CN115552902A - 变换划分与主/二次变换类型选择之间的交互 - Google Patents

Abstract

用于在解码器中对视频数据进行编码/解码的方法、装置和计算机可读存储介质。该方法包括：接收数据块的已编码视频码流；从已编码视频码流中提取与数据块相关联的变换划分类型；以及响应于变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，预定变换划分类型集中的每个变换划分类型指定用于将数据块分割成变换块的拆分模式：提取与从数据块拆分的变换块相关联的变换的变换类型，如在已编码视频码流中用信号表示的，其中，变换类型属于第一预定变换类型集；以及根据变换类型，对变换块执行逆变换。

Description

变换划分与主/二次变换类型选择之间的交互

援引并入

本申请基于并要求于2021年4月16日提交的第63/175,897号美国临时申请和于2022年1月4日提交的第17/568,275号美国非临时申请的优先权权益，这两个申请通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开描述了一组高级视频编码技术。更具体地，所公开的技术涉及视频编码和解码中的变换划分方案与主/二次变换类型选择之间的交互。

背景技术

本文所提供的背景描述是出于总体上呈现本公开内容的目的。在该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有资格作为现有技术，且从未明示或暗示其被承认为本公开内容的现有技术。

可使用具有运动补偿的帧间图片预测来执行视频编码和解码。未压缩的数字视频可包括一系列图片，每个图片具有例如为1920×1080的亮度样本及相关联的完全或子采样的色度样本的空间大小。该一系列图片可具有例如每秒60幅图片或每秒60帧的固定或可变的图片速率(替代地，称为帧率)。对于流式传输或数据处理，未压缩的视频具有特定比特率要求。例如，具有像素分辨率为1920×1080、帧率为60帧/秒、色度子采样为4：2：0、每个像素8位/颜色通道的视频需要接近1.5Gbit/s的带宽。一小时的此类视频需要600GB以上的存储空间。

视频编码和解码的一个目的可以是通过压缩来减少未压缩的输入视频信号中的冗余。压缩可有助于减小上述带宽和/或存储空间需求，在某些情况下可减小两个数量级或大于两个数量级。可采用无损压缩和有损压缩以及它们的组合。无损压缩指的是可通过解码过程从已压缩的原始信号中重建原始信号的精确副本的技术。有损压缩指的是以下编码/解码过程：原始视频信息在编码期间没有完全保留，且在解码期间不能完全恢复。当使用有损压缩时，已重建的信号可能与原始信号不同，但是原始信号和已重建的信号之间的失真足够小，以使已重建的信号可用于预期的应用，尽管会损失一些信息。在视频的情况下，在许多应用中广泛采用有损压缩。可容忍的失真量取决于应用。例如，某些消费视频流式应用的用户相比电影或电视广播应用的用户来说可以容忍更高的失真。可选择或调节可通过特定编码算法实现的压缩率，以反映各种失真容忍度：更高的可容忍的失真通常允许编码算法产生更高的损失和更高的压缩率。

视频编码器和解码器可利用来自多个宽泛类别的技术和步骤，这些步骤包括例如运动补偿、傅里叶变换、量化和熵编码。

视频编解码器技术可包括称为帧内编码的技术。在帧内编码中，在不参考来自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，图片在空间上细分成样本块。当所有样本块都以帧内模式编码时，该图片可称为帧内图片。帧内图片及其派生物(例如，独立解码器刷新图片)可用于重置解码器状态，因此可用作已编码视频码流和视频会话中的第一张图片，或者用作静止图像。然后，帧内预测之后的块的样本可进行变换，而变换到频域中，且可以在熵编码之前对如此生成的变换系数进行量化。帧内预测表示一种使预变换域中的样本值最小化的技术。在一些情况下，变换之后的DC值越小，且AC系数越小，则在给定的量化步长下表示熵编码之后的块所需的位越少。

例如从诸如MPEG-2代编码技术已知的传统帧内编码不使用帧内预测。然而，一些更新的视频压缩技术包括试图基于例如周围样本数据和/或元数据对块进行编码/解码的技术，该周围样本数据和/或元数据在空间相邻的编码和/或解码期间获得并且按照解码顺序排在正在被帧内编码或解码的数据块之前。在下文中这样的技术称为“帧内预测”技术。应注意，至少在一些情况下，帧内预测仅使用来自正在重建的当前图片的参考数据，而不使用来自参考图片的参考数据。

帧内预测可以有许多不同形式。当在给定的视频编码技术中可使用不止一种这样的技术时，使用中的技术可称为帧内预测模式。可以在特定编解码器中提供一种或多种帧内预测模式。在一些情况下，模式可具有子模式和/或可与各种参数相关联，且模式/子模式信息和视频块的帧内编码参数可单独地编码或共同地包含在模式码字中。给定的模式、子模式和/或参数组合使用哪个码字，可能会影响通过帧内预测的编码效率增益，因此可能会影响用于将码字转换成码流的熵编码技术。

H.264引入了一种帧内预测模式，该帧内预测模式在H.265中得到完善，且在诸如联合探索模型(JEM)、下一代视频编码(VVC)和基准集(BMS)等更新的编码技术中进一步得到完善。通常，对于帧内预测，可使用属于已经变成可用的相邻样本值来形成预测值块(predictor block)。例如，特定相邻样本集的可用值可沿着一定方向和/或行复制到预测值块中。对使用方向的参考可以在码流中进行编码，或者其本身可被预测。

参考图1A，在右下方描绘了在H.265的33种可能的帧内预测方向(对应于H.265中指定的35个帧内模式的33个角度模式)中指定的9个预测方向的子集。箭头汇聚的点(101)表示正在被预测的样本。箭头表示使用相邻样本预测101处的样本所沿的方向。例如，箭头(102)指示根据在右上方、与水平方向成45度角的一个或多个相邻样本预测样本(101)。类似地，箭头(103)指示根据在样本(101)的左下方、与水平方向成22.5度角的一个或多个相邻样本预测样本(101)。

仍然参考图1A，在左上方描绘了4×4个样本的正方形块(104)(由粗体虚线指示)。正方形块(104)包括16个样本，每个样本用“S”、其在Y维度上的位置(例如，行索引)和其在X维度上的位置(例如，列索引)来标记。例如，样本S21是在Y维度上(从顶部开始)的第二个样本和在X维度上(从左侧开始)的第一个样本。类似地，样本S44是在Y和X维度上、块(104)中的第四个样本。由于块的大小为4×4个样本，因此S44位于右下角。还示出了遵循类似编号方案的示例性参考样本。参考样本用R、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，使用与正在重建的块相邻的预测样本。

块104的帧内图片预测可通过根据用信号表示的预测方向从相邻样本复制参考样本值来开始。例如，假设已编码视频码流包括信令，该信令针对该块104指示箭头(102)的预测方向，即，根据在右上方、与水平方向成45度角的一个或多个预测样本来预测样本。在这种情况下，根据同一个参考样本R05预测样本S41、S32、S23和S14。然后根据参考样本R08预测样本S44。

在一些情况下，可例如通过插值来组合多个参考样本的值，以计算参考样本；尤其是当方向不能被45度整除时。

随着视频编码技术继续发展，可能的方向的数量增加。在H.264(2003年)中，例如九个不同的方向可用于帧内预测。在H.265(2013年)中，增加到33个方向，以及在本公开时，JEM/VVC/BMS可支持多达65个方向。已进行实验研究来帮助识别最合适的帧内预测方向，且熵编码中的一些技术可用于以小的比特对那些最合适的方向进行编码，对于方向，接受一定的比特代价。此外，有时可以根据已解码的相邻块的帧内预测中所使用的相邻方向来预测方向本身。

图1B示出了示意图(180)，其描绘了根据JEM的65个帧内预测方向，以说明在随着时间的推移而开发的各种编码技术中，预测方向的数量增加。

在已编码视频码流中，将表示帧内预测方向的比特映射到该预测方向的方式，可能因视频编码技术的不同而不同；例如，其范围可以从预测方向简单直接映射到帧内预测模式，变化为预测方向映射到码字，映射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，可存在某些帧内预测方向，这些方向与某些其它方向相比，在统计上出现在视频内容中的可能性较小。由于视频压缩的目标是减少冗余，因此在一种设计良好的视频编码技术中，相比于更可能的方向，那些不太可能的方向可由更多的位数表示。

帧间图片预测或帧间预测可基于运动补偿。在运动补偿中，来自先前重建的图片或其部分(参考图片)的样本数据在沿着由运动矢量(此后称为MV)指示的方向在空间上偏移之后，可用于预测新重建的图片或图片部分(例如，块)。在一些情况下，参考图片可与当前正在重建的图片相同。MV可具有X和Y两个维度，或具有三个维度，第三个维度为正在使用的参考图片的指示(类似于时间维度)。

在一些视频压缩技术中，可根据其它MV，例如根据在空间上与正在重建的区域相邻的样本数据的另一区域相关的、且按解码次序处于当前MV之前的其它MV来预测适用于样本数据的某个区域的该当前MV。这样做可通过消除相关MV中的冗余来大大减少对MV进行编码所需的数据总量，从而增加压缩效率。MV预测可有效地工作，例如，由于在对从相机获得的输入视频信号(称为自然视频)进行编码时，存在以下统计可能性：比适用单个MV的区域更大的区域在视频序列中沿着相似的方向移动，因此在某些情况下，可使用从相邻区域的MV导出的相似运动矢量来预测该更大的区域。这使得用于给定区域的实际MV与根据周围MV所预测的MV相似或相同。进而在熵编码之后，该MV可以采用比直接对MV进行编码(而非根据相邻MV来预测该MV)时使用的位数更小的位数来进行表示。在一些情况下，MV预测可以是无损压缩从原始信号(即：样本流)中导出的信号(即：MV)的示例。在其它情况下，例如由于根据多个周围MV计算预测值时出现舍入误差，使得MV预测本身可以是有损的。

