CN113286152A - 视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质。该方法包括:确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外;当确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,确定所述当前块的允许的二元分割指示符、允许的三元分割指示符和允许的四元分割指示符中的一个是否为真;及,当允许的所述二元分割指示符、允许所述的三元分割指示符和允许的所述四元分割指示符都不为真时,对所述当前块应用隐式二元分割。

Description

视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质
引用并入
本申请要求于2020年2月20日提交的、申请号为62/979,184、发明名称为"图片边界上的块分解方法"的美国临时申请的优先权以及于2020年10月30日提交的美国申请第17/085,499号、发明名称为“图片边界上的块分解”的优先权,其全部内容通过引用并入本申请中。
技术领域
本申请涉及视频编解码技术,尤其涉及一种视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
本申请所提供的背景描述旨在整体呈现本申请的背景。在背景技术部分以及本说明书的各个方面中所描述的目前已署名的发明人的工作所进行的程度,并不表明其在本申请提交时作为现有技术,且从未明示或暗示其被承认为本申请的现有技术。
视频编码和解码,可以通过带有运动补偿的图片间预测来执行。未压缩的数字视频可包括一系列图片,每个图片具有例如1920×1080亮度样本及相关色度样本的空间维度。所述系列图片具有固定的或可变的图片速率(也非正式地称为帧率),例如每秒60个图片或60Hz。未压缩的视频具有非常大的比特率要求。例如,每个样本8比特的1080p60 4:2:0的视频(1920x1080亮度样本分辨率,60Hz帧率)要求接近1.5Gbit/s带宽。一小时这样的视频就需要超过600GB的存储空间。
视频编码和解码的一个目的,是通过压缩减少输入视频信号的冗余信息。视频压缩可以帮助降低对上述带宽或存储空间的要求,在某些情况下可降低两个或更多数量级。无损和有损压缩,以及两者的组合均可采用。无损压缩是指从压缩的原始信号中重建原始信号精确副本的技术。当使用有损压缩时,重建信号可能与原始信号不完全相同,但是原始信号和重建信号之间的失真足够小,使得重建信号可用于预期应用。有损压缩广泛应用于视频。容许的失真量取决于应用。例如,相比于电视应用的用户,某些消费流媒体应用的用户可以容忍更高的失真。可实现的压缩比反映出:较高的允许/容许失真可产生较高的压缩比。
视频编码器和解码器可利用几大类技术,例如包括:运动补偿、变换、量化和熵编码。
视频编解码技术包括称之为帧内编码的技术。在帧内编码中,在不参考先前重建的参考图片的样本或其它数据的情况下表示样本值。在一些视频编解码器中,图片在空间上被细分为样本块。当所有的样本块都以帧内模式编码时,该图片可以为帧内图片。帧内图片及其衍生,例如独立解码器刷新图片,可用于复位解码器状态,并且因此可用作编码视频比特流和视频会话中的第一图片,或用作静止图像。帧内块的样本可用于变换,且可在熵编码之前量化变换系数。帧内预测可以是使预变换域中的样本值最小化的技术。在某些情形下,变换后的DC值越小,且AC系数越小,则在给定的量化步长尺寸下需要越少的比特来表示熵编码之后的块。
如同从诸如MPEG-2代编码技术中所获知的,传统帧内编码不使用帧内预测。然而,一些较新的视频压缩技术包括:试图从例如周围样本数据和/或元数据中得到数据块的技术,其中周围样本数据和/或元数据是在空间相邻的编码/解码期间、且在解码顺序之前获得的。这种技术后来被称为"帧内预测"技术。需要注意的是,至少在某些情形下,帧内预测仅使用正在重建的当前图片的参考数据,而不使用参考图片的参考数据。
可以存在许多不同形式的帧内预测。当在给定的视频编码技术中可以使用超过一种这样的技术时,所使用的技术可以按帧内预测模式进行编码。在某些情形下,模式可具有子模式和/或参数,且这些模式可单独编码或包含在模式码字中。将哪个码字用于给定模式/子模式/参数组合会通过帧内预测影响编码效率增益,因此用于将码字转换成比特流的熵编码技术也会出现这种情况。
H.264引入了一种帧内预测模式,其在H.265中进行了改进,且在诸如被称为JEM/VVC/BMS的更新的编码技术中进一步被改进。通过使用属于已经可用的样本的相邻样本值可以形成预测块。在一些示例中,将相邻样本的样本值按照某一方向复制到预测块中。对所使用方向的引用可以被编码在比特流中,或者本身可以被预测。
在对图片进行视频编解码时,当编码块跨越图片边界时,此时若对该编码块使用二元分割的方式,将会降低编解码的效率。因此,在这种情况下,需要找到解决方案来改善编解码的效率。
发明内容
本申请的各实施例提供了视频解码方法、装置、计算机设备及存储介质。
本申请实施例提供了一种视频解码方法,包括:
确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外;
当确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,确定所述当前块的允许的二元分割指示符、允许的三元分割指示符和允许的四元分割指示符中的一个是否为真;及,
当允许的所述二元分割指示符、允许所述的三元分割指示符和允许的所述四元分割指示符都不为真时,对所述当前块应用隐式二元分割。
本申请实施例还提供了一种视频解码装置,其特征在于,包括:
第一确定模块,用于确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外;
第二确定模块,用于当所述第一确定模块确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,确定所述当前块的二元分割指示符、三元分割指示符和四元分割指示符中的一个是否为真;及,
应用模块,用于当所述第二确定模块确定所述二元分割指示符、所述三元分割指示符和所述四元分割指示符都不为真时,对所述当前块应用隐式二元分割。
本申请实施例还提供一种计算机设备,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述处理器加载并执行,以实现如上所述的视频解码方法。
本申请实施例还提供一种非暂时性计算机可读介质,其上存储有指令,当所述指令由计算机执行时,使得所述计算机执行如上所述的视频解码方法。
本申请实施例还提供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如上所述的视频解码方法。
由上述技术方案可见,本发明实施例提供的方法,不管最大多类型树深度、当前多类型树深度或最小二叉树节点大小是如何设置的,当当前编码块或CTU跨越图片边界时,使用隐式二元分割,改善了编解码的效率,提高了计算机设备的资源利用率。
附图说明
根据以下详细描述和附图,所公开的主题的其他特征、性质和各种优点将进一步明确,其中:
图1A是帧内预测模式的示例性子集的示意图;
图1B是示例性帧内预测方向的示意图;
图1C示出了一个示例中的当前块及其周围的空间合并候选的示意图;
图2是根据本申请一实施例的通信***的简化框图的示意图;
图3是根据本申请另一实施例的通信***的简化框图的示意图;
图4是根据本申请一实施例的解码器的简化框图的示意图;
图5是根据本申请一实施例的编码器的简化框图的示意图;
图6示出了根据本申请另一实施例的编码器的框图;
图7示出了根据本申请另一实施例的解码器的框图;
图8A示出了根据本申请一实施例的图片中4:2:0亮度样本和色度样本的标称垂直位置和水平位置的示意图;
图8B示出了根据本申请一实施例的图片中4:2:2亮度样本和色度样本的标称垂直位置和水平位置的示意图;
图8C示出了根据本申请一实施例的图片中4:2:4亮度样本和色度样本的标称垂直位置和水平位置的示意图;
图9A示出了根据本申请一实施例的将图片划分成编码树单元的示意图;
图9B示出了根据本申请一实施例的将图片划分成图块和光栅扫描条带的示意图;
图9C示出了根据本申请一实施例的将图片划分成图块和矩形条带的示意图;
图9D示出了根据本申请一实施例的将图片划分成图块、砖块和矩形条带的示意图;
图10A-10D示出了根据本申请实施例的多类型树分割模式的示意图;
图11示出了根据本申请一实施例的用于在四叉树以及嵌套的多类型树的编码树结构中示例性分割标志的信令的示意图;
图12示出了根据本申请一实施例的四叉树以及嵌套的多类型树的编码块结构的示意图;
图13A-13E示出了根据本申请实施例的不允许三元分割的示例性编码块的示意图;
图14A-14D示出了根据本申请实施例的二叉树分割和三叉树分割的示例性冗余分割模式的示意图;
图15A-15H示出了根据本申请实施例的示例性禁止二元分区和三元分区的示意图;
图16A-16D示出了根据本申请实施例的示例性二元分割和三元分割的示意图;
图17示出了根据本申请一实施例的流程图的示意图;以及
图18示出了根据本申请一实施例的计算机设备的示意图。
具体实施方式
参照图1A,右下方描绘了来自H.265的35个可能的预测方向中已知的八个预测方向的集合。箭头会聚的点(101)表示正在被预测的样本。箭头表示样本正在被预测的方向。例如,箭头(102)表示根据右上方与水平方向成45度角的至少一个样本,预测样本(101)。类似地,箭头(103)表示根据左下方与水平方向成22.5度角的至少一个样本,预测样本(101)。
仍然参考图1A,在左上方示出了一个包括4×4个样本的正方形块(104)(由粗虚线表示)。正方形块(104)由16个样本组成,每个样本用“S”、以及其在X维度上的位置和在Y纬度上的位置来标记。例如,样本S21是Y维度上的第二个(最上方)样本和X维度上的第一个样本(从左侧开始)。类似地,样本S44在X维度和Y维度上都是块(104)中的第四个样本。由于该块为4×4大小的样本,因此S44位于右下角。还示出了遵循类似编号方案的参考样本。参考样本用"R"、以及其相对于块(104)的Y位置(例如,行索引)和X位置(列索引)来标记。在H.264和H.265中,在重建时预测样本和块相邻,因此,不需要使用负值。
通过从信号通知的预测方向所占用的相邻样本来复制参考样本值,可以进行帧内图片预测。例如,假设编码视频比特流包括信令,对于该块,该信令指示与箭头(102)一致的预测方向,即,根据右上方与水平方向成45度角的至少一个预测样本来预测样本。在这种情况下,根据同一参考样本R05,预测样本S41、S32、S23和S14。然后,根据参考样本R08预测样本S44。
在某些情况下,例如通过内插,可以合并多个参考样本的值,以便计算参考样本,尤其是当方向不能被45度整除时。
随着视频编码技术的发展,可能的方向的数量已经增加了。在H.264(2003年)中,可以表示九种不同的方向。在H.265(2013年)和JEM/VVC/BMS中增加到了33个,而在此申请时,可以支持多达65个方向。已经进行了实验来识别最可能的方向,并且熵编码中的某些技术被用于使用少量比特来表示那些可能的方向,对于较不可能的方向则接受某些代价。此外,有时可以根据在相邻的、已经解码的块中所使用的相邻方向来预测方向本身。
图1B示出了根据JEM描绘65个帧内预测方向的示意图(105),以示出随时间增加的预测方向的数量。
表示方向的编码后视频比特流中帧内预测方向比特的映射可以根据不同的视频编码技术而不同;并且其范围可以例如从预测方向的简单直接映射到帧内预测模式、到码字、到涉及最可能模式的复杂自适应方案,以及类似技术。然而,在所有情况下,视频内容中可能存在某些方向,其在统计学上比其它方向更不可能出现。由于视频压缩的目的是减少冗余,所以在运行良好的视频编码技术中,与更可能的方向相比,那些不太可能的方向将使用更多数量的比特来表示。
运动补偿可以是一种有损压缩技术,且可涉及如下技术:来自先前重建的图片或重建图片一部分(参考图片)的样本数据块在空间上按运动矢量(下文称为MV)指示的方向移位后,用于新重建的图片或图片部分的预测。在某些情况下,参考图片可与当前正在重建的图片相同。MV可具有两个维度X和Y,或者三个维度,其中第三个维度表示使用中的参考图片(后者间接地可为时间维度)。
在一些视频压缩技术中,应用于某个样本数据区域的MV可根据其它MV来预测,例如根据与正在重建的区域空间相邻的另一个样本数据区域相关的、且按解码顺序在该MV前面的那些MV。这样做可以大大减少编码MV所需的数据量,从而消除冗余信息并增加压缩量。MV预测可以有效地进行,例如,当对从相机导出的输入视频信号(称为自然视频)进行编码时,存在一种统计上的可能性,即面积大于单个MV适用区域的区域,会朝着类似的方向移动,因此,在某些情况下,可以用邻近区域的MV导出的相似运动矢量进行预测。这导致针对给定区域发现的MV与根据周围MV预测的MV相似或相同,并且在熵编码之后,又可以用比直接编码MV时使用的比特数更少的比特数来表示。在某些情况下,MV预测可以是对从原始信号(即样本流)导出的信号(即MV)进行无损压缩的示例。在其它情况下,MV预测本身可能是有损的,例如由于根据几个周围MV计算预测值时产生的取整误差。
H.265/HEVC(ITU-T H.265建议书,“高效视频编解码(High Efficiency VideoCoding)”,2016年12月)中描述了各种MV预测机制。在H.265提供的多种MV预测机制中,本申请描述的是下文称作“空间合并”的技术。
请参考图1C,当前块(111)包括在运动搜索过程期间已由编码器发现的样本,根据已产生空间偏移的相同大小的先前块,可预测所述样本。另外,可从一个或至少两个参考图片相关联的元数据中导出所述MV,而非对MV直接编码。例如,使用关联于A0、A1和B0、B1、B2(分别对应112到116)五个周围样本中的任一样本的MV,(按解码次序)从最近的参考图片的元数据中导出所述MV。在H.265中,MV预测可使用相邻块也正在使用的相同参考图片的预测值。
I.视频解码器和编码器***
图2是根据本申请公开的实施例的通信***(200)的简化框图。通信***(200)包括至少两个终端装置,所述终端装置可通过例如网络(250)彼此通信。举例来说,通信***(200)包括通过网络(250)互连的第一终端装置(210)和第二终端装置(220)。在图2的实施例中,第一终端装置(210)和第二终端装置(220)执行单向数据传输。举例来说,第一终端装置(210)可对视频数据(例如由终端装置(210)采集的视频图片流)进行编码以通过网络(250)传输到第二端装置(220)。已编码的视频数据以一个或至少两个已编码视频码流形式传输。第二终端装置(220)可从网络(250)接收已编码视频数据,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显示视频图片。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。
在另一实施例中,通信***(200)包括执行已编码视频数据的双向传输的第三终端装置(230)和第四终端装置(240),所述双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输,第三终端装置(230)和第四终端装置(240)中的每个终端装置可对视频数据(例如由终端装置采集的视频图片流)进行编码,以通过网络(250)传输到第三终端装置(230)和第四终端装置(240)中的另一终端装置。第三终端装置(230)和第四终端装置(240)中的每个终端装置还可接收由第三终端装置(230)和第四终端装置(240)中的另一终端装置传输的已编码视频数据,且可对所述已编码视频数据进行解码以恢复视频数据,且可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2的实施例中,第一终端装置(210)、第二终端装置(220)、第三终端装置(230)和第四终端装置(240)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、媒体播放器和/或专用视频会议设备。网络(250)表示在第一终端装置(210)、第二终端装置(220)、第三终端装置(230)和第四终端装置(240)之间传送已编码视频数据的任何数目的网络,包括例如有线(连线的)和/或无线通信网络。通信网络(250)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。出于本申请的目的,除非在下文中有所解释,否则网络(250)的架构和拓扑对于本申请公开的操作来说可能是无关紧要的。
作为实施例,图3示出视频编码器和视频解码器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、在包括CD、DVD、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。
