WO2022116854A1 - 视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品 - Google Patents

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Abstract

本申请的实施例提供了一种视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品。该视频解码方法包括：获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码处理，所述目标划分方式是从衍生模式的改进划分方式中选择出的，所述衍生模式的改进划分方式包括将所述编码块中边长为非2的整数次幂的预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块的划分方式；根据所述编码块所采用的衍生模式及以所述多个子块为单位进行解码处理得到的多个子系数块，生成重建图像。本申请实施例的技术方案可以有效提高视频编码效率。

Description

视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品
本申请要求于2020年12月03日提交的申请号为202011411681.2、发明名称为“视频解码方法、装置、计算机可读介质及电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及计算机及通信技术领域，特别涉及一种视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品。
背景技术
在视频编码领域中，对于编码块的划分方式，相关的视频编码标准中采用了QT(Quad-Tree，四叉树)、BT(Binary-Tree，二进制树)、EQT(Extended Quad-Tree，扩展四叉树)的划分结构。并且也提出了帧内衍生模式(Intra Derived Tree，简称Intra DT)的概念。
然而衍生模式划分方式会生成非2的整数次幂的预测块，即该预测块的宽度或高度尺寸不属于2的整数次幂。变换块一般不会跨越预测块的边界，以免引起过多的高频能量。为了降低硬件实现的复杂度，先将预测块划分为子块再进行变换。然而由于对应子块划分方式的不合理，影响了视频的编码效率。
发明内容
本申请的实施例提供了一种视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品，进而至少在一定程度上可以有效提高视频编码效率。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种视频解码方法，包括：
获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；
根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择出的，所述改进划分方式用于将所述编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，所述指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块；
根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种视频解码装置，包括：
获取单元，配置为获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；
解码单元，配置为根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择出的，所述改进划分方式用于将所述编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，所述指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块；
第一处理单元，配置为根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像。
在本申请的一些实施例中，所述衍生模式包括水平衍生模式；
所述水平衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第一指定预测块在高度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第一指定预测块的高度非2的整数次幂。
在本申请的一些实施例中，所述衍生模式包括竖直衍生模式；
所述竖直衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第二指定预测块在宽度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第二指定预测块的宽度非2的整数次幂。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一处理单元配置为：在所述编码块采用帧内衍生模式的情况下，按照预定顺序依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到重建残差；根据所述重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建，生成所述重建图像，其中，在重建过程中，将第一子块对应的重建图像加入到第二子块的帧内预测可参考图像区域内，所述第一子块的排列顺序在所述第二子块之前。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一处理单元配置为：在所述帧内衍生模式是帧内水平衍生模式的情况下，按照由上到下的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理；在所述帧内衍生模式是帧内竖直衍生模式的情况下，按照由左到右的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一处理单元配置为：在所述编码块采用是帧间衍生模式的情况下，分别对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到多个子块分别对应的重建残差；将多个子块分别对应的重建残差进行拼接处理，得到多个子块整体对应的重建残差；根据多个子块整体对应的重建残差生成所述重建图像。