次出現時。假定已在具有索引σ=0之狀態處編碼LPS，該索引對應於等機率情況，則狀態索引保持固定，但將切換MPS值使得LPS及MPS之值將被互換。在所有其他情況下，不管哪一符號已經編碼，將不改變MPS值。用於LPS機率之轉換規則之導出係基於以下的給定LPS機率pold 與其經更新對應物pnew 之間的關係： pnew = max( α pold , p62)，若MPS出現 pnew = (1- α) + α pold，若LPS出現
關於CABAC中的機率估計程序之實際實施，值得注意的是，所有轉換規則可藉由各自具有6位元無符號整數值之63個條目的至多兩個表實現。在一些實例中，可藉由單一表TransIdxLPS判定狀態轉換，該表在已觀測到LPS之狀況下對於給定狀態索引σ判定新的經更新狀態索引TransIdxLPS [σ]。可藉由使狀態索引僅(飽和)增加固定值1，得到經更新狀態索引min( σ+1, 62)，從而獲得MPS驅動轉換。以下圖表3為部分TransIdxLPS圖表之實例。表 3-TransIdxLPS
機率狀態(σ) 新狀態TransIdxLPS [σ]
… …
9 6
10 8
11 8
12 8
… …
上文關於圖9A、圖9B及圖10所描述之技術僅表示CABAC之一個實例實施。應理解，本發明之技術不僅限於CABAC之此所述實施。舉例而言，在先前BAC方法(例如，H.264/AVC中所用之BAC方法)中，表RangeLPS及TransIdxLPS經調諧用於低解析度視訊(亦即，通用中間格式(CIF)及四分之一CIF (QCIF)視訊)。藉由HEVC及諸如VVC之未來編解碼器，在一些情況下，大量視訊內容為高清晰度(HD)且大於HD。HD或高於HD解析度之視訊內容具有不同於用於開發H.264/AVC的10年前的QCIF序列的不同統計數據。因此，來自H.264/AVC的表RangeLPS及TransIdxLPS可以太快速的方式促使狀態之間的調適。亦即，機率狀態之間的尤其在LPS出現時的轉換可能會對於更光滑、更高解析度的HD視訊內容而言過好。因此，根據習知技術使用的機率模型對於HD及額外HD內容而言不那麼精確。另外，由於HD視訊內容包括更大範圍像素值，因此H.264/AVC表不包括足夠條目來考慮可存在於HD內容中之更多極值。
因此，對於HEVC及諸如VVC之未來寫碼標準，RangeLPS及TransIdxLPS表可經修改以解釋此新內容的特性。特定而言，用於HEVC及未來寫碼標準之BAC程序可使用允許較慢調適程序之表且可解釋更多極端情況(亦即偏斜機率)。因此，作為一個實例，RangeLPS及TransIdxLPS表可經修改以藉由包括除藉由H.264/AVC或HEVC之BAC中所用以外的更多機率狀態及範圍來實現此等目標。
圖11為根據本發明之技術的可經組態以執行CABAC之實例熵編碼單元220的方塊圖。將語法元素418輸入至熵編碼單元220中。若語法元素已經為二進位值語法元素(亦即，僅僅具有值0及1之語法元素)，則可跳過二進位化之步驟。若語法元素為非二進位值語法元素(例如，由多個位元表示之語法元素，諸如變換係數層級)，則非二進位值語法元素藉由二進位化器420進行二進位化。二進位化器420執行非二進位值語法元素至二進位決策序列之映射。此等二進位決策大體稱為「位元子」。舉例而言，對於變換係數層級，可將層級之值分解為連續位元子，每一位元子指示係數層級之絕對值是否大於某一值。舉例而言，位元子0 (有時稱為有效值旗標)指示變換係數層級之絕對值是否大於0。位元子1指示變換係數層級之絕對值是否大於1，等等。可對於每一非二進位值語法元素產生唯一映射。
由二進位化器420產生之每一位元子饋入至熵編碼單元220之二進位算術寫碼側。亦即，針對一組預定非二進位值語法元素，每一位元子類型(例如，位元子0)在下一位元子類型(例如，位元子1)之前經寫碼。可以規則模式或旁路模式執行寫碼。在旁路模式中，旁路寫碼引擎426使用固定機率模型(例如，使用哥倫布萊斯或指數哥倫布寫碼)執行算術寫碼。旁路模式大體用於更可預測語法元素。
以常規模式進行寫碼涉及執行CABAC。在給定先前經寫碼位元子之值則位元子之值之機率為可預測的情況下，規則模式CABAC用於寫碼位元子值。由上下文建模器422判定為LPS之位元子的機率。上下文建模器422輸出位元子值及上下文模型(例如，機率狀態σ)。上下文模型可為用於一系列位元子之原始上下文模型，或可基於先前經寫碼位元子之經寫碼值而判定。如上文所描述，上下文建模器可基於先前經寫碼位元子為MPS抑或LPS而更新狀態。