流式传输***可包括采集子***(313),所述采集子***可包括数码相机等视频源(301),所述视频源创建未压缩的视频图片流(302)。在实施例中,视频图片流(302)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流),视频图片流(302)被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流,视频图片流(302)可由电子装置(320)处理,所述电子装置(320)包括耦接到视频源(301)的视频编码器(303)。视频编码器(303)可包括硬件、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(302),已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流(304))被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流(304)),其可存储在流式传输服务器(305)上以供将来使用。一个或至少两个流式传输客户端子***,例如图3中的客户端子***(306)和客户端子***(308),可访问流式传输服务器(305)以检索已编码的视频数据(304)的副本(307)和副本(309)。客户端子***(306)可包括例如电子装置(330)中的视频解码器(310)。视频解码器(310)对已编码的视频数据的传入副本(307)进行解码,且产生可在显示器(312)(例如显示屏)或另一呈现装置(未描绘)上呈现的输出视频图片流(311)。在一些流式传输***中,可根据某些视频编码/压缩标准对已编码的视频数据(304)、视频数据(307)和视频数据(309)(例如视频码流)进行编码。该些标准的实施例包括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(320)和电子装置(330)可包括其它组件(未示出)。举例来说,电子装置(320)可包括视频解码器(未示出),且电子装置(330)还可包括视频编码器(未示出)。
图4是根据本申请公开的实施例的视频解码器(410)的框图。视频解码器(410)可设置在电子装置(430)中。电子装置(430)可包括接收器(431)(例如接收电路)。视频解码器(410)可用于代替图3实施例中的视频解码器(310)。
接收器(431)可接收将由视频解码器(410)解码的一个或至少两个已编码视频序列;在同一实施例或另一实施例中,一次接收一个已编码视频序列,其中每个已编码视频序列的解码独立于其它已编码视频序列。可从信道(401)接收已编码视频序列,所述信道可以是通向存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。接收器(431)可接收已编码的视频数据以及其它数据,例如,可转发到它们各自的使用实体(未标示)的已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(431)可将已编码视频序列与其它数据分开。为了防止网络抖动,缓冲存储器(415)可耦接在接收器(431)与熵解码器/解析器(420)(此后称为“解析器(420)”)之间。在某些应用中,缓冲存储器(415)是视频解码器(410)的一部分。在其它情况下,所述缓冲存储器(415)可设置在视频解码器(410)外部(未标示)。而在其它情况下,视频解码器(410)的外部设置缓冲存储器(未标示)以例如防止网络抖动,且在视频解码器(410)的内部可配置另一缓冲存储器(415)以例如处理播出定时。而当接收器(431)从具有足够带宽和可控性的存储/转发装置或从等时同步网络接收数据时,也可能不需要配置缓冲存储器(415),或可以将所述缓冲存储器做得较小。当然,为了在互联网等业务分组网络上使用,也可能需要缓冲存储器(415),所述缓冲存储器可相对较大且可具有自适应性大小,且可至少部分地实施于操作***或视频解码器(410)外部的类似元件(未标示)中。
视频解码器(410)可包括解析器(420)以根据已编码视频序列重建符号(421)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(410)的操作的信息,以及用以控制显示装置(412)(例如,显示屏)等显示装置的潜在信息,所述显示装置不是电子装置(430)的组成部分,但可耦接到电子装置(430),如图4中所示。用于显示装置的控制信息可以是辅助增强信息(Supplemental Enhancement Information,SEI消息)或视频可用性信息(VideoUsability Information,VUI)的参数集片段(未标示)。解析器(420)可对接收到的已编码视频序列进行解析/熵解码。已编码视频序列的编码可根据视频编码技术或标准进行,且可遵循各种原理,包括可变长度编码、霍夫曼编码(Huffman coding)、具有或不具有上下文灵敏度的算术编码等等。解析器(420)可基于对应于群组的至少一个参数,从已编码视频序列提取用于视频解码器中的像素的子群中的至少一个子群的子群参数集。子群可包括图片群组(Group of Pictures,GOP)、图片、图块、分片、宏块、编码单元(Coding Unit,CU)、块、变换单元(Transform Unit,TU)、预测单元(Prediction Unit,PU)等等。解析器(420)还可从已编码视频序列提取信息,例如变换系数、量化器参数值、运动矢量等等。
解析器(420)可对从缓冲存储器(415)接收的视频序列执行熵解码/解析操作,从而创建符号(421)。
取决于已编码视频图片或一部分已编码视频图片(例如:帧间图片和帧内图片、帧间块和帧内块)的类型以及其它因素,符号(421)的重建可涉及至少两个不同单元。涉及哪些单元以及涉及方式可由解析器(420)从已编码视频序列解析的子群控制信息控制。为了简洁起见,未描述解析器(420)与下文的至少两个单元之间的此类子群控制信息流。
除已经提及的功能块以外,视频解码器(410)可在概念上细分成如下文所描述的数个功能单元。在商业约束下运行的实际实施例中,这些单元中的许多单元彼此紧密交互并且可以彼此集成。然而,出于描述所公开主题的目的,概念上细分成下文的功能单元是适当的。
第一单元是缩放器/逆变换单元(451)。缩放器/逆变换单元(451)从解析器(420)接收作为符号(421)的量化变换系数以及控制信息,包括使用哪种变换方式、块大小、量化因子、量化缩放矩阵等。缩放器/逆变换单元(451)可输出包括样本值的块,所述样本值可输入到聚合器(455)中。
在一些情况下,缩放器/逆变换单元(451)的输出样本可属于帧内编码块;即:不使用来自先前重建的图片的预测性信息,但可使用来自当前图片的先前重建部分的预测性信息的块。此类预测性信息可由帧内图片预测单元(452)提供。在一些情况下,帧内图片预测单元(452)采用从当前图片缓冲器(458)提取的已重建信息生成大小和形状与正在重建的块相同的周围块。举例来说,当前图片缓冲器(458)缓冲部分重建的当前图片和/或完全重建的当前图片。在一些情况下,聚合器(455)基于每个样本,将帧内预测单元(452)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(451)提供的输出样本信息中。
在其它情况下,缩放器/逆变换单元(451)的输出样本可属于帧间编码和潜在运动补偿块。在此情况下,运动补偿预测单元(453)可访问参考图片存储器(457)以提取用于预测的样本。在根据符号(421)对提取的样本进行运动补偿之后,这些样本可由聚合器(455)添加到缩放器/逆变换单元(451)的输出(在这种情况下被称作残差样本或残差信号),从而生成输出样本信息。运动补偿预测单元(453)从参考图片存储器(457)内的地址获取预测样本可受到运动矢量控制,且所述运动矢量以所述符号(421)的形式而供运动补偿预测单元(453)使用,所述符号(421)例如是包括X、Y和参考图片分量。运动补偿还可包括在使用子样本精确运动矢量时,从参考图片存储器(457)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。
聚合器(455)的输出样本可在环路滤波器单元(456)中被各种环路滤波技术采用。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术,所述环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(也称作已编码视频码流)中的参数,且所述参数作为来自解析器(420)的符号(421)可用于环路滤波器单元(456)。然而,在其他实施例中,视频压缩技术还可响应于在解码已编码图片或已编码视频序列的先前(按解码次序)部分期间获得的元信息,以及响应于先前重建且经过环路滤波的样本值。
环路滤波器单元(456)的输出可以是样本流,所述样本流可输出到显示装置(412)以及存储在参考图片存储器(457),以用于后续的帧间图片预测。
一旦完全重建,某些已编码图片就可用作参考图片以用于将来预测。举例来说,一旦对应于当前图片的已编码图片被完全重建,且已编码图片(通过例如解析器(420))被识别为参考图片,则当前图片缓冲器(458)可变为参考图片存储器(457)的一部分,且可在开始重建后续已编码图片之前重新分配新的当前图片缓冲器。
视频解码器(410)可根据例如ITU-T H.265标准中的预定视频压缩技术执行解码操作。在已编码视频序列遵循视频压缩技术或标准的语法以及视频压缩技术或标准中记录的配置文件的意义上,已编码视频序列可符合所使用的视频压缩技术或标准指定的语法。具体地说,配置文件可从视频压缩技术或标准中可用的所有工具中选择某些工具作为在所述配置文件下可供使用的仅有工具。对于合规性,还要求已编码视频序列的复杂度处于视频压缩技术或标准的层级所限定的范围内。在一些情况下,层级限制最大图片大小、最大帧率、最大重建取样率(以例如每秒兆(mega)个样本为单位进行测量)、最大参考图片大小等。在一些情况下,由层级设定的限制可通过假想参考解码器(Hypothetical ReferenceDecoder,HRD)规范和在已编码视频序列中用信号表示的HRD缓冲器管理的元数据来进一步限定。
在实施例中,接收器(431)可连同已编码视频一起接收附加(冗余)数据。所述附加数据可以是已编码视频序列的一部分。所述附加数据可由视频解码器(410)用以对数据进行适当解码和/或较准确地重建原始视频数据。附加数据可呈例如时间、空间或信噪比(signal noise ratio,SNR)增强层、冗余分片、冗余图片、前向纠错码等形式。
图5是根据本申请公开的实施例的视频编码器(503)的框图。视频编码器(503)设置于电子装置(520)中。电子装置(520)包括传输器(540)(例如传输电路)。视频编码器(503)可用于代替图3实施例中的视频编码器(303)。
视频编码器(503)可从视频源(501)(并非图5实施例中的电子装置(520)的一部分)接收视频样本,所述视频源可采集将由视频编码器(503)编码的视频图像。在另一实施例中,视频源(501)是电子装置(520)的一部分。
视频源(501)可提供将由视频编码器(503)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列,所述数字视频样本流可具有任何合适位深度(例如:8位、10位、12位……)、任何色彩空间(例如BT.601 Y CrCB、RGB……)和任何合适取样结构(例如Y CrCb 4:2:0、Y CrCb4:4:4)。在媒体服务***中,视频源(501)可以是存储先前已准备的视频的存储装置。在视频会议***中,视频源(501)可以是采集本地图像信息作为视频序列的相机。可将视频数据提供为至少两个单独的图片,当按顺序观看时,这些图片被赋予运动。图片自身可构建为空间像素阵列,其中取决于所用的取样结构、色彩空间等,每个像素可包括一个或至少两个样本。所属领域的技术人员可以很容易理解像素与样本之间的关系。下文侧重于描述样本。
根据实施例,视频编码器(503)可实时或在由应用所要求的任何其它时间约束下,将源视频序列的图片编码且压缩成已编码视频序列(543)。施行适当的编码速度是控制器(550)的一个功能。在一些实施例中,控制器(550)控制如下文所描述的其它功能单元且在功能上耦接到这些单元。为了简洁起见,图中未标示耦接。由控制器(550)设置的参数可包括速率控制相关参数(图片跳过、量化器、率失真优化技术的λ值等)、图片大小、图片群组(group of pictures,GOP)布局,最大运动矢量搜索范围等。控制器(550)可用于具有其它合适的功能,这些功能涉及针对某一***设计优化的视频编码器(503)。
在一些实施例中,视频编码器(503)在编码环路中进行操作。作为简单的描述,在实施例中,编码环路可包括源编码器(530)(例如,负责基于待编码的输入图片和参考图片创建符号,例如符号流)和嵌入于视频编码器(503)中的(本地)解码器(533)。解码器(533)以类似于(远程)解码器创建样本数据的方式重建符号以创建样本数据(因为在本申请所考虑的视频压缩技术中,符号与已编码视频码流之间的任何压缩是无损的)。将重建的样本流(样本数据)输入到参考图片存储器(534)。由于符号流的解码产生与解码器位置(本地或远程)无关的位精确结果,因此参考图片存储器(534)中的内容在本地编码器与远程编码器之间也是按比特位精确对应的。换句话说,编码器的预测部分“看到”的参考图片样本与解码器将在解码期间使用预测时所“看到”的样本值完全相同。这种参考图片同步性基本原理(以及在例如因信道误差而无法维持同步性的情况下产生的漂移)也用于一些相关技术。
“本地”解码器(533)的操作可与例如已在上文结合图4详细描述视频解码器(410)的“远程”解码器相同。然而,另外简要参考图4,当符号可用且熵编码器(545)和解析器(420)能够无损地将符号编码/解码为已编码视频序列时,包括缓冲存储器(415)和解析器(420)在内的视频解码器(410)的熵解码部分,可能无法完全在本地解码器(533)中实施。
此时可以观察到,除存在于解码器中的解析/熵解码之外的任何解码器技术,也必定以基本上相同的功能形式存在于对应的编码器中。出于此原因,本申请侧重于解码器操作。可简化编码器技术的描述,因为编码器技术与全面地描述的解码器技术互逆。仅在某些区域中需要更详细的描述,并且在下文提供。
在操作期间,在一些实施例中,源编码器(530)可执行运动补偿预测编码。参考来自视频序列中被指定为“参考图片”的一个或至少两个先前已编码图片,所述运动补偿预测编码对输入图片进行预测性编码。以此方式,编码引擎(532)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差异进行编码,所述参考图片可被选作所述输入图片的预测参考。
本地视频解码器(533)可基于源编码器(530)创建的符号,对可指定为参考图片的图片的已编码视频数据进行解码。编码引擎(532)的操作可为有损过程。当已编码视频数据可在视频解码器(图5中未示)处被解码时,重建的视频序列通常可以是带有一些误差的源视频序列的副本。本地视频解码器(533)复制解码过程,所述解码过程可由视频解码器对参考图片执行,且可使重建的参考图片存储在参考图片高速缓存(534)中。以此方式,视频编码器(503)可在本地存储重建的参考图片的副本,所述副本与将由远端视频解码器获得的重建参考图片具有共同内容(不存在传输误差)。
预测器(535)可针对编码引擎(532)执行预测搜索。即,对于将要编码的新图片,预测器(535)可在参考图片存储器(534)中搜索可作为所述新图片的适当预测参考的样本数据(作为候选参考像素块)或某些元数据,例如参考图片运动矢量、块形状等。预测器(535)可基于样本块逐像素块操作,以找到合适的预测参考。在一些情况下,根据预测器(535)获得的搜索结果,可确定输入图片可具有从参考图片存储器(534)中存储的至少两个参考图片取得的预测参考。
控制器(550)可管理源编码器(530)的编码操作,包括例如设置用于对视频数据进行编码的参数和子群参数。
可在熵编码器(545)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(545)根据例如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等技术对各种功能单元生成的符号进行无损压缩,从而将所述符号转换成已编码视频序列。
传输器(540)可缓冲由熵编码器(545)创建的已编码视频序列,从而为通过通信信道(560)进行传输做准备,所述通信信道可以是通向将存储已编码的视频数据的存储设备的硬件/软件链路。传输器(540)可将来自视频编码器(503)的已编码视频数据与要传输的其它数据合并,所述其它数据例如是已编码音频数据和/或辅助数据流(未示出来源)。
控制器(550)可管理视频编码器(503)的操作。在编码期间,控制器(550)可以为每个已编码图片分配某一已编码图片类型,但这可能影响可应用于相应的图片的编码技术。例如,通常可将图片分配为以下任一种图片类型:
帧内图片(I图片),其可以是不将序列中的任何其它图片用作预测源就可被编码和解码的图片。一些视频编解码器容许不同类型的帧内图片,包括例如独立解码器刷新(Independent Decoder Refresh,“IDR”)图片。所属领域的技术人员了解I图片的变体及其相应的应用和特征。
预测性图片(P图片),其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片,所述帧内预测或帧间预测使用至多一个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。