H.265/HEVC(ITU-T H.265建议书，“High Efficiency Video Coding(高效视频编码)”，2016年12月)中描述了各种MV预测机制。在H.265指定的多种MV预测机制中，下面描述的是下文称为“空间合并(spatial merge)”的技术。

具体地，参考图2，当前块(201)包括在运动搜索过程期间已由编码器找到的样本，可根据已产生空间偏移的相同大小的先前块来预测该样本。可以从与一个或多个参考图片相关联的元数据中导出MV，而非直接对该MV进行编码，例如使用与被标记为A0、A1和B0、B1、B2(分别对应202到206)的五个周围样本中的任一样本相关联的MV，(按解码次序)从最近的参考图片中导出该MV。在H.265中，MV预测可使用来自相邻块正在使用的同一参考图片的预测值。

发明内容

本公开描述了用于视频编码和/或解码的方法、装置和计算机可读存储介质的各种实施例。

根据一方面，本公开的一个实施例提供一种用于在解码器中对视频数据进行编码/解码的方法。该方法包括：接收数据块的已编码视频码流；从已编码视频码流中提取与数据块相关联的变换划分类型；以及响应于变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，预定变换划分类型集中的每个变换划分类型指定用于将数据块分割成变换块的拆分模式：提取与从数据块拆分的变换块相关联的变换的变换类型，该变换类型在已编码视频码流中用信号表示，其中，变换类型属于第一预定变换类型集；以及根据变换类型，对变换块执行逆变换。

根据另一方面，本公开的一个实施例提供一种用于对视频数据进行编码/解码的方法。该方法包括：接收数据块的已编码视频码流；从已编码视频码流中提取与视频数据的数据块相关联的变换划分类型；响应于变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，从已编码视频码流中提取与数据块的变换块相关联的变换类型；以及响应于变换划分类型不属于预定变换划分类型集，按照默认方式识别数据块的变换类型。

根据另一方面，本公开的一个实施例提供一种用于对视频数据进行编码/解码的方法。该方法包括：接收数据块的已编码视频码流；从已编码视频码流中提取与数据块的变换块相关联的变换的变换类型；以及响应于变换类型属于预定变换类型集：从已编码视频码流中提取与数据块相关联的变换划分类型。

根据另一方面，本公开的一个实施例提供一种用于视频编码和/或解码的装置。该装置包括：存储指令的存储器；和与存储器通信的处理器。当处理器执行指令时，处理器配置成使得该装置执行上述用于视频解码和/或编码的方法。

根据又一方面，本公开的一个实施例提供一种非暂时性计算机可读介质，非暂时性计算机可读介质存储有指令，当该指令由用于视频解码和/或编码的计算机执行时，该指令使得该计算机执行上述用于视频解码和/或编码的方法。

上述和其它方面及其实现方式在附图、说明书和权利要求中更详细地描述。

附图说明

根据以下详细描述和附图，所公开的主题的进一步的特征、性质和各种优点将更加明显，在附图中：

图1A示出了帧内预测定向模式的示例性子集的示意性图示。

图1B示出了示例性帧内预测方向的图示。

图2示出了在一个示例中，用于运动矢量预测的当前块及其周围空间合并候选的示意性图示。

图3示出了根据一个示例性实施例的通信***(300)的简化框图的示意性图示。

图4示出了根据一个示例性实施例的通信***(400)的简化框图的示意性图示。

图5示出了根据一个示例性实施例的视频解码器的简化框图的示意性图示。

图6示出了根据一个示例性实施例的视频编码器的简化框图的示意性图示。

图7示出了根据另一示例性实施例的视频编码器的框图。

图8示出了根据另一示例性实施例的视频解码器的框图。

图9示出了根据本公开的示例性实施例的定向(directional)帧内预测模式。

图10示出了根据本公开的示例性实施例的非定向帧内预测模式。

图11示出了根据本公开的示例性实施例的递归帧内预测模式。

图12示出了根据本公开的示例性实施例的帧内预测块的变换块划分和扫描。

图13示出了根据本公开的示例性实施例的帧间预测块的变换块划分和扫描。

图14示出了根据本公开的示例性实施例的低频不可分离变换过程。

图15示出了根据本公开的示例性实施例的基于各个参考行(reference line)的帧内预测方案。

图16示出了根据本公开的示例性实施例的非递归块划分方案。

图17示出了根据本公开的示例性实施例的流程图。

图18示出了根据本公开的示例性实施例的计算机***的示意性图示。

具体实施方式

图3示出了根据本公开的一个实施例的通信***(300)的简化框图。通信***(300)包括多个终端设备，该多个终端设备可通过例如网络(350)彼此通信。例如，通信***(300)包括通过网络(350)互连的第一终端设备对(310)和(320)。在图3的示例中，第一终端设备对(310)和(320)可执行单向数据传输。例如，终端设备(310)可以对视频数据(例如，由终端设备(310)采集的视频图片流的视频数据)进行编码，以通过网络(350)传输到另一终端设备(320)。已编码视频数据可以以一个或多个已编码视频码流的形式传输。终端设备(320)可以从网络(350)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图片，以及根据所恢复的视频数据显示视频图片。单向数据传输可以在媒体服务等应用中实现。

在另一示例中，通信***(300)包括执行已编码视频数据的双向传输的第二终端设备对(330)和(340)，该双向传输可例如在视频会议应用期间实现。对于双向数据传输，在一个示例中，终端设备(330)和(340)中的每个终端设备可以对视频数据(例如，由终端设备采集的视频图片流的视频数据)进行编码，以通过网络(350)传输到终端设备(330)和(340)中的另一终端设备。终端设备(330)和(340)中的每个终端设备还可接收由终端设备(330)和(340)中的另一终端设备传输的已编码视频数据，且可以对已编码视频数据进行解码以恢复视频图片，以及可根据所恢复的视频数据在可访问的显示设备上显示视频图片。

在图3的示例中，终端设备(310)、终端设备(320)、终端设备(330)和终端设备(340)可实现为服务器、个人计算机和智能电话，但是本公开的潜在原理的适用性可不限于此。本公开的实施例可以在台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、媒体播放器、可穿戴计算机、专用视频会议设备等中实现。网络(350)表示在终端设备(310)、终端设备(320)、终端设备(330)和终端设备(340)之间传送已编码视频数据的任何数量的网络，包括例如有线(连线的)和/或无线通信网络。通信网络(350)9可以在电路交换信道、分组交换信道和/或其它类型的信道中交换数据。代表性的网络包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。出于本讨论的目的，除非在本文中予以明确说明，否则网络(350)的架构和拓扑对于本公开的操作来说可能是无关紧要的。

作为用于所公开的主题的应用的示例，图4示出了视频编码器和视频解码器在视频流式传输环境中的放置方式。所公开的主题可同等地适用于其它视频应用，包括例如视频会议、数字TV、广播、游戏、虚拟现实、在包括CD、DVD、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。

视频流式传输***可包括视频采集子***(413)，采集子***(413)可包括诸如数码相机的视频源(401)，视频源(401)用于创建未压缩的视频图片或图像流(402)。在一个示例中，视频图片流(402)包括由视频源401的数码相机记录的样本。相较于已编码视频数据(404)(或已编码视频码流)，被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流(402)可由电子设备(420)处理，电子设备(420)包括耦接到视频源(401)的视频编码器(403)。视频编码器(403)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的主题的各方面。相较于未压缩的视频图片流(402)，被描绘为细线以强调较低数据量的已编码视频数据(404)(或已编码视频码流(404))可存储在流式传输服务器(405)上以供将来使用，或者直接存储于下游视频设备(未示出)。一个或多个流式传输客户端子***，例如图4中的客户端子***(406)和客户端子***(408)可访问流式传输服务器(405)以检索已编码视频数据(404)的副本(407)和副本(409)。客户端子***(406)可包括例如电子设备(430)中的视频解码器(410)。视频解码器(410)对已编码视频数据的传入副本(407)进行解码，且产生可以在显示器(412)(例如，显示屏)或其它呈现设备(未描绘)上呈现的未压缩的输出视频图片流(411)。视频解码器410可配置成执行本公开所描述的各种功能中的一些或所有功能。在一些流式传输***中，可根据某些视频编码/压缩标准对已编码视频数据(404)、(407)和(409)(例如，视频码流)进行编码。这些标准的示例包括ITU-T H.265建议书。在一个示例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(VVC)。所公开的主题可用于VVC的上下文和其它视频编码标准中。

应注意，电子设备(420)和电子设备(430)可包括其它组件(未示出)。例如，电子设备(420)可包括视频解码器(未示出)，且电子设备(430)还可包括视频编码器(未示出)。

在下文中，图5示出了根据本公开的任意实施例的视频解码器(510)的框图。视频解码器(510)可包括在电子设备(530)中。电子设备(530)可包括接收器(531)(例如，接收电路)。视频解码器(510)可用于代替图4的示例中的视频解码器(410)。