在藉由上下文建模器422判定上下文模型及機率狀態σ之後，規則寫碼引擎424對位元子值執行BAC。根據本發明之技術，規則寫碼引擎424使用包括超過64個機率狀態σ之TransIdxLPS表430執行BAC。在一實例中，機率狀態之數目為128。TransIdxLPS用於在先前位元子(位元子n)為LPS時判定哪個機率狀態用於下一位元子(位元子n+1)。規則寫碼引擎424亦可在給定特定機率狀態σ的情況下使用RangeLPS表128來判定LPS之範圍值。然而，根據本發明之技術，將機率狀態索引σ映射至分群索引以供用於RangeLPS表中，而非使用TransIdxLPS表430之所有可能的機率狀態σ。亦即，至RangeLPS表428之每一索引可表示機率狀態之總數目中之兩者或兩者以上。機率狀態索引σ至分群索引之映射可為線性的(例如，藉由除以二)，或可為非線性的(例如，對數函數或映射表)。
在本發明之其他實例中，相繼機率狀態之間的差可藉由將參數α設定為大於0.9493而變得較小。在一個實例中，α=0.9689。在本發明之另一實例中，LPS出現之最高機率(p0 )可設定成低於0.5。在一個實例中，p0 可等於0.493。
根據本發明之一或多種技術，相較於在二進位算術寫碼程序中使用用於更新機率狀態的相同變量值(例如，視窗大小、比例因子(α)及機率更新速度中之一或多者)，熵編碼單元220可將不同的變量值用於不同上下文模型及/或不同語法元素。舉例而言，熵編碼單元220可針對複數個上下文模型中之一上下文模型判定在二進位算術寫碼程序中用於更新機率狀態之變量值，且基於所判定之值更新機率狀態。
圖12為根據本發明之技術的可經組態以執行CABAC之實例熵解碼單元302的方塊圖。圖12之熵解碼單元302以與圖11中所描述之熵編碼單元220之彼方式反向的方式執行CABAC。將來自位元串流448之經寫碼位元輸入至熵解碼單元302中。基於經寫碼位元是使用旁路模式抑或規則模式經熵寫碼而將該等經寫碼位元饋入至上下文建模器450或旁路解碼引擎452。若經寫碼位元以旁路模式寫碼，則旁路解碼引擎452可(例如)使用哥倫布萊斯或指數哥倫布解碼以擷取非二進位語法元素之二進位值語法元素或位元子。
若經寫碼位元以規則模式寫碼，則上下文建模器450可判定經寫碼位元之機率模型，且規則解碼引擎454可解碼經寫碼位元以產生非二進位值語法元素之位元子(或語法元素自身(在語法元素為二進位值時))。在藉由上下文建模器450判定上下文模型及機率狀態σ之後，規則解碼引擎454對位元子值執行BAC。根據本發明之技術，規則解碼引擎454使用包括超過64個機率狀態σ之TransIdxLPS表458執行BAC。在一個實例中，機率狀態之數目為128，但可定義符合本發明之技術的其他數目個機率狀態。TransIdxLPS表458用於在先前位元子(位元子n)為LPS時判定哪個機率狀態用於下一位元子(位元子n+1)。規則解碼引擎454亦可在給定特定機率狀態σ的情況下使用RangeLPS表456來判定LPS之範圍值。然而，根據本發明之技術，將機率狀態索引σ映射至分群索引以供用於RangeLPS表456中，而非使用TransIdxLPS表458之所有可能的機率狀態σ。亦即，至RangeLPS表456之每一索引可表示機率狀態之總數目中之兩者或兩者以上。機率狀態索引σ至分群索引之映射可為線性的(例如，藉由除以二)，或可為非線性的(例如，對數函數或映射表)。
在本發明之其他實例中，相繼機率狀態之間的差可藉由將參數α設定為大於0.9493而變得較小。在一個實例中，α=0.9689。在本發明之另一實例中，LPS出現之最高機率(p0 )可設定成低於0.5。在一個實例中，p0 可等於0.493。
在由規則解碼引擎454解碼位元子之後，反向二進位化器460可執行將位元子反向轉換為非二進位值語法元素之值的反向映射。
圖13為說明用於編碼當前視訊資料區塊之視訊編碼器之實例操作的流程圖。當前區塊可包括當前CU。儘管關於視訊編碼器200 (圖1及圖7)進行描述，但應理解，其他器件可經組態以執行與圖13之操作類似的操作。