双向预测性图片(B图片),其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片,所述帧内预测或帧间预测使用至多两个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。类似地,至少两个预测性图片可使用多于两个参考图片和相关联元数据以用于重建单个块。
源图片通常可在空间上细分成至少两个样本块(例如,4×4、8×8、4×8或16×16个样本的块),且逐块进行编码。这些块可参考其它(已编码)块进行预测编码,根据应用于块的相应图片的编码分配来确定所述其它块。举例来说,I图片的块可进行非预测编码,或所述块可参考同一图片的已编码的块来进行预测编码(空间预测或帧内预测)。P图片的像素块可参考一个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。B图片的块可参考一个或两个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。
视频编码器(503)可根据例如ITU-T H.265建议书的预定视频编码技术或标准执行编码操作。在操作中,视频编码器(503)可执行各种压缩操作,包括利用输入视频序列中的时间和空间冗余的预测编码操作。因此,已编码视频数据可符合所用视频编码技术或标准指定的语法。
在实施例中,传输器(540)可在传输已编码的视频时传输附加数据。源编码器(530)可将此类数据作为已编码视频序列的一部分。附加数据可包括时间/空间/SNR增强层、冗余图片和分片等其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI参数集片段等。
采集到的视频可作为呈时间序列的至少两个源图片(视频图片)。帧内图片预测(常常简化为帧内预测)利用给定图片中的空间相关性,而帧间图片预测则利用图片之间的(时间或其它)相关性。在实施例中,将正在编码/解码的特定图片分割成块,正在编码/解码的特定图片被称作当前图片。在当前图片中的块类似于视频中先前已编码且仍被缓冲的参考图片中的参考块时,可通过称作运动矢量的矢量对当前图片中的块进行编码。所述运动矢量指向参考图片中的参考块,且在使用至少两个参考图片的情况下,所述运动矢量可具有识别参考图片的第三维度。
在一些实施例中,双向预测技术可用于帧间图片预测中。根据双向预测技术,使用两个参考图片,例如按解码次序都在视频中的当前图片之前(但按显示次序可能分别是过去和将来)第一参考图片和第二参考图片。可通过指向第一参考图片中的第一参考块的第一运动矢量和指向第二参考图片中的第二参考块的第二运动矢量对当前图片中的块进行编码。具体来说,可通过第一参考块和第二参考块的组合来预测所述块。
此外,合并模式技术可用于帧间图片预测中以改善编码效率。
根据本申请公开的一些实施例,帧间图片预测和帧内图片预测等预测的执行以块为单位。举例来说,根据HEVC标准,将视频图片序列中的图片分割成编码树单元(codingtree unit,CTU)以用于压缩,图片中的CTU具有相同大小,例如64×64像素、32×32像素或16×16像素。一般来说,CTU包括三个编码树块(coding tree block,CTB),所述三个编码树块是一个亮度CTB和两个色度CTB。更进一步的,还可将每个CTU以四叉树拆分为一个或至少两个编码单元(coding unit,CU)。举例来说,可将64×64像素的CTU拆分为一个64×64像素的CU,或4个32×32像素的CU,或16个16×16像素的CU。在实施例中,分析每个CU以确定用于CU的预测类型,例如帧间预测类型或帧内预测类型。此外,取决于时间和/或空间可预测性,将CU拆分为一个或至少两个预测单元(prediction unit,PU)。通常,每个PU包括亮度预测块(prediction block,PB)和两个色度PB。在实施例中,编码(编码/解码)中的预测操作以预测块为单位来执行。以亮度预测块作为预测块为例,预测块包括像素值(例如,亮度值)的矩阵,例如8×8像素、16×16像素、8×16像素、16×8像素等等。
图6是根据本申请公开的另一实施例的视频编码器(603)的图。视频编码器(603)用于接收视频图片序列中的当前视频图片内的样本值的处理块(例如预测块),且将所述处理块编码到作为已编码视频序列的一部分的已编码图片中。在本实施例中,视频编码器(603)用于代替图3实施例中的视频编码器(303)。
在HEVC实施例中,视频编码器(603)接收用于处理块的样本值的矩阵,所述处理块为例如8×8样本的预测块等。视频编码器(603)使用例如率失真(rate-distortion,RD)优化来确定是否使用帧内模式、帧间模式或双向预测模式来编码所述处理块。当在帧内模式中编码处理块时,视频编码器(603)可使用帧内预测技术以将处理块编码到已编码图片中;且当在帧间模式或双向预测模式中编码处理块时,视频编码器(603)可分别使用帧间预测或双向预测技术将处理块编码到已编码图片中。在某些视频编码技术中,合并模式可以是帧间图片预测子模式,其中,在不借助预测值外部的已编码运动矢量分量的情况下,从一个或至少两个运动矢量预测值导出运动矢量。在某些其它视频编码技术中,可存在适用于主题块的运动矢量分量。在实施例中,视频编码器(603)包括其它组件,例如用于确定处理块模式的模式决策模块(未示出)。
在图6的实施例中,视频编码器(603)包括如图6所示的耦接到一起的帧间编码器(630)、帧内编码器(622)、残差计算器(623)、开关(626)、残差编码器(624)、通用控制器(621)和熵编码器(625)。
帧间编码器(630)用于接收当前块(例如处理块)的样本、比较所述块与参考图片中的一个或至少两个参考块(例如先前图片和后来图片中的块)、生成帧间预测信息(例如根据帧间编码技术的冗余信息描述、运动矢量、合并模式信息)、以及基于帧间预测信息使用任何合适的技术计算帧间预测结果(例如已预测块)。在一些实施例中,参考图片是基于已编码的视频信息解码的已解码参考图片。
帧内编码器(622)用于接收当前块(例如处理块)的样本、在一些情况下比较所述块与同一图片中已编码的块、在变换之后生成量化系数、以及在一些情况下还(例如根据一个或至少两个帧内编码技术的帧内预测方向信息)生成帧内预测信息。在实施例中,帧内编码器(622)还基于帧内预测信息和同一图片中的参考块计算帧内预测结果(例如已预测块)。
通用控制器(621)用于确定通用控制数据,且基于所述通用控制数据控制视频编码器(603)的其它组件。在实施例中,通用控制器(621)确定块的模式,且基于所述模式将控制信号提供到开关(626)。举例来说,当所述模式是帧内模式时,通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧内模式结果,且控制熵编码器(625)以选择帧内预测信息且将所述帧内预测信息添加在码流中;以及当所述模式是帧间模式时,通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧间预测结果,且控制熵编码器(625)以选择帧间预测信息且将所述帧间预测信息添加在码流中。
残差计算器(623)用于计算所接收的块与选自帧内编码器(622)或帧间编码器(630)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(624)用于基于残差数据操作,以对残差数据进行编码以生成变换系数。在实施例中,残差编码器(624)用于将残差数据从时域转换到频域,且生成变换系数。变换系数接着经由量化处理以获得量化的变换系数。在各种实施例中,视频编码器(603)还包括残差解码器(628)。残差解码器(628)用于执行逆变换,且生成已解码残差数据。已解码残差数据可适当地由帧内编码器(622)和帧间编码器(630)使用。举例来说,帧间编码器(630)可基于已解码残差数据和帧间预测信息生成已解码块,且帧内编码器(622)可基于已解码残差数据和帧内预测信息生成已解码块。适当处理已解码块以生成已解码图片,且在一些实施例中,所述已解码图片可在存储器电路(未示出)中缓冲并用作参考图片。
熵编码器(625)用于将码流格式化以产生已编码的块。熵编码器(625)根据HEVC标准等合适标准产生各种信息。在实施例中,熵编码器(625)用于获得通用控制数据、所选预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和码流中的其它合适的信息。应注意,根据所公开的主题,当在帧间模式或双向预测模式的合并子模式中对块进行编码时,不存在残差信息。
图7是根据本申请公开的另一实施例的视频解码器(710)的图。视频解码器(710)用于接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图像,且对所述已编码图像进行解码以生成重建的图片。在实施例中,视频解码器(710)用于代替图3实施例中的视频解码器(310)。
在图7实施例中,视频解码器(710)包括如图7中所示耦接到一起的熵解码器(771)、帧间解码器(780)、残差解码器(773)、重建模块(774)和帧内解码器(772)。
熵解码器(771)可用于根据已编码图片来重建某些符号,这些符号表示构成所述已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如用于对所述块进行编码的模式(例如帧内模式、帧间模式、双向预测模式、后两者的合并子模式或另一子模式)、可分别识别供帧内解码器(772)或帧间解码器(780)用以进行预测的某些样本或元数据的预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、呈例如量化的变换系数形式的残差信息等等。在实施例中,当预测模式是帧间或双向预测模式时,将帧间预测信息提供到帧间解码器(780);以及当预测类型是帧内预测类型时,将帧内预测信息提供到帧内解码器(772)。残差信息可经由逆量化并提供到残差解码器(773)。
帧间解码器(780)用于接收帧间预测信息,且基于所述帧间预测信息生成帧间预测结果。
帧内解码器(772)用于接收帧内预测信息,且基于所述帧内预测信息生成预测结果。
残差解码器(773)用于执行逆量化以提取解量化的变换系数,且处理所述解量化的变换系数,以将残差从频域转换到空间域。残差解码器(773)还可能需要某些控制信息(用以获得量化器参数QP),且所述信息可由熵解码器(771)提供(未标示数据路径,因为这仅仅是低量控制信息)。
重建模块(774)用于在空间域中组合由残差解码器(773)输出的残差与预测结果(可由帧间预测模块或帧内预测模块输出)以形成重建的块,所述重建的块可以是重建的图片的一部分,所述重建的图片继而可以是重建的视频的一部分。应注意,可执行解块操作等其它合适的操作来改善视觉质量。
应注意,可使用任何合适的技术来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。在实施例中,可使用一个或至少两个集成电路来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。在另一实施例中,可使用执行软件指令的一个或至少两个处理器来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。
II.源格式、已解码格式和输出图片格式
根据本申请各实施例,由比特流表示的视频源是遵循解码顺序的图片序列。源图片和已解码图片均由以下至少一个样本阵列组成:(i)仅亮度(Y)(单色);(ii)亮度和两个色度(YCbCr或YCgCo);(iii)绿色、蓝色和红色(GBR,也称为RGB);以及(iv)表示其它未指定的单色或三基色颜色采样的阵列(例如,YZX,也称为XYZ)。
在一些相关示例中,而不管实际使用的颜色表示方法是怎样的,与这些阵列相关联的变量和项被称为亮度(或L或Y)和色度,其中两个色度阵列被称为Cb和Cr。实际使用中的颜色表示方法可由语法指示。
例如,在表1中,变量SubWidthC和SubHeightC取决于色度格式采样结构,通过变量chroma_format_idc和separate_colour_plane_flag来指定色度格式采样结构。在一些相关示例中,chroma_format_idc、SubWidthC和SubHeightC的其它值也被指定。
表1
Figure BDA0002939869170000231
在单色样本中,仅有一个样本阵列,其名义上被认为是亮度阵列。在4:2:0采样中,两个色度阵列中的每一个具有亮度阵列的一半高度和一半宽度。在4:2:2采样中,两个色度阵列中的每一个具有亮度阵列的相同高度和一半宽度。在4:4:4采样中,如果separate_colour_plane_flag等于0,则两个色度阵列中的每一个具有与亮度阵列相同的高度和宽度。否则(separate_colour_plane_flag等于1),三个色平面被分别处理为单色样本图片。
视频序列中亮度阵列和色度阵列中表示每个样本所需的位数在8到16(包括8和16)的范围内,并且亮度阵列中使用的位数可以不同于色度阵列中使用的位数。
当chroma_format_idc的值等于1时,图8A示出了图片中亮度样本和色度样本的标称垂直相对位置和水平相对位置。可选的色度样本相对位置可以在视频可用性信息中被指示。
当chroma_format_idc的值等于2时,图8B示出了色度样本与相应的亮度样本处在相同的位置以及在图片中的标称位置。
当chroma_format_idc的值等于3时,图8C示出了对于所有情况的图片,所有阵列样本处在相同的位置以及且在图片中的标称位置。
III.VVC中的分区
在诸如HEVC和VVC的一些相关示例中,图片可以被划分成CTU序列。对于具有三个样本阵列的图片,CTU包括N×N的亮度样本块以及两个相应的色度样本块。图9A示出了将图片划分成CTU的示例。虽然亮度变换块的最大大小是64×64,CTU中亮度块的最大允许大小被指定为128×128。
根据本申请各实施例,可将图片划分成至少一个图块行和至少一个图块列。图块可以是覆盖图片的矩形区域的CTU序列。图块可被划分成至少一个砖块,每个砖块包括图块内的数个CTU行。没有被分区成多个砖块的图块也可以被称为砖块。然而,作为图块的真实子集的砖块不被称为图块。条带包括图片的多个图块或图块的数个砖块。
在一些相关示例中,支持两种条带模式,即光栅扫描条带模式和矩形条带模式。在光栅扫描条带模式中,条带包含图片的图块光栅扫描中的图块序列。在矩形条带模式中,条带包含共同形成图片的矩形区域的数个砖块。矩形条带内的砖块遵循条带的砖块光栅扫描的顺序。
图9B示出了将图片划分成图块和光栅扫描条带的示例,其中图片被划分成12个图块和3个光栅扫描条带。图9C示出了将图片划分成图块和矩形条带的示例,其中将图片划分成24个图块(6个图块列和4个图块行)和9个矩形条带。图9D示出了将图片划分成图块、砖块和矩形条带的示例,其中图片被划分成4个图块(2个图块列和2个图块行)、11个砖块(左上图块包含1个砖块,右上图块包含5个砖块,左下图块包含2个砖块,右下图块包含3个砖块)和4个矩形条带。
在一些相关示例中,诸如HEVC中,通过使用称为编码树的四叉树(QT)结构,将CTU分割成CU,以适应各种局部特性。在叶CU级上,确定是否使用图片间(时间)或图片内(空间)预测对编码图片区域进行编码。可根据PU分割类型,将每个叶CU进一步分割成一个、两个或四个PU。在一个PU内,应用相同的预测过程,并且以PU为基础,将相关信息发送到解码器。在通过基于PU分割类型应用预测过程获得残差块之后,根据与CU的编码树类似的另一四叉树结构,可以将叶CU分区成变换单元(TU)。HEVC结构的特征之一是,它具有包括CU、PU和TU的多个分区概念。
在一些相关示例中,诸如VVC,可以用四叉树以及嵌套多类型树,并使用二元和三元分割分段结构,来代替多个分区单元类型的概念。即,四叉树及嵌套多类型树消除了CU、PU和TU概念的分离(除非CU的大小对于最大变换长度来说太大),并且支持CU分区形状具有更大的灵活性。在编码树结构中,CU可以具有正方形或矩形形状。CTU可以首先根据四叉树(称为四叉树)结构进行分区。然后,可以通过多类型树结构,进一步对四叉树叶节点进行分区。如图10A至图10D所示,在多类型树结构中,有四种分割类型,即,垂直二元分割(SPLIT_BT_VER)、水平二元分割(SPLIT_BT_HOR)、垂直三元分割(SPLIT_TT_VER)和水平三元分割(SPLIT_TT_HOR)。多类型树叶节点被称为CU。除非CU对于最大变换长度来说太大,否则此分割可用于预测和变换处理,而无需任何进一步分区。这意味着,在大多数情况下,在具有四叉树以及嵌套的多类型树的编码块结构中,CU、PU和TU具有相同的块大小。当最大支持变换长度小于CU的颜色分量的宽度或高度时,会发生例外情况。
图11图示了根据本申请实施例的在四叉树以及嵌套的多类型树的编码树结构中分区分割信息的示例性信令机制。CTU被视为四叉树的根,并且首先根据四叉树结构进行分区。然后,如果允许的话,可以通过多类型树结构,进一步对四叉树叶节点进行分区。在多类型树结构中,可发信号通知第一标志(例如,mtt_split_cu_flag),以指示是否进一步对节点进行分区。当确定节点被进一步分区时,可以发信号通知第二标志(例如,mtt_split_cu_vertical_flag),以指示分割方向,然后可以发信号通知第三标志(例如,mtt_split_cu_binary_flag),以指示分割是二元分割还是三元分割。基于mtt_split_cu_vertical_flag和mtt_split_cu_binary_flag的值,可以导出CU的多类型树分割模式(MttSplitMode),如表2所示。
