CN104041049A - Hevc中8×8变换单元的联合系数扫描方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种处理2N×2N变换单元(TU)的方法及其装置。在一实施例中,所述方法包含决定所述2N×2N TU的四个N×N子块之间的第一层扫描顺序;决定所述四个N×N子块的第二层扫描类型;以及基于所述第一层扫描顺序与所述第二层扫描类型使用双重扫描提供帧内编码或帧间编码2N×2N TU的已扫描2N×2N变换系数。在另一实施例中,决定所述第一层扫描顺序的步骤取决于所述第二层扫描类型。所述第二层扫描类型可为斜线、水平或垂直扫描。在一实施例中,对于第二层垂直扫描类型,所述第一层扫描顺序可从左上子块至右上子块,再至左下子块,然后至右下子块以及对于其他第二层扫描类型,所述第一层扫描顺序可从左上子块至左下子块,再至右上子块,然后至右下子块。
Description
交叉引用
本发明要求如下优先权:编号为61/586,248,申请日为2012年1月13日,名称为“Unification of coefficient scan for8x8TU”的美国临时专利申请。上述美国临时专利申请在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及一种视频编码。特别地,本发明涉及一种在高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)中用于8×8变换单元的系数扫描编码技术。
背景技术
HEVC(高效率视频编码)是一种先进的视频编码***,其由国际电信联盟(ITU-T)研究小组的视频编码专家所组成的视频编码联合工作组(Joint Collaborative Team on Video Coding,JCT-VC)提出。在HEVC中,可将2N×2N编码单元(Coding Unit,CU)按层次分割为2N×2N、2N×N、N×2N、N×N的分割尺寸。当前HEVC也定义预测单元(Prediction Unit,PU),其中一个CU可包含一个或多个PU。针对每个CU执行预测步骤后,可进一步由变换单元处理每个CU的残差(residue)。在HEVC测试模型版本5.0(HEVC Test Model Version5.0,HM-5.0)中,在自适应二进制算术编码(Context-adaptive binary arithmetic coding,CABAC)之前,可量化每个变换单元(Transform Unit,TU)的变换系数(transform coefficient)并且接着根据特定扫描类型扫描上述变换系数。对于帧内编码变换系数,使用依赖模式系数扫描(Mode-Dependent Coefficient Scan,MDCS)方法。如图1所示,使用包含斜线扫描110、水平扫描120以及垂直扫描130的三种扫描类型扫描上述系数。在典型图像内容的高频区域,变换单元通常包含某些零值量化变换系数。已扫描系数在末端可包含零值字符串。编码已扫描变换系数的一种有效方式是在已扫描变换系数的末端鉴别并且编码零值字符串。因此,通常从末端向前端检查已扫描系数从而确定已扫描系数末端的连续零值数据的数目。基于已扫描变换系数末端的连续零值数据的数目,可有效编码连续零值数据。可通过最后的非零系数确定已扫描变换系数末端的连续零值数据的数目。在HEVC测试模型版本5.0(HM-5.0),为每个帧内编码TU选择扫描类型是以如列表1所示的帧内预测模式为基础的,其中0、1、2分别对应斜线扫描类型、水平扫描类型以及垂直扫描类型。在HM-5.0中,如列表1所示,仅对具有4×4与8×8尺寸的帧内TU使用MDCS,而对于帧间编码系数,对帧间4×4与8×8TU仅使用斜线扫描。
列表1.