在此實例中，視訊編碼器200原始地預測當前區塊(550)。舉例而言，視訊編碼器200可形成當前區塊之預測區塊。視訊編碼器200接著可計算當前區塊之殘餘區塊(552)。為了計算殘餘區塊，視訊編碼器200可計算當前區塊的原始未經寫碼區塊與預測區塊之間的差。視訊編碼器200接著可變換並量化殘餘區塊之係數(554)。接著，視訊編碼器200可掃描殘餘區塊之經量化變換係數(556)。在掃描期間或在掃描之後，視訊編碼器200可對係數進行熵編碼(558)。舉例而言，視訊編碼器200可使用CAVLC或CABAC來編碼係數。視訊編碼器200接著可輸出區塊之經熵寫碼資料(560)。
圖14為說明用於解碼當前視訊資料區塊之視訊解碼器之實例操作的流程圖。當前區塊可包括當前CU。儘管關於視訊解碼器300 (圖1及圖8)進行描述，但應理解，其他器件可經組態以執行與圖14之操作類似的操作。
視訊解碼器300可接收當前區塊之經熵寫碼資料，諸如經熵寫碼預測資訊及對應於當前區塊之殘餘區塊的係數之經熵寫碼資料(570)。視訊解碼器300可熵解碼經熵寫碼資料，以判定當前區塊之預測資訊且再生殘餘區塊之係數(572)。視訊解碼器300可例如使用如由當前區塊之預測資訊所指示的框內或框間預測模式來預測當前區塊(574)，以計算當前區塊之預測區塊。視訊解碼器300接著可反掃描經再生之係數(576)以產生經量化變換係數之區塊。視訊解碼器300接著可反量化及反變換係數以產生殘餘區塊(578)。視訊解碼器300可最後藉由組合預測區塊與殘餘區塊來解碼當前區塊(580)。
圖15為說明用於編碼當前視訊資料區塊之視訊編碼器之實例操作的流程圖。當前區塊可包括當前CU。儘管關於視訊編碼器200 (圖1及圖7)進行描述，但應理解，其他器件可經組態以執行與圖15之操作類似的操作。
在圖15之實例中，視訊編碼器200判定變換單元之大小(600)。變換單元包括N個係數群組，且每一係數群組包括M個係數。M及N為整數值。在一個實例中，變換單元可為明度變換單元，且M可等於16。在另一實例中，變換單元可為色度變換單元，且M可等於4。
視訊編碼器200基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值(602)。為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊編碼器200可例如將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於N*28。為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊編碼器200可例如將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於1.75乘以變換單元中之係數之總數目。
在一個實例中，為判定變換單元之大小，視訊編碼器200可判定變換單元之非置零區域之大小，且為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊編碼器200可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於28乘以變換單元之非置零區域中之多個係數群組。在另一實例中，為判定變換單元之大小，視訊編碼器200可判定變換單元之非置零區域之大小，且為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊編碼器200可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於1.75乘以變換單元之非置零區域中之係數之總數目。在變換單元為色度變換單元之實例中，為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊編碼器200可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於N*7。
視訊編碼器200上下文編碼變換單元之語法元素直到達至規則寫碼位元子之第一數目(604)。上下文經編碼語法元素可例如包括一或多個有效值旗標(例如，如上文所描述之SIG)、一或多個同位層級旗標(例如，如上文所描述之Par)及一或多個第一旗標(例如，如上文所描述之Gt1及/或Gt2)。
