CN102907100A - 使用帧内块和帧间块相混合的编码块的视频编码/解码设备及其方法 - Google Patents

使用帧内块和帧间块相混合的编码块的视频编码/解码设备及其方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种视频编码/解码装置及视频编码/解码方法。根据本发明的实施方式，视频编码/解码装置包括：视频编码器，其将编码单元（CU）划分成可编码大小的子块的组合，针对各个子块确定帧间块和帧内块的组合，通过考虑可以参考将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的情况来确定在编码单元（CU）内的帧内编码块的编码顺序，以确定的编码顺序对当前块执行双向帧内预测编码，以及在将子块的大小信息和编码模式信息布置于编码单元（CU）的语法结构的前部之后发送大小信息和编码模式信息；以及视频解码器，其通过将编码数据解码来恢复在编码单元（CU）内的子块的大小信息和编码模式信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，以及根据在编码单元（CU）内的各个子块的大小信息和编码模式信息以及编码单元（CU）的周围块的参考可能性状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。

Description

使用帧内块和帧间块相混合的编码块的视频编码/解码设备及其方法
技术领域
本公开在一个或更多实施方式中涉及使用具有组合的帧内和帧间块的编码块的视频编码/解码装置及其方法。更具体而言，本公开涉及通过使用扩展编码块可应用于对高分辨率视频进行编码/解码的视频编码/解码装置，其中装置可以在进入编码/解码操作之前将单个扩展编码块划分成不同大小的块，以及即使在帧间和帧内模式组合时也以扩展编码块为单位执行编码/解码。
背景技术
运动图像专家组（MPEG）和视频编码专家组（VCEG）已经发展了比现有MPEG-4第2部分和H.263标准更加优越和优于后者的视频压缩技术。这种新标准被称为H.264/AVC（高级视频编码）且共同地宣布为MPEG-4第10部分AVC和ITU-T推荐H.264。
H.264/AVC（此后称为H.264）利用不同于诸如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4第2部分Visual等现有国际视频编码标准的空间预测编码方法。常规方法针对在DCT变换域中变换的系数使用“帧内预测”，从而增加编码效率，导致在低带传输比特率处对象图片质量的劣化。然而，取代变换域，H.264采用空间域中的空间帧内预测编码方法。
根据视频编码器方面的空间帧内预测，从之前编码和再现的块的信息预测关于当前将要被编码的块的信息，且仅将要被编码的实际块信息的差异信息被编码和发送到视频解码器。在这种情况中，还可以通过向视频解码器发送预测所必须的预测方向信息或同步视频编码器和视频解码器执行预测。在视频解码器方面，通过使用之前解码和再现的周围块的信息预测当前将被解码的块的信息，且通过获得从视频编码器发送的预测块信息和差异信息的总和再现所需的配置信息。即使在这种情况中，当发送预测所需的预测方向信息时，在解码之后使用相应的预测方向信息。
H.264通过使用帧内预测和帧间预测其中任意一个以16×16像素块大小的宏块为单位执行编码或解码。根据H.264标准的帧内预测的示例包括4×4帧内预测、8×8帧内预测以及16×16帧内预测，其中的每一个都包括多个预测模式。另外，帧内预测通过使用直接位于将要被编码或解码的块的上方和左边的之前编码或解码的像素生成预测块。
在4×4帧内预测的情况中，如图1所示，考虑周围像素的位置和预测方向限定9个预测模式。9个预测模式包括垂直模式（模式0）、水平模式（模式1）、直流（DC）模式（模式2）、对角左下模式（模式3）、对角右下模式（模式4）、垂直向右模式（模式5）、水平向下模式（模式6）、垂直向左模式（模式7）以及水平向上模式（模式8）。
在8×8帧内预测的情况中，除了块大小中的差异（4×4像素与8×8像素），图1中示出的9个预测方向与在4×4帧内预测的情况中一样使用，且计算预测像素的方法基本等同于基于4×4像素为单位的帧内预测编码。
再者，在16×16帧内预测的情况中，如图2所示，4个预测模式限定为包括垂直模式（模式0）、水平模式（模式1）、DC模式（模式2）和平面模式（模式3）。
参考图1和2，用于预测的周围像素限制于左边和上方。这是因为仅在解码过程之后重构的像素可用于预测。取决于编码顺序，编码器从左到右且从上到下对块进行编码，且源于块压缩的比特流也被顺序地发送到解码器。因此，在当前将要被编码的块的左边和上方存在重构像素。然而，因为可用于帧内预测的周围像素不限于左边和上方，所以在帧内预测模式中，空间冗余可能并不被有效减小，这是较低压缩效率的一个主要因素。
同时，在H.264标准中，宏块内的8×8帧内预测或4×4帧内预测根据如图3所示的光栅扫描方法确定块编码顺序。在仅考虑位于将要被编码或解码的当前块的左边和上方的像素的情况中，如图1和2所示，光栅扫描方法是合适的。然而，光栅扫描方法具有这样的问题：其不能考虑在当前块的周围像素当中的位于右边和下方的之前编码或解码的像素。