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择并预设的一种划分方式。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述解码单元还配置为：根据从码流中解码得到的标识信息，确定所述目标划分方式，所述目标划分方式是编码端基于率失真优化策略从多种划分方式中选择出的，所述多种划分方式包括所述衍生模式的改进划分方式和所述衍生模式的原有划分方式。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述解码单元还配置为：根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中所包含的索引标识的值，确定所述编码数据中的所有采用衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中所包含的索引标识的值，确定所述编码数据中的所有采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中所包含的索引标识的值，确定所述编码数据中的所有采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中所述的视频解码方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如上述实施例中所述的视频解码方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实施例中提供的视频解码方法。
在本申请的一些实施例所提供的技术方案中，根据编码块所采用的衍生模式对应的目标划分方式对编码块中的多个子块进行解码处理，且衍生模式的改进划分方式包括将编码块中边长为非2的整数次幂的预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块的划分方式，由于这些子块属于同一个预测块，具有相同的预测信息，因此也具有相似的残差分布，而本申请实施例中的划分方式确保了在不增加硬件实现代价的情况下，采用较大的子块来提 升变换效率，进而提升了最终的编码效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了可以应用本申请实施例的技术方案的示例性系统架构的示意图；
图2示出视频编码装置和视频解码装置在流式传输系统中的放置方式示意图；
图3示出了一个视频编码器的基本流程图；
图4示出了通过SRCC技术标记出的扫描区域；
图5示出了对标记出的扫描区域进行扫描的顺序示意图；
图6示出了EQT的划分方式示意图；
图7示出了AVS3中选择基础块划分结构的流程图；
图8示出了帧内衍生模式的块划分方式的示意图；
图9示出了根据本申请的一个实施例的视频解码方法的流程图；
图10和图11示出了根据本申请的一个实施例的水平衍生模式改进的划分方式的示意图；
图12和图13示出了根据本申请的一个实施例的竖直衍生模式改进的划分方式的示意图；
图14示出了根据本申请的一个实施例的衍生模式改进的划分方式的示意图；
图15示出了根据本申请的一个实施例的视频解码装置的框图；
图16示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
图1示出了可以应用本申请实施例的技术方案的示例性系统架构的示意图。
如图1所示，系统架构100包括多个终端装置，终端装置可通过例如网络150彼此通信。举例来说，系统架构100可以包括通过网络150互连的第一终端装置110和第二终端装置120。在图1的实施例中，第一终端装置110和第二终端装置120执行单向数据传输。
举例来说，第一终端装置110对视频数据(例如由终端装置110采集的视频图片流)进行编码以通过网络150传输到第二终端装置120，视频数据以一个或多个已编码视频码流的形式传输，第二终端装置120通过网络150接收已编码的视频数据，对已编码的视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据显示视频帧。
在本申请的一个实施例中，系统架构100中还包括执行已编码视频数据的双向传输的第三终端装置130和第四终端装置140，双向传输通常实现在视频会议或者视频电话期间。对于双向数据传输，第三终端装置130和第四终端装置140中的每个终端装置都能够对视频数据(例如由终端装置采集的视频图片流)进行编码，并通过网络150传输到第三终端装置130和第四终端装置140中的另一终端装置。第三终端装置130和第四终端装置140还可接收由第三终端装置130和第四终端装置140中的另一终端装置传输的已编码视频数据，并对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据在可访问的显示装置上显示视频图片。
在图1的实施例中，第一终端装置110、第二终端装置120、第三终端装置130和第四终端装置140可为服务器、个人计算机和智能电话，但本申请公开的原理可不限于此。本申请公开的实施例适用于膝上型计算机、平板电脑、车载终端、智能家居设备、媒体播放 器和/或专用视频会议设备。网络150表示在第一终端装置110、第二终端装置120、第三终端装置130和第四终端装置140之间传送已编码视频数据的任意网络，包括例如有线和/或无线通信网络。通信网络150可在电路交换和/或分组交换信道中交换数据。该网络可包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。
在本申请的一个实施例中，图2示出视频编码装置和视频解码装置在流式传输环境中的放置方式。本申请所公开主题可同等地适用于其它支持视频的应用，包括例如视频会议、数字TV(television，电视机)、在包括光盘(Compact Disk，CD)、数码多用途光盘(Digital Versatile Disc，DVD)、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。