回應於達至規則寫碼位元子之第一數目，視訊編碼器200旁路編碼變換單元之額外語法元素(606)。額外語法元素表示變換單元之第二組係數之值。為旁路編碼額外語法元素，視訊編碼器200可使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者編碼額外語法元素。
視訊編碼器200可輸出包括上下文經編碼語法元素及旁路經編碼額外語法元素之經編碼視訊資料之位元串流，以供傳輸或向例如儲存媒體輸出。
圖16為說明用於解碼當前視訊資料區塊之視訊解碼器之實例操作的流程圖。當前區塊可包括當前CU。儘管關於視訊解碼器300 (圖1及圖8)進行描述，但應理解，其他器件可經組態以執行與圖16之操作類似的操作。
視訊解碼器300判定變換單元之大小(610)。變換單元可包括N個係數群組，且每一係數群組可包括M個係數。M及N為整數值。在一個實例中，變換單元可為明度變換單元，且M可等於16。在另一實例中，變換單元可為色度變換單元，且M可等於4。
視訊解碼器300基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值(612)。為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊解碼器300可例如將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定等於N*28。為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊解碼器300可例如將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於1.75乘以變換單元中之係數之總數目。
在一個實例中，為判定變換單元之大小，視訊解碼器300可判定變換單元之非置零區域之大小，且為基於變換單元之大小判定變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊解碼器300可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於28乘以變換單元之非置零區域中之多個係數群組。在另一實例中，為判定變換單元之大小，視訊解碼器300可判定變換單元之非置零區域之大小，且為基於變換單元之大小判定用於變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊解碼器300可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於1.75乘以變換單元之非置零區域中之係數之總數目。在變換單元為色度變換單元之實例中，為基於變換單元之大小判定用於變換單元之規則位元子計數臨限值，視訊解碼器300可將用於變換單元之規則位元子計數臨限值設定為等於N*7。
視訊解碼器300上下文解碼變換單元之語法元素直到達至規則寫碼位元子之第一數目(614)。上下文經解碼語法元素可例如包括一或多個有效值旗標(例如，如上文所描述之SIG)、一或多個同位層級旗標(例如，如上文所描述之Par)及一或多個第一旗標(例如，如上文所描述之Gt1及/或Gt2)。
回應於達至規則寫碼位元子之第一數目，視訊解碼器300旁路解碼變換單元之額外語法元素(616)。為旁路解碼額外語法元素，視訊解碼器300可使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者解碼額外語法元素。
視訊解碼器300基於上下文經解碼語法元素判定變換單元之第一組係數之值(618)。視訊解碼器300可例如使用SIG、Par、Gt1及Gt2值以及如上文所描述之remLevel值判定第一組係數。返回參看圖5，第一組係數可例如包括係數0至K。
視訊解碼器300基於額外語法元素判定變換單元之第二組係數之值(620)。視訊解碼器300可例如僅使用以上文所描述之方式判定之remLevel值來判定第二組係數。返回參看圖5，第二組係數可例如包括係數K+1至N。
視訊解碼器300亦可基於第一組係數之值及第二組係數之值判定經解碼變換區塊；將經解碼變換區塊添加至預測區塊以判定經重建構區塊；對經重建構區塊執行一或多個濾波操作以判定經解碼視訊資料區塊；且輸出包括經解碼視訊資料區塊之經解碼視訊資料圖像。