具体而言，为了有效压缩诸如4K×2K视频的高分辨率视频，最近已经对使用具有比16×16像素块大的大小的宏块（在下文中，为方便起见称为扩展宏块）的编码/解码方法进行了研究。即使使用这种扩展宏块，也如在H.264方法中一样通过仅以16×16像素块为单位进行划分执行编码/解码操作。例如，假设扩展宏块的大小是32×32像素块，在使用扩展宏块的情况中，提供如图4所示的语法结构。而且，因为在扩展宏块中存在4个16×16宏块，所以16×16宏块单位的数据被包含在扩展宏块的数据中。在这种情况中，当以16×16宏块为单位执行编码/解码时，单个宏块可以仅使用帧内预测模式和帧间预测模式其中一个。然而，为了有效地对高分辨率视频进行编码/解码，必须以扩展编码块为单元执行编码/解码。在诸如32×32像素块或64×64像素块的大尺寸扩展编码块用作编码/解码单位的情况中，生成不同于现有编码/解码方法的各种统计特征。例如，当在高分辨率视频中存在具有很多运动或空间复杂类型的信号时，当扩展编码块内部的块仅通过帧间和帧内模式的组合进行编码/解码时，可以改善压缩效率。如果使用现有视频编码/解码方法，则编码/解码效率降低且图片质量劣化。
另外，如上所述，通过使用直接位于将要被编码或解码的块的上方和左边的之前编码或解码的像素，H.264帧内预测生成预测块。在以扩展编码块为单位执行视频编码/解码的情况中，当在扩展编码块中以组合的帧间和帧内模式编码或解码视频时，现有帧内预测方法不可以使用位于将要编码或解码的当前块的下方的像素和其右边的像素。因此，可能难以增加压缩效率。
发明内容
技术问题
因此，本公开的一个或更多个实施方式涉及提供视频编码/解码装置和方法，其通过使用扩展编码块可应用于对高分辨率视频进行编码/解码，其中装置和方法可以在进入编码/解码操作之前将单个扩展编码块划分成不同大小块且即使在帧间和帧内模式组合时也以扩展编码块为单位执行编码/解码。
本公开的其他实施方式涉及提供视频编码/解码装置和方法，当以扩展编码块为单位进行编码/解码时执行帧内预测编码/解码时，通过考虑位于当前块下方和右边的像素以及位于当前块上方和左边的像素执行编码和解码，可以改善预测性能。
另外，本公开的其他实施方式涉及提供视频编码/解码装置和方法，当使用扩展编码块时，该视频编码/解码装置和方法考虑通过使用当前块的下方和/或右边的像素对当前块进行编码/解码的情况，对块进行扫描，即，确定扩展编码块内的编码/解码顺序。
再者，本公开的实施方式涉及提供一种视频编码装置和方法，通过在扩展编码块层的扩展编码块内而不是在每个块层布置每个块的信息，其可以按照与比特流内的每个块的编码顺序相同的顺序向解码装置发送每个块的编码或解码顺序而无需发送附加比特。
技术方案
本公开的一个方面提供一种视频编码/解码装置，包括：视频编码器，所述视频编码器用于将以块为单元的编码单元划分成可编码大小的子块的组合，针对所述子块中的每一个子块确定帧内块和帧间块的组合，通过考虑将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序，以确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码，以及在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息；以及视频解码器，所述视频解码器用于通过将编码的数据解码来恢复在所述编码单元内的子块的所述编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，以及根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
本公开的另一实施方式提供一种视频编码装置，包括：预测器，所述预测器用于将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，并且针对在所述子块当中的将要被编码的当前块，通过基于帧内预测模式或帧间预测模式执行预测而生成预测块；减法器，所述减法器用于通过从所述当前块减去所述预测块来生成残余块；变换器/量化器，所述变换器/量化器用于通过对所述残余块进行变换和量化来生成量化变换系数；以及编码器，所述编码器用于通过对所述量化变换系数进行编码来生成编码的视频数据。
所述编码单元可以具有N×N像素块的大小（其中N是等于或大于16的整数）。
所述预测器可以将所述编码单元划分成方形子块、方形和矩形子块以及矩形子块中的任意一种。
当通过帧内预测模式对所述当前块执行预测时，所述预测器可以参考位于所述当前块的上方、下方、左边和右边的一个或更多个像素。
所述编码器可以对在所述编码单元内的所述子块中的帧间预测块进行编码并且对帧内预测块进行编码。
当对各个子块编码时，所述编码器可以确定所述子块的编码顺序，使得当对各个子块编码时的在所述块周围的之前编码的周围块的数目增加。
在所述编码单元内的全部子块可以以所述帧内预测模式被编码。
所述子块可以通过方形帧内预测和任意矩形帧内预测中的一个或更多个来预测。