如列表1所示,对帧内编码16×16与32×32TU使用斜线扫描类型,而为帧内编码4×4与8×8TU选择使用不同的扫描类型。
在根据扫描类型对变换系数进行重新排序后,以TU为单位依次对已扫描变换系数应用CABAC压缩。在每个TU中,首先发送last_significant_coeff_x与last_significant_coeff_y以指示预定扫描顺序中最末非零系数的位置。然后当TU尺寸大于4×4时将TU分割为几个子集。依次恢复TU的子集以进行编码操作。对于一个8×8TU,根据对整个8×8TU的斜线扫描将64个系数分割为4个子集。每个子集包含16个连续系数。图2显示4个不同阴影类型指示的8×8TU中的4个子集。对于大于8×8的方形TU(例如16×16与32×32)与非方形TU(例如16×4、4×16、32×8、8×32),将TU分割为4×4子块。每个子块对应系数子集。对于每个子集,首先编码重要度图(significancemap)以指示每个系数是否为零,其中上述重要度图可用significant_coeff_flag表示。接着,使用coeff_abs_level_greater1_flag、coeff_abs_level_greater2_flag、coeff_abs_level_minus3、coeff_sign_flag表示每个非零系数。在HM-5.0中,如果TU尺寸等于16×16、32×32、16×4、4×16、32×8、8×32,则优先于子块的层次编码(例如significant_coeff_flag、coeff_abs_level_greater1_flag、coeff_abs_level_greater2_flag、coeff_abs_level_minus3、coeff_sign_flag),为每个子块编码一个significant_coeffgroup_flag。如果significant_coeffgroup_flag等于0,则指示整个4×4子块为零。可跳过整个4×4子块的零值子块的层次编码。对于包含直流系数(DC)的子块,significant_coeffgroup_flag为1。
在一个TU中,将变换系数分割为多个子集并且对每个子集使用相似的CABAC编码操作。然而,在HM-5.0中,存在两种使用斜线扫描的子集分割。一种是使用斜线扫描将8×8TU的已扫描变换系数分割为多个子集,以及另一种是使用双重斜线扫描将8×8TU的已扫描变换系数分割为多个子集。在后者情况下,每个子集对应4×4子块。从实施的角度看,优选的方法是统一子集分割方法从而降低***复杂度以及成本。
发明内容
本发明揭露一种处理2N×2N变换单元的方法及其装置。根据本发明一实施例,所述处理2N×2N变换单元方法包含:接收2N×2NTU(变换单元);决定所述2N×2N TU的四个N×N子块之间的第一层扫描顺序;决定所述四个N×N子块的第二层扫描类型;以及基于所述第一层扫描顺序与所述第二层扫描类型使用双重扫描提供所述2N×2N TU的已扫描2N×2N变换系数,其中所述2N×2N TU对应所述帧内编码TU或帧间编码TU。基于所述第一层扫描顺序扫描所述2N×2N TU的四个N×N子块并且根据所述第二层扫描类型扫描所述四个N×N子块的每一个。
所述第一层扫描顺序首先扫描左上N×N子块并且最后扫描右下N×N子块。此外,在本发明某些实施例中,所述决定所述第一层扫描顺序的步骤取决于所述第二层扫描类型。从包含斜线扫描、水平扫描与垂直扫描的集合选择所述第二层扫描类型。如果所述第二层扫描类型是所述水平扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至右上子块,再至左下子块,然后至右下子块。如果所述第二层扫描类型是所述斜线扫描或所述垂直扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至左下子块,再至右上子块,然后至右下子块。在本发明另一实施例中,如果所述2N×2N TU是所述帧内预测TU,则所述决定所述第二层扫描类型的步骤取决于与所述2N×2N TU相关联的帧内预测模式。
附图说明
图1描述HM-5.0中帧内编码8×8变换单元的依赖模式系数扫描类型,其中显示斜线、水平以及垂直扫描。
图2描述HM-5.0中帧内编码8×8变换单元的四个子集。
图3描述第一层扫描顺序的两个示例,其中将第一层扫描顺序用作8×8变换单元的四个4×4子块的处理顺序。
图4是根据本发明实施例描述的帧内编码或帧间编码8×8变换单元的双层扫描的三个示例。
具体实施方式
