CN112602323B - 用于视频编码和处理的解块滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种视频解码器,被配置为获得视频数据的第一重构块,该第一重构块包括具有第一值的第一样本;将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块;基于第一样本相对于重构块的边界的位置并基于重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值;将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值,通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值;以及输出具有第一样本的视频数据的解块滤波块,该第一样本具有第一滤波值。
Description
本申请要求以下优先权:
2019年8月26日提交的美国专利申请第16/551,388号,其要求以下的权益:
2018年8月27日提交的美国临时专利申请62/723,408;和
2018年10月6日提交的美国临时专利申请62/742,331,每一个的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及视频编码和视频解码。
背景技术
数字视频能力可以被结合到各种各样的设备中,包括数字电视、数字直接广播***、无线广播***、个人数字助理(PDA)、膝上型或台式计算机、平板计算机、电子书阅读器、数码相机、数字记录设备、数字媒体播放器、视频游戏设备、视频游戏控制台、蜂窝或卫星无线电电话、所谓的“智能电话”、视频电话会议设备、视频流传输设备等。数字视频设备实现视频编码技术,诸如在由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4第10部分高级视频编码(AVC)、高效视频编码(HEVC)标准、ITU-T H.265/高效视频编码(HEVC)所定义的标准以及此类标准的扩展中描述的那些技术。通过实现这样的视频编码技术,视频设备可以更有效地发送、接收、编码、解码和/或存储数字视频信息。
视频编码技术包括空间(图片内)预测和/或时间(图片间)预测,以减少或去除视频序列中固有的冗余。对于基于块的视频编码,可以将视频条带(例如,视频图片或视频图片的一部分)分区成视频块,这些视频块也可以称为编码树单元(CTU)、编码单元(CU)和/或编码节点。使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测,对图片的帧内编码(I)条带中的视频块进行编码。图片的帧间编码(P或B)条带中的视频块可以使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测,或者相对于其他参考图片中的参考样本的时间预测。图片可以称为帧,并且参考图片可以称为参考帧。
发明内容
本公开描述了与在视频编码和/或视频解码过程中对重构的视频数据进行滤波相关联的技术,并且更具体地,本公开描述了与用于执行解块滤波的技术有关的技术。解块滤波是一种类型的滤波,其可以减少由重构过程导致的沿着块边缘的块伪像。
根据示例,一种解码视频数据的方法包括:获得视频数据的第一重构块,其中第一重构块包括具有第一值的第一样本;将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块;基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值;将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值,通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值;以及输出视频数据的解块滤波块,其中在解块滤波块中,第一样本具有第一滤波值。
根据另一示例,一种用于解码视频数据的设备包括:被配置为存储视频数据的存储器;以及一个或多个处理器,该处理器在电路中实现并被配置为:获得视频数据的第一重构块,其中第一重构块包括具有第一值的第一样本;将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块;基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值;将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值,通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值;以及输出视频数据的解块滤波块,其中在解块滤波块中,第一样本具有第一滤波值。
根据另一示例,一种计算机可读存储介质存储指令,该指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器:获得视频数据的第一重构块,其中第一重构块包括具有第一值的第一样本;将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块;基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值;将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值,通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值;以及输出视频数据的解块滤波块,其中在解块滤波块中,第一样本具有第一滤波值。
根据另一示例,一种用于解码视频数据的装置,包括:用于获得视频数据的第一重构块的部件,其中第一重构块包括具有第一值的第一样本;用于将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块的部件;用于基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸、确定用于第一样本的第一限幅值的部件;用于将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较的部件;用于响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值、通过第一限幅值修改第一值、以确定用于第一样本的第一滤波值的部件;以及用于输出视频数据的解块滤波块的部件,其中在解块滤波块中,第一样本具有第一滤波值。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。其他特征、目的和优势将根据描述、附图和权利要求而显而易见。
附图说明
图1是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码和解码***的框图。
图2A和图2B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构以及对应的编码树单元(CTU)的概念图。
图3示出了要利用相邻块P和Q解块的四样本分段的示例。
图4示出了视频数据的示例块,其中计算四个圈出的样本的二阶导数,它们的总和用于确定是否应在分段上应用解块。
图5示出了要解块的分段中的四条线之一的视频数据块的样本的示例。
图6是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码器的框图。
图7是示出可以执行本公开的技术的示例视频解码器的框图。
图8是示出用于执行本公开的技术的示例滤波器单元的框图。
图9是示出视频编码过程的示例的流程图。
图10是示出视频解码过程的示例的流程图。
图11是示出视频解码过程的示例的流程图。
具体实施方式
视频编码(例如,视频编码和/或视频解码)通常涉及根据同一图片中已经编码的视频数据块(例如,帧内预测)或不同图片中已经编码的视频数据块(例如,帧间预测),来预测视频数据块。在一些实例中,视频编码器还通过将预测块与初始块进行比较来计算残差数据。因此,残差数据表示预测块与初始块之间的差异。为了减少发信号通知残差数据所需的位数,视频编码器对残差数据进行变换和量化,并在编码的比特流中发信号通知变换和量化后的残差数据。通过变换和量化过程实现的压缩可能是有损的,这意味着变换和量化过程可能将失真引入到解码的视频数据中。
视频解码器将残差数据解码并将其添加到预测块,以产生重构视频块,重构视频块与单独的预测块相比更近地匹配初始视频块。由于残差数据的变换和量化引入的损失,第一重构块可能具有失真或伪像。一种常见类型的伪像或失真称为块效应,其中用于编码视频数据的块边界是可见的。
为了进一步提高解码视频的质量,视频解码器可以对重构视频块执行一个或多个滤波操作。这些滤波操作的示例包括解块滤波、样本自适应偏移(SAO)滤波和自适应环路滤波(ALF)。用于这些滤波操作的参数可以由视频编码器确定并在编码的视频比特流中显式地发信号通知,或者可以由视频解码器隐式地确定,而无需在编码的视频比特流中显式地发信号通知参数。
本公开描述了与在视频编码和/或视频解码过程中对重构的视频数据进行滤波相关联的技术,并且更具体地,本公开描述了与解块滤波有关的技术。解块滤波是一种专门设计为减少块效应的滤波类型。本公开描述了与对视频帧或图片(诸如可能由于压缩、模糊等而失真的视频帧或图片)执行的滤波处理有关的技术,但是该技术不应被认为限于以上失真示例。该技术可以改善视频的客观和主观质量。本文描述的技术可以用于新的视频编码解决方案(诸如H.266)的设计中,或用于扩展任何现有的视频编解码器(诸如H.265/高效视频编码(HEVC)),或者可以提出作为未来视频编码标准的有前景的编码工具。所描述的技术还可以用作对从标准或专有编解码器输出的视频帧的后处理方法。
当前版本的HEVC使用的最大块尺寸为64×64。然而,未来的视频编码标准(诸如目前正在开发的多功能视频编码标准)可以使用比64×64更大的块尺寸。本公开描述了可以改进从解块滤波中获得的失真减少的技术,特别是结合较大的块尺寸。此外,本文描述的技术可以在保持期望的计算复杂度和编码效率水平的同时获得改进后的失真减少。
如本公开中所使用的,术语视频编码(coding)通常指代视频编码(encoding)或视频解码。类似地,术语视频编码器通常可以指代视频编码器或视频解码器。此外,本公开中关于视频解码描述的某些技术也可以应用于视频编码,反之亦然。例如,经常将视频编码器和视频解码器配置为执行相同的过程或相对的过程。此外,视频编码器通常执行视频解码(也称为重构),作为确定如何对视频数据进行编码的过程的一部分。例如,视频编码器可以对解码的视频块执行解块滤波,以便确定某个编码方案是否产生期望的率失真折衷,并且还使得视频编码器可以使用在视频解码器执行运动补偿时可用于该视频解码器的相同块来执行运动估计。
图1是示出可以执行本公开的解块滤波技术的示例视频编码和解码***100的框图。本公开的技术总体上涉及编码(编码和/或解码)视频数据,并且更具体地,涉及用于对视频数据进行解块滤波的技术。通常,视频数据包括用于处理视频的任何数据。因此,视频数据可以包括原始未编码的视频、编码的视频、解码的(例如,重构的)视频以及视频元数据,诸如信令数据。
如图1中所示,在该示例中,***100包括源设备102,源设备102提供将由目的地设备116解码和显示的编码视频数据。特别地,源设备102经由计算机可读介质110将视频数据提供给目的地设备116。源设备102和目的地设备116可以是各种各样的设备中的任何设备,包括台式计算机、笔记本(即,膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒,电话手持机(诸如智能电话)、电视、相机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流传输设备等。在一些情况下,源设备102和目的地设备116可以被配备用于无线通信,因此可以称为无线通信设备。
在图1的示例中,源设备102包括视频源104、存储器106、视频编码器200和输出接口108。目的地设备116包括输入接口122、视频解码器300、存储器120和显示设备118。根据本公开,源设备102的视频编码器200和目的地设备116的视频解码器300可以被配置为应用本公开中描述的用于解块滤波的技术。因此,源设备102表示视频编码设备的示例,而目的地设备116表示视频解码设备的示例。在其他示例中,源设备和目的地设备可以包括其他组件或布置。例如,源设备102可以从诸如外部相机的外部视频源接收视频数据。同样,目的地设备116可以与外部显示设备介接,而不是包括集成的显示设备。
如图1中所示的***100仅为一个示例。通常,任何数字视频编码和/或解码设备都可以执行本公开中描述的用于解块滤波的技术。源设备102和目的地设备116仅仅是这样的编码设备的示例,其中,源设备102生成编码的视频数据以传输到目的地设备116。本公开将“编码”设备称为执行数据的编码(编码和/或解码)的设备。因此,视频编码器200和视频解码器300分别表示编码设备、特别是视频编码器和视频解码器的示例。在一些示例中,源设备102和目的地设备116可以以基本上对称的方式操作,使得源设备102和目的地设备116中的每一个都包括视频编码和解码组件。因此,***100可以支持源设备102与目的地设备116之间的单向或双向视频传输,例如,用于视频流传输、视频回放、视频广播或视频电话。
通常,视频源104表示视频数据(即,原始未编码的视频数据)的源,并向视频编码器200提供视频数据的一系列连续图片(也称为“帧”),视频编码器200为图片编码数据。源设备102的视频源104可以包括视频捕获设备,诸如摄像机、包含先前捕获的原始视频的视频存档、和/或用于从视频内容提供商接收视频的视频馈送接口。作为另一替代,视频源104可以生成基于计算机图形的数据作为源视频,或者实时视频、存档视频和计算机生成的视频的组合。在每种情况下,视频编码器200对捕获的、预捕获的或计算机生成的视频数据进行编码。视频编码器200可以将图片从接收到的顺序(有时称为“显示顺序”)重新排列为用于编码的编码顺序。视频编码器200可以生成比特流,其包括编码的视频数据。然后,源设备102可以经由输出接口108将编码的视频数据输出到计算机可读介质110上,以通过例如目的地设备116的输入接口122进行接收和/或取回。
源设备102的存储器106和目的地设备116的存储器120表示通用存储器。在一些示例中,存储器106、120可以存储原始视频数据,例如,来自视频源104的原始视频和来自视频解码器300的原始解码的视频数据。另外或可替代地,存储器106、120可以存储可分别由例如视频编码器200和视频解码器300执行的软件指令。尽管在该示例中,存储器106和120与视频编码器200和视频解码器300分开示出,但是应当理解,视频编码器200和视频解码器300也可以包括内部存储器,以用于功能上相似或等同的目的。此外,存储器106、120可以存储例如从视频编码器200输出并输入到视频解码器300的编码视频数据。在一些示例中,存储器106、120的部分可以被分配作为一个或多个视频缓冲器,例如,以存储原始的解码和/或编码的视频数据。