流式传输系统可包括采集子系统213，采集子系统213可包括数码相机等视频源201，视频源201创建未压缩的视频图片流202。在实施例中，视频图片流202包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据204(或已编码的视频码流204)，视频图片流202被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流，视频图片流202可由电子装置220处理，电子装置220包括耦接到视频源201的视频编码装置203。视频编码装置203包括硬件、软件或软硬件组合以实现或实施如下文更详细地描述的所公开主题的各方面。
相较于视频图片流202，已编码的视频数据204(或已编码的视频码流204)被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据204(或已编码的视频码流204)，其可存储在流式传输服务器205上以供将来使用。一个或多个流式传输客户端子系统，例如图2中的客户端子系统206和客户端子系统208，通过访问流式传输服务器205以检索已编码的视频数据204的副本207和副本209。
客户端子系统206可包括例如电子装置230中的视频解码装置210。视频解码装置210对已编码的视频数据的传入副本207进行解码，且产生可在显示器212(例如显示屏)或另一呈现装置上呈现的输出视频图片流211。在一些流式传输系统中，根据某些视频编码/压缩标准对已编码的视频数据204、视频数据207和视频数据209(例如视频码流)进行编码。视频编码/压缩标准包括ITU-T H.265。在实施例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，本申请可用于VVC标准的上下文中。
应注意，电子装置220和电子装置230可包括图中未示出的其它组件。举例来说，电子装置220包括视频解码装置，电子装置230还包括视频编码装置。
在本申请的一个实施例中，以国际视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding，高效率视频编码)、VVC(Versatile Video Coding，多功能视频编码)，以及中国国家视频编码标准AVS为例，当输入一个视频帧图像之后，会根据一个块大小，将视频帧图像划分成若干个不重叠的处理单元，每个处理单元将进行类似的压缩操作。这个处理单元被称作CTU(Coding Tree Unit，编码树单元)，或者称之为LCU(Largest Coding Unit，最大编码单元)。CTU再往下可以继续进行更加精细的划分，得到一个或多个基本的编码单元CU，CU是一个编码环节中最基本的元素。以下介绍对CU进行编码时的一些概念：
预测编码(Predictive Coding)：预测编码包括了帧内预测和帧间预测等方式，原始视频信号经过选定的已重建视频信号的预测后，得到残差视频信号。编码端需要为当前CU选择预测编码模式，并向解码端指示被选择的预测编码模式。其中，帧内预测是指预测的信号来自于同一图像内已经编码重建过的区域；帧间预测是指预测的信号来自已经编码过的、不同于当前图像帧的其它图像帧(称之为参考图像)。
变换及量化(Transform&Quantization)：残差视频信号经过DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)、DCT等变换操作后，将信号转换到变换域中，称之为变换系数。变换系数进一步进行有损的量化操作，丢失掉一定的信息，使得量化后的信号有利于压缩表达。在一些视频编码标准中，存在至少两种变换方式可供选择，因此编码端也需要为当前CU选择变换方式，并向解码端指示被选择的变换方式。量化的精细程度通常由 量化参数(Quantization Parameter，简称QP)来决定，QP取值越大，表示越大取值范围的系数将被量化为同一个输出，因此通常会带来更大的失真及较低的码率；相反，QP取值越小，表示越小取值范围的系数将被量化为同一个输出，因此通常会带来较小的失真，同时对应较高的码率。
熵编码(Entropy Coding)或统计编码：量化后的变换域信号将根据各个值出现的频率进行统计压缩编码，最后输出二值化(0或者1)的压缩码流。同时，编码产生其他信息，例如选择的编码模式、运动矢量数据等，也需要进行熵编码以降低码率。统计编码是一种无损的编码方式，可以有效的降低表达同样信号所需要的码率，常见的统计编码方式包括变长编码(Variable Length Coding，简称VLC)或者基于上下文的二值化算术编码(Content Adaptive Binary Arithmetic Coding，简称CABAC)。
环路滤波(Loop Filtering)：经过变化及量化的信号会通过反量化、反变换及预测补偿得到重建图像。重建图像与原始图像相比由于存在量化的影响，部分信息与原始图像有所不同，即重建图像会产生失真(Distortion)的情况。因此，对重建图像进行滤波操作，例如去块效应滤波(Deblocking filter，简称DB)、自适应像素补偿(Sample Adaptive Offset，SAO)或者自适应环路滤波(Adaptive Loop Filter，ALF)等滤波器，可以有效降低量化所产生的失真程度。由于这些经过滤波后的重建图像将作为后续编码图像的参考来对将来的图像信号进行预测，因此上述的滤波操作也被称为环路滤波，即在编码环路内的滤波操作。
在本申请的一个实施例中，图3示出了一个视频编码器的基本流程图，在该流程中以帧内预测为例进行说明。其中，原始视频帧图像310的图像信号s k[x,y]与预测图像信号
Figure PCTCN2021131531-appb-000001
做差值运算，得到残差信号u k[x,y]，残差信号u k[x,y]经过变换及量化311处理之后得到量化系数，量化系数一方面通过熵编码312得到编码后的比特流，另一方面通过反量化及反变换313处理得到重构残差信号u' k[x,y]，预测图像信号
Figure PCTCN2021131531-appb-000002