接收器(531)可接收将由视频解码器(510)解码的一个或多个已编码视频序列。在同一实施例或另一实施例中，一次可以对一个已编码视频序列进行解码，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。每个视频序列可与多个视频帧或图像相关联。可以从信道(501)接收已编码视频序列，信道(501)可以是硬件/软件链路，其通向存储已编码视频数据的存储设备或者传输已编码视频数据的流式传输源。接收器(531)可接收可转发到它们各自的处理电路(未描绘)的已编码视频数据和其它数据，例如已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(531)可以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(515)可设置在接收器(531)和熵解码器/解析器(520)(此后称为“解析器(520)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(515)可实现为视频解码器(510)的一部分。在其它应用中，缓冲存储器(515)可位于视频解码器(510)的外部且与视频解码器(510)分离(未描绘)。而在另一些其它应用中，在视频解码器(510)的外部可设置缓冲存储器(未描绘)，其目的是例如防止网络抖动，且在视频解码器(510)的内部可设置另一附加的缓冲存储器(515)以例如处理播放定时。当接收器(531)从具有足够带宽和可控性的存储/转发设备或从等时同步网络接收数据时，可能不需要缓冲存储器(515)，或可以将缓冲存储器做得较小。为了在诸如互联网等业务分组网络上使用，可能需要足够大小的缓冲存储器(515)，缓冲存储器(515)的大小可相对较大。这种缓冲存储器可实现为具有自适应大小，且可至少部分地在操作***或视频解码器(510)外部的类似元件(未描绘)中实现。

视频解码器(510)可包括解析器(520)，以根据已编码视频序列重建符号(521)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(510)的操作的信息，以及用于控制诸如显示器(512)(例如，显示屏)之类的呈现设备的潜在信息，该呈现设备可以是或不是电子设备(530)的整体部分，但是可耦接到电子设备(530)，如图5所示。用于呈现设备的控制信息可以是辅助增强信息(SEI消息)或视频可用性信息(VUI)参数集片段(未描绘)的形式。解析器(520)可以对解析器(520)所接收的已编码视频序列进行解析/熵解码。已编码视频序列的熵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(Huffman)编码、具有或不具有上下文敏感度的算术编码等。解析器(520)可基于对应于子群的至少一个参数，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(GOP)、图片、图块、切片、宏块、编码单元(CU)、块、变换单元(TU)、预测单元(PU)等。解析器(520)还可以从已编码视频序列提取信息，例如变换系数(例如，傅里叶变换系数)，量化器参数值，运动矢量等。

解析器(520)可以对从缓冲存储器(515)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(521)。

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(521)的重建可涉及多个不同的处理或功能单元。涉及到的单元以及单元所涉及的方式可由解析器(520)通过从已编码视频序列解析的子群控制信息来控制。为了简单起见，未描绘解析器(520)与下文的多个处理或功能单元之间的此类子群控制信息流。

除了已提及的功能块之外，视频解码器(510)可以在概念上细分成如下文所描述的多个功能单元。在商业约束下运行的实际实现方式中，这些功能单元中的许多功能单元彼此紧密交互且可至少部分地彼此集成。然而，出于清楚地描述所公开的主题的各种功能的目的，在本公开的下文中采用概念上细分成的多个功能。

第一单元可包括缩放器/逆变换单元(551)。缩放器/逆变换单元(551)可以从解析器(520)接收作为符号(521)的量化变换系数以及控制信息，包括指示要使用哪种类型的逆变换、块大小、量化因子/参数、量化缩放矩阵等信息。缩放器/逆变换单元(551)可输出包括样本值的块，样本值可输入到聚合器(555)中。

在一些情况下，缩放器/逆变换(551)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信息，但是可使用来自当前图片的先前重建部分的预测信息的块。此类预测信息可由帧内图片预测单元(552)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(552)可使用已重建且存储在当前图片缓冲器(558)中的周围块信息来生成大小和形状与正在重建的块相同的块。例如，当前图片缓冲器(558)缓冲部分重建的当前图片和/或完全重建的当前图片。在一些实现方式中，聚合器(555)可基于每个样本，将帧内预测单元(552)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(551)提供的输出样本信息中。

在其它情况下，缩放器/逆变换单元(551)的输出样本可属于帧间编码和潜在运动补偿的块。在这种情况下，运动补偿预测单元(553)可访问参考图片存储器(557)以提取用于帧间图片预测的样本。在根据属于块的符号(521)对所提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(555)添加到缩放器/逆变换单元(551)的输出(单元551的输出可称为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(553)从参考图片存储器(557)内的地址提取预测样本可受到运动矢量控制，该运动矢量可以以符号(521)的形式提供给运动补偿预测单元(553)使用，符号(521)可具有例如X分量、Y分量(偏移)和参考图片分量(时间)。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(557)提取的样本值的内插，运动补偿还可与运动矢量预测机制等相关联。

聚合器(555)的输出样本可经受环路滤波器单元(556)中的各种环路滤波技术。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术，该环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(还称为已编码视频码流)中且可作为来自解析器(520)的符号(521)可用于环路滤波器单元(556)的参数，然而，视频压缩技术还可响应于在对已编码图片或已编码视频序列的先前(按解码次序)部分进行解码期间获得的元信息，以及响应于先前重建且经过环路滤波的样本值。可以以各种顺序包括多种类型的环路滤波器，作为环路滤波器单元556的一部分，如下文将进一步详细描述的。

环路滤波器单元(556)的输出可以是样本流，该样本流可输出到呈现设备(512)以及存储在参考图片存储器(557)中以用于将来的帧间图片预测。

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的帧间图片预测。例如，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(520))被识别为参考图片，则当前图片缓冲器(558)可变成参考图片存储器(557)的一部分，且可以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(510)可根据诸如ITU-T H.265建议书的标准中采用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。具体而言，配置文件可以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，作为在该配置文件下可供使用的仅有工具。为了符合标准，已编码视频序列的复杂度可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、最大重建采样率(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(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。

在一些示例性实施例中，接收器(531)可以在接收已编码视频时接收附加(冗余)数据。附加数据可以被包括作为已编码视频序列的一部分。附加数据可由视频解码器(510)使用来对数据进行适当解码和/或更准确地重建原始视频数据。附加数据可采用例如时间、空间或信噪比(SNR)增强层、冗余切片、冗余图片、前向纠错码等形式。

图6示出了根据本公开的一个示例性实施例的视频编码器(603)的框图。视频编码器(603)可包括在电子设备(620)中。电子设备(620)可进一步包括传输器(640)(例如，传输电路)。视频编码器(603)可用于代替图4的示例中的视频编码器(403)。

视频编码器(603)可以从视频源(601)(并非图6的示例中的电子设备(620)的一部分)接收视频样本，视频源(601)可采集将由视频编码器(603)编码的视频图像。在另一示例中，视频源(601)可实现为电子设备(620)的一部分。

视频源(601)可提供将由视频编码器(603)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列，该数字视频样本流可具有任何合适的位深度(例如：8位、10位、12位......)、任何色彩空间(例如BT.601YCrCb，RGB，XYZ......)和任何合适的采样结构(例如YCrCb 4:2:0，YCrCb 4:4:4)。在媒体服务***中，视频源(601)可以是能够存储先前已准备的视频的存储设备。在视频会议***中，视频源(601)可以是采集本地图像信息作为视频序列的相机。视频数据可作为多个单独的图片或图像来提供，当按顺序观看时，这些图片或图像被赋予运动。图片本身可构建为空间像素阵列，其中取决于所使用的采样结构、色彩空间等，每个像素可包括一个或多个样本。本领域的普通技术人员可容易地理解像素和样本之间的关系。下文侧重于描述样本。

根据一些示例性实施例，视频编码器(603)可实时地或在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并压缩成已编码视频序列(643)。施行适当的编码速度构成了控制器(650)的一个功能。在一些实施例中，控制器(650)可以在功能上耦接到如下文所描述的其它功能单元且控制所述的其它功能单元。为了简单起见，图中未描绘耦接。由控制器(650)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......)、图片大小、图片群组(GOP)布局、最大运动矢量搜索范围等。控制器(650)可配置成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(603)。

在一些示例性实施例中，视频编码器(603)可配置成在编码环路中进行操作。作为过于简化的描述，在一个示例中，编码环路可包括源编码器(630)(例如，负责基于待编码的输入图片和参考图片来创建符号，例如符号流)和嵌入于视频编码器(603)中的(本地)解码器(633)。解码器(633)重建符号以用类似于(远程)解码器可创建样本数据的方式创建样本数据，即使所嵌入的解码器633处理在不进行熵编码的情况下由源编码器630编码的视频流(因为在所公开的主题中考虑的视频压缩技术中，熵编码中的符号与已编码视频码流之间的任何压缩可以是无损的)。重建的样本流(样本数据)输入到参考图片存储器(634)。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(634)中的内容在本地编码器和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)用于改善编码质量。

“本地”解码器(633)的操作可与诸如已在上文结合图5详细描述的视频解码器(510)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图5，由于符号可用且熵编码器(645)和解析器(520)能够无损地将符号编码/解码成已编码视频序列，因此包括缓冲存储器(515)和解析器(520)的视频解码器(510)的熵解码部分可能无法完全在编码器中的本地解码器(633)中实现。

此时可以观察到，除了仅可存在于解码器中的解析/熵解码之外的任何解码器技术，还可必定需要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，所公开的主题有时可侧重于解码器操作，解码器操作与编码器的解码部分结合。因此，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。在下文中，仅在某些区域或方面，提供编码器的更详细的描述。

在操作期间，在一些示例性实现方式中，源编码器(630)可执行运动补偿预测编码，通过参考来自视频序列中被指定为“参考图片”的一个或多个先前已编码图片，该运动补偿预测编码对输入图片进行预测性编码。以这种方式，编码引擎(632)对输入图片的像素块和参考图片的像素块之间的颜色通道中的差异(或残差)进行编码，该参考图片可被选作该输入图片的预测参考。术语“残差”及其形容词形式“残差的”可互换地使用。