將認識到，取決於實例，本文中所描述之技術中之任一者的某些動作或事件可以不同序列經執行、可經添加、合併或完全省去(例如並非全部所描述動作或事件均為實踐該等技術所必要)。此外，在某些實例中，可(例如)經由多執行緒處理、中斷處理或多個處理器同時而非依序進行動作或事件。
在一或多個實例中，所描述之功能可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。若以軟體實施，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體傳輸，且由基於硬體之處理單元執行。電腦可讀媒體可包括電腦可讀儲存媒體(其對應於諸如資料儲存媒體之有形媒體)或通信媒體，該通信媒體包括例如根據通信協定來促進電腦程式自一處傳送至另一處的任何媒體。以此方式，電腦可讀媒體通常可對應於(1)非暫時性之有形電腦可讀儲存媒體，或(2)諸如信號或載波之通信媒體。資料儲存媒體可為可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取指令、程式碼及/或資料結構以用於實施本發明所描述之技術的任何可用媒體。電腦程式產品可包括電腦可讀媒體。
以實例說明而非限制，此等電腦可讀儲存媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存器件、快閃記憶體或可用於儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼且可藉由電腦存取的任何其他媒體中之一或多者。此外，任何連接被恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸纜線、光纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令，則同軸纜線、光纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包括於媒體之定義中。然而，應理解，電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包括連接、載波、信號或其他暫時性媒體，而實情為關於非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再生資料，而光碟用雷射以光學方式再現資料。以上之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
指令可由一或多個處理器執行，諸如一或多個DSP、通用微處理器、ASIC、FPGA或其它等效積體或離散邏輯電路。因此，如本文所用之術語「處理器」可指前述結構或適用於實施本文中所描述之技術的任何其他結構中之任一者。另外，在一些態樣中，本文所描述之功能可經提供於經組態以供編碼及解碼或併入於經組合編碼解碼器中之專用硬體及/或軟體模組內。此外，可在一或多個電路或邏輯元件中充分實施該等技術。
本發明之技術可實施於多種器件或裝置中，包括無線手機、積體電路(IC)或IC集合(例如晶片組)。在本發明中描述各種組件、模組或單元以強調經組態以執行所揭示技術之器件的功能態樣，但未必要求由不同硬體單元來實現。更確切而言，如上所述，可將各種單元組合於編碼解碼器硬體單元中，或藉由互操作性硬體單元(包括如上文所描述之一或多個處理器)之集合而結合合適軟體及/或韌體來提供該等單元。
各種實例已予以描述。此等及其他實例在以下申請專利範圍之範疇內。
100:視訊編碼及解碼系統 102:源器件 104:視訊源 106:記憶體 108:輸出介面 110:電腦可讀媒體 112:儲存器件 114:檔案伺服器 116:目的地器件 118:顯示器件 120:記憶體 122:輸入介面 130:四分樹二元樹(QTBT)結構 132:寫碼樹型單元 150:區塊 200:視訊編碼器 202:模式選擇單元 204:殘餘產生單元 206:變換處理單元 208:量化單元 210:反量化單元 212:反變換處理單元 214:重建構單元 216:濾波器單元 218:經解碼圖像緩衝器 220:熵編碼單元 222:運動估計單元 224:運動補償單元 226:框內預測單元 230:視訊資料記憶體 300:視訊解碼器 302:熵解碼單元 304:預測處理單元 306:反量化單元 308:反變換處理單元 310:重建構單元 312:濾波器單元 