与重构残差信号u' k[x,y]叠加生成图像信号
Figure PCTCN2021131531-appb-000003
图像信号
Figure PCTCN2021131531-appb-000004
一方面输入至帧内模式决策模块314和帧内预测模块315进行帧内预测处理，另一方面通过环路滤波316输出重建图像信号s' k[x,y]，重建图像信号s' k[x,y]可以作为下一帧的参考图像进行运动估计317及运动补偿预测318。然后基于运动补偿预测318的结果s' r[x+m x,y+m y]和帧内预测结果
Figure PCTCN2021131531-appb-000005
得到下一帧的预测图像信号
Figure PCTCN2021131531-appb-000006
并继续重复上述过程，直至编码完成。
此外，由于残差信号在经过变换和量化处理后的量化系数块中非零系数较大概率会集中在块的左边和上方区域，而块的右边和下方区域往往为0，因此引入了SRCC技术中，通过SRCC技术可以标记出每个量化系数块(尺寸为W×H)中包含的非零系数的左上区域的大小SRx×SRy，其中SRx是量化系数块中最右面的非零系数的横坐标，SRy是量化系数块中最下面的非零系数的纵坐标，且1≤SRx≤W，1≤SRy≤H，而该区域外的系数均为0。SRCC技术利用(SRx，SRy)来确定一个量化系数块中需要扫描的量化系数区域，如图4所示，只有(SRx，SRy)标记的扫描区域410内的量化系数需要编码，编码的扫描顺序如图5所示，图5中以从右下角到左上角的反向Z字型扫描为例进行说明。
基于上述的编码过程，在解码端针对每一个CU，在获取到压缩码流(即比特流)之后，进行熵解码获得各种模式信息及量化系数。然后量化系数经过反量化及反变换处理得到残差信号。另一方面，根据已知的编码模式信息，可获得该CU对应的预测信号，然后将残差信号与预测信号相加之后即可得到重建信号，重建信号再经过环路滤波等操作，产生最终的输出信号。
对于上述的编码过程，AVS3中采用了QT+BT+EQT的基础块划分结构，而在上一代AVS2标准中采用的是四叉树(QT)划分结构，即将一个CU划分为四个子CU。其中，BT可以将一个CU划分为左右/上下两个子CU；EQT包含水平和竖直两种工字型划分方式，以将一个CU划分为4个子CU，具体如图6所示，图6为本申请一个示例性实施例提供的 CU块600的划分示意图，其中，左侧的CU块610采用水平的工字型划分方式，图6中右侧的CU块620采用竖直的工字型划分方式。
AVS3中QT+BT+EQT基础块划分结构在码流中的表征方式如图7所示，对于一个CU700而言，首先判断是否采用QT进行划分，如果采用QT，则直接进行QT划分；如果不是采用QT，则进一步判断是否不划分，如果不划分就结束；如果需要划分还要再判断是采用EQT还是BT，同时，不管是采用EQT还是BT都需要判断是水平划分还是竖直划分。块划分是从LCU开始自顶向下进行递归式的划分决策，在递归过程中，最优的划分方式和编码模式通过编码端优化决定。
此外，AVS3中还提出了帧内衍生模式(即Intra DT)，这个方法主要是在编码单元的基础上加上了PU(Prediction Unit，预测单元)的概念，即将编码单元进一步划分为PU，并且该方法支持六种PU划分方式800，具体如图8所示，包含三种水平划分方式810(即水平衍生模式，2N×hN、2N×nU、2N×nD)和三种竖直划分方式820(即竖直衍生模式，hN×2N、nL×2N、nR×2N)。同时，Intra DT的使用条件包括编码单元尺寸最大为64x64，最小为16x16，编码单元的长宽比小于4。
在Intra DT的划分方式中，2N×hN和hN×2N将编码块划分为4个预测块，其它四种划分模式(即非对称衍生模式，2N×nU、2N×nD、nL×2N、nR×2N)是将编码块划分为2个预测块，其中每个预测块编码一套帧内预测信息。对于非对称衍生模式，对于2个预测块中的较大预测块，将被进一步划分为3个子块。
如图8所示，三种水平划分方式810(即2N×hN、2N×nU、2N×nD)将编码块水平划分为4个相同的子块，然后从上到下依次重建，后续重建的子块可参考之前已经重建的子块。三种竖直划分模式(即hN×2N、nL×2N、nR×2N)将编码块竖直划分为4个相同的子块，然后从左到右依次重建，后续重建的子块可参考之前已经重建的子块。
衍生模式也可以适用于帧间编码中，因此衍生模式也可分类为帧内衍生模式和帧间衍生模式。其中，帧内衍生模式又可以分为帧内水平衍生模式和帧内竖直衍生模式；帧间衍生模式又可以分为帧间水平衍生模式和帧间竖直衍生模式。
可见，关于AVS3标准中的帧内衍生模式，对于2N×hN和hN×2N的预测块和非对称衍生模式的较小预测块(图8中白色填充的黑色矩形框)，不再进行划分直接进行变换、量化和系数编码。而对于非对称划分之后得到的较大预测块(图8所示的阴影区域)的尺寸(宽度或高度)为非2的整数次幂，将其进一步划分为3个相同大小的子块，再以子块为单位进行变换、量化和系数编码。但是，由于这3个子块共用相同的帧内预测信息，因此其残差具有相似性，使用面积更大的变换块可以提升编码效率。基于此，本申请的实施例提供了如下的方案：
图9示出了根据本申请的一个实施例的视频解码方法的流程图，该视频解码方法可以由具有计算处理功能的设备来执行，比如可以由终端设备或服务器来执行。参照图9所示，该视频解码方法至少包括步骤S910至步骤S930，详细介绍如下：
在步骤S910中，获取视频图像帧对应的编码块及编码块所采用的衍生模式。
在本申请的一个实施例中，视频图像帧序列包括了一系列图像，每张图像可以被进一步划分为条带(Slice)，条带又可以划分为一系列的LCU(或CTU)，LCU包含有若干CU。
视频图像帧在编码时以块为单位进行编码处理，在一些新的视频编码标准中，比如在H.264标准中包括宏块(macroblock，MB)，宏块可进一步划分成多个可用于预测编码的预测块(prediction)。在HEVC标准中，采用编码单元CU、预测单元PU和变换单元(transform unit，TU)等基本概念，从功能上划分了多种块单元，并采用全新的基于树的结构进行描述。比如CU可以按照四叉树划分为更小的CU，而更小的CU还可以继续划分，从而形成一种四叉树结构。本申请实施例中的编码块可以是CU，或者是比CU更小的块，如对CU 进行划分得到的更小的块。