计算机可读介质110可以表示能够将编码的视频数据从源设备102传送到目的地设备116的任何类型的介质或设备。在一个示例中,计算机可读介质110表示通信介质,以使得源设备102能够例如经由射频网络或基于计算机的网络实时地将编码的视频数据直接发送到目的地设备116。根据诸如无线通信协议的通信标准,输出接口108可以对包括编码的视频数据的传输信号进行调制,并且输入接口122可以对接收到的传输信号进行解调。通信介质可以包括无线或有线通信介质中的一种或两种,诸如射频(RF)频谱或一条或多条物理传输线。通信介质可以形成基于分组的网络的一部分,诸如局域网、广域网或诸如互联网的全球网络。通信介质可以包括路由器、交换机、基站或任何其他有助于促进从源设备102到目的地设备116的通信的设备。
在一些示例中,计算机可读介质110可以包括存储设备112。源设备102可以将编码数据从输出接口108输出到存储设备112。类似地,目的地设备116可以经由输入接口122从存储设备112访问编码数据。存储设备112可以包括各种分布式或本地访问的数据存储介质中的任何一种,诸如硬盘驱动器、蓝光光盘、DVD、CD-ROM、闪存、易失性或非易失性存储器或任何其他合适的用于存储编码视频数据的数字存储介质。
在一些示例中,计算机可读介质110可以包括文件服务器114或可以存储由源设备102生成的编码视频数据的另一中间存储设备。源设备102可以将编码视频数据输出到文件服务器114。目的地设备116可以经由流传输或下载从文件服务器114访问所存储的视频数据。文件服务器114可以是能够存储编码的视频数据并将该编码的视频数据发送到目的地设备116的任何类型的服务器设备。文件服务器114可以表示网络服务器(例如,用于网站)、文件传输协议(FTP)服务器、内容交付网络设备或网络附属存储(NAS)设备。目的地设备116可以通过包括互联网连接的任何标准数据连接从文件服务器114访问编码的视频数据。这可以包括适于访问存储在文件服务器114上的编码视频数据的无线通道(例如,Wi-Fi连接)、有线连接(例如,数字订户线(DSL)、缆线调制解调器等)或二者的组合。文件服务器114和输入接口122可以被配置为根据流传输协议、下载传输协议或其组合来操作。
输出接口108和输入接口122可以表示无线发射器/接收器、调制解调器、有线联网组件(例如,以太网卡)、根据各种IEEE 802.11标准中的任何一种进行操作的无线通信组件或其他物理组件。在输出接口108和输入接口122包括无线组件的示例中,输出接口108和输入接口122可以被配置为根据诸如4G、4G-LTE(Long-Term Evolution,长期演进)、高级LTE、5G等的蜂窝通信标准,传输诸如编码视频数据的数据。在输出接口108包括无线发射器的一些示例中,来输出接口108和输入接口122可以被配置为根据诸如IEEE 802.11规范、IEEE802.15规范(例如,ZigBeeTM)、BluetoothTM标准等的其他无线标准,来传输诸如编码视频数据的数据。在一些示例中,源设备102和/或目的地设备116可以包括相应的片上***(SoC)设备。例如,源设备102可以包括SoC设备以执行归于视频编码器200和/或输出接口108的功能,并且目的地设备116可以包括SoC设备以执行归于视频解码器300和/或输入接口122的功能。
本公开的技术可以应用于视频编码,以支持各种多媒体应用中的任何一种,诸如空中电视广播、有线电视传输、***传输、互联网流式视频传输、诸如基于HTTP的动态自适应流传输(DASH)、编码到数据存储介质上的数字视频、存储在数据存储介质上的数字视频的解码或其他应用。
目的地设备116的输入接口122从计算机可读介质110(例如,通信介质、存储设备112、文件服务器114等)接收编码的视频比特流。来自计算机可读介质110的编码的视频比特流可以包括由视频编码器200定义的信令信息,其也被视频解码器300使用,诸如具有描述视频块或其他编码的单元(例如,条带、图片、图片组、序列等)的特性和/或处理的值的语法元素。显示设备118向用户显示解码视频数据的解码图片。显示设备118可以表示各种显示设备中的任何一种,诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或另一类型的显示设备。
尽管未在图1中示出,但是在一些示例中,视频编码器200和视频解码器300可以各自与音频编码器和/或音频解码器集成,并且可以包括适当的MUX-DEMUX单元或其他硬件和/或软件,以处理包括公共数据流中的音频和视频两者的多路复用流。如果适用,MUX-DEMUX单元可以符合ITU H.223多路复用器协议或其他协议,诸如用户数据报协议(UDP)。
视频编码器200和视频解码器300各自可以实现为各种合适的编码器和/或解码器电路中的任何一种,诸如一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任意组合。当技术部分地以软件实现时,设备可以将用于软件的指令存储在合适的非暂时性计算机可读介质中,并使用一个或多个处理器在硬件中执行指令以执行本公开的技术。视频编码器200和视频解码器300中的每一个可以被包括在一个或多个编码器或解码器中,这两个编码器或解码器中的任一个可以被集成为相应设备中的组合编码器/解码器(CODEC)的一部分。包括视频编码器200和/或视频解码器300的设备可以包括集成电路、微处理器和/或无线通信设备,诸如蜂窝电话。
视频编码器200和视频解码器300可以根据视频编码标准(诸如ITU-T H.265,也称为高效视频编码(HEVC))或其扩展(诸如多视图和/或可缩放视频编码扩展)进行操作。在其他示例中,视频编码器200和视频解码器300可以根据其他专有或工业标准(诸如联合探索测试模型(JEM)或ITU-T H.266,也称为多功能视频编码(VVC))进行操作。在Bross等人的“多功能视频编码(草案6)”(ITU-T SG 16WP 3和ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11联合视频专家组(JVET),第15次会议:2019年7月3日至12日,瑞典,哥德堡,JVET-O2001-vE(以下称“VVC草案6”))中,描述了VVC标准的最新草案。然而,本公开的技术不限于任何特定的编码标准。
通常,视频编码器200和视频解码器300可以执行图片的基于块的编码。术语“块”通常是指包括要处理(例如,在编码和/或解码过程中编码、解码或以其他方式使用)的数据的结构。例如,块可以包括亮度和/或色度数据的样本的二维矩阵。通常,视频编码器200和视频解码器300可以对以YUV(例如,Y、Cb、Cr)格式表示的视频数据进行编码。也就是说,视频编码器200和视频解码器300可以对亮度和色度分量进行编码,而不是对图片样本的红色、绿色和蓝色(RGB)数据进行编码,其中色度分量可以包括红色色调和蓝色色调色度分量。在一些示例中,视频编码器200在编码之前将接收到的RGB格式的数据转换为YUV表示,并且视频解码器300将YUV表示转换为RGB格式。可替代地,预处理单元和后处理单元(未示出)可以执行这些转换。
本公开通常可以涉及图片的编码(例如,编码和解码),以包括对图片的数据进行编码或解码的过程。类似地,本公开可以涉及图片块的编码,以包括对块的数据进行编码或解码的过程,例如预测和/或残差编码。编码的视频比特流通常包括表示编码决定(例如,编码模式)和图片到块的分区的语法元素的一系列值。因此,通常应将对图片或块进行编码的引用理解为形成图片或块的语法元素的编码值。
HEVC定义了各种块,包括编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)。根据HEVC,视频编码器(诸如视频编码器200)根据四叉树结构将编码树单元(CTU)分区为CU。也就是说,视频编码器将CTU和CU分区为四个相等的不重叠的正方形,并且四叉树的每个节点具有零个或四个子节点。没有子节点的节点可以称为“叶节点”,并且这种叶节点的CU可以包括一个或多个PU和/或一个或多个TU。视频编码器可以进一步分区PU和TU。例如,在HEVC中,残差四叉树(RQT)表示TU的分区。在HEVC中,PU表示帧间或帧内预测数据,而TU表示残差数据。帧内预测的CU包括帧内预测信息,诸如帧内模式指示。
视频编码器200和视频解码器300可以根据视频编码标准(诸如ITU-T H.265,也称为高效视频编码(HEVC))或其扩展(诸如多视图和/或可缩放视频编码扩展)进行操作。可替代地,视频编码器200和视频解码器300可以根据其他专有或工业标准(诸如联合探索测试模型(JEM)或ITU-T H.266,也称为多功能视频编码(VVC))进行操作。在Bross等人的“多功能视频编码(草案6)”(ITU-T SG 16WP 3和ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11联合视频专家组(JVET),第15次会议:2019年7月3日至12日,瑞典,哥德堡,JVET-O2001-vE(以下称“VVC草案6”))中,描述了VVC标准的最新草案。然而,本公开的技术不限于任何特定的编码标准。
通常,视频编码器200和视频解码器300可以执行图片的基于块的编码。术语“块”通常是指包括要处理(例如,在编码和/或解码过程中编码、解码或以其他方式使用)的数据的结构。例如,块可以包括亮度和/或色度数据的样本的二维矩阵。通常,视频编码器200和视频解码器300可以对以YUV(例如,Y、Cb、Cr)格式表示的视频数据进行编码。也就是说,视频编码器200和视频解码器300可以对亮度和色度分量进行编码,其中色度分量可以包括红色色调和蓝色色调色度分量,而不是对图片样本的红色、绿色和蓝色(RGB)数据进行编码。在一些示例中,视频编码器200在编码之前将接收到的RGB格式的数据转换为YUV表示,并且视频解码器300将YUV表示转换为RGB格式。可替代地,预处理单元和后处理单元(未示出)可以执行这些转换。
本公开通常可以涉及图片的编码(例如,编码和解码),以包括对图片的数据进行编码或解码的过程。类似地,本公开可以涉及图片块的编码,以包括对块的数据进行编码或解码的过程,例如预测和/或残差编码。编码的视频比特流通常包括表示编码决定(例如,编码模式)和图片到块的分区的语法元素的一系列值。因此,通常应将对图片或块进行编码的引用理解为形成图片或块的语法元素的编码值。
HEVC定义了各种块,包括编码单元(CU)、预测单元(PU)和变换单元(TU)。根据HEVC,视频编码器(诸如视频编码器200)根据四叉树结构将编码树单元(CTU)分区为CU。也就是说,视频编码器将CTU和CU分区为四个相等的不重叠的正方形,并且四叉树的每个节点具有零个或四个子节点。没有子节点的节点可以称为“叶节点”,并且这种叶节点的CU可以包括一个或多个PU和/或一个或多个TU。视频编码器可以进一步分区PU和TU。例如,在HEVC中,残差四叉树(RQT)表示TU的分区。在HEVC中,PU表示帧间预测数据,而TU表示残差数据。帧内预测的CU包括帧内预测信息,诸如帧内模式指示。
作为另一示例,视频编码器200和视频解码器300可以被配置为根据JEM或VVC进行操作。根据JEM或VVC,视频编码器(诸如视频编码器200)将图片分区为多个编码树单元(CTU)。视频编码器200可以根据树结构(诸如四叉树-二叉树(QTBT)结构或多类型树(MTT)结构)分区CTU。QTBT结构消除了多个分区类型的概念,诸如HEVC的CU、PU和TU之间的分离。QTBT结构包括两个级别:根据四叉树分区进行分区的第一级,以及根据二叉树分区进行分区的第二级。QTBT结构的根节点对应于CTU。二叉树的叶节点对应于编码单元(CU)。
在MTT分区结构中,可以使用四叉树(QT)分区、二叉树(BT)分区和一种或多种类型的三元树(TT)(也称为三叉树(TT))分区对块进行分区。三元或三叉树分区是将一个块分为三个子块的分区。在一些示例中,三元或三叉树分区将一个块划分为三个子块,而不穿过中心划分初始块。MTT中的分区类型(例如,QT、BT和TT)可以是对称的或不对称的。
在一些示例中,视频编码器200和视频解码器300可以使用单个QTBT或MTT结构来表示亮度和色度分量中的每一个,而在其他示例中,视频编码器200和视频解码器300可以使用两个或更多个QTBT或MTT结构,诸如一个QTBT/MTT结构用于亮度分量,而另一个QTBT/MTT结构用于两个色度分量(或两个QTBT/MTT结构用于相应的色度分量)。
视频编码器200和视频解码器300可以被配置为使用每个HEVC的四叉树分区、QTBT分区,MTT分区或其他分区结构。为了说明的目的,相对于QTBT分区给出了本公开的技术的描述。然而,应理解,本公开的技术也可以应用于被配置为使用四叉树分区或其他类型的分区的视频编码器。
块(例如,CTU或CU)可以在图片中以各种方式被分组。作为一个示例,区块(brick)可以指图片中特定图块内的CTU行的矩形区域。图块可以是图片中的特定图块列和特定图块行内的CTU的矩形区域。图块列是指CTU的矩形区域,其具有等于图片高度的高度和由语法元素(例如,诸如在图片参数集中)指定的宽度。图块行是指CTU的矩形区域,其具有由语法元素(例如,诸如在图片参数集中)指定的高度和等于图片宽度的宽度。
在一些示例中,可以将图块分区为多个区块,每个区块可以包括图块内的一个或多个CTU行。没有分区为多个区块的图块也可以称为区块。然而,作为图块的真实子集的区块不能称为图块。
图片中的区块也可以被布置为条带。条带可以是图片的整数个区块,条带可以排他包含在单个网络抽象层(NAL)单元中。在一些示例中,条带包括多个完整图块,或者包括仅一个图块的完整区块的连续序列。
本公开可以互换地使用“N×N”和“N乘N”来指代块(诸如CU或其他视频块)在垂直和水平维度上的样本维度,例如16×16样本或16乘16样本。通常,16×16CU在垂直方向上将具有16个样本(y=16),并在水平方向上将具有16个样本(x=16)。同样地,N×N CU通常在垂直方向上具有N个样本,并在水平方向上具有N个样本,其中N表示非负整数值。CU中的样本可以布置成行和列。此外,CU不一定在水平方向上具有与在垂直方向上相同数量的样本。例如,CU可包含N×M个样本,其中M不一定等于N。
视频编码器200对表示预测和/或残差信息以及其他信息的CU的视频数据进行编码。预测信息指示将如何预测CU以便形成用于CU的预测块。残差信息通常表示编码之前的CU样本与预测块之间的逐样本差异。
为了预测CU,视频编码器200通常可以通过帧间预测或帧内预测来形成用于CU的预测块。帧间预测通常是指根据先前编码的图片的数据来预测CU,而帧内预测通常是指根据同一图片的先前编码的数据来预测CU。为了执行帧间预测,视频编码器200可以使用一个或多个运动矢量来生成预测块。视频编码器200通常可以执行运动搜索,以例如在CU与参考块之间的差异方面识别与CU紧密匹配的参考块。视频编码器200可以使用绝对差之和(SAD)、平方差之和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)或其他此类差值计算来计算差异度量,以确定参考块是否与当前CU紧密匹配。在一些示例中,视频编码器200可以使用单向预测或双向预测来预测当前CU。