本地视频解码器(633)可基于源编码器(630)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(632)的操作有利地可以是有损过程。当已编码视频数据可以在视频解码器(图6未示出)中被解码时，已重建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(633)复制解码过程，该解码过程可由视频解码器对参考图片执行，且可使已重建参考图片存储在参考图片高速缓存(634)中。以这种方式，视频编码器(603)可以在本地存储已重建参考图片的副本，该副本与将由远端(远程)视频解码器获得的已重建参考图片具有共同内容(不存在传输误差)。

预测器(635)可针对编码引擎(632)执行预测搜索。即，对于待编码的新图片，预测器(635)可以在参考图片存储器(634)中搜索可用作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(635)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，如由预测器(635)获得的搜索结果所确定的，输入图片可具有从参考图片存储器(634)中存储的多个参考图片取得的预测参考。

控制器(650)可管理源编码器(630)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。

可以在熵编码器(645)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(645)根据诸如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等的技术来对各种功能单元生成的符号进行无损压缩，从而将该符号转换成已编码视频序列。

传输器(640)可缓冲由熵编码器(645)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(660)进行传输做准备，通信信道(660)可以是通向可存储已编码视频数据的存储设备的硬件/软件链路。传输器(640)可以将来自视频编码器(603)的已编码视频数据与待传输的其它数据合并，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(650)可管理视频编码器(603)的操作。在编码期间，控制器(650)可以向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，通常可以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(“IDR”)图片。本领域的普通技术人员了解I图片的这些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，该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，该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，多个预测性图片可使用多于两个参考图片和相关联的元数据来用于重建单个块。

源图片通常可以在空间上细分成多个样本编码块(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)块进行预测性编码，其它(已编码)块由应用于块的相应图片的编码分配来确定。例如，I图片的块可进行非预测性编码，或者I图片的块可参考同一图片的已编码块来进行预测性编码(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间预测来进行预测性编码。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间预测来进行预测性编码。出于其它目的，源图片或中间处理的图片可细分成其它类型的块。编码块和其它类型的块的划分可以或可以不遵循相同的方式，如下文进一步详细描述的。

视频编码器(603)可根据诸如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(603)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性编码操作。因此，已编码视频数据可符合所使用的视频编码技术或标准指定的语法。

在一些示例性实施例中，传输器(640)可以在传输已编码视频时传输附加数据。源编码器(630)可包括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、诸如冗余图片和切片的其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI参数集片段等。

所采集的视频可作为呈时间序列的多个源图片(视频图片)。帧内图片预测(通常简化为帧内预测)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。例如，可以将正在编码/解码的特定图片分成块，正在编码/解码的特定图片称为当前图片。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，可通过称为运动矢量的矢量对当前图片中的块进行编码。运动矢量指向参考图片中的参考块，且在使用多个参考图片的情况下，运动矢量可具有识别参考图片的第三个维度。

在一些示例性实施例中，双向预测技术可用于帧间图片预测。根据这种双向预测技术，使用两个参考图片，例如按解码次序在视频中的当前图片之前(但是按显示次序可能分别是过去或将来)的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来对当前图片中的块进行编码。可通过第一参考块和第二参考块的组合来联合地预测该块。

此外，合并模式技术可用于帧间图片预测以提高编码效率。

根据本公开的一些示例性实施例，诸如帧间图片预测和帧内图片预测的预测以块为单位来执行。例如，将视频图片序列中的图片划分成编码树单元(CTU)以用于压缩，图片中的CTU可具有相同大小，例如64×64像素、32×32像素或16×16像素。通常，CTU可包括三个平行的编码树块(CTB)：一个亮度CTB和两个色度CTB。可以将每个CTU递归地以四叉树拆分成一个或多个编码单元(CU)。例如，可以将64×64像素的CTU拆分成一个64×64像素的CU，或4个32×32像素的CU。一个或多个32×32块中的每一个块可进一步拆分成4个16×16像素的CU。在一些示例性实施例中，可以在编码期间分析每个CU以确定多种预测类型之中用于CU的预测类型，例如帧间预测类型或帧内预测类型。根据时间和/或空间可预测性，可以将CU拆分成一个或多个预测单元(PU)。通常，每个PU包括亮度预测块(PB)和两个色度PB。在一个实施例中，编码(编码/解码)中的预测操作以预测块为单位来执行。可以以各种空间模式执行将CU拆分成PU(或不同颜色通道的PB)。例如，亮度或色度PB可包括针对样本的值(例如，亮度值)的矩阵，所述的样本例如是8×8像素、16×16像素、8×16像素、16×8像素等。

图7示出了根据本公开的另一示例性实施例的视频编码器(703)的图。视频编码器(703)配置成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。在示例中，视频编码器(703)可用于代替图4的示例中的视频编码器(403)。

例如，视频编码器(703)接收用于处理块的样本值的矩阵，该处理块例如是8×8样本的预测块等。然后，视频编码器(703)使用例如率失真优化(RDO)来确定是否使用帧内模式、帧间模式或双向预测模式来最佳地对处理块进行编码。当确定在帧内模式中对处理块进行编码时，视频编码器(703)可使用帧内预测技术以将处理块编码到已编码图片中；以及当确定在帧间模式或双向预测模式中对处理块进行编码时，视频编码器(703)可分别使用帧间预测或双向预测技术以将处理块编码到已编码图片中。在一些示例性实施例中，合并模式可用作帧间图片预测的子模式，其中，在不借助预测器外部的已编码运动矢量分量的情况下，从一个或多个运动矢量预测器导出运动矢量。在一些其它示例性实施例中，可存在适用于主题块的运动矢量分量。因此，视频编码器(703)可包括未在图7中明确示出的组件，例如用于确定处理块的预测模式的模式决策模块。

在图7的示例中，视频编码器(703)包括如图7中的示例性布置所示的耦接在一起的帧间编码器(730)、帧内编码器(722)、残差计算器(723)、开关(726)、残差编码器(724)、通用控制器(721)和熵编码器(725)。

帧间编码器(730)配置成接收当前块(例如，处理块)的样本，将该块与参考图片中的一个或多个参考块(例如，按显示次序是先前图片和后来图片中的块)进行比较，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来计算帧间预测结果(例如，已预测块)。在一些示例中，参考图片是基于已编码视频信息，使用嵌入在图6的示例性编码器620中的解码单元633(如图7的残差解码器728所示，如下文进一步详细描述的)来解码的已解码参考图片。

帧内编码器(722)配置成接收当前块(例如，处理块)的样本，将该块与同一图片中已编码的块进行比较，以及在变换之后生成量化系数，且在一些情况下还生成帧内预测信息(例如，根据一个或多个帧内编码技术的帧内预测方向信息)。帧内编码器(722)可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(721)可配置成确定通用控制数据，且基于该通用控制数据控制视频编码器(703)的其它组件。在一个示例中，通用控制器(721)确定块的预测模式，且基于该预测模式将控制信号提供给开关(726)。例如，当该预测模式是帧内模式时，通用控制器(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(725)以选择帧内预测信息并将帧内预测信息包括在码流中；以及当该块的预测模式是帧间模式时，通用控制器(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(725)以选择帧间预测信息并将帧间预测信息包括在码流中。

残差计算器(723)可配置成计算所接收的块与从帧内编码器(722)或帧间编码器(730)选择的块的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(724)可配置成对残差数据进行编码以生成变换系数。例如，残差编码器(724)可配置成将残差数据从空间域变换到频域，以生成变换系数。变换系数随后经受量化处理以获得量化变换系数。在各种示例性实施例中，视频编码器(703)还包括残差解码器(728)。残差解码器(728)配置成执行逆变换，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(722)和帧间编码器(730)使用。例如，帧间编码器(730)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(722)可基于已解码残差数据和帧内预测信息生成已解码块。适当地处理已解码块以生成已解码图片，且已解码图片可以在存储器电路(未示出)中缓冲并用作参考图片。

熵编码器(725)可配置成将码流格式化以包括已编码块，以及执行熵编码。熵编码器(725)配置成在码流中包括各种信息。例如，熵编码器(725)可配置成将通用控制数据、所选预测信息(例如，帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和其它合适的信息包括在码流中。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，可以不存在残差信息。

图8示出了根据本公开的另一实施例的示例性视频解码器(810)的图。视频解码器(810)配置成接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图片，且对已编码图片进行解码以生成已重建图片。在一个示例中，视频解码器(810)可用于代替图4的示例中的视频解码器(410)。

在图8的示例中，视频解码器(810)包括如图8中的示例性布置所示的耦接在一起的熵解码器(871)、帧间解码器(880)、残差解码器(873)、重建模块(874)和帧内解码器(872)。

熵解码器(871)可配置成根据已编码图片来重建某些符号，这些符号表示构成已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如对块进行编码的模式(例如，帧内模式、帧间模式、双向预测模式、合并子模式或另一子模式)、可识别供帧内解码器(872)或帧间解码器(880)使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)、呈例如量化变换系数形式的残差信息等。在一个示例中，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给帧间解码器(880)；以及当预测类型是帧内预测类型时，将帧内预测信息提供给帧内解码器(872)。残差信息可经受逆量化并提供给残差解码器(873)。