314:經解碼圖像緩衝器 316:運動補償單元 318:框內預測單元 320:經寫碼圖像緩衝器記憶體 400:實例 402:實例 418:語法元素 420:二進位化器 422:上下文建模器 424:規則寫碼引擎 426:旁路寫碼引擎 428:RangeLPS表 430:TransIdxLPS表 448:位元串流 450:上下文建模器 452:旁路解碼引擎 454:規則解碼引擎 456:RangeLPS表 458:TransIdxLPS表 460:反向二進位化器 550:步驟 552:步驟 554:步驟 556:步驟 558:步驟 560:步驟 570:步驟 572:步驟 574:步驟 576:步驟 578:步驟 580:步驟 600:步驟 602:步驟 604:步驟 610:步驟 612:步驟 614:步驟 616:步驟 618:步驟
圖1為說明可執行本發明之技術之實例視訊編碼及解碼系統的方塊圖。
圖2A及圖2B為說明實例四分樹二進位樹(QTBT)結構及對應寫碼樹型單元(CTU)之概念圖。
圖3展示語法元素之實例掃描次序。
圖4展示用於選擇機率模型之實例模板的圖示。
圖5展示語法元素之實例掃描次序。
圖6展示說明如何使用萊斯參數以導出在旁路寫碼哥倫布萊斯寫碼與指數哥倫布寫碼之間切換之臨限值之實例。
圖7為說明可執行本發明之技術的實例視訊編碼器之方塊圖。
圖8為說明可執行本發明之技術之實例視訊解碼器之方塊圖。
圖9A及圖9B為說明二進位元算術寫碼中之範圍更新程序之概念圖。
圖10為說明二進位算術寫碼中之輸出程序之概念圖。
圖11為說明視訊編碼器中之上下文適應性二進位算術編碼(CABAC)寫碼器之方塊圖。
圖12為說明視訊解碼器中之CABAC寫碼器之方塊圖。
圖13為說明視訊編碼器之實例操作之流程圖。
圖14為說明視訊解碼器之實例操作之流程圖。
圖15為說明視訊編碼器之實例操作之流程圖。
圖16為說明視訊解碼器之實例操作之流程圖。
100:視訊編碼及解碼系統
102:源器件
104:視訊源
106:記憶體
108:輸出介面
110:電腦可讀媒體
112:儲存器件
114:檔案伺服器
116:目的地器件
118:顯示器件
120:記憶體
122:輸入介面
200:視訊編碼器
300:視訊解碼器

Claims (14)

  1. 一種用於解碼視訊資料之方法，該方法包含：判定一變換單元之一非置零區域之一大小；將用於該變換單元之一規則位元子計數臨限值定義為等於1.75乘以該變換單元之該非置零區域中之係數之一總數目之一位元子數；以4為群組上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則位元子計數臨限值，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標及一或多個同位層級旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，回應於該等上下文經解碼語法元素達到該規則位元子計數臨限值，旁路解碼該變換單元之額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之一第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之一第二組係數之值。
  2. 如請求項1之方法，其中該變換單元包含N個係數群組且每個係數群組包含M個係數，其中M與N為整數值，其中該變換單元包含一明度變換單元且M等於16。
  3. 如請求項1之方法，其中旁路解碼該等額外語法元素包含使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者解碼該等額外語法元素。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：基於該第一組係數之該等值及該第二組係數之該等值判定一經解碼變換區塊；將該經解碼變換區塊添加至一預測區塊以判定一經重建構區塊；對該經重建構區塊執行一或多個濾波操作以判定一經解碼之視訊資料區塊；及輸出包括該經解碼視訊資料區塊之視訊資料之一經解碼圖像。