JEM和VVC的一些示例还提供仿射运动补偿模式,其可以被认为是帧间预测模式。在仿射运动补偿模式中,视频编码器200可以确定表示非平移运动的两个或更多个运动矢量,诸如放大或缩小、旋转、透视运动或其他不规则运动类型。
为了执行帧内预测,视频编码器200可以选择帧内预测模式来生成预测块。JEM和VVC的一些示例提供了67种帧内预测模式,包括各种方向模式以及平面模式和DC模式。通常,视频编码器200选择帧内预测模式,该帧内预测模式描述从其预测当前块的样本的当前块(例如,CU的块)的相邻样本。假设视频编码器200以光栅扫描顺序(从左到右、从上到下)对CTU和CU进行编码,则此类样本通常可以在与当前块相同的图片中的当前块的上方、上方和左侧、或左侧。
视频编码器200对表示当前块的预测模式的数据进行编码。例如,对于帧间预测模式,视频编码器200可以编码表示使用各种可用的帧间预测模式中的哪一个的数据,以及对应模式的运动信息。对于单向或双向帧间预测,例如,视频编码器200可以使用高级运动矢量预测(AMVP)或合并模式来编码运动矢量。视频编码器200可以使用类似模式来编码用于仿射运动补偿模式的运动矢量。
在诸如块的帧内预测或帧间预测的预测之后,视频编码器200可以计算该块的残差数据。残差数据(诸如残差块)表示块与使用对应预测模式形成的该块的预测块之间的逐样本差异。视频编码器200可以将一个或多个变换应用于残差块,以在变换域而非样本域中产生变换后的数据。例如,视频编码器200可以将离散余弦变换(DCT)、整数变换、小波变换或概念上类似的变换应用于残差视频数据。另外,视频编码器200可以在初次变换之后应用二次变换,诸如依赖于模式的不可分二次变换(MDNSST)、依赖于信号的变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)等。视频编码器200在应用一个或多个变换之后产生变换系数。
如上所述,在进行任何变换以产生变换系数之后,视频编码器200可以执行变换系数的量化。量化通常是指对变换系数进行量化以可能减少用于表示系数的数据量、从而提供进一步压缩的过程。通过执行量化过程,视频编码器200可以减小与一些或所有系数相关联的位深度。例如,视频编码器200可以在量化期间将n位值向下舍入为m位值,其中n大于m。在一些示例中,为了执行量化,视频编码器200可以执行待量化的值的逐位右移。
在量化之后,视频编码器200可以扫描变换系数,从包括量化变换系数的二维矩阵产生一维矢量。可以将扫描设计为将较高能量(因此频率较低)的系数放在矢量的前面,并将较低能量(因此频率较高)的变换系数放在矢量的后面。在一些示例中,视频编码器200可以利用预定义的扫描顺序来扫描量化的变换系数,以产生串行化的矢量,然后对矢量的量化的变换系数进行熵编码。在其他示例中,视频编码器200可以执行自适应扫描。在扫描量化的变换系数以形成一维矢量之后,视频编码器200可以例如根据上下文自适应二进制算术编码(CABAC)对一维矢量进行熵编码。视频编码器200还可以对描述与编码的视频数据相关联的元数据的语法元素的值进行熵编码,以供视频解码器300在解码视频数据时使用。
为了执行CABAC,视频编码器200可以将上下文模型内的上下文分配给要发送的符号。上下文可以涉及例如符号的相邻值是否为零值。概率确定可以基于分配给符号的上下文。
视频编码器200还可以向视频解码器300生成语法数据,诸如基于块的语法数据、基于图片的语法数据、基于序列的语法数据(例如,在图片首标、块首标、条带首标中)或其他语法数据,诸如序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)或视频参数集(VPS)。视频解码器300同样可以解码此类语法数据,以确定如何解码对应的视频数据。
以这种方式,视频编码器200可以生成比特流,比特流包括编码的视频数据,例如,描述图片到块(例如,CU)的分区的语法元素以及用于块的预测和/或残差信息。最终,视频解码器300可以接收比特流并对编码的视频数据进行解码。
通常,视频解码器300执行与视频编码器200执行的过程相对的过程,以对比特流的编码视频数据进行解码。例如,视频解码器300可以使用CABAC以与视频编码器200的CABAC编码过程基本相似(虽然与之相对)的方式对比特流的语法元素的值进行解码。语法元素可以定义图片到CTU的分区信息,以及每个CTU根据对应分区结构(诸如QTBT结构)的分区,以定义CTU的CU。语法元素还可以定义视频数据块(例如,CU)的预测和残差信息。
残差信息可以由例如量化的变换系数来表示。视频解码器300可以对块的量化变换系数进行逆量化和逆变换,以再现该块的残差块。视频解码器300使用发信号通知的预测模式(帧内或帧间预测)和相关的预测信息(例如,用于帧间预测的运动信息)来形成用于该块的预测块。视频解码器300然后可以组合预测块和残差块(在逐样本的基础上)以再现初始块。视频解码器300可以执行附加处理,诸如执行解块过程以减少沿着块边界的视觉伪像。
本公开通常可以涉及“发信号通知”某些信息,诸如语法元素。术语“发信号通知”通常可以涉及语法元素的值和/或用于对编码的视频数据进行解码的其他数据的通信。也就是说,视频编码器200可以在比特流中发信号通知语法元素的值。通常,发信号通知是指在比特流中生成值。如上所述,源设备102可以基本上实时地或非实时地将比特流传送到目的地设备116,诸如在将语法元素存储到存储设备112以供稍后由目的地设备116取回时可能发生。
图2A和图2B是示出示例四叉树二叉树(QTBT)结构130和对应的编码树单元(CTU)132的概念图。实线表示四叉树分割,而虚线表示二叉树分割。在二叉树的每个分割(即,非叶)节点中,发信号通知一个标志以指示使用哪种分割类型(即,水平或垂直),其中在该示例中,1表示水平分割,而0表示垂直分割。对于四叉树分割,不需要指示分割类型,这是因为四叉树节点将块水平和垂直地分割成尺寸相等的4个子块。因此,视频编码器200可以对QTBT结构130的区域树级(即,实线)的语法元素(诸如分割信息)和QTBT结构130的预测树级(即,虚线)的语法元素(诸如分割信息)进行编码,并且视频解码器300可以对它们进行解码。视频编码器200可以对由QTBT结构130的终端叶节点表示的CU的视频数据(诸如预测和变换数据)进行编码,并且视频解码器300可以对其进行解码。
通常,图2B的CTU 132可以与定义与第一级和第二级的QTBT结构130的节点相对应的块尺寸的参数相关联。这些参数可以包括CTU尺寸(表示样本中CTU 132的尺寸)、最小四叉树尺寸(MinQTSize,表示最小允许的四叉树叶节点尺寸)、最大二叉树尺寸(MaxBTSize,表示最大允许的二叉树根节点尺寸)、最大二叉树深度(MaxBTDepth,表示最大允许的二叉树深度)和最小二叉树尺寸(MinBTSize,表示最小允许的二叉树叶节点尺寸)。
与CTU相对应的QTBT结构的根节点可以在QTBT结构的第一级具有四个子节点,每个子节点可以根据四叉树分区进行分区。也就是说,第一级的节点是叶节点(没有子节点)或具有四个子节点。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为包括具有用于分支的实线的父节点和子节点。如果第一级的节点不大于最大允许的二叉树根节点尺寸(MaxBTSize),则可以通过相应的二叉树进一步对节点进行分区。可以迭代一个节点的二叉树分割,直到分割产生的节点达到最小允许的二叉树叶节点尺寸(MinBTSize)或最大允许的二叉树深度(MaxBTDepth)。QTBT结构130的示例将这样的节点表示为具有用于分支的虚线。二叉树叶节点称为编码单元(CU),其用于预测(例如,图片内或图片间预测)和变换,而无需任何进一步的分区。如上所述,CU也可以称为“视频块”或“块”。
在QTBT分区结构的一个示例中,将CTU尺寸设置为128×128(亮度样本和两个对应的64×64色度样本),将MinQTSize设置为16×16,将MaxBTSize设置为64×64,将MinBTSize(针对宽度和高度两者)设置为4,以及将MaxBTDepth设置为4。首先对CTU应用四叉树分区,以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点可以具有从16×16(即,MinQTSize)到128×128(即,CTU尺寸)的尺寸。如果叶四叉树节点为128×128,则由于尺寸超过MaxBTSize(即,在该示例中为64×64),因此不会被二叉树进一步分割。否则,叶四叉树节点将被二叉树进一步分割。因此,四叉树叶节点也是二叉树的根节点,并且二叉树的深度为0。当二叉树深度达到MaxBTDepth(在该示例中为4)时,不允许进一步分割。当二叉树节点具有等于MinBTSize(在该示例中为4)的宽度时,这意味着不允许进一步的垂直分割。类似地,具有等于MinBTSize的高度的二叉树节点意味着对于该二叉树节点不允许进一步的水平分割。如上所述,二叉树的叶节点称为CU,并且根据预测和变换对其进行进一步处理,而无需进一步分区。
块伪像(blocking artifact)可以包括重构图片中的水平和垂直不连续性,这些不连续性在初始的静止图片或视频图片中不存在,并且通常是从中度到高度压缩中产生的。例如,如果视频编码器高度压缩输入图像,则解码图像的视觉质量可能受损,使得当对图像内容进行解压缩(即,解码)时,解压缩的图像内容遭受块伪像。平坦区域中的这些伪像看起来像“图块化(tiling)”,因为这些伪像不会被高对比度的内容掩盖。此外,由于不连续性在连续帧中的位置不同,因此播放视频中的块伪像可能会被观察为“移动和闪烁”。
如上所述,块伪像的一个来源是基于块的变换编码,包括变换和量化,其是对帧内和帧间预测误差(例如,残差)执行的。变换系数的粗量化可能引起块边界处的视觉干扰不连续性。运动补偿预测是块伪像的另一个潜在来源。通过从可能不同的参考帧的不同位置对内插的像素数据进行复制,来生成运动补偿块。由于几乎没有该数据的完美配合(例如,从插值形成的参考块的样本值),因此通常在所复制的数据块的边界上出现不连续性。也就是说,使用运动补偿编码的两个相邻块可能表现出不连续性。
通常在图片或块组被重构/解码之后执行解块滤波(例如,在HEVC中那样),以减弱块伪像。更具体地,解块滤波通过滤波、削波或其他手段来修改位于每个块边界附近的样本的值,使得不连续性被平滑并因此不那么可见。
在视频压缩中,可以对显示缓冲器中的图像并且在预测循环之外执行解块滤波,这意味着解块滤波后的图片不用于预测其他图片。也可以在预测循环中执行解块滤波,这意味着将解块后的图片用作参考图片,以用于将来图片的运动补偿。两种技术都潜在地提高了所显示视频的主观质量,而后者由于通过使用解块的参考帧提高了帧间预测的准确性,也潜在地提高了压缩效率。
HEVC中的解块是环内过程,并且应用于满足两个条件的块边界。第一个条件是边界是CU、PU或TU的边界,第二个条件是如果边界是垂直的(或水平的),则x坐标(或y坐标)是(并且在一些示例中必须是)8的倍数。第二个条件意味着要解块的两个平行相邻边界的最小距离是8个像素,这有助于更好的并行化,如下面更详细描述的。解块滤波器将要处理的边界(无论该边界有多长)划分为多个非重叠的4个样本分段,这些分段是解块滤波器在其上执行解块滤波的单位。在本公开中,将引入在分段上的解块操作,并且可以假定该分段是垂直的,但是水平分段的处理实际上是相同的。
当执行解块滤波时,视频解码器300可以执行边界强度确定。对于要处理的分段,视频解码器检查两侧的两个块(表示为P和Q,在块边界的任一侧)的编码条件(例如,运动矢量(MV)、参考索引和非零变换系数的存在)。
图3示出了P块142和Q块144的示例。P块142是8×8块,并且Q块144是16×16块。P块142和Q块144共享块边界146,其在图3中示出为分段146A和146B。根据HEVC的解块滤波,分段146A和146B两者均为四个样本长,但是本公开的技术不限于任何特定分段长度。
对于亮度块,视频解码器确定分段146A的边界强度。边界强度表示在分段146A周围出现强块伪像的可能性。在一个示例中,边界强度值可以是0,这意味着P块142和Q块144中的编码条件是使得沿着分段146A没有预期块伪像,并且可以跳过针对分段146A的解块滤波。在另一示例中,边界强度值可以是2,意味着P块142和Q块144中的编码条件是使得可能预期存在严重的块伪像,并且可能需要较强的解块滤波。边界强度值也可以是1,这意味着P块142和Q块144中的编码条件是使得可能预期存在较轻微的块伪像,并且可能需要某个解块滤波,但不像边界强度等于2时的解块滤波那么强。HEVC的8.7.2.4节描述了边界强度推导的详细内容。
视频解码器可以针对色度块与针对亮度块不同地确定边界强度。例如,对于色度块,视频解码器为与帧内编码块相邻的分段分配等于2的边界强度,否则为分段分配等于0的边界强度。
如上所述,视频解码器可以基于相邻块的编码条件来估计分段具有块伪像的可能性。然而,视频解码器也可以基于该分段附近的样本值执行进一步分析,以确定是否以及如何对分段进行解块。首先,视频解码器通过计算分段附近的四个样本的二阶导数来做出是否对分段进行滤波的决定。
图4示出了分段150的示例,其在p块152与q块154之间的边界上。视频解码器计算在该分段附近的四个样本的二阶导数,其在图4中示出为圈出的样本158A-158D。如以下关于阈值β和tC所描述的,如果四个二阶导数的总和(参见等式(1))小于阈值β,则视频解码器确定需要对该分段进行解块。否则,视频解码器确定该分段被认为位于可能会掩盖块伪像的非平坦区域中,因此不需要对其进行解块。对于即使具有非零边界强度的分段,如果未达到等式(1)的阈值,视频解码器也可以跳过解块滤波。
|p2,0-2p1,0+p0,0|+|p2,3-2p1,3+p0,3|+|q2,0-2q1,0+q0,0|+|q2,3-2q1,3+q0,3|<β (1)
其次,对于要解块的分段,视频解码器可以做出是使用强滤波模式还是正常滤波模式的另一决定。如果以下六个条件(等式(2-1)至(2-6))全部成立,这意味着该区域可能太平滑而无法掩盖任何块伪像,则视频解码器确定使用强滤波模式。否则,视频解码器确定使用正常滤波模式。
|p2,0-2p1,0+p0,0|+|q2,0-2q1,0+q0,0|<β/8 (2-1)
|p2,3-2p1,3+p0,3|+|q2,3-2q1,3+q0,3|<β/8 (2-2)
|p3,0-p0,0|+|q0,0-q3,0|<β/8 (2-3)
|p3,3-p0,3|+|q0,3-q3,3|<β/8 (2-4)
|p0,0-q0,0|<2.5tC (2-5)
|p0,3-q0,3|<2.5tC (2-6)
阈值参数tC表示限幅参数,其在下面更详细地描述。
图5示出了分段160的示例,其在p块162和q块164之间的边界上。图5将用于示出针对一条线的解块滤波操作,该线由样本p0、p1、p2、p3、q0、q1、q2和q3的物理位置表示。
对于上述的边界强度确定和亮度的其他决定,视频解码器在分段级别执行分析和推导。在用于亮度的强滤波模式和用于亮度的正常滤波模式中,解块滤波是逐条线执行的(例如,如果分段是垂直的,则逐行执行;如果分段是水平的,则逐列执行)。
在用于亮度的强滤波模式中,视频解码器处理分段160任一侧的三个样本。在图5的示例中,如等式(3-1)至(3-3)所示,通过低通滤波将P块162中的p0、p1和p2的样本值更新为p0’、p1’和p2’。