帧间解码器(880)可配置成接收帧间预测信息，且基于该帧间预测信息生成帧间预测结果。

帧内解码器(872)可配置成接收帧内预测信息，且基于该帧内预测信息生成预测结果。

残差解码器(873)可配置成执行逆量化以提取解量化的变换系数，且处理该解量化的变换系数，以将残差从频域变换到空间域。残差解码器(873)还可利用某些控制信息(用以包括量化器参数(QP))，这些控制信息可由熵解码器(871)提供(未描绘数据路径，因为这仅仅是低数据量控制信息)。

重建模块(874)可配置成在空间域中组合由残差解码器(873)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，视情况而定)以形成已重建块，已重建块形成已重建图片的一部分，而已重建图片是已重建视频的一部分。应注意，还可执行诸如去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现视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。在一些示例性实施例中，可使用一个或多个集成电路来实现视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。在另一实施例中，可使用执行软件指令的一个或多个处理器来实现视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(603)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。

返回到帧内预测过程，在帧内预测过程中，通过相邻、下一个相邻或者一个或多个其它行的样本、或者它们的组合来预测块(例如，亮度预测块或色度预测块，或者如果没有进一步拆分成预测块，则是编码块)中的样本，以生成预测块。然后，可通过变换来处理正在编码的实际块和预测块之间的残差，之后进行量化。可使得各种帧内预测模式可用，且可以在码流中用信号表示与帧内模式选择相关的参数和其它参数。例如，各种帧内预测模式可涉及用于预测样本的一个或多个行位置、从一个或多个预测行中选择预测样本所沿的方向、以及其它特殊的帧内预测模式。

例如，一组帧内预测模式(可互换地称为“帧内模式”)可包括预定数量的定向帧内预测模式。如上文与图1的示例性实现方式相关地描述的，这些帧内预测模式可对应于预定数量的方向，沿着这些方向选择块外部的样本(out-of-block samples)作为在特定块中预测的样本的预测。在另一特定示例性实现方式中，可支持和预先定义八(8)个主方向模式，这8个主方向模式对应于与水平轴线成45度至207度的角度。

在帧内预测的一些其它实现方式中，为了进一步利用定向纹理中更多种类的空间冗余，定向帧内模式可进一步扩展到具有更细粒度的角度集。例如，上述8角度实现方式可配置成提供8个标称角度(nominal angles)，如图9所示，这8个标称角度称为V_PRED，H_PRED，D45_PRED，D135_PRED，D113_PRED，D157_PRED，D203_PRED和D67_PRED，且对于每个标称角度，可添加预定数量的(例如，7个)更细角度。通过这种扩展，更大总数的(例如本示例中，56个)方向角度可用于帧内预测，对应于相同数量的预定定向帧内模式。预测角度可由标称帧内角度加上角度增量来表示。对于上文针对每个标称角度具有7个更细的角度方向的特定示例，角度增量可以是-3至3乘以步长，该步长为3度。

在一些实现方式中，作为上述定向帧内模式的替代或者除了上述定向帧内模式之外，还可预先定义预定数量的非定向帧内预测模式，以及使得预定数量的非定向帧内预测模式可用。例如，可指定5个称为平滑帧内预测模式的非定向帧内模式。这些非定向帧内模式预测模式可具体地称为DC帧内模式，PAETH帧内模式，SMOOTH帧内模式，SMOOTH_V帧内模式和SMOOTH_H帧内模式。图10示出了在这些示例性非定向模式下对特定块的样本的预测。作为示例，图10示出了通过来自顶部相邻行和/或左侧相邻行的样本预测的4×4块1002。块1002中的特定样本1010可对应于位于块1002的顶部相邻行中的样本1010的正上方样本1004、作为顶部相邻行和左侧相邻行的交集的样本1010的左上样本1006、以及位于块1002的左侧相邻行中的样本1010的正左侧样本1008。对于示例性DC帧内预测模式，左侧相邻样本1008和上方相邻样本1004的平均值可用作样本1010的预测值。对于示例性PAETH帧内预测模式，可提取顶部参考样本1004、左侧参考样本1008和左上方参考样本1006，然后，这三个参考样本中最接近(顶部+左侧–左上方)的那个值可设置为样本1010的预测值。对于示例性SMOOTH_V帧内预测模式，样本1010可通过沿着垂直方向对左上方相邻样本1006和左侧相邻样本1008进行二次插值来预测。对于示例性SMOOTH_H帧内预测模式，样本1010可通过沿着水平方向对左上方相邻样本1006和顶部相邻样本1004进行二次插值来预测。对于示例性SMOOTH帧内预测模式，样本1010可通过沿着垂直方向和水平方向的二次插值的平均值来预测。上述非定向帧内模式实现方式仅作为非限制性示例来说明。还考虑其它相邻行、样本的其它非定向选择、以及组合预测样本以预测预测块中的特定样本的方式。

在不同编码层级(图片、切片、块、单元等)下，由编码器从上述定向或非定向模式中选择特定帧内预测模式，这可以在码流中用信号表示。在一些示例性实现方式中，首先可以用信号表示示例性8个标称定向模式和5个非角度平滑模式(总共13个选项)。然后，如果用信号表示的模式是8个标称角度帧内模式之一，则进一步用信号表示索引，以向对应的用信号表示的标称角度指示所选择的角度增量。在一些其它示例性实现方式中，所有帧内预测模式可一起索引(例如，56个定向模式加上5个非定向模式，以产生61个帧内预测模式)以用于用信号表示。

在一些示例性实现方式中，示例性56个或其它数量的定向帧内预测模式可利用统一定向预测器来实现，统一定向预测器将块的每个样本投影到参考子样本位置，且通过2抽头双线性滤波器对参考样本进行插值。

在一些实现方式中，为了利用边缘上的参考捕获衰减空间相关性，可设计称为FILTER INTRA模式的附加滤波器模式。对于这些模式，除了块外部的样本之外，块内的预测样本可用作块内的一些片区的帧内预测参考样本。例如，可预先定义这些模式，并使得这些模式可用于至少亮度块(或仅亮度块)的帧内预测。可预先设计预定数量的(例如，五个)滤波器帧内模式，每个滤波器帧内模式由n抽头滤波器(例如，7抽头滤波器)的集合表示，从而反映例如4×2片区中的样本与邻近该片区的n个近邻之间的相关性。换句话说，n抽头滤波器的权重因子可依赖于位置。以8×8块、4×2片区和7抽头滤波器为例，如图11所示，8×8块1102可拆分成8个4×2片区。在图11中，这些片区由B0，Bl，B2，B3，B4，B5，B6和B7表示。对于每个片区，其7个近邻(在图11中，由R0至R7指示)可用于预测当前片区中的样本。对于片区B0，所有近邻可能已重建。但是对于其它片区，一些近邻位于当前块中，因此可能未重建，然后紧邻的近邻的预测值用作参考。例如，不重建如图11指示的片区B7的所有近邻，因此替代地，使用近邻的预测样本。

在帧内预测的一些实现方式中，一个颜色分量可使用一个或多个其它颜色分量来预测。颜色分量可以是YCrCb、RGB、XYZ颜色空间等中的任意一个分量。例如，可实现从亮度分量(例如，亮度参考样本)预测色度分量(例如，色度块)，该预测称为从亮度而来的色度或CfL。在一些示例性实现方式中，跨颜色预测仅可允许从亮度到色度。例如，色度块中的色度样本可建模为同时重建的亮度样本(coincident reconstructed luma samples)的线性函数。CfL预测可如下实现：

CfL(α)＝α×L^AC+DC (1)

其中，L^AC指示亮度分量的AC贡献，α指示线性模型的参数，DC指示色度分量的DC贡献。例如，AC分量是针对块的每个样本获得，而DC分量是针对整个块获得。具体而言，可以将已重建亮度样本子采样(subsampled)到色度分辨率，然后可以从每个亮度值中减去平均亮度值(亮度的DC)，以形成亮度的AC贡献。然后将亮度的AC贡献用于等式(1)的线性模式，以预测色度分量的AC值。为了根据亮度AC贡献估算或预测色度AC分量(而不是要求解码器计算缩放参数)，示例性CfL实现方式可基于原始色度样本确定参数α，并在码流中用信号表示参数α。这降低了解码器的复杂度且产生更精确的预测。至于色度分量的DC贡献，在一些示例性实现方式中，可使用色度分量内的帧内DC模式来计算色度分量的DC贡献。

在参考行的一些示例性实现方式中，可使用多线帧内预测。在这些实现方式中，多于一个参考行可供在帧内预测中选择，编码器决定并用信号表示使用哪个参考行来生成帧内预测。参考行索引可以在帧内预测模式之前用信号表示，在用信号表示非零参考行索引的情况下，只允许最可能的预测模式。参考图15，描绘了4个参考行以及左上参考样本的示例(从参考行0到参考行3)，其中每个参考行由六个部段组成，这六个部段即部段A至部段F(如1502-1512所指示的)。此外，部段A和部段F可分别通过来自部段B和部段E的最接近样本来填充。

然后，可实现帧内预测块或帧间预测块的残差的变换，之后进行变换系数的量化。为了执行变换，在变换之前，帧内编码块和帧间编码块可进一步分成多个变换块(有时可互换地用作“变换单元”，即使术语“单元”通常用于表示三个颜色通道的集合，例如，“编码单元”可包括亮度编码块和色度编码块)。在一些实现方式中，可指定编码块(或预测块)的最大划分深度(术语“已编码块”可与“编码块”互换地使用)。例如，这种划分不会超过2个层级。在帧内预测块和帧间预测块之间，可以不同地处理将预测块划分成变换块的操作。然而，在一些实现方式中，在帧内预测块和帧间预测块之间，这种划分可以相似。