如前所述,对于HM-5.0中的帧内编码8×8TU,根据帧内预测模式使用三个可能扫描类型中的一个将系数扫描应用于整个8×8TU,并且对于帧间编码8×8TU,对整个8×8TU应用斜线扫描。根据本发明的一实施例统一为较大TU尺寸的8×8TU与非方形TU使用系数扫描。因此,替换对整个8×8TU使用斜线、水平或垂直扫描,也将8×8TU分割为四个4×4子块(sub-block)。对帧内编码或帧间编码8×8TU使用双重扫描(double scanning)。相应地,使用4×4子块作为帧内编码8×8TU与帧间编码8×8TU的系数扫描子集。图3中的类型310显示帧内编码与帧间编码8×8TU的双重斜线扫描的示例。当使用MDCS时,存在两种附加扫描类型用于整个4×4与8×8TU,其包含水平扫描与垂直扫描。在本发明另一实施例中,也可将水平扫描类型与垂直扫描类型应用于4×4子块。因此,如图3所示,将8×8TU分割为四个4×4子块并且使用双重水平扫描320或双重垂直扫描330。
如图3所示,使用相同的扫描类型应用双层扫描(two-layerscanning)以形成8×8TU的每个双重扫描类型,其中第一层扫描与将8×8TU分割为四个4×4子块的扫描顺序相关联。例如,图3所示的类型310描述贯穿四个子块以及在每个4×4子块内部应用斜线扫描类型的示例。如图3所示的类型310,每个4×4子块使用斜线扫描类型。此外,也使用斜线扫描作为贯穿四个4×4子块的处理顺序。因此,首先扫描左上子块,然后接着扫描左下子块、右上子块以及右下子块。在图3的类型320中,每个4×4子块使用水平扫描类型。此外,也使用水平扫描作为贯穿四个4×4子块的处理顺序。因此,首先扫描左上子块,接着扫描右上子块、左下子块以及右下子块。相似地,图3所示的类型330描述贯穿四个4×4子块以及在每个4×4子块内部的垂直扫描示例。
图3描述为双层使用相同扫描类型的双层扫描类型示例。第一层扫描类型涉及贯穿四个4×4子块的处理顺序,即四个4×4TU的处理顺序。值得注意的是,将8×8TU的四个4×4子块安排为2×2的形状。在图3的示例中,第一4×4扫描从左上4×4子块开始,并且在右下角4×4子块结束。虽然扫描顺序(即第一层扫描)总是与基础4×4子块的扫描类型(即第二层扫描)相同,但是也可单独选择两层的扫描。在图4中,2×2方块410与420的每个方块代表一个4×4子块。2×2方块410显示一种垂直扫描顺序,2×2方块420显示一种水平扫描顺序。值得注意的是,2×2方块的斜线扫描与本情况的垂直扫描相同。对于大于8×8的方形TU以及特定非方形TU(例如32×8TU),第一层的斜线扫描顺序与垂直扫描顺序彼此不同。对于某些其他非方形TU(例如4×16TU与16×4TU),第一层使用的斜线、水平以及垂直扫描顺序皆相同。在本发明某些实施例中,从第二层扫描中单独选择第一层扫描。例如,在使用水平扫描扫描每个基础4×4子块时,可使用垂直扫描顺序410。上述所有的示例皆为四个4×4子块使用相同的扫描类型。然而,四个4×4子块也可使用不同的扫描类型。
在上述示例中,使用8×8TU描述双层系数扫描,其中将8×8TU分割为四个4×4子块。然而,本发明并不局限于8×8TU。本领域技术人员可对16×16TU、32×32TU或非方形TU实施本发明。
呈现上述描述以允许本领域技术人员根据特定应用以及其需要的内容实施本发明。所述实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的,并且可将上述定义的基本原则应用于其他实施例。因此,本发明不局限于所述的特定实施例,而是符合与揭露的原则及新颖特征相一致的最宽范围。在上述细节描述中,为了提供对本发明的彻底理解,描述了各种特定细节。然而,本领域技术人员可以理解本发明是可实施的。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如,本发明实施例可为集成入视频压缩芯片的电路或集成入视频压缩软件以执行上述过程的程序代码。本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务,其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而,根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
在不脱离本发明精神或本质特征的情况下,可以其他特定形式实施本发明。描述示例被认为说明的所有方面并且无限制。因此,本发明的范围由权利要求书指示,而非前面描述。所有在权利要求等同的方法与范围中的变化皆属于本发明的涵盖范围。
Claims (17)
1.一种处理2N×2N变换单元的方法,所述方法包含:
接收2N×2N TU(变换单元),其中所述2N×2N变换单元对应帧内编码TU或帧间编码TU,并且其中N是包含2、4、8、16的集合中的一个整数;
决定所述2N×2N TU的四个N×N子块之间的第一层扫描顺序,其中基于所述第一层扫描顺序扫描所述2N×2N TU的所述四个N×N子块;
决定所述四个N×N子块的第二层扫描类型,其中根据所述第二层扫描类型扫描所述四个N×N子块的每一个;以及