p′0=(p2+2p1+2p0+2q0+q1+4)>>3 (3-1)
p′1=(p2+p1+p0+q0+2)>>2 (3-2)
p′2=(2p3+3p2+p1+p0+q0+4)>>3 (3-3)
修改后的样本值pi’(i=0,1,2)被限幅到[pi-2tC,pi+2tC]的范围。
视频解码器有效地使用与等式(3-1)至(3-3)相同的等式来处理Q块164中的q0、q1和q2,尽管用q代替p。以与对p相同的方式将限幅应用于q。
在用于亮度的正常滤波模式下,视频解码器处理分段160任一侧的一个或两个样本。例如,对于分段160的左侧,视频解码器检查等式(4-1)中的条件。如果该条件为真,则视频解码器处理样本p0和p1。否则,视频解码器仅处理样本p0。类似地,对于右侧,视频解码器检查等式(4-2)中的条件,以确定除了样本q0之外是否还处理样本q1。由于要在分段的任一侧独立地做出要处理的样本数的决定,因此可以在一侧处理一个样本,在另一侧处理两个样本。
|p2,0-2p1,0+p0,0|+|p2,3-2p1,3+p0,3|<3/16β (4-1)
|q2,0-2q1,0+q0,0|+|q2,3-2q1,3+q0,3|<3/16β (4-2)
为了处理p0和q0,首先如等式(5)中那样计算中间值δ。
δ=(9(q0-p0)-3(q1-p1)+8)>>4 (5)
如果δ的绝对值大于或等于tC的绝对值的10倍,则将边界视为自然边缘,应将其保留,并且视频解码器不在当前线上执行解块滤波。否则,视频解码器将δ限幅到-tC到tC的范围内,如等式(6)中所示。
Δ0=Clip3(-tC,tC,δ) (6)
视频解码器分别通过加上和减去Δ0将p0和q0的值更新为p0’和q0’,如等式(7-1)和(7-2)中所示。
p′0=p0+Δ0 (7-1)
q′0=q0-Δ0 (7-2)
为了处理分段164任一侧的第二样本,即p1和q1,视频解码器使用等式(8-1)和(8-2)来得到更新后的值p1’和q1’。
视频解码器通过确定边界强度值对色度执行解块滤波,但不执行任何样本值分析。视频解码器仅通过等式(7-1)和(7-2)处理分段任一侧的第一样本,即p0和q0,其中如等式(9)中那样计算增量Δ0。
Δ0=Clip3(-tC,tC,(((q0-p0)<<2)+p1-q1+4)>>3) (9)
为了避免过度滤波,视频解码器计算两个参数β和tC。视频解码器使用阈值β来控制执行解块的方式,诸如是否应该对分段进行解块、是使用强解块还是正常解块、和/或是处理分段一侧的一个样本还是两个样本。当达到或超过β或缩放的β时(参见等式(1)、(2)和(4)),意味着局部样本值的变化更大,则解块趋于更保守,以保留初始图片中的细节。否则,局部样本值具有较小的变化(即,更平滑),并且视频解码器更积极地执行解块滤波。
除了等式(2-5)和(2-6)之外,视频解码器主要使用限幅值tC来控制样本大小的最大变化。例如,在HEVC中,在正常滤波模式或用于色度的滤波中,样本大小的变化受到限制,使得分段一侧的第一样本的变化不超过±tC(适用于亮度和色度),或对于第二样本为±tC/2(仅适用于亮度)。在HEVC中,对于意味着大小的变化较大的强滤波模式,在分段的任一侧处理的三个样本的最大变化被限制为±2tC。
β和tC的值主要取决于来自左块P和右块Q的量化参数(QP)值。更具体地,视频解码器可以使用来自P和Q的QP的平均值,表示为QPave=(QPP+QPQ+1)>>1,作为分别在两个一维查找表(LUT)中搜索β和tC的索引。如果边界强度等于2,尽管可以通过加上2(即,QPave+2)来调整用于寻找tC值的搜索索引,但是则确定β和tC的值的主导因素仍然是QPave。在两个LUT中,条目值都随搜索索引的值单调增加,这意味着QPave越高,β和tC的值就越大。因此,更可能选择较重的解块滤波,并允许较大的大小变化。相反,较低的QP导致β和tC的值较小或甚至为零。当以低QP进行编码时,图片通常具有较少或不太明显的块伪像,因此需要较轻的解块或甚至不需要解块。
用于在LUT中搜索β和tC的索引表示为idxβ和idxtc,其可以分别通过两个参数tc_offset_div2和beta_offset_div2来进一步调整(参见等式(10-1)和(10-2)),
idxβ=QPave+2×beta_offset_div2 (10-1)
idxtc=QPave+2×(BS-1)+2×tc_offset_div2, (10-2)
其中tc_offset_div2和beta_offset_div2是在条带首标或图片参数集(PPS)中发送的。这为编码器给出了根据序列特性、编码模式和其他因素来使解块强度适应的可能性。
HEVC解块具有两个连续阶段,这可以实现并行化。在第一阶段,视频解码器对图片中的所有垂直块边界进行滤波,并且在第二阶段,视频解码器对所有水平块边界进行滤波。在第二阶段,用于模式决定和滤波的样本是第一阶段的输出。在每个阶段,被解块的边界都是平行的,并且至少相隔8个样本,解块一个边界所涉及的样本不与解块任何其他边界所涉及的样本重叠。在这种情况下,解块一个边界所涉及的样本包括在边界任一侧的最多三个要滤波的样本以及任一侧的最多四个样本以支持滤波和模式决定,因此一个边界可以与任何其他边界并行地解块。
HEVC解块滤波器对块边界附近的样本进行滤波,并且对大于阈值量的样本大小变化进行限幅。HEVC解块滤波器以具有三种不同级别的滤波器强度的三种模式进行操作。这三种模式或滤波器强度在本文中称为强、正常和零(即,不滤波),具有增加的块边界附近样本的局部活动(参见等式(1)和(2-1)至(2-6))。在强滤波模式下,HEVC解块滤波器通过低通滤波对块边界每一侧的三个样本进行滤波(参见等式(3-1)至(3-3))。对于正常滤波模式,HEVC解块滤波器至少对最靠近边界的样本进行滤波,并且如果内部样本足够平滑,则在边界的任一侧也可以对第二最靠近的样本进行滤波(参见等式(4-1)和(4-2))。HEVC解块滤波器执行限幅,限幅由参数tC控制。对于强滤波,样本大小的变化被限制为不大于2tC。对于正常滤波,第一和第二样本的大小变化分别被限制为不大于tC和tC/2(参见等式(6)至(8-2))。不同的边界强度值只在tC中产生差异,即边界强度等于2的分段的tC大于边界强度等于1的分段。
HEVC解块滤波器基本上遵循H.264/AVC解块的框架,并继承H.264/AVC解块滤波器的主要特征,诸如基于编码条件的边界强度确定、从强下降到零的多级滤波强度、QP和边界强度相关参数β和tC。与H.264/AVC解块滤波器相比,HEVC解块滤波器中的新设计元素使并行处理更容易,并且更适合HEVC的较大块尺寸编码结构,但是没有太大地提高编码效率。因此,考虑到当今高度发达的硬件能力,HEVC解块可能被简化了,该HEVC解块在HEVC完成时被认为是计算复杂度和编码效率之间的良好折衷。本公开的技术潜在地利用更多的硬件计算资源来实现显著的编码效率提高,同时仍然保持并行化友好的设计。
本公开提出了可以在包括HEVC解块滤波的解块滤波的方面进行改进的技术。HEVC解块滤波的缺点的一个示例是,仅使用三个级别来表示边界区域的平滑度(对应于三个级别的滤波强度)可能太粗糙了。HEVC解块滤波的缺点的另一示例是,在解块模式决定和滤波器选择中,仅使用分段的四条线中的两条,并且在每条线中,仅使用来自任一侧的四个样本。由于下一代视频编解码器的块尺寸可能高达128×128或甚至更大,因此使用样本的这么小的部分进行模式决定可能无法准确反映边界区域的真实活动并且可能对噪声敏感。
HEVC解块滤波的缺点的另一示例是,在分段的任一侧要滤波的样本可以包括多达3个样本或少至一个样本,这可能不是为解块大块提供良好结果的足够样本。HEVC解块滤波的缺点的另一示例是,总共有五个预定义的4抽头或5抽头滤波器,分别预先分配给强滤波模式下的三个样本(参见等式(3-1)至(3-3))和正常滤波模式下的两个样本(参见等式(5)至(8-2))。在选择HEVC解块滤波器时的有限选项数、长度短、以及不灵活性可能会引起较低的解块效率。
HEVC解块滤波的缺点的另一示例是,具有不同边界强度的分段可能具有完全不同的局部活动,但是共享相同的解块滤波器,尽管对于等于2的边界强度,限幅值较大。HEVC解块滤波的缺点的另一示例是,HEVC解块滤波器不区分块P和块Q。滤波强度由P和Q的二阶导数的平均值确定(参见等式(1)和(2-1)至(2-2)),参数β和tC的值取决于P和Q的平均QP。对于P块或Q块中的一个可能是平滑的、而另一个是细节丰富的编码场景,以相同的方式处理P块和Q块可能会产生效率损失,这并非罕见场景。
本公开提出了几种技术来潜在地改善用于视频编码或视频处理的解块滤波的性能。根据一个示例,视频解码器300可以被配置为基于块分区的参数来执行滤波器分析(例如,滤波器选择或滤波器强度适应)。在一个示例中,视频解码器300可以被配置为基于与滤波边界正交的块的长度来确定解块滤波器的长度和滤波器支持(例如,下采样滤波器支持)。在另一示例中,与滤波边界对齐的块的长度影响决策过程,例如,允许用于滤波器决策的边界样本的空间子采样。
根据另一示例,视频解码器300可以被配置为使输出样本置信区间(也称为因子Tc)适应,该适应根据块分区参数(例如,尺寸)和Tc限制参数所应用到的当前处理的样本在块内的相关位置。Tc限制了解块样本值与解码样本的正偏差或负偏差,并输入到解块过程。
根据另一示例,视频解码器300可以被配置为使用处理后的块的参数(块尺寸)来限制可用于决策和滤波过程的样本集,同时保留对决策和滤波过程的设计。视频解码器300可以使用诸如外推或填充过程的指定过程,来产生滤波过程所需、但由于限制而不可用的样本。根据另一示例,视频解码器300可以使用变换属性(诸如关于变换类型/基本函数的信息)以及以非零发信号通知到视频解码器300并因此存在于重构的样本块中的变换系数来选择解块滤波器参数,诸如滤波器类型、滤波器长度、Tc限制参数、空间采样跳过步长。根据另一示例,视频解码器300可以使用P和Q块的量化参数来独立地设置关于P和Q滤波器选择的阈值。
在一个示例中,对于将不同尺寸的块分开的块边界,视频解码器300可以做出关于不对称解块滤波的决定。例如,当块边界将不同尺寸的块分开时,视频解码器300可以选择不对称解块滤波器。
在另一示例中,如果视频解码器300确定将使用不对称滤波器,则边界两侧的解块过程可能是不同的。例如,解块滤波器的参数,诸如抽头长度、滤波器系数、限幅或归一化过程在滤波边界两侧可能是不同的。附加地或替代地,用于决策过程的参数,诸如分析滤波器的抽头长度、分析滤波器系数、限幅、归一化或阈值在滤波边界两侧可能是不同的。
在另一示例中,视频解码器300可以基于边界上的块的一个或多个编码模式参数,来确定用于不对称滤波的参数。这样的编码模式参数的示例包括编码模式、预测模式、条带类型或其他这样的参数。
现在将描述以上介绍的技术的实现方式的非限制性示例。在一个示例中,滤波器分析(滤波器选择或滤波器强度适应)的过程被扩展为包括块分区的参数。例如,视频解码器300可以被配置为基于与滤波边界影响正交的块的长度来确定解块滤波器的长度和滤波器支持(例如,下采样滤波器支持)。在另一示例中,视频解码器300可以被配置为基于与滤波边界对齐的块的长度来做出决定,诸如允许用于滤波器决策的边界样本的空间子采样。
下面的伪代码提供了由视频解码器300执行的解块参数推导的示例实现方式:
VERT_SAMPLE_SKIP是变量,其定义空间重采样参数(跳过样本的数量),这些参数指定用于边界样本分类的样本数量。
DB_BLOCK_SIZE_CLASSIFIER是变量,其定义用于边界样本分类的样本数量。
函数是SmoothAsymArea(const CodingUnit&cu,const DeblockEdgeDiredgeDir,const Position&localPos)
在以上示例中,pSrcP可以例如表示指向在要解块滤波的边界一侧的块的指针,而pSrcQ可以表示指向在要解块滤波的边界另一侧的块的指针。
视频解码器300可以被配置为确定输出样本置信区间,也称为因子Tc,用于限制解块样本值与解码样本的偏差。可以将Tc输入到解块过程。视频解码器300可以被配置为根据块分区参数(诸如块尺寸)以及正在应用Tc限制参数的当前处理的样本在块内或滤波边界内的相关位置,来使Tc适应。在一个示例中,当前处理的样本的相关位置是当前处理的样本相对于滤波边界的位置。
在一个示例实现方式中,可以根据当前滤波的线/列在滤波边界内的相关位置来定义Tc限制参数,其中i是滤波边界的当前处理的线/列的索引,分别从边界的顶部/右侧位置开始。
下面的伪代码提供了Tc应用的示例实现方式:
在一些示例中,可以根据与当前处理的块的左上位置相关的位置,为块定义Tc值:
y=coordinateCurrentlyProcessedSample.y-coordinateTopLeftSampleOfBlock.y;
x=coordinateCurrentlyProcessedSample.x-coordinateTopLeftSampleOfBlock.x;
delta1=Clip3(-tc2[y][x],tc2[y][x],delta[y][x]);
视频解码器300可以被配置为使用处理后的块的参数,诸如块尺寸,以限制可用于决策和滤波过程的样本集,同时保留对决策和滤波过程的设计。视频解码器300可以使用诸如外推或填充过程的指定过程,来产生滤波过程所需、但由于限制而不可用的样本。
下面的伪代码提供了示例实现方式。在一些实现方式中,可以定义用于边界处理的一组滤波器。对滤波器的选择可以基于在块边界处邻接的块尺寸和边界样本的分类结果的组合。
DB_FILTER_BLOCK_SIZE1、DB_FILTER_BLOCK_SIZE2和DB_FILTER_BLOCK_SIZE3是变量,每个变量定义用于边界样本滤波的样本数量,作为示例定义3个滤波器的滤波器支持。
视频解码器300可以被配置为使用变换属性(诸如关于变换类型/基本函数的信息)以及以非零发信号通知到视频解码器300并因此存在于重构的样本块中的变换系数来选择解块滤波器参数,诸如滤波器类型、滤波器长度、Tc限制参数和/或空间采样跳过步长。
下面的伪代码提供了示例实现方式。假设视频编码器200和视频解码器300利用多变换集,例如{T1,T2,T3},其中视频编码器200选择适用于水平和垂直方向的最佳变换。在视频解码器300处,可以从比特流的语法元素中推导出对水平/垂直方向的变换适用性。下面指定了在VVC(草案2)的WD中使用的推导过程。
表1-变换和信令映射表
下面的伪代码可以用于解块滤波器参数推导:
下面是函数ApplyDeblockingProcessType1的示例。对其他函数(例如,解块函数)的设计也可以遵循类似的模式。
函数ApplyDeblockingProcessType1()
{
1.基于块尺寸、与块边界的正交、变换类型和非零编码变换系数的索引以及局部活动估计,推导出分类器的长度。
2.基于块尺寸、与块边界的正交、变换类型和非零编码变换系数的索引以及局部活动估计,推导出解块的长度。
3.基于块尺寸、与块边界的正交、变换类型和非零编码变换系数的索引以及局部活动估计,推导出在分类器或解块过程期间跳过的样本。
4.基于块尺寸、与块边界的正交、变换类型和非零编码变换系数的索引以及局部活动估计,推导出解块的参数,诸如Tc、局部阈值、QP调整。