表2
Figure BDA0002939869170000261
图12示出了使用四叉树以及嵌套的多类型树的编码块结构,将CTU划分成多个CU的示例,其中粗体块边缘表示四叉树分区,剩余边缘表示多类型树分区。具有嵌套的多类型树分区的四叉树,可以提供由CU组成的内容自适应编码树结构。CU的大小可以与CTU一样大,或者以亮度样本为单位,小至4×4。对于4:2:0色度格式的情况,最大色度CB大小可以是64×64,并且最小色度CB大小可以是2×2。
在一些相关示例中,诸如VVC,最大支持亮度变换大小可以是64×64,并且最大支持色度变换大小可以是32×32。当CB的宽度或高度大于最大变换宽度或高度时,CB在水平和/或垂直方向上进行自动分割,以满足对应方向上的变换大小限制。
针对四叉树以及嵌套的多类型树编码树方案,以下参数定义和指定了序列参数集(SPS)语法元素:(i)CTU大小,即四叉树的根节点大小;(ii)MinQTSize,即最小允许的四叉树叶节点大小;(iii)MaxBTSize,即最大允许二叉树根节点大小;(iv)MaxTsize,即最大允许三叉树根节点大小;(v)MaxMttDepth,即从四叉树树叶分割出的多类型树的最大允许层次深度;(vi)MinBTSize,即最小允许二叉树叶节点大小;以及(vii)MinTtSize,即最小允许三叉树叶节点大小。
在四叉树以及嵌套的多类型树编码树结构的一个示例中,可以将CTU大小设置为128×128亮度样本以及相应的两个4:2:0色度样本的64×64块,可以将MinQTSize设置为16×16,可以将MaxBTSize设置为128×128,可以将MaxTtSize设置为64×64,可以将MinBtSize和MinTtSize(针对宽度和高度两者)设置为4×4,并且可以将MaxMttDepth设置为4。首先将四叉树分区应用于CTU,以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点的大小可以从MinQTSize(例如,16×16)变化到CTU大小(例如,128×128)。如果叶QT节点是128×128,则其不会再进行二叉树分割,因为其大小超过MaxBtSize和MaxTtSize(例如,64×64)。否则,可以对叶QT节点进一步进行多类型树分区。因此,四叉树叶节点也可以是多类型树的根节点,并且多类型树深度(mttDepth)为0。当多类型树深度达到MaxMttDepth(例如,4)时,不考虑进一步的分割。当多类型树节点等于MinBtSize的宽度且小于或等于2*MinTtSize时,不考虑进一步的水平分割。类似地,当多类型树节点的高度等于MinBTSize且小于或等于2*MinTtSize时,不考虑进一步的垂直分割。
在一些相关用例中,诸如VVC,为了在硬件解码器中允许64×64亮度块和32×32色度流线设计,当亮度编码块的宽度或高度大于64时,禁止TT分割,如图13A至图13E所示。当色度编码块的宽度或高度大于32时,TT分割也被禁止。
在一些相关用例中,诸如VVC,编码树方案可以支持亮度和色度具有单独的块树结构的能力。在示例中,对于P和B条带,一个CTU中的亮度和色度CTB共享相同的编码树结构。然而,对于I条带,亮度和色度可以具有单独的块树结构。当应用单独的块树模式时,可以通过一种编码树结构将亮度CTB分区为CU,而通过另一编码树结构将色度CTB分区为色度CU。这意味着,I条带中的CU可以包括亮度分量的编码块或两个色度分量的编码块,并且P或B条带中的CU可以包括所有三个颜色分量的编码块,除非视频是单色的。
根据本申请各实施例,当树节点块的一部分超过底部或右图片边界时,可强制对树节点块进行分割,直到每一已编码CU的样本(例如,所有样本)位于图片边界内为止。可以在诸如VVC的一些相关示例中应用以下分割规则。
在实施例中,树节点块的一部分超过底部图片边界和右图片边界。如果该块是QT节点并且该块的大小大于最小QT大小(例如,16×16),则可以使用QT分割模式强制对该块进行分割。否则,可以强制以SPLIT_BT_HOR模式对该块进行分割。
在实施例中,树节点块的一部分超过底部图片边界。如果该块是QT节点并且该块的大小大于最小QT大小和最大BT大小(例如,128×128),则可以使用QT分割模式强制对该块进行分割。否则,如果该块是QT节点,并且该块的大小大于最小QT大小且小于或等于最大BT大小,则可以使用QT分割模式或SPLIT_BT_HOR模式,强制对该块进行分割。否则,如果该块是MTT节点或者该块的大小小于或等于最小QT大小,则可以使用SPLIT_BT_HOR模式,强制对该块进行分割。
在实施例中,树节点块的一部分超过右图片边界。如果该块是QT节点,并且该块的大小大于最小QT大小和最大BT大小,则可以使用QT分割模式强制对该块进行分割。否则,如果该块是QT节点,并且该块的大小大于最小QT大小且小于或等于最大BT大小,则可以使用QT分割模式或SPLIT_BT_VER模式,强制对该块进行分割。否则,如果该块是MTT节点或者该块的大小小于或等于最小QT大小,则可以使用SPLIT_BT_VER模式强制对该块进行分割。
四叉树以及嵌套的多类型树编码块结构,可以提供高度灵活的块分区结构。由于多类型树中的分割类型,不同的分割模式可能会导致相同的编码块结构。在一些相关示例中,诸如VVC,可以不允许使用一部分的冗余分割模式。
图14A至图14D图示了根据本申请实施例的二叉树分割和三叉树分割的冗余分割模式的示例。在一个方向上,两层连续的二元分割,可以与三叉树分割、随后是中央分区的二叉树分割,具有相同的编码块结构。在这种情况下,可以通过语法禁止在三叉树分割的中央分区的给定方向上进行二叉树分割。此限制可应用于所有图片中的CU。
当进行如上所述禁止分割时,可以修改相应语法元素的信令,以说明禁止的情况。例如,当识别出图14A至图14D中的任一情况(例如,对于中央分区的CU禁止二元分割)时,指定分割是二元分割还是三元分割的语法元素mtt_split_cu_binary_flag,被解码器推断为等于0,而不是被发信号通知。
根据本申请各实施例,定义虚拟管线数据单元(VPDU)为图片中的非重叠单元。在硬件解码器中,多个管线级同时处理连续的VPDU。VPDU大小可以与大多数管线级中的缓冲器大小成比例,因此保持VPDU大小较小是很重要的。在一些硬件解码器中,VPDU大小可以被设置为最大变换块(TB)大小。然而,在一些相关示例中,诸如VVC,TT和BT分区可能会导致VPDU大小增加。
为了将VPDU大小保持为64×64亮度样本,如图15A至图15H所示,可以应用以下规范分区限制(进行了语法信令修改):(i)对于宽度或高度或者二者都等于128的CU,不允许进行TT分割;(ii)对于128×N的CU,N≤64(例如,宽度等于128,并且高度小于128),不允许进行水平BT分割;以及(iii)对于N×128的CU,N≤64(例如,高度等于128,并且宽度小于128),不允许进行垂直BT。
根据本申请各实施例,在一些硬件视频编码器和解码器中,当图片具有更多的小的帧内块时,由于样本处理数据与相邻的帧内块相关,处理吞吐量下降。帧内块的预测器生成需要来自相邻块的顶部边界重建样本和左侧边界重建样本。因此,必须逐块按顺序处理帧内预测。
在诸如HEVC的一些相关示例中,最小帧内CU具有8×8亮度样本的大小。最小帧内CU的亮度分量,可以被进一步分割成四个4×4亮度帧内PU,但是最小帧内CU的色度分量不能被进一步分割。因此,当处理4×4色度帧内块或4×4亮度帧内块时,硬件处理吞吐量出现最差情况。在一些相关示例中,诸如VVC,为了提高最差情况的吞吐量,通过限制色度帧内CB的分区,将不允许大小小于16个色度样本(例如,大小是2×2、4×2或2×4)的色度帧内CB和宽度小于4个色度样本(大小是2×N)的色度帧内CB。
在单个编码树中,定义最小色度帧内预测单元(SCIPU)为如下的编码树节点,其色度块大小大于或等于16个色度样本且至少一个子亮度块的大小为64个亮度样本,或其色度块大小不为2×N且至少一个子亮度块的大小为4×N亮度样本。在每个SCIPU中,所有CB是帧间的,或者所有CB是非帧间的(即帧内的或帧内块副本)。在非帧间SCIPU的情况下,对于非帧间SCIPU的色度,不再进行分割,并且允许对SCIPU的亮度进行进一步分割。这样,大小小于16或等于2×N色度样本的那些小的色度帧内CB被去除。另外,在非帧间SCIPU的情况下,不应用色度缩放,并且不用信号通知附加语法。SCIPU是否为非帧间,可由SCIPU中的第一亮度CB的预测模式导出。如果当前条带是I条带,或者再分割一次当前SCIPU之后其具有4×4亮度分区,则推断SCIPU的类型为非帧间,因为在VVC中不允许帧间4×4。否则,可在解析SCIPU中的CU之前,由一个标志指示SCIPU的类型(帧间或非帧间)。
对于帧内图片中的双树,可以通过分别禁用4×N和8×N色度分区的垂直二元分割和垂直三元分割,来去除2×N帧内色度块。也可以通过分区限制,去除大小为2×2、4×2和2×4的小色度块。
另外,考虑将图片宽度和高度设为max(例如,8,MinCbSizeY)的倍数,可以对图片大小进行限制,以避免在图片的角落处出现2×2/2×4/4×2/2×N帧内色度块。
IV.SPS中的分区和块大小相关语法
表3示出了示例性SPS原始字节序列有效载荷(RBSP)语法。
表3
Figure BDA0002939869170000311
Figure BDA0002939869170000321
表4示出了示例性图片头结构语法。
表4
Figure BDA0002939869170000322
Figure BDA0002939869170000331
表5示出了示例性编码树单元语法。
表5
Figure BDA0002939869170000332
Figure BDA0002939869170000341
Figure BDA0002939869170000351
表6示出了示例性双树隐式QT分割语法。
表6
Figure BDA0002939869170000352
Figure BDA0002939869170000361
表7示出了示例性编码树语法。
表7
Figure BDA0002939869170000362
Figure BDA0002939869170000371
Figure BDA0002939869170000381
Figure BDA0002939869170000391
Figure BDA0002939869170000401
Figure BDA0002939869170000411
V.分区和块大小相关的语义
当变量qtbtt_dual_tree_intra_flag等于1时,它指定,对于I条带,可以使用隐式四叉树分割,将每个CTU分割成具有64×64亮度样本的编码单元,并且这些编码单元可以是用于亮度和色度的两个分离的编码树语法结构的根。当变量qtbtt_dual_tree_intra_flag等于0时,它指定单独的编码树语法结构不用于I条带。当变量qtbtt_dual_tree_intra_flag不存在时,其被推断为等于0。
变量log2_min_luma_coding_block_size_minus2加2指定最小亮度编码块大小。log2_min_luma_coding_block_size_minus2的值范围可以在0到Min(4,sps_log2_ctu_size_minus5+3)(含)的范围内。
变量MinCbLog2SizeY、MinCbSizeY、IbcBufWidthY、IbcBufWidthC和Vsize可以如下导出:
MinCbLog2SizeY=log2_min_luma_coding_block_size_minus2+2 (等式1)
MinCbSizeY=1<<MinCbLog2SizeY (等式2)
IbcBufWidthY=256*128/CtbSizeY (等式3)
IbcBufWidthC=IbcBufWidthY/SubWidthC (等式4)
VSize=Min(64,CtbSizeY) (等式5)
MinCbSizeY的值可以小于或等于VSize。
变量CtbWidthC和CtbHeightC分别指定用于每个色度CTB的阵列的宽度和高度,变量CtbWidthC和CtbHeightC可以如下导出。如果chroma_format_idc等于0(单色)或separate_colour_plane_flag等于1,则CtbWidthC和CtbHeightC都等于0。否则,CtbWidthC和CtbHeightC如下导出:
CtbWidthC=CtbSizeY/SubWidthC (等式6)
CtbHeightC=CtbSizeY/SubHeightC (等式7)
对于范围从0到4的log2BlockWidth和范围从0到4的log2BlockHeight,包括0和4,可以使用1<<log2BlockWidth和1<<log2BlockHeight作为输入,来调用右上角扫描顺序阵列初始化过程,并且将输出分配给DiagScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight]。
对于范围从0到6的log2BlockWidth和范围从0到6的log2BlockHeight,可以使用1<<log2BlockWidth和1<<log2BlockHeight作为输入,来调用水平和垂直遍历扫描顺序阵列初始化过程,并且将输出分配给HorTravScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight]和VerTravScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight]。
当变量partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,它指定在参考SPS的PH中存在partition_constraints_override_flag。当变量partition_constraints_override_enabled_flag等于0时,它指定在参考SPS的PH中不存在partition_constraints_override_flag。
变量sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma指定亮度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值与条带中亮度CU的亮度样本中最小编码块大小的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,由CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(例如,I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_min_qt_min_cb_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY(包含)的范围内。由CTU的四叉树分割而产生的亮度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值可以如下导出:
MinQtLog2SizeIntraY=sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma+MinCbLog2SizeY (等式8)
变量sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma指定由条带中四叉树叶的多类型树分割而产生的编码单元的缺省最大层次深度,其中参考SPS,slice_type等于2(例如,I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma覆盖缺省最大层次深度。sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma的值可在0到2*(CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY)(包含)的范围内。
变量sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用二元分割对亮度编码块进行分割,由CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(例如,I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_bt_min_qt_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraY(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma不存在时,可以推断sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma的值等于0。