在本申请的一个实施例中，可以通过对码流的解码来获取到编码块所采用的衍生模式，即如图8中示出的2N×hN、2N×nU、2N×nD、hN×2N、nL×2N、nR×2N中的任意一种。
在步骤S920中，根据衍生模式对应的目标划分方式对编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块。
其中，目标划分方式是从衍生模式的改进划分方式中选择出的，该改进划分方式用于将编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块。
在本申请的一个实施例中，如果衍生模式是水平衍生模式，则水平衍生模式对应的改进划分方式用于将编码块中的第一指定预测块在高度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，其中，第一指定预测块的高度非2的整数次幂。
如图10所示，对于水平衍生模式中的2N×nU，在进行非对称划分之后得到了两个预测块，其中较大的一个预测块1010(图10中阴影区域)的高度是非2的整数次幂，通过本申请实施例的技术方案进行划分时，可以将该预测块1010在高度方向上划分为边长比为1：2或者是2：1的两个子块。
类似地，如图11所示，对于水平衍生模式中的2N×nD，在进行非对称划分之后得到了两个预测块，其中较大的一个预测块1110(图11中阴影区域)的高度是非2的整数次幂，通过本申请实施例的技术方案进行划分时，可以将该预测块1110在高度方向上划分为边长比为2：1或者是1：2的两个子块。
在本申请的一个实施例中，如果衍生模式是竖直衍生模式，则竖直衍生模式对应的改进划分方式包括：将编码块中的第二指定预测块在宽度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，其中，第二指定预测块的宽度非2的整数次幂。
如图12所示，对于竖直衍生模式中的nL×2N，在进行非对称划分之后得到了两个预测块，其中较大的一个预测块1210(图12中阴影区域)的高度非2的整数次幂，通过本申请实施例的技术方案进行划分时，可以将该预测块1210在宽度方向上划分为边长比为1：2或者是2：1的两个子块。
类似地，如图13所示，对于竖直衍生模式中的nR×2N，在进行非对称划分之后得到了两个预测块，其中较大的一个预测块1310(图13中阴影区域)的高度是非2的整数次幂，通过本申请实施例的技术方案进行划分时，可以将该预测块1310在宽度方向上划分为边长比为2：1或者是1：2的两个子块。
基于前述实施例的技术方案，每种衍生模式的划分方式可以从图10至图13中所示的划分方式中进行选择，比如在本申请的一个实施例中，衍生模式的改进划分方式可以如图14所示：即对于水平衍生模式中的2N×nU，将非对称划分之后较大的预测块1410在高度方向上划分为边长比为1：2的两个子块；对于水平衍生模式中的2N×nD，将非对称划分之后较大的预测块1420在高度方向上划分为边长比为2：1的两个子块；对于竖直衍生模式中的nL×2N，将非对称划分之后较大的预测块1430在宽度方向上划分为边长比为1：2的两个子块；对于竖直衍生模式中的nR×2N，将非对称划分之后较大的预测块1440在宽度方向上划分为边长比为2：1的两个子块。
在本申请的一个实施例中，步骤S920中的目标划分方式可以是从衍生模式的改进划分方式中选择的一种预设的划分方式。这样编码端可以根据该预设的划分方式对预测块进行划分，解码端也可以根据该预设的划分方式来进行重建。
在本申请的一个实施例中，编码端还可以使用RDO(Rate–Distortion Optimization，率失真优化)进行决策，以从多种划分方式中来选择该目标划分方式，然后在码流中标识出该目标划分方式，解码端可以通过对码流进行解码来获取到该标识信息。可选地，多种划 分方式中包括衍生模式的改进划分方式和衍生模式的原有划分方式，其中，衍生模式原有的划分方式如图8所示。
在本申请的一个实施例中，还可以根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中所包含的索引标识来确定需要通过目标划分方式进行分块解码处理的编码块。
示意性的，根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定编码数据中的所有采用衍生模式的编码块是否需要采用该目标划分方式。也即，根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中的索引标识的值，确定采用衍生模式的编码块是否需要采用目标划分方式，比如，若序列头中的索引标识为1(数值仅为示例)，则表示视频图像帧序列对应的采用衍生模式的编码块需要采用该目标划分方式进行分块解码处理。
在另一些实施例中，根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定编码数据中的所有采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用该目标划分方式进行分块解码处理。也即，根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中的索引标识的值，确定采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用目标划分方式，比如，若序列头中的索引标识为1(数值仅为示例)，就说明视频图像帧序列对应的采用帧内衍生模式的编码块需要采用该目标划分方式进行分块解码处理。
此外，还可以根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定编码数据中的所有采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用该目标划分方式进行分块解码处理。也即，根据视频图像帧序列对应的编码数据的序列头中的索引标识的值，确定采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用目标划分方式，比如，若序列头中的索引标识为1(数值仅为示例)，就说明视频图像帧序列对应的采用帧间衍生模式的编码块需要采用该目标划分方式进行分块解码处理。