在所述编码单元内的所述子块可以通过所述帧间预测模式和所述帧内预测模式的组合来编码。
所述子块可以通过方形帧内预测、方形帧间预测、任意矩形帧内预测和任意矩形帧间预测中的一个或更多个来预测。
所述子块的编码顺序可以根据周围可用像素的存在图案来确定。
所述编码器可以在传输比特流的语法结构中，在所述编码单元内将所述子块中的每一个子块的模式和形状/大小信息布置在编码单元信息的前面。
所述编码器可以按照与在所述编码单元内的所述子块的光栅扫描顺序相同的顺序布置位于所述编码单元的头部中的所述模式和形状/大小信息。
所述编码器可以省略附加比特传输。
本公开的又一实施方式提供一种视频解码装置，包括：视频解码器，所述视频解码器用于通过将编码的数据解码来恢复在编码单元内的子块的编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序，以及恢复当前块的量化变换系数；反向量化器/反向变换器，所述反向量化器/反向变换器用于通过对所述量化变换系数进行反向量化和反向变换来针对所述子块中的所述每一个子块重构残余子块；预测器，所述预测器用于通过使用重构当前块的编码模式和大小信息来生成预测块；以及加法器，所述加法器用于通过将所述预测块相加到所述残余块来重构所述当前块。
本发明的另一实施方式提供一种视频编码/解码方法，包括：将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，针对所述子块中的每一个子块确定帧内块和帧间块的组合，通过考虑将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序，以确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码，以及在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息；以及通过将编码的数据解码来恢复在所述编码单元内的子块的所述编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，以及根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
本公开的又一实施方式提供一种视频编码方法，包括：将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，并且针对所述子块确定帧内块和帧间块的组合；通过考虑在所述子块中的将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序；根据确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码；以及在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息。
确定所述帧内块和所述帧间块的所述组合的过程可以以使得编码成本被最小化的方式来确定所述帧间块和所述帧内块的所述组合。
本发明的又一实施方式提供一种视频解码方法，包括：通过将编码的数据解码来恢复在编码单元内的子块的编码模式和大小信息；以及根据在所述编码单元内的各个子块的所述编码模式和大小信息以及所述编码单元的周围块的可参考状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
该视频解码方法可以进一步包括基于恢复的编码模式信息对帧间预测编码块进行解码，其中，所述帧内预测模式块的所述解码顺序是在所述帧间预测编码块被解码之后确定的。
有利效果
如上所述，根据本公开，通过使用扩展编码块可以对高分辨率视频进行编码/解码，其中，在进入编码/解码操作之前，单个扩展编码块被划分成不同大小的块，且即使在帧间和帧内模式组合时也以扩展编码块为单位执行编码/解码。
另外，如上所述，根据本公开，当以扩展编码块为单位进行编码/解码时执行帧内预测编码/解码时，通过考虑位于当前块下方和右边的像素以及位于当前块上方和左边的像素执行编码和解码，可以改善预测性能。
另外，如上所述，根据本公开，当使用扩展编码块时，考虑通过使用当前块的下方和/或右边的像素对当前块进行编码/解码的情况，块可以被扫描，即，可以确定扩展编码块内的编码/解码顺序。
再者，通过在扩展编码块层的扩展编码块内而不是在每个块层布置每个块的信息，可以按照与比特流内的每个块的编码顺序相同的顺序，将每个块的编码或解码顺序发送到解码装置，而无需发送附加比特。
附图说明
图1是示出根据H.264标准的9个不同的典型4×4帧内预测模式的视图；
图2是示出根据H.264标准的9个不同的典型16×16帧内预测模式的视图；
图3是示出在8×8帧内预测和4×4帧内预测的情况中扫描宏块中的块的顺序的视图；
图4是示出当扩展宏块在常规视频编码/解码方法中使用时的语法结构的视图；
图5是示意性示出根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码装置的视图；
图6是示出在扩展编码块中帧内预测块和帧间预测块的示例性组合使用的视图；