视频解码器300可以被配置为使用P和Q块的量化参数来独立地设置关于P和Q滤波器选择的阈值。
iQPp=cuP.qp;
iQPq=cuQ.qp;
针对P块参数给出以下伪代码。针对Q块的处理可以是类似的。
const int iIndexTCp=Clip3(0,MAX_QP+DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET,Int(iQPp+DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET*(uiBs_loc-1)+(tcOffsetDiv2<<1)));
const int iIndexBp=Clip3(0,MAX_QP,iQP+(betaOffsetDiv2<<1));
const int iTcp=sm_tcTable[iIndexTC]*iBitdepthScale;
const int iBetap=sm_betaTable[iIndexB]*iBitdepthScale;
const int iSideThresholdp=(iBeta+(iBeta>>1))>>3;
const int iThrCutp=iTc*10;
在又一示例中,可以将与位置有关的解块的以下实现方式与本文的其他特征结合使用。
令numberQSide和numberPSide为应用于当前线的滤波器的长度。如上所述,滤波器长度numberQSide和numberPSide可以基于块尺寸。在该示例中,部署了两个滤波器,这些滤波器应用于对块边界的7个像素和3个像素进行滤波。通过表Tc7和Tc3表示与位置有关的限幅值的参数。
在以上示例中,“Src=piSrcP[-iOffSet*thePos]”说明了在解块滤波之前的样本值。“((refMiddle*dbCoeffsP[thePos]+refP*(64-dbCoeffsP[thePos])+32)>>6)”说明了应用解块滤波操作。“refP”或“refQ”表示在块边界的一侧(块P或Q侧)处的样本或在块边界的一侧(块P或Q侧)处的滤波值的线性组合的值。“refMiddle”表示在块边界的两侧处的样本或在块边界的两侧处的滤波值的线性组合的值。“Clip3(src-cvalue,src+cvalue,((refMiddle*dbCoeffsP[thePos]+refP*(64-dbCoeffsP[thePos])+32)>>6))”说明了将解块滤波值限幅到src-value和src+cvalue的范围内,其为滤波前的样本值加上/减去阈值cvalue,其中cvalue基于样本的位置和块尺寸而自适应。
如上所述,视频解码器300可以基于已应用解块滤波的块的尺寸来确定numberQSide和numberPSide。refMiddle表示对块P和Q的边界的每一侧处的样本应用滤波器之后的值。refP和refQ表示对块P和Q的样本应用滤波器之后的值。
在又一示例中,可以将与位置有关的解块的以下实现方式与本文的其他特征结合使用。
令numberQSide和numberPSide为应用于当前线的滤波器的长度。在该示例中,部署了两个滤波器,这些滤波器应用于对块边界的7个像素和3个像素进行滤波。通过表Tc7和Tc3表示与位置有关的限幅值的参数。
在以上示例中,“Src=piSrcP[-iOffSet*thePos]”说明了在解块滤波之前的样本值。“((refMiddle*dbCoeffsP[thePos]+refP*(64-dbCoeffsP[thePos])+32)>>6)”说明了应用解块滤波操作。“refP”和“refMiddle”是在块边界的一侧处的样本或在块边界的一侧处的滤波像素的线性组合的示例。“Clip3(src-cvalue,src+cvalue,((refMiddle*dbCoeffsP[thePos]+refP*(64-dbCoeffsP[thePos])+32)>>6))”说明了将解块滤波值限幅到src-value和src+cvalue的范围内,其为滤波前的样本值加上阈值cvalue,其中cvalue基于样本的位置和块尺寸而自适应。
如上所述,视频解码器300可以基于已应用解块滤波的块的尺寸来确定numberQSide和numberPSide。refMiddle表示对块P和Q的边界的每一侧处的样本应用滤波器之后的值。refP和refQ表示对块P和Q的样本应用滤波器之后的值。
在又一示例中,可以将与位置有关的解块的以下实现方式与本文的其他特征结合使用。
令numberQSide和numberPSide为应用于当前线的滤波器的长度。在该示例中,部署了两个滤波器,这些滤波器应用于对块边界的7个像素和3个像素进行滤波。通过表Tc7和Tc3表示与位置有关的限幅值的参数。
const char Tc7[4]={3,2,1,1};
const char Tc3[3]={3,2,1};
const Pel m4=piSrc[0];
const Pel m3=piSrc[-iOffset];
const Pel m5=piSrc[iOffset];
const Pel m2=piSrc[-iOffset*2];
const Pel m6=piSrc[iOffset*2];
const Pel m1=piSrc[-iOffset*3];
const Pel m7=piSrc[iOffset*3];
const Pel m0=piSrc[-iOffset*4];
piSrc[-iOffset]=Clip3(m3-Tc3[0]*tc,m3+Tc3[0]*tc,((m1+2*m2+2*m3+2*m4+m5+4)>>3));
piSrc[0]=Clip3(m4-Tc3[0]*tc,m4+Tc3[0]*tc,((m2+2*m3+2*m4+2*m5+m6+4)>>3));
piSrc[-iOffset*2]=Clip3(m2-Tc3[1]*tc,m2+Tc3[1]*tc,((m1+m2+m3+m4+2)>>2));
piSrc[iOffset]=Clip3(m5-Tc3[1]*tc,m5+Tc3[1]*tc,((m3+m4+m5+m6+2)>>2));
piSrc[-iOffset*3]=Clip3(m1-Tc3[2]*tc,m1+Tc3[2]*tc,((2*m0+3*m1+m2+m3+m4+4)>>3));
piSrc[iOffset*2]=Clip3(m6-Tc3[2]*tc,m6+Tc3[2]*tc,((m3+m4+m5+3*m6+2*m7+4)>>3));
在又一示例中,不对称滤波的以下确定条件可以与本文公开的其他特征结合使用。
·根据P或Q预测模式,在不对称情况下禁用长滤波器。
图6是示出可以执行本公开的技术的示例视频编码器200的框图。图6是出于说明的目的而被提供,并且不应被认为是对本公开中广泛例示和描述的技术的限制。出于说明的目的,本公开在诸如开发中的HEVC视频编码标准和H.266视频编码标准的视频编码标准的上下文中描述了视频编码器200。然而,本公开的技术不限于这些视频编码标准,并且通常可应用于视频编码和解码。
在图6的示例中,视频编码器200包括视频数据存储器230、模式选择单元202、残差生成单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、滤波器单元216、解码图片缓冲器(DPB)218和熵编码单元220。
视频数据存储器230可以存储将由视频编码器200的组件编码的视频数据。视频编码器200可以从例如视频源104(图1)接收存储在视频数据存储器230中的视频数据。DPB218可以充当参考图片存储器,其存储参考视频数据,以供视频编码器200在预测后续视频数据时使用。视频数据存储器230和DPB 218可以由各种存储设备中的任何一种形成,诸如动态随机访问存储器(DRAM),包括同步DRAM(SDRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM),或其他类型的存储设备。视频数据存储器230和DPB 218可以由相同的存储设备或分离的存储设备提供。在各种示例中,视频数据存储器230可以与视频编码器200的其他组件一起在芯片上,如图所示,或者相对于那些组件在芯片外。
在本公开中,对视频数据存储器230的引用不应解释为限于视频编码器200内部的存储器(除非如此明确描述),或者视频编码器200外部的存储器(除非如此明确描述)。相反,对视频数据存储器230的引用应被理解为存储视频编码器200所接收的用于编码的视频数据(例如,用于待编码的当前块的视频数据)的参考存储器。图1的存储器106也可以提供来自视频编码器200各个单元的输出的临时存储。
图6的各种单元被示出以帮助理解由视频编码器200执行的操作。这些单元可以被实现为固定功能电路、可编程电路或其组合。固定功能电路是指提供特定功能并在可以执行的操作上预设的电路。可编程电路是指可以被编程以执行各种任务并在可以执行的操作中提供灵活功能的电路。例如,可编程电路可以执行软件或固件,该软件或固件使可编程电路以由软件或固件的指令定义的方式进行操作。固定功能电路可以执行软件指令(例如,以接收参数或输出参数),但是固定功能电路执行的操作类型通常是不可变的。在一些示例中,一个或多个单元可以是不同的电路块(固定功能或可编程),并且在一些示例中,一个或多个单元可以是集成电路。
视频编码器200可以包括算术逻辑单元(ALU)、基本功能单元(EFU)、数字电路、模拟电路和/或由可编程电路形成的可编程核。在使用由可编程电路执行的软件来执行视频编码器200的操作的示例中,存储器106(图1)可以存储视频编码器200所接收和执行的软件的指令(例如,目标代码),或者视频编码器200中的另一存储器(未示出)可以存储这样的指令。
视频数据存储器230被配置为存储接收到的视频数据。视频编码器200可以从视频数据存储器230取回视频数据的图片,并将视频数据提供给残差生成单元204和模式选择单元202。视频数据存储器230中的视频数据可以是将被编码的原始视频数据。
模式选择单元202包括运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226。模式选择单元202可以包括附加功能单元,以根据其他预测模式执行视频预测。作为示例,模式选择单元202可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以是运动估计单元222和/或运动补偿单元224的一部分)、仿射单元、线性模型(LM)单元等。
模式选择单元202通常协调多个编码遍历,以测试编码参数的组合以及针对这种组合得到的率失真值。编码参数可以包括CTU到CU的分区、用于CU的预测模式、用于CU的残差数据的变换类型、用于CU的残差数据的量化参数等等。模式选择单元202可以最终选择具有比其他测试的组合更好的率失真值的编码参数的组合。
视频编码器200可以将从视频数据存储器230取回的图片分区为一系列CTU,并将一个或多个CTU封装在条带中。模式选择单元202可以根据树结构,诸如上述HEVC的QTBT结构或四叉树结构,来分区图片的CTU。如上所述,视频编码器200可以根据树结构从对CTU进行分区来形成一个或多个CU。这样的CU通常也可以称为“视频块”或“块”。
通常,模式选择单元202还控制其组件(例如,运动估计单元222、运动补偿单元224和帧内预测单元226),以生成用于当前块(例如,当前CU,或在HEVC中,PU和TU的重叠部分)的预测块。对于当前块的帧间预测,运动估计单元222可以执行运动搜索以识别一个或多个参考图片(例如,存储在DPB 218中的一个或多个先前编码的图片)中的一个或多个紧密匹配的参考块。特别地,运动估计单元222可以例如根据绝对差之和(SAD)、平方差之和(SSD)、平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)等,来计算表示潜在参考块与当前块的相似程度的值。运动估计单元222通常可以使用当前块与所考虑的参考块之间的逐样本差异来执行这些计算。运动估计单元222可以识别具有从这些计算产生的最低值的参考块,其指示与当前块最紧密匹配的参考块。
运动估计单元222可以形成一个或多个运动矢量(MV),该运动矢量定义相对于当前图片中的当前块的位置的、参考图片中的参考块的位置。然后,运动估计单元222可以将运动矢量提供给运动补偿单元224。例如,对于单向帧间预测,运动估计单元222可以提供单个运动矢量,而对于双向帧间预测,运动估计单元222可以提供两个运动矢量。然后,运动补偿单元224可以使用运动矢量来生成预测块。例如,运动补偿单元224可以使用运动矢量来取回参考块的数据。作为另一示例,如果运动矢量具有分数样本精度,则运动补偿单元224可以根据一个或多个插值滤波器来插值预测块的值。此外,对于双向帧间预测,运动补偿单元224可以取回由相应运动矢量标识的两个参考块的数据,并例如通过逐样本平均或加权平均来组合所取回的数据。
作为另一示例,对于帧内预测或帧内预测编码,帧内预测单元226可以根据与当前块相邻的样本来生成预测块。例如,对于方向模式,帧内预测单元226通常可以在数学上组合相邻样本的值,并在当前块上沿定义的方向填充这些计算出的值以产生预测块。作为另一示例,对于DC模式,帧内预测单元226可以计算当前块的相邻样本的平均值,并且生成预测块以包括针对预测块的每个样本的该所得平均值。
模式选择单元202将预测块提供给残差生成单元204。残差生成单元204从视频数据存储器230接收当前块的原始未编码版本,并从模式选择单元202接收预测块。残差生成单元204计算当前块和预测块之间的逐样本差异。所得的逐样本差异定义当前块的残差块。在一些示例中,残差生成单元204还可以确定残差块中的样本值之间的差异,以使用残差差分脉冲编码调制(RDPCM)来生成残差块。在一些示例中,可以使用执行二进制减法的一个或多个减法器电路来形成残差生成单元204。
在模式选择单元202将CU分区成PU的示例中,每个PU可以与亮度预测单元和对应的色度预测单元相关联。视频编码器200和视频解码器300可以支持具有各种尺寸的PU。如上所述,CU的尺寸可以指CU的亮度编码块的尺寸,并且PU的尺寸可以指PU的亮度预测单元的尺寸。假设特定CU的尺寸为2N×2N,则视频编码器200可以支持用于帧内预测的2N×2N或N×N的PU尺寸,以及用于帧间预测的2N×2N、2N×N、N×2N、N×N或类似的对称PU尺寸。视频编码器20和视频解码器30还可以支持用于帧间预测的2N×nU、2N×nD、nL×2N和nR×2N的PU尺寸的不对称分区。
在模式选择单元202不将CU进一步分区成PU的示例中,每个CU可以与亮度编码块和对应的色度编码块相关联。如上所述,CU的尺寸可以指CU的亮度编码块的尺寸。视频编码器200和视频解码器300可以支持2N×2N、2N×N或N×2N的CU尺寸。
对于其他视频编码技术,诸如作为一些示例的块内复制模式编码、仿射模式编码和线性模型(LM)模式编码,模式选择单元202经由与编码技术相关联的相应单元,生成用于正在编码的当前块的预测块。在一些示例中,诸如调色板模式编码,模式选择单元202可以不生成预测块,而是生成语法元素,该语法元素指示基于所选调色板重构块的方式。在这种模式中,模式选择单元202可以将这些语法元素提供给熵编码单元220以进行编码。