变量sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与由亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用三元分割对亮度编码块进行分割,由CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(例如,I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_tt_min_qt_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraY(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma不存在时,可以推断sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma的值等于0。
变量sps_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice指定由CTU的四叉树分割而产生的亮度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值与条带中亮度CU的亮度样本中最小亮度编码块大小的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,参考SPS,slice_type等于0(例如,B)或1(例如,P)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_min_qt_min_cb_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice的值可在0到CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY(包含)的范围内。由CTU的四叉树分割而产生的亮度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值如下导出:
MinQtLog2SizeInterY=sps_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice+MinCbLog2SizeY (等式9)
变量sps_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice指定由条带中的四叉树叶的多类型树分割而产生的编码单元的缺省最大层次深度,其中,参考SPS,slice_type等于0(B)或1(P)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice覆盖缺省最大层次深度。sps_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice的值可在0到2*(CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY)(包含)的范围内。
变量sps_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用二元分割对亮度编码块进行分割,由条带中CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且参考SPS,slice_type等于0(B)或1(P)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_bt_min_qt_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeInterY(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice不存在时,sps_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice的值被推断为等于0。
变量sps_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用三元分割对亮度编码块进行分割,由条带中CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且参考SPS,slice_type等于0(B)或1(P)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_tt_min_qt_luma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeInterY(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice不存在时,sps_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice的值被推断为等于0。
变量sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma指定色度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数指与条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CU的色度样本中最小编码块大小的以2为底的对数值之间的缺省差值,其中,对treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树进行分割而产生色度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_min_qt_min_cb_chroma覆盖缺省差。sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY(包含)的范围内。当不存在时,可以推断sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma的值等于0。由treeType等于DUAL_TREE_CHROMACTU的CTU的四叉树分割而产生的色度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值可以如下导出:
MinQtLog2SizeIntraC=sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma+MinCbLog2SizeY (等式10)
变量sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma指定由条带中的treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度四叉树叶的多类型树分割而产生的色度编码单元的缺省最大层次深度,其中,参考SPS,slice_type等于2(例如,I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_max_mtt_hierarchy_depth_chroma覆盖缺省最大层次深度。sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma的值可在0到2*(CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY)(包含)的范围内。当不存在时,sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma的值被推断为等于0。
变量sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma指定色度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与色度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用二元分割对色度编码块进行分割,对条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树分割产生色度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_bt_min_qt_chroma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraC(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma不存在时,sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma的值被推断为等于0。
变量sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma指定色度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与色度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的缺省差,其中,可以使用三元分割对色度编码块进行分割,对条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树分割产生色度叶块,并且参考SPS,slice_type等于2(I)。当partition_constraints_override_enabled_flag等于1时,参考SPS,可由PH中存在的ph_log2_diff_max_tt_min_qt_chroma覆盖缺省差。sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraC(包含)的范围内。当sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma不存在时,sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma的值被推断为等于0。
当变量sps_max_luma_transform_size_64_flag等于1时,它指定亮度样本中的最大变换大小等于64。当变量sps_max_luma_transform_size_64_flag等于0时,它指定亮度样本中的最大变换大小等于32。
当CtbSizeY小于64时,sps_max_luma_transform_size_64_flag的值可以等于0。
变量MinTbLog2SizeY、MaxTbLog2SizeY、MinTbSizeY和MaxTbSizeY可以如下导出:
MinTbLog2SizeY=2 (等式11)
MaxTbLog2SizeY=sps_max_luma_transform_size_64_flag?6:5 (等式12)
MinTbSizeY=1<<MinTbLog2SizeY (等式13)
MaxTbSizeY=1<<MaxTbLog2SizeY (等式14)
变量ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma指定由CU的四叉树分割而产生的亮度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值与条带中亮度CU的亮度样本中最小编码块大小的以2为底的对数值之间的差,其中,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_min_qt_min_cb_luma的值等于sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma。
变量ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma指定由条带中四叉树叶的多类型树分割而产生的编码单元的最大层次深度,其中,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma的值可在0到2*(CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY)(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma的值等于sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma。
变量ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的差,其中,可以使用二元分割对亮度编码块进行分割,由条带中CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraY(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma的值等于sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma。
变量ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma指定亮度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与亮度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的差,其中,可以使用三元分割对亮度编码块进行分割,由条带中CTU的四叉树分割而产生亮度叶块,并且与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraY(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma的值等于sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma。
变量ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma指定色度叶块的亮度样本中最小大小的以2为底的对数值与条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CU的色度样本中最小编码块大小的以2为底的对数值之间的差,其中,由treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树分割而产生色度叶块,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma的值等于sps_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma。
变量ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma指定由条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度四叉树叶的多类型树分割而产生的色度编码单元的最大层次深度,其中,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma的值可在0到2*(CtbLog2SizeY-MinCbLog2SizeY)(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma的值等于sps_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma。
变量ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma指定色度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与由条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树分割而产生的色度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的差,其中,可以使用二元分割对色度编码块进行分割,并且,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraC(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma的值等于sps_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma。