图7中的（a）和（b）是分别示出扩展编码块中帧内预测块和帧间预测块的其它示例性组合使用的视图；
图8是说明根据本公开的一个或更多个实施方式的帧内预测编码的视图；
图9至23分别组成通过其中4×4块被使用的不同状况的可参考周围块设计的新颖的帧内预测方法的示例性视图；
图24说明在当前扩展的编码块的周围块中使用之前编码和解码的周围像素的信息的情况；
图25是确定编码块内的内部块的基于帧间块的编码顺序的方法的流程图；
图26是示出对子块进行编码的示例性顺序的视图，其中，扩展编码块设置为32×32像素大小块，并且16×16像素块用于扩展编码块的内部块；
图27是示出对子块进行编码的示例性顺序的视图，其中，扩展编码块设置为32×32像素大小块，并且4×4像素块用于扩展编码块的内部块；
图28是说明当帧内预测用于扩展编码块内的矩形子块时自适应扫描顺序的视图；
图29是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的示例语法结构的视图；
图30是通过图5的视频编码装置对视频进行编码的方法的流程图；
图31是示意性示出根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码装置的视图；以及
图32是通过图31的视频解码装置对视频进行解码的方法的流程图。
具体实施方式
此后，将参考附图详细描述本公开的实施方式。在下面的描述中，尽管在不同图中显示，但是相似的参考数字指示相似的元件。而且，在下面的实施方式的描述中，为清晰起见，结合在此处的已知功能和配置的详细描述将被省略。
另外，在描述本公开的组件时，可以使用像第一、第二、A、B、（a）和（b）这样的术语。这些术语仅用于将一个组件与其他组件区分的目的，而不暗示或表示组件的实质、顺序或序列。如果组件被描述为“连接”、“耦合”或“链接”到另一组件，它们可以表示组件不仅直接“连接”、“耦合”或“链接”，而且还可以经由第三组件间接“连接”、“耦合”或“链接”。
如下所述，根据一个或更多个实施方式的视频编码装置和视频解码装置可以是个人电脑（PC）、笔记本电脑、个人数字助理（PDA）、便携式多媒体播放器（PMP）、便携式游戏机（PSP）或无线通信终端、智能电话等，并且表示装配有例如通信设备（该通信设备例如是用于执行在各种设备或无线/有线通信网络之间的通信的通信调制解调器）、用于存储用于对视频进行编码或解码的程序或相关数据的存储器和用于执行程序以执行操作和控制的微处理器的各种装置。
另外，通过视频编码装置编码到比特流中的视频可以被实时或非实时地发送到用于解码该视频的视频解码设备，其中，在经由有线/无线通信网络发送之后，视频被重构且再现为视频，所述通信网络包括因特网、短距离无线通信网络、无线LAN网络、WiBro或WiMAX网络、移动通信网络以及公共交换电话网络或诸如线缆或通用串行总线（USB）这样的通信接口。
图5是示意性示出根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码设备的框图。
根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码装置500可以包括预测器510、减法器520、变换器/量化器530、编码器540、反向量化器/反向变换器550、加法器560、滤波器570和图片缓存580。
预测器510可以包括帧内预测器512和帧间预测器514。帧间预测器514可以包括运动估计器516和运动补偿器518。
帧内预测器512通过预测当前块生成预测块，且减法器520通过从当前块减去预测块生成残余块。变换器/量化器530通过变换/量化残余块生成量化变换系数，且编码器540通过熵编码量化的变换系数生成编码的数据。
变换器/量化器530可以对如下的当前块的残余块执行4×4变换，即，针对该当前块，亮度分量的基于4×4、4×8或8×4像素为单位的帧内预测被选择，并且可以对如下的当前块的残余块执行8×8变换，即，针对该当前块，基于8×8、8×16或16×8像素为单位的帧内预测被选择。另外，变换器/量化器530可以对如下的当前块的残余块执行16×16变换，即，针对该当前块，基于16×16或更多像素为单位的帧内预测被选择。在这种情况中，因为帧内预测的单位和子块的大小彼此相等，所以可以根据子块的块大小确定变换类型。
通过变换器/量化器530变换和量化的残余块通过反向量化器/反向变换器550反向量化和反向变换以构建残余块。加法器560通过将重构的残余块相加到预测器510预测的预测块而重构当前块。
通过使用解块滤波器，滤波器570对通过累积由加法器560重构的当前块生成的图片进行滤波。经滤波的图片存储在图片缓存580中且用作下一图片的参考图片。
输入视频可以以帧或字段为单位输入到视频编码装置500，或可以在被划分成具有N×N像素的宏块（N是等于或大于16的整数）之后被输入到视频编码装置500。即，当输入视频是诸如4K×2K视频这样的高分辨率视频时，输入视频可以在被划分成具有N×N像素的编码块（N是大于16的整数）之后被编码，由此实现视频压缩效率的提高。此处，具有N×N像素的编码块（N是大于16的整数）将被称为扩展编码单元（CU）。例如，编码单元（CU）可以包括具有诸如64×64或32×32这样的大小的方形像素块。应当注意，下述的编码块是大小未被指定的像素块且可以称为CU或典型的16×16像素块。