如上所述,残差生成单元204接收当前块和对应预测块的视频数据。然后,残差生成单元204生成用于当前块的残差块。为了生成残差块,残差生成单元204计算预测块和当前块之间的逐样本差异。
变换处理单元206将一个或多个变换应用于残差块,以生成变换系数的块(在本文中称为“变换系数块”)。变换处理单元206可以将各种变换应用于残差块以形成变换系数块。例如,变换处理单元206可以将离散余弦变换(DCT)、方向变换、Karhunen-Loeve变换(KLT)或概念上类似的变换应用于残差块。在一些示例中,变换处理单元206可以对残差块执行多个变换,例如初级变换和二次变换,诸如旋转变换。在一些示例中,变换处理单元206不将变换应用于残差块。
量化单元208可以对变换系数块中的变换系数进行量化,以产生量化的变换系数块。量化单元208可以根据与当前块相关联的量化参数(QP)值对变换系数块的变换系数进行量化。视频编码器200(例如,经由模式选择单元202)可以通过调整与CU相关联的QP值来调整应用于与当前块相关联的变换系数块的量化程度。量化可能引入信息的损失,因此,量化的变换系数可能具有比变换处理单元206产生的初始变换系数低的精度。
逆量化单元210和逆变换处理单元212可以分别将逆量化和逆变换应用于量化的变换系数块,以从变换系数块重构残差块。重构单元214可以基于重构的残差块和由模式选择单元202生成的预测块来产生与当前块相对应的重构块(尽管可能具有某种程度的失真)。例如,重构单元214可以将重构的残差块的样本添加到由模式选择单元202生成的预测块中的对应样本,以产生重构的块。
滤波器单元216可以对重构块执行一个或多个滤波器操作。例如,滤波器单元216可以执行解块操作以减少沿着CU边缘的块伪像。例如,滤波器单元216可以被配置为将由解块滤波引起的对样本的修改量与限幅值进行比较,并且响应于由解块滤波引起的对样本的修改量大于第一限幅值,通过限幅值而不是由解块滤波引起的对样本的修改量来修改值。也就是说,滤波器单元216可以被配置为限制对样本的修改量的大小。在一些示例中,可以跳过滤波器单元216的操作。
视频编码器200将重构块存储在DPB 218中。例如,在不执行滤波器单元216的操作的示例中,重构单元214可以将重构块存储到DPB 218。在执行滤波器单元216的操作的示例中,滤波器单元216可以将滤波后的重构块存储到DPB 218。运动估计单元222和运动补偿单元224可以从DPB 218取回参考图片,该参考图片由重构(并可能滤波)的块形成,以对随后编码的图片的块进行帧间预测。另外,帧内预测单元226可以使用当前图片在DPB 218中的重构块来对当前图片中的其他块进行帧内预测。
通常,熵编码单元220可以对从视频编码器200的其他功能组件接收的语法元素进行熵编码。例如,熵编码单元220可以对来自量化单元208的量化的变换系数块进行熵编码。作为另一示例,熵编码单元220可以对来自模式选择单元202的预测语法元素(例如,用于帧间预测的运动信息或用于帧内预测的帧内模式信息)进行熵编码。熵编码单元220可以对语法元素(其为视频数据的另一示例)执行一个或多个熵编码操作,以生成熵编码的数据。例如,熵编码单元220可以对数据执行上下文自适应可变长度编码(CAVLC)操作、CABAC操作、变量到变量(V2V)长度编码操作、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(SBAC)操作、概率区间划分熵(PIPE)编码操作、指数哥伦布编码操作或另一类型的熵编码操作。在一些示例中,熵编码单元220可以在语法元素未被熵编码的旁通模式下操作。
视频编码器200可以输出比特流,该比特流包括重构条带或图片的块所需的熵编码语法元素。特别地,熵编码单元220可以输出该比特流。
关于方框描述了上述操作。这样的描述应该被理解为用于亮度编码块和/或色度编码块的操作。如上所述,在一些示例中,亮度编码块和色度编码块是CU的亮度和色度分量。在一些示例中,亮度编码块和色度编码块是PU的亮度和色度分量。
在一些示例中,不需要针对色度编码块重复关于亮度编码块执行的操作。作为一个示例,不需要重复用于识别亮度编码块的运动矢量(MV)和参考图片的操作来识别色度块的MV和参考图片。相反,可以缩放亮度编码块的MV以确定色度块的MV,并且参考图片可以是相同的。作为另一示例,对于亮度编码块和色度编码块,帧内预测过程可以是相同的。
图7是示出可以执行本公开的技术的示例视频解码器300的框图。图7是出于说明的目的而被提供,并且不限制本公开中广泛例示和描述的技术。出于说明的目的,本公开描述了根据JEM和HEVC的技术描述的视频解码器300。然而,本公开的技术可以由被配置为其他视频编码标准的视频编码设备来执行。
在图7的示例中,视频解码器300包括编码图片缓冲器(CPB)存储器320、熵解码单元302、预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310、滤波器单元312和解码图片缓冲器(DPB)314。预测处理单元304包括运动补偿单元316和帧内预测单元318。预测处理单元304可以包括附加单元,以根据其他预测模式执行预测。作为示例,预测处理单元304可以包括调色板单元、块内复制单元(其可以形成运动补偿单元316的一部分)、仿射单元、线性模型(LM)单元等。在其他示例中,视频解码器300可以包括更多、更少或不同的功能组件。
CPB存储器320可以存储将由视频解码器300的组件解码的视频数据,诸如编码的视频比特流。例如,可以从计算机可读介质110(图1)获得存储在CPB存储器320中的视频数据。CPB存储器320可以包括存储来自编码视频比特流的编码视频数据(例如,语法元素)的CPB。而且,CPB存储器320可以存储除了编码图片的语法元素之外的视频数据,诸如表示来自视频解码器300的各个单元的输出的临时数据。DPB 314通常存储解码的图片,视频解码器300可以输出该解码的图片和/或使用该解码图片作为在对编码视频比特流的后续数据或图片进行解码时的参考视频数据。CPB存储器320和DPB 314可以由各种存储设备中的任何一种形成,诸如DRAM,包括SDRAM、MRAM、RRAM,或其他类型的存储设备。CPB存储器320和DPB 314可以由相同的存储设备或分离的存储设备提供。在各种示例中,CPB存储器320可以与视频解码器300的其他组件一起在芯片上,或者相对于那些组件在芯片外。
附加地或替代地,在一些示例中,视频解码器300可以从存储器120(图1)取回编码的视频数据。也就是说,存储器120可以存储数据,如上关于CPB存储器320所论述的。同样,当视频解码器300的一些或全部功能以将由视频解码器300的处理电路执行的软件执行时,存储器120可以存储将由视频解码器300执行的指令。
图7中所示的各种单元被示出以帮助理解由视频解码器300执行的操作。这些单元可以被实现为固定功能电路、可编程电路或其组合。类似于图6,固定功能电路是指提供特定功能并在可以执行的操作上预设的电路。可编程电路是指可以被编程以执行各种任务并在可以执行的操作中提供灵活功能的电路。例如,可编程电路可以执行软件或固件,该软件或固件使可编程电路以由软件或固件的指令定义的方式进行操作。固定功能电路可以执行软件指令(例如,以接收参数或输出参数),但是固定功能电路执行的操作类型通常是不可变的。在一些示例中,一个或多个单元可以是不同的电路块(固定功能或可编程),并且在一些示例中,一个或多个单元可以是集成电路。
视频解码器300可以包括ALU、EFU、数字电路、模拟电路和/或由可编程电路形成的可编程核。在视频解码器300的操作由在可编程电路上执行的软件执行的示例中,片上或片外存储器可以存储视频解码器300接收并执行的软件的指令(例如,目标代码)。
熵解码单元302可以从CPB接收编码的视频数据,并对视频数据进行熵解码以再现语法元素。预测处理单元304、逆量化单元306、逆变换处理单元308、重构单元310和滤波器单元312可以基于从比特流中提取的语法元素来生成解码的视频数据。
通常,视频解码器300在逐块的基础上重构图片。视频解码器300可以单独地对每个块执行重构操作(其中当前正在重构(即,解码)的块可以称为“当前块”)。
熵解码单元302可以对定义量化变换系数块的量化变换系数的语法元素、以及诸如量化参数(QP)和/或变换模式指示的变换信息进行熵解码。逆量化单元306可以使用与量化的变换系数块相关联的QP来确定量化程度,并且同样地,确定逆量化单元306要应用的逆量化程度。逆量化单元306可以例如执行逐位左移操作,以对量化的变换系数进行逆量化。逆量化单元306从而可以形成包括变换系数的变换系数块。
在逆量化单元306形成变换系数块之后,逆变换处理单元308可以将一个或多个逆变换应用于变换系数块,以生成与当前块相关联的残差块。例如,逆变换处理单元308可以将逆DCT、逆整数变换、逆Karhunen-Loeve变换(KLT)、逆旋转变换、逆方向变换或另一逆变换应用于变换系数块。
此外,预测处理单元304根据由熵解码单元302熵解码的预测信息语法元素生成预测块。例如,如果预测信息语法元素指示当前块是帧间预测的,则运动补偿单元316可以生成预测块。在这种情况下,预测信息语法元素可以指示DPB 314中的从其取回参考块的参考图片、以及运动矢量,该运动矢量识别相对于当前图片中的当前块的位置的、参考图片中的参考块的位置。运动补偿单元316通常可以以与关于运动补偿单元224(图6)所描述的方式基本相似的方式来执行帧间预测处理。
作为另一示例,如果预测信息语法元素指示当前块是帧内预测的,则帧内预测单元318可以根据由预测信息语法元素指示的帧内预测模式来生成预测块。再次,帧内预测单元318通常可以以与关于帧内预测单元226(图6)所描述的方式基本相似的方式来执行帧内预测处理。帧内预测单元318可以从DPB 314取回当前块的相邻样本的数据。
重构单元310可以使用预测块和残差块来重构当前块。例如,重构单元310可以将残差块的样本添加到预测块的对应样本以重构当前块。
滤波器单元312可以对重构块执行一个或多个滤波器操作。例如,滤波器单元312可以执行解块操作以减少沿着重构块的边缘的块伪像。例如,滤波器单元312可以被配置为将由解块滤波引起的对样本的修改量与限幅值进行比较,并且响应于由解块滤波引起的对样本的修改量大于第一限幅值,通过限幅值而不是由解块滤波引起的对样本的修改量来修改值。也就是说,滤波器单元312可以被配置为限制对样本的修改量的大小。不一定在所有示例中都执行滤波器单元312的操作。
视频解码器300可以将重构块存储在DPB 314中。例如,在不需要滤波器单元312的操作的示例中,重构单元310可以将重构块存储到DPB 314。在需要滤波器单元312的操作的示例中,滤波器单元312可以将滤波后的重构块存储到DPB 314。如上所述,DPB 314可以向预测处理单元304提供参考信息,诸如用于帧内预测的当前图片的样本、以及用于后续运动补偿的先前解码的图片的样本。此外,视频解码器300可以从DPB 314输出解码的图片(例如,解码的视频),用于随后在诸如图1的显示设备118的显示设备上呈现。
图8示出了图7中的滤波器单元312的示例实现方式。图6中的滤波器单元216可以以相同或相似的方式来实现。滤波器单元216和312可以可能地结合视频编码器200或视频解码器300的其他组件来执行本公开的技术。在图8的示例中,滤波器单元312包括解块滤波器342、SAO滤波器344和ALF/GALF滤波器346。SAO滤波器344可以例如被配置为确定块的样本的偏移值。ALF/GALF 346同样可以使用自适应环路滤波器和/或几何自适应环路滤波来对视频数据的块进行滤波。
滤波器单元312可以包括更少的滤波器和/或可以包括另外的滤波器。另外,图8中所示的特定滤波器可以以不同的顺序实现。其他环路滤波器(在编码循环中或在编码循环后)也可以用于平滑像素过渡或以其他方式提高视频质量。可以将由滤波器单元312输出的经滤波的重构视频块存储在DPB 314中,该DPB 314存储用于后续运动补偿的参考图片。DPB314可以是附加存储器的一部分或与附加存储器分开,该附加存储器存储解码的视频以用于稍后在诸如图1的显示设备118的显示设备上呈现。
视频解码器300(例如,滤波器单元312的解块滤波器342)可以被配置为根据本公开中描述的任何技术或技术组合来获得视频数据的第一重构块,并将解块滤波应用于第一重构块。为了获得视频数据的第一重构块,视频解码器300可以被配置为确定视频数据的预测块,将视频数据的残差块添加到视频数据的预测块。为了将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300可以将解块滤波应用于位于视频数据的第一重构块和视频数据的第二重构块的边界处的样本。为了将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300确定用于解块滤波的滤波器强度。
为了将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300可以选择用于解块滤波的滤波器。为了选择用于解块滤波的滤波器,视频解码器300可以基于与要滤波的边界正交的块的长度来选择滤波器。为了选择用于解块滤波的滤波器,视频解码器300基于与要滤波的边界对齐的块的长度来选择滤波器。为了选择用于解块滤波的滤波器,视频解码器300可以从具有不同长度的多个解块滤波器中选择滤波器。为了选择用于解块滤波的滤波器,视频解码器300从具有不同滤波器支持的多个解块滤波器中选择滤波器。
视频解码器300可以被配置为确定置信因子,并基于该置信因子确定样本修改量。视频解码器300可以通过用样本修改量修改第一重构块的样本,将解块滤波应用于第一重构块。视频解码器300可以通过将样本修改量限制为某个范围的值,基于置信度因子来确定样本修改量。置信因子可以例如是区间。
视频解码器300可以被配置为确定视频数据的第二预测块;将视频数据的第二残差块添加到视频数据的第二预测块,以确定与第一重构块相邻的视频数据的第二重构块;确定残差块的第一量化参数;确定第二残差块的第二量化参数;基于第一量化参数将解块滤波应用于第一重构块;以及基于第二量化参数将解块滤波应用于第二重构块。
为了基于第一量化参数将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300可以基于第一量化参数来确定用于第一重构块的样本的样本修改量,并通过基于第二量化参数确定用于第二重构块的样本的样本修改量,来基于第二量化参数将解块滤波应用于第二量化块。为了基于第一量化参数来确定用于第一重构块的样本的样本修改量,视频解码器300可以将用于第一重构块的样本的样本修改量限制为第一范围的值,并通过将用于第二重构块的样本的样本修改量限制为与第一范围的值不同的第二范围的值,来基于第二量化参数确定用于第二重构块的样本的样本修改量。
为了将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300可以选择用于解块滤波的解块滤波器参数。解块滤波参数可以例如包括滤波器类型、滤波器长度、限制参数或空间采样跳过步长中的一个或多个。为了选择用于解块滤波的解块滤波器参数,视频解码器300可以基于残差块的变换属性或变换系数中的一个或两者来选择解块滤波器参数。