变量ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma指定色度编码块的亮度样本中最大大小(宽度或高度)的以2为底的对数值与由条带中treeType等于DUAL_TREE_CHROMA的色度CTU的四叉树分割而产生的色度叶块的亮度样本中最小大小(宽度或高度)的以2为底的对数值之间的差,其中,可以使用三元分割对色度编码块进行分割,并且,与PH相关联的slice_type等于2(I)。ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma的值可在0到CtbLog2SizeY-MinQtLog2SizeIntraC(包含)的范围内。当不存在时,推断ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma的值等于sps_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma。
变量slice_type根据表8指定了条带的编码类型。
表8
条带类型slice_type 条带类型slice_type的名称
0 B(B条带)
1 P(P条带)
2 I(I条带)
当不存在时,slice_type的值被推断为等于2。
当ph_intra_slice_allowed_flag等于0时,slice_type的值可以等于0或1。当nal_unit_type在IDR_W_RADL到CRA_NUT(包含)的范围内,且vps_independent_layer_flag[GeneralLayerIdx[nuh_layer_id]]等于1时,slice_type可以等于2。
变量MinQtLog2SizeY、MinQtLog2SizeC、MinQtSizeY、MinQtSizeC、MaxBtSizeY、MaxBtSizeC、MinBtSizeY、MaxTtSizeY、MaxTtSizeC、MinTtSizeY、MaxMttDepthY和MaxMttDepthC如下导出。如果slice_type等于2(I),则以下适用:
MinQtLog2SizeY=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma (等式15)
MinQtLog2SizeC=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma (等式16)
MaxBtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma) (等式17)
MaxBtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma) (等式18)
MaxTtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma) (等式19)
MaxTtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma) (等式20)
MaxMttDepthY=ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma (等式21)
MaxMttDepthC=ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma (等式22)
CuQpDeltaSubdiv=ph_cu_qp_delta_subdiv_intra_slice (等式23)
CuChromaQpOffsetSubdiv=ph_cu_chroma_qp_offset_subdiv_intra_slice(等式24)
否则,当slice_type等于0(B)或1(P)时,以下适用:
MinQtLog2SizeY=MinCbLog2SizeY+
ph_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice (等式25)
MinQtLog2SizeC=MinCbLog2SizeY+
ph_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice (等式26)
MaxBtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+
ph_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice) (等式27)
MaxBtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice) (等式28)
MaxTtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice) (等式29)
MaxTtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice) (等式30)
MaxMttDepthY=ph_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice (等式31)
MaxMttDepthC=ph_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice (等式32)
CuQpDeltaSubdiv=ph_cu_qp_delta_subdiv_inter_slice (等式33)
CuChromaQpOffsetSubdiv=ph_cu_chroma_qp_offset_subdiv_inter_slice(等式34)
然后,以下适用:
MinQtSizeY=1<<MinQtLog2SizeY (等式35)
MinQtSizeC=1<<MinQtLog2SizeC (等式36)
MinBtSizeY=1<<MinCbLog2SizeY (等式37)
MinTtSizeY=1<<MinCbLog2SizeY (等式38)
变量allowSplitQt、allowSplitBtVer、allowSplitBtHor、allowSplitTtVer和allowSplitTtHor如下导出:可以将等于cbWidth的编码块大小cbSize、当前多类型树深度mttDepth、treeTypeCurr和modeTypeCurr作为输入,调用允许的四元分割过程,并且将输出分配给allowSplitQt。
变量minQtSize、maxBtSize、maxTtSize和maxMttDepth可以如下导出。如果treeType等于DUAL_TREE_CHROMA,则将minQtSize、maxBtSize、maxTtSize和maxMttDepth分别设置为MinQtSizeC、MaxBtSizeC、MaxTtSizeC和MaxMttDepthC+depthOffset。
否则,分别将minQtSize、maxBtSize、maxTtSize和maxMttDepth设置为等于MinQtSizeY、MaxBtSizeY、MaxTtSizeY和MaxMttDepthY+depthOffset。
以二元分割模式SPLIT_BT_VER、编码块宽度cbWidth、编码块高度cbHeight、位置(x0,y0)、当前多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大二叉树大小maxBtSize、最小四叉树大小minQtSize、当前分区索引partIdx、treeTypeCurr和modeTypeCurr作为输入,调用允许的二元分割过程,并且将输出分配给allowSplitBtVer。
以二元分割模式SPLIT_BT_HOR、编码块高度cbHeight、编码块宽度cbWidth、位置(x0,y0)、当前多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大二叉树大小maxBtSize、最小四叉树大小minQtSize、当前分区索引partIdx、treeTypeCurr和modeTypeCurr作为输入,调用允许的二元分割过程,并且将输出分配给allowSplitBtHor。
以三元分割模式SPLIT_TT_VER、编码块宽度cbWidth、编码块高度cbHeight、位置(x0,y0)、当前多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大三叉树大小maxTtSize、treeTypeCurr和modeTypeCurr作为输入,调用允许的三元分割过程,并且将输出分配给allowPuSplitTtVer。
以三元分割模式SPLIT_TT_HOR、编码块高度cbHeight、编码块宽度cbWidth、位置(x0,y0)、当前多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大三叉树大小maxTtSize、treeTypeCurr和modeTypeCurr作为输入,调用允许的三元分割过程,并且将输出分配给allowSplitTtHor。
当变量split_cu_flag等于0时,它指定不对编码单元进行分割。当变量split_cu_flag等于1时,它指定使用语法元素split_qt_flag指示的四元分割,将编码单元分割成四个编码单元,或者使用二元分割,将编码单元分割成两个编码单元,或者使用语法元素mtt_split_cu_binary_flag指示的三元分割,将编码单元分割成三个编码单元。如语法元素mtt_split_cu_vertical_flag所指示的,二元或三元分割可以是垂直的或水平的。
当split_cu_flag不存在时,推断split_cu_flag的值如下。如果以下条件中的至少一个为真,则split_qt_flag的值被推断为等于1:(i)x0+cbWidth大于pic_width_in_luma_samples;以及(ii)y0+cbHeight大于pic_height_in_luma_samples。否则,split_cu_flag的值被推断为等于0。
变量split_qt_flag指定编码单元是否被分割成半水平和垂直大小的编码单元。当split_qt_flag不存在时,如下适用。如果以下所有条件均为真,则split_qt_flag被推断为等于1:(i)split_cu_flag等于1;以及(ii)allowSplitQt、allowSplitBtHor、allowSplitBtVer、allowSplitTtHor和allowSplitTtVer等于假。否则,如果allowSplitQt等于真,则split_qt_flag的值被推断为等于1。否则,split_pu_qt_flag的值被推断为等于0。
当变量mtt_split_cu_vertical_flag等于0时,它指定对编码单元进行水平分割。当变量mtt_split_cu_vertical_flag等于1时,它指定对编码单元进行垂直分割。当变量mtt_split_cu_vertical_flag不存在时,其可以推断如下。如果allowsplittbthor等于真或allowSplitTtHor等于真,则推断mtt_split_cu_vertical_flag的值等于0。否则,推断mtt_split_cu_vertical_flag的值等于1。
当变量mmtt_split_cu_binary_flag等于0时,它指定使用三元分割将编码单元分割为三个编码单元。当变量mtt_split_cu_binary_flag等于1时,它指定使用二元分割将编码单元分割为两个编码单元。当变量mtt_split_cu_binary_flag不存在时,其可以推断如下。如果allowSplitBtVer等于假并且allowSplitBtHor等于假,则推断mtt_split_cu_binary_flag的值等于0。否则,如果allowSplitTtVer等于假并且allowSplitTtHor等于假,则推断mtt_split_cu_binary_flag的值等于1。否则,如果allowSplitBtHor等于真并且allowSplitTtVer等于真,则推断mtt_split_cu_binary_flag的值等于1-mtt_split_cu_vertical_flag。否则,如果allowSplitBtVer等于真并且allowSplitTtHor等于真,则推断mtt_split_cu_binary_flag的值等于mtt_split_cu_vertical_flag。
变量MttSplitMode[x][y][mttDepth]可以从mtt_split_cu_vertical_flag值和从mtt_split_cu_binary_flag的值导出,如表9中对于x=x0..x0+cbWidth-1和y=y0..y0+cbHeight-1所定义的。
表9
Figure BDA0002939869170000551
MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]表示多类型树内编码单元的水平二元分割、垂直二元分割、水平三元分割和垂直三元分割,如图16A至图16D所示。阵列索引x0,y0指定所考虑编码块左上亮度样本相对于图片左上亮度样本的位置(x0,y0)。
变量modeTypeCondition可以如下导出。如果以下条件中的至少一个为真,则modeTypeCondition被设置为等于0:(i)slice_type等于I且qtbtt_dual_tree_intra_flag等于1;(ii)modeTypeCurr不等于MODE_TYPE_ALL;(iii)chroma_format_idc等于0;以及(iv)chroma_format_idc等于3。否则,如果以下条件之一为真,则modeTypeCondition被设置为等于1(i)cbWidth*cbHeight等于64并且split_qt_flag等于1;(ii)cbWidth*cbHeight等于64并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_TT_HOR或SPLIT_TT_VER;(iii)cbWidth*cbHeight等于32并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_BT_HOR或SPLIT_BT_VER。否则,如果以下条件之一为真,则modeTypeCondition被设置为等于1+(slice_type!=I?1:0):(i)cbWidth*cbHeight等于64并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_BT_HOR或SPLIT_BT_VER并且chroma_format_idc等于1;(ii)cbWidth*cbHeight等于128并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_TT_HOR或SPLIT_TT_VER并且chroma_format_idc等于1;(iii)cbWidth等于8并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_BT_VER;以及(iv)cbWidth等于16并且MttSplitMode[x0][y0][mttDepth]等于SPLIT_TT_VER。否则,modeTypeCondition被设置为等于0
当变量mode_constraint_flag等于0时,它指定当前编码树节点内部的编码单元仅能使用帧间预测编码模式。当变量mode_constraint_flag等于1时,它指定当前编码树节点内的编码单元不能使用帧间预测编码模式。
VI.分区可用性过程
根据本申请各实施例,所允许的四分分割过程如下所述。此过程的输入包括亮度样本中的编码块大小cbSize、多类型树深度mttDepth、变量treeType和变量modeType。变量treeType指定是使用单树(SINGLE_TREE)还是双树来来对编码树节点进行分区,以及当使用双树时,当前是否处理亮度(DUAL_TREE_LUMA)或色度分量(DUAL_TREE_CHROMA)。变量modeType指定是否可以使用帧内编码模式(MODE_INTRA)、IBC编码模式(MODE_IBC)和帧间编码模式(MODE_TYPE_ALL),或是否仅可使用帧内编码模式和IBC编码模式(MODE_TYPE_INTRA),或是否仅可使用帧间编码模式(MODE_TYPE_INTER),对编码树节点内的编码单元进行编码。该过程的输出是变量allowQtSplit。
变量allowQtSplit可以如下导出。如果以下条件中的至少一个为真,则allowQtSplit被设置为等于假:(i)treeType等于SINGLE_TREE或DUAL_TREE_LUMA并且cbSize小于或等于MinQTSSizeY;(ii)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且cbSize小于或等于(MinQtSizeC*SubHeightC/SubWidthC);(iii)mttDepth不等于0;(iv)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且(cbSize/SubWidthC)小于或等于4;以及(v)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且modeType等于MODE_TYPE_INTRA。否则,将allowQtSplit设置为等于真。