当高分辨率输入视频在以CU为单位划分之后被编码时，预测器510可以内部地将编码单元（CU）划分成较小的子块且对子块执行帧内预测编码或帧间预测编码。在这种情况中，CU可以通过组合地使用帧内预测编码和帧间预测编码对子块执行编码。另外，甚至CU内的帧内预测编码的子块可以以具有其他大小的块为单位进行预测编码。例如，如图6所示，假设CU的大小是32×32像素块，则可以通过组合地使用16×16帧内预测编码、4×4帧内预测编码和/或8×8帧内预测编码执行编码。尽管在图6中假设CU的大小是32×32像素块，但是CU的大小不限于此。而且，尽管揭示CU内的子块设置有经过16×16帧内预测编码的两个16×16像素块、经过4×4帧内预测编码的单个16×16像素块和经过帧间预测编码的单个16×16像素块的组合，但是，经过帧内预测编码的块的数目、位置和形状不限于此。另外，已经描述了CU内的子块以16×16像素块为单位编码，CU内的子块还可以以各种大小的像素块为单位进行编码。例如当如图7A所示以16×16像素块为单位执行编码时，可以以各种大小，例如通过两个8×16帧内预测编码，或者通过单个8×16帧内预测编码和两个8×8帧内预测编码，或者通过单个16×8帧间预测编码和两个8×8帧间预测编码，对16×16像素块进行编码。另外，如图7B所示，对于CU内的子块的帧内预测编码不限于以16×16像素块为单位，而是可以以例如8×32像素块、32×8像素块、16×32像素块和32×16像素块这样的各种大小的像素块为单位执行。可以执行针对如此的各种大小的像素块的帧内预测编码，因为位于将要被编码的当前块的下方和右边的像素以及位于当前块的上方和左边的像素被考虑。
图8是示出根据本公开的一个或更多个实施方式的帧内预测编码的视图。在图8中，“帧内块”指的是在CU内的子块。如上所述，如果位于将要被编码的当前块的下方和右边的像素以及位于当前块的上方和左边的像素被完全地编码和解码且因此存在可以被参考的像素值，则通过将像素值用作参考信息更有效地执行根据本公开的实施方式的帧内预测编码。在这种情况中，位于当前块的下方和右边的可用的重构像素值可以是位于CU外部的像素，或可以是在当前CU内的之前编码的帧内模式块或之前编码的帧间模式块。可以根据如下的像素的数目和位置提供各种帧内预测方法，即，所述像素的像素值是可用的，因为已经对其执行了编码和解码。
帧内预测滤波器的设计根据各种帧内预测方向改变。例如，当根据本公开的实施方式的帧内预测方式应用于4×4块时，通过不同状况的可参考的周围块设计的新颖的帧内预测方法在图9至23中示出。分别在图9至23中示出的情况1至15根据在当前编码块附近的之前编码且因此可用的像素的位置和数目分类。图9至23示出关于4×4块的示例。针对诸如8×8块、16×16块和m×n矩形块（其中m×n代表在具有N×N大小的CU内划分的子块的大小，其中N是等于或大于16的整数）以及4×4块这样的各种大小的块，可以根据周围块（右、上、左、下）的可用像素值的数目和位置计算预测方法。因为容易从图9至23的方法推出所述方法，所以将省略其详细描述。
尽管在图9至23中仅使用了9个帧内预测，但是可以在更多的多种帧内预测方向以及9个方向中使用所述方法。例如，通过在除了DC模式以外的8个方向之间添加预测方向，可以预测17个方向。再者，还可以预测34个方向。即使当预测方向的数目增加时，通过与图9至23的方法相同或从其扩展的方法，可以双向地形成预测滤波器。因为预测滤波器是已知的，所以将省略其描述。
存在这样一个实例：当前CU具有一些已经被编码和解码的周围块，这是当前CU可以利用的信息。图24说明这种情况。常规视频编码方法可以使用图24(a)、24(b)和24(e)的情况，但是本公开的实施方式提出可以在其他情况中使用的技术。在本公开的实施方式中，对于可用于预测编码的之前编码和解码的周围块所存在的方式没有限制。
当对CU进行编码时，内部块的编码顺序根据可参考的周围块的数目和类型自适应地变化。在本公开的实施方式中，当对各个内部编码块进行编码时，确定CU的内部块的编码顺序以增加可用于在编码块周围的相应块的帧内预测的之前解码的周围块的数目。
图25是在对CU进行编码时确定内部块的编码顺序的方法的流程图。首先，CU被划分成可编码大小的子块的组合（S2501），且编码块内的帧间子块被编码（S2503）。剩余的没有被编码的帧内子块的数目设置为T（S2505）。考虑能够参考经过帧内预测编码的各个子块的周围像素值的情况。计算各个子块的可参考的周围块的数目B_i（S2507）。具有最可参考边的块被选择，且确定具有最大B_i值的子块的数目是否是1（S2509）。当具有最大B_i值的子块的数目是1时，对相应子块执行帧内预测编码（S2511）。当具有最大B_i值的子块的数目是2或更大时，计算在多个块中能够双向预测的块的数目（S2517）。双向预测表示这种情况：在当前子块左边和右边都存在可参考的周围块，或者在当前子块的上方和下方都存在可参考的周围块。当具有最大B_i值且能够双向预测的子块的数目是1时，对相应子块执行帧内预测编码（S2511）。当在具有最大B_i值的子块中不存在能够双向预测的子块时，在具有最大B_i值的子块中以光栅扫描顺序对第一子块执行帧内预测编码。当存在具有最大B_i值且能够双向预测的多个子块时，在具有最大B_i值且能够双向预测的子块中以光栅扫描顺序对第一子块执行帧内预测编码（S2519，S2511）。在通过上述方法对单个子块执行帧内预测编码之后，确定当前帧内预测编码块是否是最后的子块（S2513）。当存在未被帧内预测编码的剩余子块时，剩余帧内子块的总数T减1（S2515），且剩余子块的B_i值被重新计算（S2507）。针对保持未被编码的帧内子块重复前述过程。在全部帧内子块被编码之后，该过程结束。