继续参照图9所示，在步骤S930中，根据编码块所采用的衍生模式及子系数块生成重建图像。
在本申请的一个实施例中，如果编码块采用的是帧内衍生模式，则按照预定顺序依次对解码处理得到的子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到重建残差，并根据重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建，以生成重建图像，其中，在重建的过程中，顺序在后的子块可以参考顺序在前的子块所对应的重建图像，即可以在重建过程中，将第一子块对应的重建图像加入到第二子块的帧内预测可参考图像区域内，第一子块的排列顺序在第二子块之前。
可选地，如果帧内衍生模式是帧内水平衍生模式，则按照由上到下的方式依次对子系数块进行反量化处理及反变换处理，并根据反量化处理及反变换处理得到的重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建；如果帧内衍生模式是帧内竖直衍生模式，则按照由左到右的方式依次对子系数块进行反量化处理及反变换处理，并根据反量化处理及反变换处理得到的重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建。
在本申请的一个实施例中，如果编码块采用的是帧间衍生模式，则分别对多个子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到多个子块分别对应的重建残差，即每个子系数块可以独立并行进行反量化反变换处理来得到重建残差，然后将这多个子块分别对应的重建残差进行拼接处理，得到这多个子块整体对应的重建残差，然后根据多个子块整体对应的重建残差生成重建图像。即，将重建残差与预测信息进行叠加，以得到重建的图像。
本申请上述实施例的技术方案通过对衍生模式的划分方式进行改进，使得衍生模式不仅适用于帧内编码而且适用于帧间编码，同时可以不增加硬件实现代价的情况下，采用较大的子块来提升变换效率，进而提升了最终的编码效率。
以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的视频解码方法。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请上述的视频解码方法的实施例。
图15示出了根据本申请的一个实施例的视频解码装置的框图，该视频解码装置可以设置在具有计算处理功能的设备内，比如可以设置在终端设备或服务器内。
参照图15所示，根据本申请的一个实施例的视频解码装置1500，包括：获取单元1502、解码单元1504和第一处理单元1506。
其中，获取单元1502配置为获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；解码单元1504配置为根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择出的，所述改进划分方式用于将所述编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，所述指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块；第一处理单元1506配置为根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述衍生模式包括水平衍生模式；
所述水平衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第一指定预测块在高度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第一指定预测块的高度非2的整数次幂。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述衍生模式包括竖直衍生模式；
所述竖直衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第二指定预测块在宽度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第二指定预测块的宽度非2的整数次幂。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，第一处理单元1506配置为：在所述编码块采用帧内衍生模式的情况下，按照预定顺序依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到重建残差；根据所述重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建，生成所述重建图像，其中，在重建过程中，将第一子块对应的重建图像加入到第二子块的帧内预测可参考图像区域内，所述第一子块的排列顺序在所述第二子块之前。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，第一处理单元1506配置为：在所述帧内衍生模式是帧内水平衍生模式的情况下，按照由上到下的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理；在所述帧内衍生模式是帧内竖直衍生模式的情况下，按照由左到右的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，第一处理单元1506配置为：
在所述编码块采用是帧间衍生模式的情况下，分别对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到多个子块分别对应的重建残差；将多个子块分别对应的重建残差进行拼接处理，得到多个子块整体对应的重建残差；根据多个子块整体对应的重建残差生成所述重建图像。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择并预设的一种划分方式。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，解码单元1504还配置为：根据从码流中解码得到的标识信息，确定所述目标划分方式，所述目标划分方式是编码端基于率失真优化策略从多种划分方式中选择出的，所述多种划分方式包括所述衍生模式的改进划分方式和所述衍生模式的原有划分方式。