根据本申请各实施例,允许的二元分割过程如下所述。该过程的输入包括二元分割模式btSplit、亮度样本中的编码块宽度cbWidth、亮度样本中的编码块高度cbHeight、所考虑的编码块的左上亮度样本相对于图片的左上亮度样本的位置(x0,y0)、多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大二叉树大小maxBtSize、最小四叉树大小minQtSize、分区索引partIdx、变量treeType和变量modeType。变量treeType指定是使用单树(SINGLE_TREE)还是双树来对编码树节点进行分区,以及当使用双树时,当前是否处理亮度(DUAL_TREE_LUMA)或色度分量(DUAL_TREE_CHROMA)。变量modeType指定是否可以使用帧内编码模式(MODE_INTRA)、IBC编码模式(MODE_IBC)和帧间编码模式(MODE_TYPE_ALL),或是否仅可使用帧内编码模式和IBC编码模式(MODE_TYPE_INTRA),或是否仅可使用帧间编码模式(MODE_TYPE_INTER),对编码树节点内的编码单元进行编码。该过程的输出是变量allowBtSplit。
变量parallelTtSplit和cbSize可以如表10中指定的那样导出。
表10
btSplit==SPLIT_BT_VER btSplit==SPLIT_BT_HOR
parallelTtSplit SPLIT_TT_VER SPLIT_TT_HOR
cbSize cbWidth cbHeight
变量allowBtSplit可以如下导出。如果以下条件中的至少一个为真,则设置allowBtSplit为假:(i)cbSize小于或等于MinBTSSizeY;(ii)cbWidth大于maxBtSize;(iii)cbHeight大于maxBtSize;(iv)mttDepth大于或等于maxMttDepth;(v)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且(cbWidth/SubWidthC)*(cbHeight/SubHeightC)小于或等于16;(vi)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且(cbWidth/SubWidthC)等于4并且btSplit等于SPLIT_BT_VER;(vii)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且modeType等于MODE_TYPE_INTRA;以及(viii)cbWidth*cbHeight等于32并且modeType等于MODE_TYPE_INTER。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_VER;以及(ii)y0+cbHeight大于pic_height_in_luma_samples。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_VER;(ii)cbHeight大于64;以及(iii)x0+cbWidth大于pic_width_in_luma_samples。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_HOR;(ii)cbWidth大于64;以及(iii)y0+cbHeight大于pic_height_in_luma_samples。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)x0+cbWidth大于pic_width_in_luma_samples;(ii)y0+cbHeight大于pic_height_in_luma_samples;以及(iii)cbWidth大于minQtSize。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_HOR;(ii)x0+cbWidth大于pic_width_in_luma_samples;以及(iii)y0+cbHeight小于或等于pic_height_in_luma_samples。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)mttDepth大于0;(ii)PartIdx等于1;以及(iii)MttSplitMode[x0][y0][mttDepth-1]等于parallelTtSplit。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_VER;(ii)cbWidth小于或等于64;以及(iii)cbHeight大于64。否则,如果以下条件中的全部为真,则设置allowBtSplit为假:(i)btSplit等于SPLIT_BT_HOR;(ii)cbWidth大于64;以及(iii)cbHeight小于或等于64。否则,将allowBtSplit设置为等于真。
根据本申请各实施例,允许的三元分割过程如下所述。该过程的输入包括三元分割模式ttSplit、亮度样本中的编码块宽度cbWidth、亮度样本中的编码块高度cbHeight、所考虑的编码块的左上亮度样本相对于图片的左上亮度样本的位置(x0,y0)、多类型树深度mttDepth、具有偏移的最大多类型树深度maxMttDepth、最大三叉树大小maxTtSize、变量treeType和变量modeType。变量treeType指定是使用单树(SINGLE_TREE)还是双树来对编码树节点进行分区,以及当使用双树时,当前是否处理亮度(DUAL_TREE_LUMA)或色度分量(DUAL_TREE_CHROMA)。变量modeType指定是否可以使用帧内编码模式(MODE_INTRA)、IBC编码模式(MODE_IBC)和帧间编码模式(MODE_TYPE_ALL),或是否仅可使用帧内编码模式和IBC编码模式(MODE_TYPE_INTRA),或是否仅可使用帧间编码模式(MODE_TYPE_INTER),对编码树节点内的编码单元进行编码。该过程的输出是变量allowTtSplit。
变量cbSize可以如表11中指定的那样导出。
表11
ttSplit==SPLIT_TT_VER ttSplit==SPLIT_TT_HOR
cbSize cbWidth cbHeight
变量allowTtSplit可以如下导出。如果以下条件中的至少一个为真,则设置allowTtSplit为假:(i)cbSize小于或等于2*MinTtSizeY;(ii)cbWidth大于Min(64,maxTtSize);(iii)cbHeight大于Min(64,maxTtSize);(iv)mttDepth大于或等于maxMttDepth;(v)x0+cbWidth大于pic_width_in_luma_samples;(vi)y0+cbHeight大于pic_height_in_luma_samples;(vii)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA(cbWidth/SubWidthC)*(cbHeight/SubHeightC)小于或等于32;(viii)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA和(cbWidth/SubWidthC)等于8并且ttSplit等于SPLIT_TT_VER;(ix)treeType等于DUAL_TREE_CHROMA并且modeType等于MODE_TYPE_INTRA;以及(x)cbWidth*cbHeight等于64并且modeType等于MODE_TYPE_INTER。否则,将allowTtSplit设置为等于真。
根据本申请各实施例,相邻块可用性的推导过程如下所述。这个过程的输入包括当前块的左上样本相对于当前图片的左上亮度样本的亮度位置(xCurr,yCurr)、由相邻块覆盖的相对于当前图片的左上亮度样本的亮度位置(xNbY,yNbY)、变量checkPredModeY指定可用性是否取决于预测模式,以及变量cIdx指定当前块的颜色分量。此过程的输出是覆盖位置(xNbY,yNbY)的相邻块的可用性,表示为availableN。
相邻块可用性availableN可以如下导出。如果以下条件中的至少一个为真,则设置availableN为假:(i)xNbY小于0;(ii)yNbY小于0;(iii)xNbY大于或等于pic_width_in_luma_samples;(iv)yNbY大于或等于pic_height_in_luma_samples;(v)IsAvailable[cIdx][xNbY][yNbY]等于假;(vi)相邻块包含在与当前块不同的条带中;(vii)相邻块包含在与当前块不同的图块中;以及(viii)entropy_coding_sync_enabled_flag等于1且(xNbY>>CtbLog2SizeY)大于或等于(xCurr>>CtbLog2SizeY)+1。否则,将availableN设置为等于真。
如果以下条件中的全部为真,则availableN被设置为等于假:(i)checkPredModeY等于真;(ii)将availableN设置为等于真;以及(iii)CuPredMode[0][xNbY][yNbY]不等于CuPredMode[0][xCurr][yCurr]。
VII.分区相关变量的推导
变量slice_type指定条带的编码类型,例如如表12所示。
表12
Figure BDA0002939869170000601
当不存在时,slice_type的值被推断为等于2。
当ph_intra_slice_allowed_flag等于0时,slice_type的值可以等于0或1。当nal_unit_type在IDR_W_RADL到CRA_NUT(包含)的范围内,且vps_independent_layer_flag[GeneralLayerIdx[nuh_layer_id]]等于1时,slice_type可以等于2。
变量MinQtLog2SizeY、MinQtLog2SizeC、MinQtSizeY、MinQtSizeC、MaxBtSizeY、MaxBtSizeC、MinBtSizeY、MaxTtSizeY、MaxTtSizeC、MinTtSizeY、MaxMttDepthY和MaxMttDepthC可以如下导出。如果slice_type等于2(I),则以下适用:
MinQtLog2SizeY=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_luma (等式39)
MinQtLog2SizeC=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_intra_slice_chroma (等式40)
MaxBtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_luma) (等式41)
MaxBtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_intra_slice_chroma) (等式42)
MaxTtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_luma) (等式43)
MaxTtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_intra_slice_chroma) (等式44)
MaxMttDepthY=ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_luma (等式45)
MaxMttDepthC=ph_max_mtt_hierarchy_depth_intra_slice_chroma (等式46)
CuQpDeltaSubdiv=ph_cu_qp_delta_subdiv_intra_slice (等式47)
CuChromaQpOffsetSubdiv=ph_cu_chroma_qp_offset_subdiv_intra_slice(等式48)
否则,当slice_type等于0(B)或1(P)时,以下适用:
MinQtLog2SizeY=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice(等式49)
MinQtLog2SizeC=MinCbLog2SizeY+ph_log2_diff_min_qt_min_cb_inter_slice(等式50)
MaxBtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice) (等式51)
MaxBtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_bt_min_qt_inter_slice) (等式52)
MaxTtSizeY=1<<(MinQtLog2SizeY+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice) (等式53)
MaxTtSizeC=1<<(MinQtLog2SizeC+ph_log2_diff_max_tt_min_qt_inter_slice) (等式54)
MaxMttDepthY=ph_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice (等式55)
MaxMttDepthC=ph_max_mtt_hierarchy_depth_inter_slice (等式56)
CuQpDeltaSubdiv=ph_cu_qp_delta_subdiv_inter_slice(等式57)
CuChromaQpOffsetSubdiv=ph_cu_chroma_qp_offset_subdiv_inter_slice(等式58)
然后,以下适用:
MinQtSizeY=1<<MinQtLog2SizeY (等式59)
MinQtSizeC=1<<MinQtLog2SizeC (等式60)
MinBtSizeY=1<<MinCbLog2SizeY (等式61)
MinTtSizeY=1<<MinCbLog2SizeY (等式62)
VIII.图片边界处的块分区
在一些相关示例中,诸如VVC,当编码块跨越图片边界,并且不满足允许QT分割、BT分割或TT分割的条件时,可以对编码块应用隐式QT分割。例如,如果所有变量allowQtSplit、allowTtSplit和allowBtSplit都是假,则当编码块的一部分在图片之外时,隐式使用QT。然而,在一些情况下,就编解码效率而言,这可能不是最佳解决方案。
本申请实施例提供了用于在编码块跨越图片边界时改进编解码效率的方法。根据本申请各实施例,当当前编码块或CTU跨越图片边界时,可使用隐式二元分割,而不管最大多类型树深度、当前多类型树深度或最小二叉树节点大小是如何设置的。
执行隐式二叉树分割,可根据当前编码块或CTU是否跨越图片边界而有条件地设置多类型树深度偏移值的初始值(例如,表7中的变量depthOffset)。将多类型树深度偏移值添加到当前最大多类型树深度(例如,在单树和双树亮度情况下的MaxMttDepthY,或者在双树色度情况下的MaxMttDepthC),并且该结果可以用作新的最大多类型树深度,以确定是否允许二元分割(例如,基于在“分区可用性过程”的部分中允许的二元分割过程)。
表13示出了示例性的修改的编码树单元语法表。
表13
Figure BDA0002939869170000631
Figure BDA0002939869170000641
在表13中,变量x1是当前编码块的x轴位置和当前编码块的宽度之和。如果变量x1大于图片的宽度,则可以确定当前编码块跨越图片边界,并且将多类型树深度偏移值mttDepthOffset设置为1。变量y1是当前编码块的y轴位置与当前编码块的高度之和。如果变量y1大于图片的高度,则可以确定当前编码块跨越图片边界,并且将多类型树深度偏移值mttDepthOffset设置为1。如果变量x1等于或小于图片的宽度并且变量y1等于或小于图片的高度,则可以确定当前编码块不跨越图片边界,并且将多类型树深度偏移值mttDepthOffset设置为0。另外,如果当前编码块的条带类型是帧内,并且qtbtt_dual_tree_intra_flag为真,则可以将双树隐式BT分割过程应用于当前编码块,并且可以将多类型树深度偏移值mttDepthOffset用作双树隐式BT分割过程中的变量depthOffset。否则,可将编码树过程应用于当前编码块,并且可将多类型树深度偏移值mttDepthOffset用作编码树过程中的变量depthOffset。
表14示出了示例性的修改的双树隐式BT分割语法表。
表14
Figure BDA0002939869170000651
Figure BDA0002939869170000661
在表14中,当确定要使用双树隐式BT分割过程时,可以基于表13中的变量mttDepthOffset设置变量depthOffset。在双树隐式BT分割过程中,可以基于变量depthOffset来确定最大树深度。