  5. 一種用於編碼視訊資料之方法，該方法包含：判定一變換單元之一非置零區域之一大小；將用於該變換單元之一規則位元子計數臨限值定義為等於1.75乘以該變換單元之該非置零區域中之係數之一總數目之一位元子數；以4為群組上下文編碼該變換單元之語法元素直到達至該規則位元子計數臨限值，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標及一或多個同位層級旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為 偶數或奇數之一絕對層級，及該等上下文經編碼語法元素表示該變換單元之一第一組係數之值；及回應於該等上下文經解碼語法元素達到該規則位元子計數臨限值，旁路編碼該變換單元之額外語法元素，其中該等額外語法元素表示該變換單元之一第二組係數之值。
  6. 如請求項5之方法，其中該變換單元包含N個係數群組且每個係數群組包含M個係數，其中M與N為整數值，其中該變換單元包含一明度變換單元且M等於16。
  7. 如請求項5之方法，其中旁路編碼該等額外語法元素包含使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者編碼該等額外語法元素。
  8. 一種用於解碼視訊資料之器件，該器件包含：一記憶體，其經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理器，其實施於電路中且經組態以：判定一變換單元之一非置零區域之一大小；將用於該變換單元之一規則位元子計數臨限值定義為等於1.75乘以該變換單元之該非置零區域中之係數之一總數目之一位元子數；以4為群組上下文解碼該變換單元之語法元素直到達至該規則位元子計數臨限值，其中： 該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標及一或多個同位層級旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，及回應於該等上下文經解碼語法元素達到該規則位元子計數臨限值，旁路解碼額外語法元素；基於該等上下文經解碼語法元素判定該變換單元之一第一組係數之值；及基於該等額外語法元素判定該變換單元之一第二組係數之值。
  9. 如請求項8之器件，其中該變換單元包含N個係數群組且每個係數群組包含M個係數，其中M與N為整數值，其中該變換單元包含一明度變換單元且M等於16。
  10. 如請求項8之器件，其中為旁路解碼該等額外語法元素，該一或多個處理器經組態以使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者解碼該等額外語法元素。
  11. 如請求項8之器件，其中該一或多個處理器進一步經組態以：基於該第一組係數之該等值及該第二組係數之該等值判定一經解碼變換區塊； 將該經解碼變換區塊添加至一預測區塊以判定一經重建構區塊；對該經重建構區塊執行一或多個濾波操作以判定一經解碼視訊資料區塊；及輸出包括該經解碼視訊資料區塊之視訊資料之一經解碼圖像。
  12. 一種用於編碼視訊資料之器件，該器件包含：一記憶體，其經組態以儲存視訊資料；及一或多個處理器，其實施於電路中且經組態以：判定一變換單元之一非置零區域之一大小；將用於該變換單元之一規則位元子計數臨限值定義為等於1.75乘以該變換單元之該非置零區域中之係數之一總數目之一位元子數；以4為群組上下文編碼該變換單元之語法元素直到達至該規則位元子計數臨限值，其中：該等上下文經解碼語法元素包含一或多個有效值旗標及一或多個同位層級旗標，該一或多個有效值旗標中之每一者指示一對應係數之一絕對層級是否等於零，該一或多個同位層級旗標中之每一者指示一對應係數是否具有為偶數或奇數之一絕對層級，及該等上下文經編碼語法元素表示該變換單元之一第一組係數之值；及回應於該等上下文經解碼語法元素達到該規則位元子計數臨限 值，旁路編碼該變換單元之額外語法元素，其中該等額外語法元素表示該變換單元之一第二組係數之值。
  13. 為如請求項12之器件，其中該變換單元包含N個係數群組且每個係數群組包含M個係數，其中M與N為整數值，其中該變換單元包含一明度變換單元且M等於16。
  14. 如請求項12之器件，其中為旁路編碼該等額外語法元素，該一或多個處理器經組態以使用哥倫布萊斯寫碼或指數哥倫布寫碼中之一或兩者編碼該等額外語法元素。
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