基于所述第一层扫描顺序与所述第二层扫描类型使用双重扫描提供所述2N×2N TU的已扫描2N×2N变换系数,其中所述2N×2N TU对应所述帧内编码TU或帧间编码TU。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一层扫描顺序首先扫描左上N×N子块并且最后扫描右下N×N子块。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述决定所述第一层扫描顺序的步骤取决于所述第二层扫描类型。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,从包含斜线扫描、水平扫描与垂直扫描的集合选择所述第二层扫描类型。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,如果所述第二层扫描类型是所述水平扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至右上子块,再至左下子块,然后至右下子块。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,如果所述第二层扫描类型是所述斜线扫描或所述垂直扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至左下子块,再至右上子块,然后至右下子块。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,如果所述2N×2N TU是所述帧内预测TU,则所述决定所述第二层扫描类型的步骤取决于与所述2N×2N TU相关联的帧内预测模式。
8.一种用于处理2N×2N变换单元的装置,所述装置包含:
用于接收2N×2N TU(变换单元)的装置,其中所述2N×2N变换单元对应帧内编码TU或帧间编码TU,并且其中N是包含2、4、8、16的集合中的一个整数;
用于决定所述2N×2N TU的四个N×N子块之间的第一层扫描顺序的装置,其中基于所述第一层扫描顺序扫描所述2N×2N TU的所述四个N×N子块;
用于决定所述四个N×N子块的第二层扫描类型的装置,其中根据所述第二层扫描类型扫描所述四个N×N子块的每一个;以及
用于提供所述2N×2N TU的已扫描2N×2N变换系数的装置,其中基于所述第一层扫描顺序与所述第二层扫描类型使用双重扫描进行实施,并且其中所述2N×2N TU对应所述帧内编码TU或帧间编码TU。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一层扫描顺序首先扫描左上N×N子块并且最后扫描右下N×N子块。
10.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述决定所述第一层扫描顺序的步骤取决于所述第二层扫描类型。
11.如权利要求8所述的装置,其特征在于,从包含斜线扫描、水平扫描与垂直扫描的集合选择所述第二层扫描类型。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,如果所述第二层扫描类型是所述水平扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至右上子块,再至左下子块,然后至右下子块。
13.如权利要求11所述的装置,其特征在于,如果所述第二层扫描类型是所述斜线扫描或所述垂直扫描,则所述第一层扫描顺序是从左上子块至左下子块,再至右上子块,然后至右下子块。
14.如权利要求8所述的装置,其特征在于,如果所述2N×2NTU是所述帧内预测TU,则所述决定所述第二层扫描类型的步骤取决于与所述2N×2N TU相关联的帧内预测模式。
15.一种处理变换单元的方法,所述方法包含:
接收TU(变换单元),其中所述变换单元包含多个4×4子块;
决定所述TU的所述多个4×4子块之间的第一层扫描顺序,其中基于所述第一层扫描顺序扫描所述TU的所述多个4×4子块;
决定所述多个4×4子块的用于扫描变换系数的第二层扫描类型,其中根据所述第二层扫描类型扫描所述每个4×4子块,并且所述第二层扫描类型是水平扫描或垂直扫描;以及
基于所述第一层扫描顺序与所述第二层扫描类型使用双重扫描提供所述TU的已扫描变换系数。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,从包含斜线扫描、水平扫描与垂直扫描的集合选择所述第一层扫描顺序。
17.如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述TU是非方形TU。
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