在本申请的一些实施例中，基于前述方案，解码单元1504还配置为：
根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式。
图16示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
需要说明的是，图16示出的电子设备的计算机系统1600仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图16所示，计算机系统1600包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)1601，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)1602中的程序或者从存储部分1608加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)1603中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在RAM 1603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1601、ROM 1602以及RAM 1603通过总线1604彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口1605也连接至总线1604。
以下部件连接至I/O接口1605：包括键盘、鼠标等的输入部分1606；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分1607；包括硬盘等的存储部分1608；以及包括诸如LAN(Local Area Network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1609。通信部分1609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1610也根据需要连接至I/O接口1605。可拆卸介质1611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1608。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1601执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执 行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (21)

  1. 一种视频解码方法，其中，应用于计算机设备，所述方法包括：
    获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；
    根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择出的，所述改进划分方式用于将所述编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，所述指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块；
    根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像。
  2. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述衍生模式包括水平衍生模式；
    所述水平衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第一指定预测块在高度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第一指定预测块的高度非2的整数次幂。
  3. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述衍生模式包括竖直衍生模式；
    所述竖直衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第二指定预测块在宽度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第二指定预测块的宽度非2的整数次幂。
  4. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像，包括：
    在所述编码块采用帧内衍生模式的情况下，按照预定顺序依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到重建残差；
    根据所述重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建，生成所述重建图像，其中，在重建过程中，将第一子块对应的重建图像加入到第二子块的帧内预测可参考图像区域内，所述第一子块的排列顺序在所述第二子块之前。
  5. 根据权利要求4所述的视频解码方法，其中，所述按照预定顺序依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，包括：
    在所述帧内衍生模式是帧内水平衍生模式的情况下，按照由上到下的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理；
    在所述帧内衍生模式是帧内竖直衍生模式的情况下，按照由左到右的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理。
  6. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像，包括：
    在所述编码块采用是帧间衍生模式的情况下，分别对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到多个子块分别对应的重建残差；