在一些示例性实现方式中，对于帧内编码块，可以以所有变换块具有相同大小的方式进行变换划分，并以光栅扫描顺序对变换块进行编码。图12示出了帧内编码块的这种变换块划分的示例。具体而言，图12示出了编码块1202通过中间层级四叉树拆分1204而划分成16个具有相同块大小的变换块，如1206所示。用于编码的示例性光栅扫描顺序由图12中的顺序箭头示出。

在一些示例性实现方式中，对于帧间编码块，可以以递归方式进行变换单元划分，其中划分深度可达预定数量的层级(例如，2个层级)。如图13所示，拆分可针对任何子分区且在任何层级停止或递归地继续。具体地，图13示出了一个示例，其中块1302拆分成四个四叉树子块1304，其中一个子块进一步拆分成四个二级变换块，而其它子块的划分在第一层级之后停止，从而产生总共7个具有两种不同大小的变换块。用于编码的示例性光栅扫描顺序进一步由图13中的顺序箭头示出。虽然图13示出了多达两级正方形变换块的四叉树拆分的示例性实现方式，但是在一些生成实现方式中，变换划分可支持1:1(正方形)、1:2/2:1和1:4/4:1变换块形状和大小，其范围从4×4到64×64。在一些示例性实现方式中，如果编码块小于或等于64×64，则变换块划分仅可应用于亮度分量(换句话说，在该条件下，色度变换块可与编码块相同)。否则，如果编码块宽度或高度大于64，则亮度编码块和色度编码块分别可隐式地拆分成多个min(W，64)×min(H，64)变换块和min(W，32)×min(H，32)变换块。

在一些示例性实现方式中，如图16所示，提供将编码块或预测块划分成变换块的另一替代示例性方案。如图16所示，作为使用递归变换划分的替代，可根据编码块的变换类型将预定划分类型集应用于编码块。在图16所示的特定示例中，可应用6种示例性划分类型之一，以将编码块拆分成各种数量的变换块。这种方案可适用于编码块或预测块。在本公开中，术语“划分类型”通常可指的是对块(例如，预测块或编码块)进行划分的方式，其可指的是“变换划分类型”、“预测块划分类型”或“编码块划分类型”。此外，对于“变换划分类型”下的描述，相同的构思还可适用于“编码块划分类型”，反之亦然。

更详细地说，如图16所示，图16的划分方案对任何给定的变换类型提供多达6种划分类型。在该方案中，可基于例如率失真成本对每个编码块或预测块分配变换类型。在一个示例中，可基于编码块或预测块的变换类型来确定分配给编码块或预测块的划分类型。特定划分类型可对应于变换块拆分大小和模式(或划分类型)，如图16所示的4种划分类型所示。可预先定义各种变换类型和各种划分类型之间的对应关系。在下文中示出了示例性对应关系，其中大写字母标签指示可基于率失真成本分配给编码块或预测块的变换类型：

·PARTITION_NONE(划分_无)：分配等于块大小的变换大小。

·PARTITION_SPLIT(划分_拆分)：分配如下变换大小，该变换大小是块大小的宽度的1/2和块大小的高度的1/2。

·PARTITION_HORZ(划分_HORZ)：分配如下变换大小，该变换大小与块大小具有相同宽度且是块大小的高度的1/2。

·PARTITION_VERT(划分_VERT)：分配如下变换大小，该变换大小是块大小的宽度的1/2且与块大小具有相同高度。

·PARTITION_HORZ4(划分_HORZ4)：分配如下变换大小，该变换大小与块大小具有相同宽度且是块大小的高度的1/4。

·PARTITION_VERT4(划分_VERT4)：分配如下变换大小，该变换大小是块大小的宽度的1/4且与块大小具有相同高度。

在上述示例中，对于划分的变换块，如图16所示的划分类型均包含统一变换大小。这仅仅是示例，而非限制。在一些其它实现方式中，在特定划分类型(或模式)中，混合变换块大小可用于划分的变换块。

然后，可以对如上获得的每个变换块进行主变换。主变换本质上是将变换块中的残差从空间域移动到频域。在实际主变换的一些实现方式中，为了支持上述示例性扩展编码块划分，可允许多种变换大小(对于两个维度中的每个维度，其范围从4点到64点)和变换形状(正方形；宽高比为2:1/1:2和4:1/1:4的矩形)。

转到实际主变换，在一些示例性实现方式中，2-D变换过程可涉及使用混合变换核(hybrid transform kernel)(例如，混合变换核可由用于已编码残差变换块的每个维度的不同1-D变换组成)。示例性1-D变换核可包括但不限于：a)4点DCT-2、8点DCT-2、16点DCT-2、32点DCT-2、64点DCT-2；b)4点不对称DST、8点不对称DST、16点不对称DST(DST-4，DST-7)及其翻转版本；c)4点恒等变换(identity transform)、8点恒等变换、16点恒等变换、32点恒等变换。对用于每个维度的变换核的选择可基于率失真(RD)准则。例如，在表1中列出了可实现的DCT-2和不对称DST的基函数。

表1：示例性主变换基函数(针对N点输入的DCT-2、DST-4和DST-7)

在一些示例性实现方式中，用于特定主变换实现方式的混合变换核的可用性可基于变换块大小和预测模式。在表2中列出了示例性依赖关系。对于色度分量，可以以隐式方式执行变换类型选择。例如，对于帧内预测残差，可根据帧内预测模式来选择变换类型，如表3所指定的。对于帧间预测残差，可根据共定位亮度块(co-located luma block)的变换类型选择来选择色度块的变换类型。因此，对于色度分量，在码流中不存在变换类型信令。

表2：AV1混合变换核及其基于预测模式和块大小的可用性。这里，→和↓指示水平维度和垂直维度；√和×指示针对该块大小和预测模式的内核可用性

表3：色度分量帧内预测残差的变换类型选择

帧内预测	垂直变换	水平变换
			DC_PRED	DCT	DCT
V_PRED	ADST	DCT
			H_PRED	DCT	ADST
D45_PRED	DCT	DCT
			D135_PRED	ADST	ADST
D113_PRED	ADST	DCT
			D157_PRED	DCT	ADST
D203_PRED	DCT	ADST
			D67_PRED	ADST	DCT
SMOOTH_PRED	ADST	ADST
			SMOOTH_V_PRED	ADST	DCT
SMOOTH_H_PRED	DCT	ADST
			PAETH_PRED	ADST	ADST

在一些实现方式中，可以对主变换系数执行二次变换。例如，如图14所示，可以在正向主变换和量化(在编码器处)之间以及在解量化和逆向主变换(在解码器侧)之间应用LFNST(低频不可分离变换)，以进一步对主变换系数去相关(decorrelate)，LFNST称为简化二次变换。本质上，LFNST可以取一部分主变换系数，例如低频部分(因此，从变换块的主变换系数的完整集“简化”)，以进行二次变换。在示例性LFNST中，根据变换块大小，可应用4×4不可分离变换或8×8不可分离变换。例如，4×4LFNST可应用于较小的变换块(例如，min(宽度，高度)<8)，而8×8LFNST可应用于较大的变换块(例如，min(宽度、高度)>8)。例如，如果对8×8变换块进行4×4LFNST，则只有8×8主变换系数的低频4×4部分会进一步经历二次变换。

具体地如图14所示，变换块可以是8×8(或16×16)。因此，变换块的正向主变换1402生成8×8(或16×16)主变换系数矩阵1404，其中每个正方形单元表示2×2(或4×4)部分。例如，正向LFNST的输入可以不是完整的8×8(或16×16)主变换系数。例如，4×4(或8×8)LFNST可用于二次变换。因此，只有主变换系数矩阵1404的4×4(或8×8)低频主变换系数可用作LFNST的输入，如阴影部分(左上角)1406所指示。可以不对主变换系数矩阵的其余部分进行二次变换。因此，在二次变换之后，主变换系数的、受到LFNST的那部分变成二次变换系数，而未受到LFNST的其余部分(例如，矩阵1404的无阴影部分)保持对应的主变换系数。在一些示例性实现方式中，未受到二次变换的其余部分可全部设置为零系数。

在下文中描述了LFNST中使用的不可分离变换的应用示例。为了应用示例性4×4LFNST，4×4输入块X(例如，表示主变换系数块的4×4低频部分，例如图14的主变换矩阵1404的阴影部分1406)可表示成：

该2-D输入矩阵首先可以以示例性顺序线性化或扫描成矢量

然后，4×4LFNST的不可分离变换可计算成

其中

指示输出的变换系数矢量，T是16×16变换矩阵。然后，使用该块的扫描顺序(例如，水平、垂直或对角线)将所得到的16×1系数矢量

反向扫描成4×4块。索引较小的系数可与较小的扫描索引一起放置在4×4系数块中。以这样的方式，可通过第二变换T进一步利用主变换系数X中的冗余，从而提供额外的压缩增强。

上述示例性LFNST基于直接矩阵乘法方法，以应用不可分离变换，使得在单次过程(single pass)中实现LFNST，而不需要多次迭代。在一些进一步的示例性实现方式中，可进一步降低示例性4×4LFNST的不可分离变换矩阵(T)的维度，以最小化计算复杂度和存储变换系数的存储器空间需求。这种实现方式可称为简化非分离变换(RST)。更详细地说，RST的主要思想是将N(在上述示例中，N为4×4＝16，但是对于8×8块，N可等于64)维矢量映射到不同空间中的R维矢量，其中N/R(R<N)表示降维因子(dimension reduction factor)。因此，作为N×N变换矩阵的替代，RST矩阵变成R×N矩阵，如下：