图26是示出编码子块的示例性顺序的视图，其中，编码块设置为32×32像素大小块，并且16×16像素块用于编码块的内部块。图27是示出编码子块的示例性顺序的视图，其中编码块设置为32×32像素大小块，并且4×4像素块用于编码块的内部块。当在图27中确定编码顺序时，分等级地应用图25的方法。当在图27中假设编码单元（CU）的大小是32×32时，通过图25的方法确定在4个16×16大小块当中的编码顺序，且通过向16×16块内的子块应用图25的算法来确定在各个16×16块内的子块的编码顺序。图28是说明当帧内预测用于CU内的矩形子块时的自适应扫描顺序的视图。即使当帧内预测块具有各种形状和大小（方形形状或矩形形状），也可以通过使用图25的编码顺序确定方法容易地确定编码顺序。
图26至28说明编码子块的顺序（对块进行扫描的顺序），其中，在CU内的全部子块被帧内预测编码。在本公开的实施方式中，图26至28的自适应块扫描顺序具有这样的优势：可以根据周围可用像素的图案确定块扫描顺序而不需附加比特传输。
当帧间预测块和帧内预测块在CU内混合时，帧间预测块被首先编码且CU内的帧内预测编码块然后被编码，从而增加双向预测效率。
在根据本公开的实施方式的视频编码中，帧间预测编码模式和帧内预测编码模式在CU内混合且CU内的各个子块具有各种形状和大小。为了对块的模式信息和大小信息进行编码，需要附加的标志比特。由于附加标志比特，减小了压缩率。在本公开的实施方式中，在CU内的各个子块的模式和形状/大小信息位于CU信息的头部。在这种情况中，位于CU信息的头部的模式和形状/大小信息以在CU内的子块的光栅扫描顺序布置。通过使用以上述顺序接收和解码的各个块的模式信息（MB类型信息），在CU内的帧间预测编码块和帧内预测编码块的位置和形状（结构）可以是已知的。通过使用该信息，在CU内的帧间预测编码块可以被首先解码。在帧间预测编码块被首先解码之后，考虑在CU的周围块中的可参考数据的位置和可参考帧间解码块的位置，可以通过使用图25的方法计算在CU内的帧内预测编码块的扫描顺序。通过使用这种方法，可以发送块信息而不发送附加比特。在图29中示出语法结构。
图30是根据本公开的一个或更多个实施方式的视频编码方法的流程图。参考图30，预测器510将CU划分成可编码大小的子块的组合（S3001）。
随后，预测器510对在CU内的各个子块执行帧内或帧间编码（S3003）。此时，通过选择帧间块和帧内块使得针对各个子块的编码成本相对于帧内预测模式或帧间预测模式被最小化，预测器510确定子块的组合（S3005）。针对在各个子块中的将要被帧内预测编码的块，可以通过考虑周围像素值的参考可能性来确定在CU内的帧内编码块的编码顺序（S3007）。而且，可以通过考虑其中可参考将要被帧内预测编码的块的周围像素值的情况来对当前块执行双向帧内预测（S3009）。
通过在CU的语法结构的头部处布置在CU内的子块的编码模式/大小信息且在编码模式/大小信息之后布置数据信息，编码器540发送信息（S3011）。
图31是示意性示出根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码设备的框图。根据本公开的一个或更多个实施方式的视频解码设备3100可以包括解码器3110、反向量化器/反向变换器3120、预测器3130、加法器3140、滤波器3150和图片缓存4560。
解码器3110通过对编码的数据进行解码来恢复在CU内的子块的编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，根据在CU内的各个子块的编码模式和大小信息以及CU的周围块的可参考状况来确定对帧内预测模式块进行解码的顺序且恢复当前块的量化变换系数。
反向量化器/反向变换器3210通过对量化的变换系数进行反向量化和反向变换来重构在CU内的各个子块的残余子块。
预测器3130通过使用重构当前块的编码模式和大小信息生成预测块。为此目的，通过使用解码器3110恢复的帧内预测模式，通过对将要被解码的目标CU或其子块执行帧内预测，帧内预测器3132生成目标CU或其子块的预测块。通过使用解码器3110恢复的运动信息，通过对将要被解码的目标CU或其子块执行帧间预测，帧间预测器3134生成目标CU或其子块的预测块。
加法器3140通过将预测器3130生成的预测块相加到反向量化器/反向变换器3120重构的残余块来重构当前块。