当变量cbSize大于64时,可以将双树隐式BT分割过程应用于具有与当前块相同的位置(x0,y0)和当前块的一半大小的块,并且将变量cqtDepth增加一。此外,当变量x1小于当前图片的宽度时,可以将双树隐式BT分割过程应用于位置为(x1,y0)且大小为当前块的一半的块,并且将变量cqtDepth增加一。此外,当变量y1小于当前图片的高度时,可以将双树隐式BT分割过程应用于位置为(x0,y1)且大小为当前块的一半的块,并且将变量cqtDepth增加一。此外,当变量x小于当前图片的宽度并且变量y1小于当前图片的高度时,可以将双树隐式BT分割过程应用于位置为(x1,y1)且大小为当前块的一半的块,并且将变量cqtDepth增加一。
当变量cbSize不大于64时,编码树过程可以被应用于当前块的亮度分量和色度分量。变量depthOffset被传递到编码树过程。
在一个实施例中,当来自隐式二元分割的分区跨越VPDU边界时,不允许在图片边界处应用隐式二元分割。在一些实施例中,即使当VPDU部分地在图片之外时,也不允许在图片边界处应用隐式二元分割。
在一个实施例中,可以允许在图片边界处应用隐式二进制分割,而不管来自隐式二元分割的分区是否跨越VPDU边界。
IX.流程图
图17示出了概述根据本申请实施例的示例性方法(1100)的流程图。在各种实施例中,方法(1100)由处理电路执行,诸如终端设备(210)、(220)、(230)和(240)中的处理电路、执行视频编码器(303)的功能的处理电路、执行视频解码器(310)的功能的处理电路、执行视频解码器(410)的功能的处理电路、执行帧内预测模块(452)的功能的处理电路、执行视频编码器(503)的功能的处理电路、执行预测器(535)的功能的处理电路、执行帧内编码器(622)的功能的处理电路、执行帧内解码器(772)的功能的处理电路等等。在一些实施例中,方法(1700)用软件指令实现,因此当执行该软件指令时,处理电路执行该方法(1700)。
该方法(1700)可通常在步骤(S1710)处开始,其中该方法(1700)确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在当前图片之外。当确定当前块的一部分在当前图片之外时,方法(1700)进行到步骤(S1720)。否则,方法(1700)进行到步骤(S1740)。
在步骤(S1720)处,方法(1700)确定当前块的二元分割指示符、三元分割指示符和四元分割指示符中的一个是否为真。当二元分割指示符、三元分割指示符和四元分割指示符都不为真时,方法(1700)进行到步骤(S1730)。否则,方法(1700)进行到步骤(S1750)。
在步骤(S1730)处,方法(1700)对当前块应用隐式二元分割。
在步骤(S1740)处,方法(1700)确定当前块使用何种分割。
在步骤(S1750)处,方法(1700)对当前块应用指示符为真的一种分割。然后,方法(1700)结束。
在实施例中,方法(1700)确定当前块的x轴位置和当前块的宽度之和是否大于当前图片的宽度。
在实施例中,方法(1700)确定当前块的y轴位置和当前块的高度之和是否大于当前图片的高度。
在实施例中,当确定当前块的一部分在当前图片之外时,方法(1700)将多类型树深度偏移值的初始值确定为第一数值。
在实施例中,当确定当前块没有任何部分在当前图片之外时,方法(1700)将多类型树深度偏移值的初始值确定为第二数值。
在实施例中,方法(1700)基于多类型树深度偏移值,确定隐式二元分割的最大多类型树深度。
在实施例中,第一数值为1,并且第二数值为0。
在实施例中,对当前块已进行帧内编码,并且当前块的亮度分量和色度分量与两个分离的编码树结构相关联。
在实施例中,方法(1700)确定来自隐式二元分割的分区是否跨越虚拟处理数据单元边界。当确定来自隐式二元分割的分区没有跨越虚拟处理数据单元边界时,方法(1700)执行对当前块应用隐式二元分割的步骤。
X.计算机设备
上述技术可以通过计算机可读指令实现为计算机软件,并且物理地存储在一个或至少两个计算机可读介质中。例如,图18示出了计算机设备(1800),其适于实现所公开主题的某些实施例。
所述计算机软件可通过任何合适的机器代码或计算机语言进行编码,通过汇编、编译、链接等机制创建包括指令的代码,所述指令可由一个或至少两个计算机中央处理单元(CPU),图形处理单元(GPU)等直接执行或通过译码、微代码等方式执行。
所述指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行,包括例如个人计算机、平板电脑、服务器、智能手机、游戏设备、物联网设备等。
图18所示的用于计算机设备(1800)的组件本质上是示例性的,并不用于对实现本申请实施例的计算机软件的使用范围或功能进行任何限制。也不应将组件的配置解释为与计算机设备(1800)的示例性实施例中所示的任一组件或其组合具有任何依赖性或要求。
计算机设备(1800)可以包括某些人机界面输入设备。这种人机界面输入设备可以通过触觉输入(如:键盘输入、滑动、数据手套移动)、音频输入(如:声音、掌声)、视觉输入(如:手势)、嗅觉输入(未示出),对一个或至少两个人类用户的输入做出响应。所述人机界面设备还可用于捕获某些媒体,气与人类有意识的输入不必直接相关,如音频(例如:语音、音乐、环境声音)、图像(例如:扫描图像、从静止影像相机获得的摄影图像)、视频(例如二维视频、包括立体视频的三维视频)。
人机界面输入设备可包括以下中的一个或至少两个(仅绘出其中一个):键盘(1801)、鼠标(1802)、触控板(1803)、触摸屏(1810)、数据手套(未示出)、操纵杆(1805)、麦克风(1806)、扫描仪(1807)、照相机(1808)。
计算机设备(1800)还可以包括某些人机界面输出设备。这种人机界面输出设备可以通过例如触觉输出、声音、光和嗅觉/味觉来刺激一个或至少两个人类用户的感觉。这样的人机界面输出设备可包括触觉输出设备(例如通过触摸屏(1810)、数据手套(未示出)或操纵杆(1805)的触觉反馈,但也可以有不用作输入设备的触觉反馈设备)、音频输出设备(例如,扬声器(1809)、耳机(未示出))、视觉输出设备(例如,包括阴极射线管屏幕、液晶屏幕、等离子屏幕、有机发光二极管屏的屏幕(1810),其中每一个都具有或没有触摸屏输入功能、每一个都具有或没有触觉反馈功能——其中一些可通过诸如立体画面输出的手段输出二维视觉输出或三维以上的输出;虚拟现实眼镜(未示出)、全息显示器和放烟箱(未示出))以及打印机(未示出)。
计算机设备(1800)还可以包括人可访问的存储设备及其相关介质,如包括具有CD/DVD的高密度只读/可重写式光盘(CD/DVD ROM/RW)(1820)或类似介质(1821)的光学介质、拇指驱动器(1822)、可移动硬盘驱动器或固体状态驱动器(1823),诸如磁带和软盘(未示出)的传统磁介质,诸如安全软件保护器(未示出)等的基于ROM/ASIC/PLD的专用设备,等等。
本领域技术人员还应当理解,结合所公开的主题使用的术语“计算机可读介质”不包括传输介质、载波或其它瞬时信号。
计算机设备(1800)还可以包括通往一个或至少两个通信网络的接口。例如,网络可以是无线的、有线的、光学的。网络还可为局域网、广域网、城域网、车载网络和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等等。网络还包括以太网、无线局域网、蜂窝网络(GSM、3G、4G、5G、LTE等)等局域网、电视有线或无线广域数字网络(包括有线电视、***、和地面广播电视)、车载和工业网络(包括CANBus)等等。某些网络通常需要外部网络接口适配器,用于连接到某些通用数据端口或***总线(1849)(例如,计算机设备(1800)的USB端口);其它***通常通过连接到如下所述的***总线集成到计算机设备(1800)的核心(例如,以太网接口集成到PC计算机设备或蜂窝网络接口集成到智能电话计算机设备)。通过使用这些网络中的任何一个,计算机设备(1800)可以与其它实体进行通信。所述通信可以是单向的,仅用于接收(例如,无线电视),单向的仅用于发送(例如CAN总线到某些CAN总线设备),或双向的,例如通过局域或广域数字网络到其它计算机设备。上述的每个网络和网络接口可使用某些协议和协议栈。
上述的人机界面设备、人可访问的存储设备以及网络接口可以连接到计算机设备(1800)的核心(1840)。
核心(1840)可包括一个或至少两个中央处理单元(CPU)(1841)、图形处理单元(GPU)(1842)、以现场可编程门阵列(FPGA)(1843)形式的专用可编程处理单元、用于特定任务的硬件加速器(1844)等。这些设备以及只读存储器(ROM)(1845)、随机存取存储器(1846)、内部大容量存储器(例如内部非用户可存取硬盘驱动器、固态硬盘等)(1847)等可通过***总线(1848)进行连接。在某些计算机设备中,可以以一个或至少两个物理插头的形式访问***总线(1848),以便可通过额外的中央处理单元、图形处理单元等进行扩展。***装置可直接附接到核心的***总线(1848),或通过***总线(1849)进行连接。***总线的体系结构包括外部控制器接口PCI、通用串行总线USB等。
CPU(1841)、GPU(1842)、FPGA(1843)和加速器(1844)可以执行某些指令,这些指令组合起来可以构成上述计算机代码。该计算机代码可以存储在ROM(1845)或RAM(1846)中。过渡数据也可以存储在RAM(1846)中,而永久数据可以存储在例如内部大容量存储器(1847)中。通过使用高速缓冲存储器可实现对任何存储器设备的快速存储和检索,高速缓冲存储器可与一个或至少两个CPU(1841)、GPU(1842)、大容量存储器(1847)、ROM(1845)、RAM(1846)等紧密关联。
所述计算机可读介质上可具有计算机代码,用于执行各种计算机实现的操作。介质和计算机代码可以是为本申请的目的而特别设计和构造的,也可以是计算机软件领域的技术人员所熟知和可用的介质和代码。
作为实施例而非限制,具有体系结构(1800)的计算机设备,特别是核心(1840),可以作为处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)提供执行包含在一个或至少两个有形的计算机可读介质中的软件的功能。这种计算机可读介质可以是与上述的用户可访问的大容量存储器相关联的介质,以及具有非易失性的核心(1840)的特定存储器,例如核心内部大容量存储器(1847)或ROM(1845)。实现本申请的各种实施例的软件可以存储在这种设备中并且由核心(1840)执行。根据特定需要,计算机可读介质可包括一个或一个以上存储设备或芯片。该软件可以使得核心(1840)特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等)执行本申请所述的特定过程或特定过程的特定部分,包括定义存储在RAM(1846)中的数据结构以及根据软件定义的过程来修改这种数据结构。另外或作为替代,计算机设备可以提供逻辑硬连线或以其它方式包含在电路(例如,加速器(1844))中的功能,该电路可以代替软件或与软件一起运行以执行本申请所述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下,对软件的引用可以包括逻辑,反之亦然。在适当的情况下,对计算机可读介质的引用可包括存储执行软件的电路(如集成电路(IC)),包含执行逻辑的电路,或两者兼备。本申请包括任何合适的硬件和软件组合。
虽然本申请已对多个示例性实施例进行了描述,但实施例的各种变更、排列和各种等同替换均属于本申请的范围内。因此应理解,本领域技术人员能够设计多种***和方法,所述***和方法虽然未在本申请中明确示出或描述,但其体现了本申请的原则,因此属于本申请的精神和范围之内。
附录A:首字母缩略词
AMVP:增强的运动矢量预测
ASIC:专用集成电路
ATMVP:可替代的/增强的时间运动矢量预测
BMS:基准集合
BV:块矢量
CANBus:控制器局域网络总线
CB:编码块
CD:光盘
CPR:当前图片参考
CPUs:中央处理单元
CRT:阴极射线管
CTBs:编码树块
CTUs:编码树单元
CU:编码单元
DPB:解码器图片缓冲器
DVD:数字视频光盘
FPGA:现场可编程门阵列
GOPs:图片组
GPUs:图形处理单元
GSM:全球移动通信***
HEVC:高效视频编码
HRD:假设参考解码器
IBC:块内复制
IC:集成电路
JEM:联合开发模式
LAN:局域网
LCD:液晶显示
LTE:长期演进
MV:运动向量
OLED:有机发光二极管
PB:预测块
PCI:***设备互连
PLD:可编程逻辑设备
PUs:预测单元
RAM:随机存取存储器
ROM:只读存储器
SCC:屏幕内容编码
SEI:补充增强信息
SNR:信噪比
SSD:固态驱动器
TU:变换单元
USB:通用串行总线
VUI:视频可用性信息
VVC:通用视频编码

Claims (13)

1.一种视频解码方法,其特征在于,包括:
确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外;
当确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,确定所述当前块的二元分割指示符、三元分割指示符和四元分割指示符中的一个是否为真;及,
当所述二元分割指示符、所述三元分割指示符和所述四元分割指示符都不为真时,对所述当前块应用隐式二元分割。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外包括:
确定所述当前块的x轴位置和所述当前块的宽度之和是否大于所述当前图片的宽度;和/或,
确定所述当前块的y轴位置和所述当前块的高度之和是否大于所述当前图片的高度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
当确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,将多类型树深度偏移值的初始值确定为第一数值;
当确定所述当前块没有任何部分在所述当前图片之外时,将所述多类型树深度偏移值的初始值确定为第二数值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:
基于所述多类型树深度偏移值,确定所述隐式二元分割的最大多类型树深度。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一数值为1,所述第二数值为0。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述当前块已进行帧内编码,并且当前块的亮度分量和色度分量与两个分离的编码树结构相关联。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
确定来自所述隐式二元分割的分区是否跨越虚拟处理数据单元边界;
其中,当确定来自所述隐式二元分割的分区没有跨越所述虚拟处理数据单元边界时,执行对所述当前块应用隐式二元分割的步骤。
8.一种视频解码装置,其特征在于,包括:
第一确定模块,用于确定已编码视频序列中当前图片的当前块的一部分是否在所述当前图片之外;
第二确定模块,用于当所述第一确定模块确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,确定所述当前块的二元分割指示符、三元分割指示符和四元分割指示符中的一个是否为真;及,
应用模块,用于当所述第二确定模块确定所述二元分割指示符、所述三元分割指示符和所述四元分割指示符都不为真时,对所述当前块应用隐式二元分割。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一确定模块用于,确定所述当前块的x轴位置和所述当前块的宽度之和是否大于所述当前图片的宽度;和/或,确定所述当前块的y轴位置和所述当前块的高度之和是否大于所述当前图片的高度。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,还包括:
第三确定模块,用于当所述第一确定模块确定所述当前块的一部分在所述当前图片之外时,将多类型树深度偏移值的初始值确定为第一数值;当所述第一确定模块确定所述当前块没有任何部分在所述当前图片之外时,将所述多类型树深度偏移值的初始值确定为第二数值。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的装置,其特征在于,还包括:
第四确定模块,用于确定来自所述隐式二元分割的分区是否跨越虚拟处理数据单元边界;
其中,当所述第四确定模块确定来自所述隐式二元分割的分区没有跨越所述虚拟处理数据单元边界时,所述应用模块执行对所述当前块应用隐式二元分割的步骤。
12.一种计算机设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述处理器加载并执行,以实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
13.一种非暂时性计算机可读介质,其特征在于,其上存储有指令,当所述指令由计算机进行视频译码时,使得所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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