为了将解块滤波应用于第一重构块,视频解码器300可以确定不可用样本的值,并使用所确定的值来应用解块滤波。为了确定不可用样本的值,视频解码器300可以执行外推过程和/或填充过程。视频解码器300可以基于第一重构块的块特性将不可用样本确定为不可用。
视频解码器300(例如,滤波器单元312的解块滤波器342)可以被配置为获得视频数据的第一重构块,其中第一重构块包括具有第一值的第一样本;将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块;基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值;将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值,通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值;以及输出视频数据的解块滤波块,其中在解块滤波块中,第一样本具有第一滤波值。
第一滤波值可以等于第一值加上第一限幅值,或者可以等于第一值减去第一限幅值。视频解码器300可以进一步基于用于第一重构块的解块滤波模式来确定用于第一样本的第一限幅值。
第一重构块可以包括具有第二值的第二样本,并且视频解码器300可以基于第二样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第二样本的第二限幅值,并且响应于由解块滤波引起的对第二样本的修改量小于第二限幅值,通过对第二样本的修改量修改第二值,以确定用于第二样本的第二滤波值。在这种示例中,在解块滤波块中,第二样本具有第二滤波值。
如果第一样本与第一重构块的边界之间的距离等于第二样本与第一重构块的边界之间的距离,则视频解码器300可以将第一限幅值设置为等于用于第二样本的第二限幅值。如果第一样本与第一重构块的边界之间的距离不同于第二样本与第一重构块的边界之间的距离,则视频解码器300可以将第一限幅值设置为不同于第二限幅值。
基于第一重构块的尺寸,视频解码器300可以确定将解块滤波器仅应用于从第一重构块的边界去除的六个或更少样本的样本。基于第一重构块的尺寸,视频解码器300可以确定解块滤波器被应用于从第一重构块的边界去除的两个或更少样本的样本。
第一限幅值可以随着与第一重构块的边界的距离而减小。例如,响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本与第一重构块的边界相邻,视频解码器300可以确定第一限幅值等于6。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的一个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于5。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的两个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于4。
响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的三个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于3。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的四个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于2。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的6行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的五个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于1。
响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的2行或列内的样本,并且响应于第一样本与第一重构块的边界相邻,视频解码器300可以确定第一限幅值等于6。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的2行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的一个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于4。响应于确定将解块滤波器应用于第一重构块的边界的2行或列内的样本,并且响应于第一样本是从第一重构块的边界去除的两个样本,视频解码器300可以确定第一限幅值等于2。
视频解码器300还可以被配置为获得视频数据的第二重构块,其中第二重构块包括具有第二值的第二样本,其中第二重构块与第一重构块共享边界,并且其中第一重构块和第二重构块尺寸不同;将解块滤波应用于第二重构块以确定第二解块滤波块;基于第二样本相对于第二重构块的边界的位置并基于第二重构块的尺寸,确定用于第二样本的第二限幅值;响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第二限幅值,通过第二限幅值修改第一值,以确定用于第二样本的第二滤波值;以及输出视频数据的第二解块滤波块,其中在第二解块滤波块中,第二样本具有第二滤波值。视频解码器300可以将解块滤波应用于第一重构块以确定第一解块滤波块包括利用第一长度的第一滤波器对第一重构块中的样本进行滤波,并且将解块滤波应用于第二重构块以确定第二解块滤波块包括利用第二长度的第二滤波器对第二重构块中的样本进行滤波,第二长度不同于第一长度。
图9是示出用于对当前块进行编码的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频编码器200(图1和图6)进行描述,但是应当理解,其他设备可以被配置为执行与图9的方法类似的方法。
在该示例中,视频编码器200最初预测当前块(350)。例如,视频编码器200可以形成当前块的预测块。然后,视频编码器200可以计算当前块的残差块(352)。为了计算残差块,视频编码器200可以计算原始未编码块与当前块的预测块之间的差异。然后,视频编码器200可以对残差块的系数进行变换和量化(354)。接下来,视频编码器200可以扫描残差块的量化后的变换系数(356)。在扫描期间或在扫描之后,视频编码器200可以对系数进行熵编码(358)。例如,视频编码器200可以使用CAVLC或CABAC对系数进行编码。然后,视频编码器200可以输出针对块的系数的熵编码数据(360)。
图10是示出用于对视频数据的当前块进行解码的示例方法的流程图。当前块可以包括当前CU。尽管关于视频解码器300(图1和图7)进行描述,但是应当理解,其他设备可以被配置为执行与图10类似的方法。
视频解码器300可以接收当前块的熵编码数据,诸如与当前块相对应的、熵编码预测信息和残差块的系数的熵编码数据(370)。视频解码器300可以对熵编码数据进行熵解码,以确定当前块的预测信息并再现残差块的系数(372)。视频解码器300可以例如使用如当前块的预测信息所指示的帧内或帧间预测模式来预测当前块(374),以计算当前块的预测块。然后,视频解码器300可以对再现的系数进行逆扫描(376),以创建量化变换系数的块。然后,视频解码器300可以对系数进行逆量化和逆变换以产生残差块(378)。视频解码器300可以通过组合预测块和残差块来最终解码当前块(380)。在将预测块和残差块组合以生成重构块之后,视频解码器300可以将一个或多个滤波器(例如,解块、SAO和/或ALF/GALF)应用于未滤波的重构块以生成滤波的重构块(382)。
图11是示出本公开中描述的示例视频解码技术的流程图。将关于诸如但不限于视频解码器300的通用视频解码器来描述图11的技术。在一些实例中,可以由诸如视频编码器200的视频编码器执行图11的技术,作为视频编码过程的一部分,在这种情况下,通用视频解码器对应于视频编码器200的解码循环(例如,逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元视214和滤波器单元216)。
在图11的示例中,视频解码器获得视频数据的第一重构块,其包括具有第一值的第一样本(400)。视频解码器将解块滤波应用于第一重构块以创建解块滤波块(402)。视频解码器基于第一样本相对于第一重构块的边界的位置并基于第一重构块的尺寸,确定用于第一样本的第一限幅值(404)。视频解码器300将第一限幅值与由解块滤波引起的对第一样本的修改量进行比较(406)。响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量大于第一限幅值(408,是),视频解码器通过第一限幅值修改第一值,以确定用于第一样本的第一滤波值(410)。响应于由解块滤波引起的对第一样本的修改量不大于第一限幅值(408,否),视频解码器通过由解块滤波引起的对第一样本的修改量来修改第一值(412)。视频解码器可以例如保持第一滤波值等于由解块滤波确定的滤波值,而不是设置第一滤波值等于第一值加上或减去限幅值。
将认识到,根据示例,本文描述的任何技术的某些动作或事件可以以不同的顺序执行,可以被添加、合并或完全省略(例如,并非所有描述的动作或事件是实施该技术所必需的)。此外,在某些示例中,动作或事件可以例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器同时地而不是顺序地执行。
在一个或多个示例中,可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现所描述的功能。如果以软件实现,则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输,并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质,其对应于诸如数据存储介质的有形介质,或者通信介质,包括例如根据通信协议来促进将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的任何介质。以这种方式,计算机可读介质通常可以对应于(1)非暂时性的有形计算机可读存储介质,或者(2)诸如信号或载波的通信介质。数据存储介质可以是任何可用介质,其可以由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以取回指令、代码和/或数据结构以实现本公开中描述的技术。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。
作为示例而非限制,这种计算机可读存储介质可以包括以下中的一个或多个:RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、闪存、或任何其他可用于以指令或数据结构的形式存储所需程序代码且可由计算机访问的介质。而且,任何连接都适当地称为计算机可读介质。例如,如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或诸如红外、无线电和微波的无线技术,从网站、服务器或其他远程源发送指令,则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线电和微波的无线技术被包括在介质的定义中。然而,应当理解,计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他瞬时介质,而是针对非瞬时的有形存储介质。本文使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘,其中磁盘通常以磁性方式复制数据,而光盘以光学方式用激光复制数据。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
指令可以由一个或多个处理器执行,诸如一个或多个DSP、通用微处理器、ASIC、FPGA或其他等效的集成或离散逻辑电路。因此,如本文所使用的,术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实现本文描述的技术的任何其他结构。另外,在一些方面,本文描述的功能可以在被配置用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内提供,或结合在组合编解码器中。同样,该技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。
本公开的技术可以在多种设备或装置中实现,包括无线手持机、集成电路(IC)或一组IC(例如,芯片组)。在本公开中描述各种组件、模块或单元,以强调被配置为执行所公开技术的设备的功能方面,但不一定需要由不同硬件单元来实现。相反,如上所述,各种单元可以组合在编解码器硬件单元中,或者由互操作硬件单元的集合提供,包括与合适的软件和/或固件结合的如上所述的一个或多个处理器。
已经描述了各种示例。这些和其他示例在所附权利要求的范围内。
Claims (40)
1.一种解码视频数据的方法,所述方法包括:
获得视频数据的第一重构块,其中所述第一重构块包括具有第一值的第一样本;
将解块滤波应用于所述第一重构块以创建第一解块滤波块;
基于所述第一样本相对于所述第一重构块的边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸,确定用于所述第一样本的第一限幅值;
将所述第一限幅值与由所述解块滤波引起的对所述第一样本的修改量进行比较;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第一样本的所述修改量大于所述第一限幅值,通过所述第一限幅值修改所述第一值,以确定用于所述第一样本的第一滤波值;以及
输出视频数据的第一解块滤波块,其中在所述第一解块滤波块中,所述第一样本具有所述第一滤波值,
所述方法还包括:
获得视频数据的第二重构块,其中所述第二重构块包括具有第二值的第二样本,其中所述第二重构块与所述第一重构块共享所述边界,并且其中所述第一重构块和所述第二重构块的尺寸不同;
将解块滤波应用于所述第二重构块以确定第二解块滤波块;
基于所述第二样本相对于所述第二重构块的边界的位置并基于所述第二重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量大于所述第二限幅值,通过所述第二限幅值修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值;以及
输出视频数据的第二解块滤波块,其中在所述第二解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值,
其中,
将解块滤波应用于所述第一重构块以确定所述第一解块滤波块包括:利用第一长度的第一滤波器对所述第一重构块中的样本进行滤波;以及