通过加法器3140重构的目标CU通过滤波器3150的解块滤波以图片为单位累积，且作为重构视频被输出。重构的视频存储在图片缓存4460中，且可以用于预测帧间预测器4434中的运动补偿。
因为操作帧内预测器4532、帧间预测器4534和反向量化器/反向变换器4520的方法与操作上面结合图5描述的视频编码设备500中的帧内预测器512、帧间预测器514和反向量化器/反向变换器550基本相同或类似，所以将省略其详细描述。
图32是通过图31的视频解码装置对视频进行解码的方法的流程图。
参考图32，解码器3110恢复在CU内的全部块的编码模式/大小信息（S3201）。而且，解码器3110基于恢复的编码模式和大小信息重构在扩展CU内的全部帧间块（S3203）。在CU内的全部帧间模式块被解码之后，解码器3110根据在CU内的各个块的大小信息和编码模式信息以及CU的周围块的可参考状况确定帧内模式块的解码顺序（S3205）。
考虑其中将被重构的块的周围像素值可以被参考的情况，帧内预测器3132通过双向帧内预测对当前块进行解码（S3207）。
在上述说明中，尽管本公开的实施方式的所有组件已经解释为组装或可操作地连接为单元，但是本公开本身并不限于这种实施方式。而是，在本公开的目标范围内，各个组件可以以任何数量可选择且可操作地组合。每一个组件本身还可以以硬件实现，同时各个组件可以选择性地部分地或完整组合，且在计算机程序中实现，该计算机程序具有用于执行硬件等价物的功能的编程模块。构建这种程序的代码或代码片段可以被本领域技术人员容易地推导。计算机程序可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质在操作时可以实现本公开的方面。作为计算机可读介质，候选包括磁性记录介质、光学记录介质和载波介质。
另外，除非明确相反地限定，否则，例如“包括”、“包含”和“具有”之类的术语应当缺省地解读为包括或开放的，而不是排他或封闭的。除非相反地限定，否则，技术、科学或其他方面的所有术语与本领域技术人员理解的意义一致。除非本公开明确限定，在词典中发现的公共术语应当在相关技术撰写的语境中不被太理想或不实际地解读。
尽管为了说明性目的描述了本公开的示例性方面，但是，本领域技术人员将意识到，在不偏离本公开的本质特征的条件下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，描述本公开的示例性方面并不是为了限制目的。因此，本公开的范围不限于上述方面，而是由权利要求及其等价限制。
工业适用性
如上所述，本公开高度可用于视频编码和编码领域中的应用，通过使用扩展编码块可以对高分辨率视频进行编码/解码，其中，单个扩展编码块在进入编码/解码操作之前被划分成不同大小的块，并且即使在帧间和帧内模式组合时也以扩展编码块为单位执行编码/解码。
相关申请的交叉引用
如果可以的话，该申请根据35 U.S.C§119(a)要求2010年5月17日在韩国提交的专利申请No.10-2010-0046176的优先权，该韩国专利申请的内容通过引用被完全合并于此。另外，由于基于内容通过引用被完全合并于此的该韩国专利申请的相同原因，该非临时申请在除了美国以外的其它国家要求优先权。

Claims (21)

1.一种视频编码/解码装置，该视频编码/解码装置包括：
视频编码器，所述视频编码器用于将以块为单元的编码单元划分成可编码大小的子块的组合，针对所述子块中的每一个子块确定帧间块和帧内块的组合，通过考虑将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序，以确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码，以及在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息；以及
视频解码器，所述视频解码器用于通过将编码的数据解码来恢复在所述编码单元内的子块的编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，以及根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
2.一种视频编码装置，该视频编码装置包括：
预测器，所述预测器用于将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，并且针对在所述子块当中的将要被编码的当前块，通过基于帧内预测模式或帧间预测模式执行预测而生成预测块；
减法器，所述减法器用于通过从所述当前块减去所述预测块来生成残余块；
变换器/量化器，所述变换器/量化器用于通过对所述残余块进行变换和量化来生成量化变换系数；以及
编码器，所述编码器用于通过对所述量化变换系数进行编码来生成编码的视频数据。
3.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述编码单元具有N×N像素块的大小，其中N是等于或大于16的整数。