    将多个子块分别对应的重建残差进行拼接处理，得到多个子块整体对应的重建残差；
    根据多个子块整体对应的重建残差生成所述重建图像。
  7. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，
    所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择并预设的一种划分方式。
  8. 根据权利要求1所述的视频解码方法，其中，所述根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码之前，还包括：
    根据从码流中解码得到的标识信息，确定所述目标划分方式，所述目标划分方式是编码端基于率失真优化策略从多种划分方式中选择出的，所述多种划分方式包括所述衍生模式的改进划分方式和所述衍生模式的原有划分方式。
  9. 根据权利要求1至8中任一项所述的视频解码方法，其中，所述方法还包括：
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式。
  10. 一种视频解码装置，其中，包括：
    获取单元，配置为获取视频图像帧对应的编码块及所述编码块所采用的衍生模式；
    解码单元，配置为根据所述衍生模式对应的目标划分方式对所述编码块中的多个子块进行解码，得到多个子系数块，所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择出的，所述改进划分方式用于将所述编码块中的指定预测块划分为2个边长为2的整数次幂的子块，所述指定预测块包括边长非2的整数次幂的预测块；
    第一处理单元，配置为根据所述编码块所采用的衍生模式及所述子系数块生成重建图像。
  11. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，所述衍生模式包括水平衍生模式；
    所述水平衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第一指定预测块在高度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第一指定预测块的高度非2的整数次幂。
  12. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，所述衍生模式包括竖直衍生模式；
    所述竖直衍生模式对应的改进划分方式用于将所述编码块中的第二指定预测块在宽度方向上划分为边长比为1：2或2：1的2个子块，所述第二指定预测块的宽度非2的整数次幂。
  13. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，所述第一处理单元配置为：在所述编码块采用帧内衍生模式的情况下，按照预定顺序依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理，得到重建残差；根据所述重建残差依次对多个子块对应的图像进行重建，生成所述重建图像，其中，在重建过程中，将第一子块对应的重建图像加入到第二子块的帧内预测可参考图像区域内，所述第一子块的排列顺序在所述第二子块之前。
  14. 根据权利要求13所述的视频解码装置，其中，所述第一处理单元配置为：在所述帧内衍生模式是帧内水平衍生模式的情况下，按照由上到下的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理；在所述帧内衍生模式是帧内竖直衍生模式的情况下，按照由左到右的方式依次对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理。
  15. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，所述第一处理单元配置为：在所述编码块采用是帧间衍生模式的情况下，分别对所述子系数块进行反量化处理及反变换处理， 得到多个子块分别对应的重建残差；将多个子块分别对应的重建残差进行拼接处理，得到多个子块整体对应的重建残差；根据多个子块整体对应的重建残差生成所述重建图像。
  16. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，
    所述目标划分方式是从所述衍生模式对应的改进划分方式中选择并预设的一种划分方式。
  17. 根据权利要求10所述的视频解码装置，其中，所述解码单元还配置为：根据从码流中解码得到的标识信息，确定所述目标划分方式，所述目标划分方式是编码端基于率失真优化策略从多种划分方式中选择出的，所述多种划分方式包括所述衍生模式的改进划分方式和所述衍生模式的原有划分方式。
  18. 根据权利要求10至17中任一项所述的视频解码装置，其中，所述解码单元还配置为：
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧内衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式；或者，
    根据视频图像帧序列的序列头中所包含的索引标识，确定所述编码数据中的所有采用帧间衍生模式的编码块是否需要采用所述目标划分方式。
  19. 一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的视频解码方法。
  20. 一种电子设备，其中，包括：
    一个或多个处理器；
    存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至9中任一项所述的视频解码方法。
  21. 一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至9任一所述的视频解码方法。
PCT/CN2021/131531 2020-12-03 2021-11-18 视频解码方法、装置、可读介质、电子设备及程序产品 WO2022116854A1 (zh)

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