将解块滤波应用于所述第二重构块以确定所述第二解块滤波块包括:利用不同于所述第一长度的第二长度的第二滤波器对所述第二重构块中的样本进行滤波。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一滤波值等于所述第一值加上所述第一限幅值。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一滤波值等于所述第一值减去所述第一限幅值。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
还基于用于所述第一重构块的解块滤波模式,确定用于所述第一样本的所述第一限幅值。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一重构块包括具有第二值的第二样本,所述方法还包括:
基于所述第二样本相对于所述第一重构块的所述边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量小于所述第二限幅值,通过对所述第二样本的所述修改量来修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值;以及
其中在所述第一解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述第一样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离等于所述第二样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离,并且其中所述第一限幅值等于用于所述第二样本的所述第二限幅值。
7.根据权利要求5所述的方法,其中所述第一样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离不同于所述第二样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离,并且其中所述第一限幅值不同于所述第二限幅值。
8.根据权利要求1所述的方法,还包括:
基于所述第一重构块的所述尺寸,确定将解块滤波器仅应用于从所述第一重构块的所述边界去除的六个或更少样本的样本。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本与所述第一重构块的所述边界相邻,确定所述第一限幅值等于6。
10.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的一个样本,确定所述第一限幅值等于5。
11.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的两个样本,确定所述第一限幅值等于4。
12.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的三个样本,确定所述第一限幅值等于3。
13.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的四个样本,确定所述第一限幅值等于2。
14.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的五个样本,确定所述第一限幅值等于1。
15.根据权利要求1所述的方法,还包括:
基于所述第一重构块的所述尺寸,确定将解块滤波器应用于从所述第一重构块的所述边界去除的两个或更少样本的样本。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本与所述第一重构块的所述边界相邻,确定所述第一限幅值等于6。
17.根据权利要求15所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的一个样本,确定所述第一限幅值等于4。
18.根据权利要求15所述的方法,还包括:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的两个样本,确定所述第一限幅值等于2。
19.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法被执行为视频编码过程的一部分。
20.一种用于解码视频数据的设备,所述设备包括:
存储器,其被配置为存储视频数据;
一个或多个处理器,其在电路中实现并被配置为:
获得视频数据的第一重构块,其中所述第一重构块包括具有第一值的第一样本;
将解块滤波应用于所述第一重构块以创建第一解块滤波块;
基于所述第一样本相对于所述第一重构块的边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸,确定用于所述第一样本的第一限幅值;
将所述第一限幅值与由所述解块滤波引起的对所述第一样本的修改量进行比较;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第一样本的所述修改量大于所述第一限幅值,通过所述第一限幅值修改所述第一值,以确定用于所述第一样本的第一滤波值;以及
输出视频数据的第一解块滤波块,其中在所述第一解块滤波块中,所述第一样本具有所述第一滤波值,
所述一个或多个处理器还被配置为:
获得视频数据的第二重构块,其中所述第二重构块包括具有第二值的第二样本,其中所述第二重构块与所述第一重构块共享所述边界,并且其中所述第一重构块和所述第二重构块的尺寸不同;
将解块滤波应用于所述第二重构块以确定第二解块滤波块;
基于所述第二样本相对于所述第二重构块的边界的位置并基于所述第二重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量大于所述第二限幅值,通过所述第二限幅值修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值;以及
输出视频数据的第二解块滤波块,其中在所述第二解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值,
为了将解块滤波应用于所述第一重构块以确定所述第一解块滤波块,所述一个或多个处理器还被配置为:利用第一长度的第一滤波器对所述第一重构块中的样本进行滤波;以及
为了将解块滤波应用于所述第二重构块以确定所述第二解块滤波块,所述一个或多个处理器还被配置为:利用不同于所述第一长度的第二长度的第二滤波器对所述第二重构块中的样本进行滤波。
21.根据权利要求20所述的设备,其中所述第一滤波值等于所述第一值加上所述第一限幅值。
22.根据权利要求20所述的设备,其中所述第一滤波值等于所述第一值减去所述第一限幅值。
23.根据权利要求20所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
还基于用于所述第一重构块的解块滤波模式,确定用于所述第一样本的所述第一限幅值。
24.根据权利要求20所述的设备,其中所述第一重构块包括具有第二值的第二样本,并且其中所述一个或多个处理器还被配置为:
基于所述第二样本相对于所述第一重构块的所述边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量小于所述第二限幅值,通过对所述第二样本的所述修改量来修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值;以及
其中在所述第一解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值。
25.根据权利要求24所述的设备,其中所述第一样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离等于所述第二样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离,并且其中所述第一限幅值等于用于所述第二样本的所述第二限幅值。
26.根据权利要求24所述的设备,其中所述第一样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离不同于所述第二样本与所述第一重构块的所述边界之间的距离,并且其中所述第一限幅值不同于所述第二限幅值。
27.根据权利要求20所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
基于所述第一重构块的所述尺寸,确定将解块滤波器仅应用于从所述第一重构块的所述边界去除的六个或更少样本的样本。
28.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本与所述第一重构块的所述边界相邻,确定所述第一限幅值等于6。
29.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的一个样本,确定所述第一限幅值等于5。
30.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的两个样本,确定所述第一限幅值等于4。
31.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的三个样本,确定所述第一限幅值等于3。
32.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的四个样本,确定所述第一限幅值等于2。
33.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的6行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的五个样本,确定所述第一限幅值等于1。
34.根据权利要求20所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
基于所述第一重构块的所述尺寸,确定将解块滤波器应用于从所述第一重构块的所述边界去除的两个或更少样本的样本。
35.根据权利要求34所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本与所述第一重构块的所述边界相邻,确定所述第一限幅值等于6。
36.根据权利要求34所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的一个样本,确定所述第一限幅值等于4。
37.根据权利要求34所述的设备,其中所述一个或多个处理器还被配置为:
响应于确定将所述解块滤波器应用于所述第一重构块的所述边界的2行或列内的样本,并且响应于所述第一样本是从所述第一重构块的所述边界去除的两个样本,确定所述第一限幅值等于2。
38.根据权利要求20所述的设备,其中所述设备包括视频编码器,其被配置为对视频数据进行解码,作为视频编码过程的一部分。
39.一种存储指令的计算机可读存储介质,所述指令在由一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器:
获得视频数据的第一重构块,其中所述第一重构块包括具有第一值的第一样本;
将解块滤波应用于所述第一重构块以创建第一解块滤波块;
基于所述第一样本相对于所述第一重构块的边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸,确定用于所述第一样本的第一限幅值;
将所述第一限幅值与由所述解块滤波引起的对所述第一样本的修改量进行比较;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第一样本的所述修改量大于所述第一限幅值,通过所述第一限幅值修改所述第一值,以确定用于所述第一样本的第一滤波值;以及
输出视频数据的第一解块滤波块,其中在所述第一解块滤波块中,所述第一样本具有所述第一滤波值,
所述指令在由一个或多个处理器执行时还使所述一个或多个处理器:
获得视频数据的第二重构块,其中所述第二重构块包括具有第二值的第二样本,其中所述第二重构块与所述第一重构块共享所述边界,并且其中所述第一重构块和所述第二重构块的尺寸不同;
将解块滤波应用于所述第二重构块以确定第二解块滤波块;
基于所述第二样本相对于所述第二重构块的边界的位置并基于所述第二重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值;
响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量大于所述第二限幅值,通过所述第二限幅值修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值;以及
输出视频数据的第二解块滤波块,其中在所述第二解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值;
其中,将解块滤波应用于所述第一重构块以确定所述第一解块滤波块包括:利用第一长度的第一滤波器对所述第一重构块中的样本进行滤波;以及
将解块滤波应用于所述第二重构块以确定所述第二解块滤波块包括:利用不同于所述第一长度的第二长度的第二滤波器对所述第二重构块中的样本进行滤波。
40.一种用于解码视频数据的装置,所述装置包括:
用于获得视频数据的第一重构块的部件,其中所述第一重构块包括具有第一值的第一样本;
用于将解块滤波应用于所述第一重构块以创建第一解块滤波块的部件;
用于基于所述第一样本相对于所述第一重构块的边界的位置并基于所述第一重构块的尺寸、确定用于所述第一样本的第一限幅值的部件;
用于将所述第一限幅值与由所述解块滤波引起的对所述第一样本的修改量进行比较的部件;
用于响应于由所述解块滤波引起的对所述第一样本的所述修改量大于所述第一限幅值、通过所述第一限幅值修改所述第一值、以确定用于所述第一样本的第一滤波值的部件;以及
用于输出视频数据的第一解块滤波块的部件,其中在所述第一解块滤波块中,所述第一样本具有所述第一滤波值,
所述装置还包括:
用于获得视频数据的第二重构块的部件,其中所述第二重构块包括具有第二值的第二样本,其中所述第二重构块与所述第一重构块共享所述边界,并且其中所述第一重构块和所述第二重构块的尺寸不同;
用于将解块滤波应用于所述第二重构块以确定第二解块滤波块的部件;
用于基于所述第二样本相对于所述第二重构块的边界的位置并基于所述第二重构块的尺寸,确定用于所述第二样本的第二限幅值的部件;
用于响应于由所述解块滤波引起的对所述第二样本的修改量大于所述第二限幅值,通过所述第二限幅值修改所述第二值,以确定用于所述第二样本的第二滤波值的部件;以及
用于输出视频数据的第二解块滤波块的部件,其中在所述第二解块滤波块中,所述第二样本具有所述第二滤波值;
其中,用于将解块滤波应用于所述第一重构块以确定所述第一解块滤波块的部件包括:用于利用第一长度的第一滤波器对所述第一重构块中的样本进行滤波的部件;以及
用于将解块滤波应用于所述第二重构块以确定所述第二解块滤波块的部件包括:用于利用不同于所述第一长度的第二长度的第二滤波器对所述第二重构块中的样本进行滤波的部件。
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