其中，变换矩阵的R行是N维空间的减小的R基。因此，该变换将输入矢量或N维转换成减小的R维的输出矢量。因此，如图14所示，从主系数1406变换的二次变换系数1408在维度上以因子或N/R减小。图14中1408周围的三个正方形可以用零来填充。

RTS的逆变换矩阵可以是其正向变换的转置。对于示例性8×8LFNST(与上述4×4LFNST相比，这里的描述更加多样化)，可应用示例性减小因子4，因此64×64直接不可分离变换矩阵相应地简化成16×64直接矩阵。此外，在一些实现方式中，输入主系数的一部分(而不是全部)可线性化成为LFNST的输入矢量。例如，只有示例性8×8输入主变换系数的一部分可线性化为上述X矢量。对于一个特定示例，在8×8主变换系数矩阵的四个4×4象限之中，可忽略右下角(高频系数)，只有其它三个象限使用预定扫描顺序来线性化为48×1矢量，而非64×1矢量。在这样的实现方式中，不可分离变换矩阵可进一步从16×64简化成16×48。

因此，可以在解码器侧使用示例性简化的48×16逆RST矩阵，以生成8×8核(主)变换系数的左上、右上和左下4×4象限。具体而言，当对相同的变换集配置应用进一步简化的16×48RST矩阵(而不是16×64RST)时，不可分离二次变换可以从8×8主系数块的三个4×4象限块(排除了右下4×4块)中提取矢量化的48个矩阵元素作为输入。在这样的实现方式中，在二次变换中可忽略已删掉的右下4×4主变换系数。这种进一步简化的变换可以将48×1矢量转换成16×1输出矢量，将16×1输出矢量反向扫描成4×4矩阵以填充图14的1408。1408周围的二次变换系数的三个正方形可以用零来填充。

借助于RST的这种降维，减少了存储所有LFNST矩阵的存储器使用量。例如，在上述示例中，与不存在降维的实现方式相比，存储器使用量可以从10KB减小到8KB，而性能的降低相当小。

在一些实现方式中，为了降低复杂度，可进一步限制LFNST，以仅当位于要受到LFNST的主变换系数部分之外(例如，位于图14中1404的部分1406之外)的所有系数都不显著时才应用LFNST。因此，当应用LFNST时，所有的仅主变换系数(primary-only transformcoefficients)(例如，图14的主系数矩阵1404的无阴影部分)可接近零。这种限制允许在最后显著位置上调节LFNST索引信令，因此避免一些额外的系数扫描，而当不应用该限制时，检查特定位置的显著系数可能需要一些额外的系数扫描。在一些实现方式中，LFNST的最坏情况处理(就每像素的乘法而言)可分别将4×4块和8×8块的不可分离变换限制为8×16变换和8×48变换。在这些情况下，当应用LFNST时，最后显著扫描位置(last-significantscan position)必须小于8，而其它尺寸则小于16。对于形状为4×N和N×4且N>8的块，上述限制意味着现在仅对左上4×4区域应用一次LFNST。由于在应用LFNST时，所有的仅主系数(primary-only coefficients)均为零，因此在这种情况下，主变换所需的操作数量减少。从编码器的角度来看，当测试LFNST变换时，可简化系数的量化。对于前16个系数(按扫描次序)，必须最大限度地进行率失真优化量化(RDO)，可强制其余系数为零。

在一些示例性实现方式中，可用的RST内核可指定为多个变换集，其中每个变换集包括多个不可分离变换矩阵。例如，总共可存在4个变换集，每个变换集有2个不可分离变换矩阵(内核)供LFNST使用。这些内核可以预先离线训练，因此它们是数据驱动的。离线训练的变换核可存储在存储器中，或者可硬编码在编码或解码设备中，以在编码/解码过程期间使用。在编码或解码过程期间对变换集的选择可由帧内预测模式确定。可预先定义从帧内预测模式到变换集的映射。在表4中示出了这种预定映射的示例。例如，如表4所示，如果三个跨分量线性模型(CCLM)模式之一(INTRA_LT_CCLM、INTRA_T_CCLM或INTRA_L_CCLM)用于当前块(即81<＝predModeIntra<＝83)，则可以对当前色度块选择变换集0。对于每个变换集，可通过显式用信号表示的LFNST索引进一步指定所选择的不可分离二次变换候选。例如，在变换系数之后，索引可以在码流中对于每个帧内CU用信号表示一次。

表4：变换选择表

IntraPredMode	变换集索引
		IntraPredMode<0	1
0<＝IntraPredMode<＝1	0
		2<＝IntraPredMode<＝12	1
13<＝IntraPredMode<＝23	2
		24<＝IntraPredMode<＝44	3
45<＝IntraPredMode<＝55	2
		56<＝IntraPredMode<＝80	1
81<＝IntraPredMode<＝83	0

因为在上述示例性实现方式中，仅当位于第一系数子群或部分之外的所有系数都不有效时才限制LFNST可应用，所以LFNST索引编码取决于最后显著系数(lastsignificant coefficient)的位置。此外，LFNST索引可被上下文编码，但是不依赖于帧内预测模式，且只有第一个bin可被上下文编码。此外，LFNST可应用于帧内切片和帧间切片中的帧内CU，以及亮度和色度。如果启用双树，则可分别用信号表示亮度和色度的LFNST索引。对于帧间切片(禁用双树)，可以用信号表示单个LFNST索引，单个LFNST索引用于亮度和色度两者。

在一些示例性实现方式中，当选择帧内子划分(ISP)模式时，可禁用LFNST且可以不用信号表示RST索引，原因是即使RST应用于每个可行的划分块，性能的改进也可能微不足道。此外，对ISP预测的残差禁用RST可降低编码复杂度。在一些进一步的实现方式中，当选择多元线性回归帧内预测(MIP)模式时，也可禁用LFNST且可以不用信号表示RST索引。

考虑到由于现有的最大变换大小限制(例如，64×64)而导致大于64×64(或代表最大变换块大小的任何其它预定大小)的大CU被隐式地拆分(例如，TU平铺(TU tiling))，因此LFNST索引搜索针对特定数量的解码流水线阶段可将数据缓冲增加四倍。因此，在一些实现方式中，允许LFNST的最大大小可限制为例如64×64。在一些实现方式中，仅在DCT2作为主变换时才可启用LFNST。

在一些其它实现方式中，通过定义例如12个二次变换集，给亮度分量提供帧内二次变换(IST)，其中每个集中存在例如3个内核。帧内模式相关索引(intra mode dependentindex)可用于选择变换集。一个集中的内核选择可基于用信号表示的语法元素。当DCT2或ADST用作水平变换和垂直主变换两者时，可启用IST。在一些实现方式中，根据块大小，可选择4×4不可分离变换或8×8不可分离变换。如果min(tx_宽度，tx_高度)<8，则可选择4×4IST。对于较大的块，可使用8×8IST。这里，tx_宽度(tx_width)和tx_高度(tx_height)分别对应于变换块的宽度和高度。IST的输入可以是处于Z字形扫描顺序的低频主变换系数。

视频编码或解码过程中的各种变换(例如，残差块中的样本的主变换或者主变换系数过程中的块的二次变换)在仅使用可分离变换方案时，在捕获定向纹理图案(例如，45度方向(例如，基本上远离水平或垂直方向的方向)的边缘)方面可能不是十分有效。如上所述，在一些示例性实现方式中，一个或多个不可分离变换设计可用于主变换系数的二次变换。

变换块划分和应用于所划分的变换块的变换类型可相互关联。例如，某些变换类型可更适合于特定划分类型。例如，与递归划分(例如之前在图13中描述的划分)相比，在图16中示出且在上文描述的变换划分方案提供非递归划分类型。如果针对所有可用的划分模式(例如，图16中的变换划分类型)下划分的变换块，允许所有可用的变换类型，则在确定哪个变换划分类型用于获得变换块以及哪个变换类型用于每个划分的变换块时，编码器需要在大参数空间中执行优化。实际上，与其它变换类型相比，某个变换类型集通常更适合于变换划分类型的一个特定类型。在下文中描述的各种实现方式中，可考虑变换划分类型和变换类型之间的交互，并使用这种交互来获得方案以限制用于特定划分类型的允许变换类型，并且类似地限制用于特定变换类型的允许划分类型。这样的实现方式可以在对每个所划分的变换块确定变换划分模式和变换类型选择时，特别是在使用非递归变换划分的情况下，减少编码器的优化空间。

这些示例性实现方式可单独地使用或者以任何顺序或任何方式组合。在上文和下文的公开内容中，术语“已编码块”、“编码块”等可用于指代执行预测或变换的图片单元。编码块可以是亮度编码块，或者可以是色度编码块。在一些情况下，已编码/编码块可指的是预测块。术语“块大小”用于指代编码块的宽度或高度，或者宽度和高度的最大值，或者宽度和高度的最小值，或者面积大小(宽度*高度)，或者宽高比(宽度：高度，或高度：宽度)。

多个候选主变换类型

在一个实施例中，块可存在多个候选主变换类型。块可包括由划分产生的变换块。主变换类型的选择和/或用信号表示可限制为预定变换划分类型集。预定变换划分类型集可以是更大的可用变换划分类型集(例如，图16中的完整的划分类型集)的子集。换句话说，仅当块的变换划分类型属于预定变换划分类型集时，才做出并用信号表示对主变换的选择。否则，例如，如果变换划分类型是其它类型，则可使用默认变换类型，而不是选择并用信号表示主变换类型。

在一个实现方式中，主变换类型可包括以下至少之一：离散余弦变换(DCT)类型1至DCT类型8；非对称离散正弦变换(ADST)；离散正弦变换(DST)类型1至DST类型8；线图变换(LGT)；或者卡洛南-洛伊变换(Karhunen-Loeve Transform，KLT)。