4.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述预测器将所述编码单元划分成方形子块、方形和矩形子块以及矩形子块中的任意一种。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的视频编码装置，其中，当通过帧内预测模式对所述当前块执行预测时，所述预测器参考位于所述当前块的上方、下方、左边和右边的一个或更多个像素。
6.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述编码器对在所述编码单元内的所述子块中的帧间预测块进行编码，并且对帧内预测块进行编码。
7.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，当对各个子块编码时，所述编码器确定所述子块的编码顺序，使得当对所述子块中的每一个子块编码时在所述块周围的之前编码的周围块的数目增加。
8.根据权利要求7所述的视频编码装置，其中，在所述编码单元内的所有所述子块被以所述帧内预测模式编码。
9.根据权利要求8所述的视频编码装置，其中，所述子块通过方形帧内预测和任意矩形帧内预测中的一个或更多个来预测。
10.根据权利要求7所述的视频编码装置，其中，在所述编码单元内的所述子块通过所述帧间预测模式和所述帧内预测模式的组合来编码。
11.根据权利要求10所述的视频编码装置，其中，所述子块通过方形帧内预测、方形帧间预测、任意矩形帧内预测和任意矩形帧间预测中的一个或更多个来预测。
12.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述子块的编码顺序根据周围可用像素的布置图案来确定。
13.根据权利要求2所述的视频编码装置，其中，所述编码器在传输比特流的语法结构中，在所述编码单元内将所述子块中的每一个子块的模式和形状/大小信息布置在编码单元信息的前面。
14.根据权利要求13所述的视频编码装置，其中，所述编码器按照与在所述编码单元内的所述子块的光栅扫描顺序相同的顺序布置位于所述编码单元的头部中的所述模式和形状/大小信息。
15.根据权利要求13或14所述的视频编码装置，其中，所述编码器省略附加比特传输。
16.一种视频解码装置，该视频解码装置包括：
视频解码器，所述视频解码器用于通过将编码的数据解码来恢复在编码单元内的子块的编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序，以及恢复当前块的量化变换系数；
反向量化器/反向变换器，所述反向量化器/反向变换器用于通过对所述量化变换系数进行反向量化和反向变换来针对所述子块中的所述每一个子块重构残余子块；
预测器，所述预测器用于通过使用重构的编码模式和大小信息来生成所述当前块的预测块；以及
加法器，所述加法器用于通过将所述预测块相加到所述残余块来重构所述当前块。
17.一种视频编码/解码方法，该方法包括以下步骤：
将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，针对所述子块中的每一个子块确定帧间块和帧内块的组合，通过考虑将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序，以确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码，以及在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息；以及
通过将编码的数据解码来恢复在所述编码单元内的子块的所述编码模式和大小信息，基于恢复的编码模式信息重构帧间预测编码块，以及根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及关于所述编码单元的周围块的参考可能性的状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
18.一种视频编码方法，该方法包括以下步骤：
将编码单元划分成可编码大小的子块的组合，并且针对所述子块确定帧间块和帧内块的组合；
通过考虑在所述子块中的将要被帧内预测编码的当前块的周围像素值的参考可能性来确定在所述编码单元内的帧内编码块的编码顺序；
根据确定的编码顺序对所述当前块执行双向帧内预测编码；以及
在将所述子块的编码模式和大小信息布置于所述编码单元的语法结构的前部之后发送所述编码模式和大小信息。
19.根据权利要求18所述的视频编码方法，其中，所述确定帧间块和帧内块的组合的过程以使得编码成本被最小化的方式来确定帧间块和帧内块的组合。
20.一种视频解码方法，该方法包括以下步骤：
通过将编码的数据解码来恢复在编码单元内的子块的编码模式和大小信息；以及
根据在所述编码单元内的所述子块中的每一个子块的所述编码模式和大小信息以及所述编码单元的周围块的可参考状况来确定帧内预测模式块的解码顺序。
21.根据权利要求20所述的视频解码方法，该方法进一步包括基于恢复的编码模式信息对帧间预测编码块进行解码，
其中，所述帧内预测模式块的所述解码顺序是在所述帧间预测编码块被解码之后确定的。
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