在一个实现方式中，预定变换划分类型集仅包括例如图16的各种变换划分类型中的PARTITION_NONE，即，变换块大小等于预测块(或编码块)大小。因此，仅当变换类型属于该预定集时，才可能选择和/或用信号表示主变换类型。

在一个实现方式中，还可考虑划分的数量来确定预定变换划分类型集。例如，仅当特定变换划分类型的划分的数量小于或等于预定阈值时，才可能将特定变换划分类型视为预定变换划分类型集的一部分，可对该部分选择和/或用信号表示主变换类型。在一个实现方式中，预定阈值可以是从1到16的整数。

多个候选二次变换类型

在一个实施例中，块可存在多个候选二次变换类型。块可包括由划分产生的变换块。二次变换类型的选择和/或用信号表示仅可应用于预定变换划分类型集。预定变换划分类型集可以是更大的可用变换划分类型集(例如，图16中的完整的变换划分类型集)的子集。换句话说，仅当块的变换划分类型属于预定变换划分类型集时，才做出并用信号表示对二次变换的选择。否则，例如，如果变换划分类型是其它类型，则可使用默认二次变换类型，而不是选择并用信号表示二次变换类型，或者可以不执行二次变换。

在一个实现方式中，二次变换类型可包括KLT。KLT可配置成具有不同的内核。

在一个实现方式中，预定变换划分类型集仅可包括例如图16的各种变换划分类型中的PARTITION_NONE，即，变换块大小等于预测块(或编码块)大小。因此，仅当变换类型属于该预定集时，才可选择和/或用信号表示二次变换类型。

在一个实现方式中，还可考虑划分的数量来确定预定变换划分类型集。例如，仅当特定变换划分类型的划分的数量小于或等于预定阈值时，才可能将特定变换划分类型视为预定变换划分类型集的一部分，可对该部分选择和/或用信号表示二次变换类型。在一个实现方式中，预定阈值可以是从1到16的整数。

在一个实现方式中，二次变换类型的选择和/或用信号表示可基于变换划分类型和主变换类型的组合。组合可包括预定变换划分类型集中的变换划分类型和预定变换类型集中的主变换类型。例如，仅当变换划分类型为PARTITION_NONE且块所使用的主变换类型为DCT或ADST时，才可能需要选择和/或用信号表示二次变换类型。否则，例如，如果变换划分类型是其它类型，则可使用默认二次变换类型，而不是选择并用信号表示二次变换类型，或者可以不执行二次变换。

变换相关信令

在本公开中，公开了各种信令机制，目的是提高信令效率，并考虑了变换相关语法元素/参数的顺序。

在一个实施例中，变换划分类型信息可以在主/二次变换类型选择信息之前用信号表示。仅当变换划分属于预定变换划分类型集(例如PARTITION_NONE)时，才需要用信号表示主/二次变换类型选择。否则，如果变换划分不属于预定变换划分类型集时，则可能不需要用信号表示主/二次变换类型选择。取而代之的是，主/二次变换类型可被导出为预定默认变换类型。

在一个实施例中，主/二次变换类型选择信息可以在变换划分类型信息之前用信号表示。在这种情况下，变换划分类型的选择和/或用信号表示可取决于主/二次变换类型选择信息。

在一个实现方式中，仅当主变换类型属于预定变换类型集时，才可能需要用信号表示变换划分类型信息。否则，可能不需要用信号表示变换划分类型信息。例如，预定变换类型集可包括但不限于DCT类型1至DCT类型8、ADST、DST类型1至DST类型8，LGT和KLT。

在一个实现方式中，仅当二次变换类型属于预定变换类型集时，才可能需要用信号表示变换划分类型信息。作为示例，预定变换类型集可包括但不限于具有与预定KLT索引相关联的内核的特定KLT。否则，如果二次变换类型不属于预定变换类型集时，则可能不需要用信号表示变换划分类型信息。取而代之的是，变换划分类型信息可被导出为预定默认变换划分类型(例如PARTITION_NONE)。

图17示出了用于对视频数据进行解码的示例性方法1700。方法1700可包括以下步骤中的一部分或全部步骤：步骤1710，接收数据块的已编码视频码流；步骤1720，从已编码视频码流中提取与数据块相关联的变换划分类型；步骤1730，响应于变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，预定变换划分类型集中的每个变换划分类型指定用于将数据块分割成变换块的拆分模式：提取与从数据块拆分的变换块相关联的变换的变换类型，该变换类型在已编码视频码流中用信号表示，其中，变换类型属于第一预定变换类型集；以及根据变换类型，对变换块执行逆变换。

在本公开的实施例中，可根据需要以任何数量或顺序组合或排列任何步骤和/或操作。两个或更多个步骤和/或操作可并行地执行。

本公开的实施例可单独地使用或者以任何顺序组合。此外，每种方法(或实施例)、编码器和解码器可通过处理电路(例如，一个或多个处理器或者一个或多个集成电路)来实现。在一个示例中，一个或多个处理器执行存储在非暂时性计算机可读介质中的程序。本公开的实施例可适用于亮度块或色度块。

上述技术可实现为计算机软件，该计算机软件使用计算机可读指令，且物理地存储在一个或多个计算机可读介质中。例如，图18示出了适于实施所公开的主题的某些实施例的计算机***(1800)。

可使用任何合适的机器代码或计算机语言对计算机软件进行编码，任何合适的机器代码或计算机语言可经受汇编、编译、链接或类似的机制以创建包括指令的代码，指令可由一个或多个计算机中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等直接执行，或者通过解释、微代码执行等执行。

指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行，计算机或其组件包括例如个人计算机、平板计算机、服务器、智能电话、游戏设备、物联网设备等。

图18所示的计算机***(1800)的组件本质上是示例性的，并不旨在对实施本公开的实施例的计算机软件的用途或功能的范围提出任何限制。组件的配置也不应解释为具有与计算机***(1800)的示例性实施例中所示的组件中的任何一个组件或组件的组合相关的任何依赖或要求。

计算机***(1800)可包括某些人机接口输入设备。此类人机接口输入设备可响应于一个或多个人类用户通过例如下述的输入：触觉输入(例如：击键、划动，数据手套移动)、音频输入(例如：语音、拍手)、视觉输入(例如：手势)、嗅觉输入(未描绘)。人机接口设备还可用于捕获不一定与人的意识输入直接相关的某些媒介，例如音频(例如：语音、音乐、环境声音)、图像(例如：扫描图像、从静止图像相机获取的拍摄图像)、视频(例如，二维视频、包括立体视频的三维视频)。

人机接口输入设备可包括下述中的一项或多项(每种中仅示出一个)：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)、相机(1808)。

计算机***(1800)还可包括某些人机接口输出设备。此类人机接口输出设备可通过例如触觉输出、声音、光和气味/味道来刺激一个或多个人类用户的感官。此类人机接口输出设备可包括触觉输出设备(例如，触摸屏(1810)的触觉反馈、数据手套(未示出)或操纵杆(1805)，但还可以是不作为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(未描绘))、视觉输出设备(例如，包括CRT屏幕、LCD屏幕、等离子屏幕、OLED屏幕的屏幕(1810)，每种屏幕具有或没有触摸屏输入功能，每种屏幕具有或没有触觉反馈功能，其中的一些屏幕能够通过诸如立体图像输出之类的装置、虚拟现实眼镜(未描绘)、全息显示器和烟箱(未描绘)以及打印机(未描绘)来输出二维视觉输出或超过三维的输出。

计算机***(1800)还可包括人类可访问存储设备及其关联介质，例如包括具有CD/DVD等介质(1821)的CD/DVD ROM/RW(1820)的光学介质、指状驱动器(1822)、可拆卸硬盘驱动器或固态驱动器(1823)、诸如磁带和软盘之类的传统磁性介质(未描绘)、诸如安全软件狗之类的基于专用ROM/ASIC/PLD的设备(未描绘)等。

本领域技术人员还应该理解，结合当前公开的主题所使用的术语“计算机可读介质”不涵盖传输介质、载波或其它暂时性信号。

计算机***(1800)还可包括通向一个或多个通信网络(1855)的接口(1854)。网络可例如是无线网络、有线网络、光网络。网络可进一步是本地网络、广域网络、城域网络、车辆和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等。网络的示例包括诸如以太网之类的局域网、无线LAN、包括GSM、3G、4G、5G、LTE等的蜂窝网络、包括有线电视、***和地面广播电视的电视有线或无线广域数字网络、包括CAN总线的车辆和工业网络等。某些网络通常需要附接到某些通用数据端口或***总线(1849)的外部网络接口适配器(例如，计算机***(1800)的USB端口)；如下所述，其它网络接口通常通过附接到***总线而集成到计算机***(1800)的内核中(例如，连接到PC计算机***中的以太网接口或连接到智能手机计算机***中的蜂窝网络接口)。计算机***(1800)可使用这些网络中的任何网络与其它实体通信。此类通信可以是仅单向接收的(例如，广播电视)、仅单向发送的(例如，连接到某些CANBus设备的CANBus)或双向的，例如，使用局域网或广域网数字网络连接到其它计算机***。如上所述，可以在那些网络和网络接口中的每一个上使用某些协议和协议栈。

上述人机接口设备、人机可访问的存储设备和网络接口可附接到计算机***(1800)的内核(1840)。

内核(1840)可包括一个或多个中央处理单元(CPU)(1841)、图形处理单元(GPU)(1842)、现场可编程门区域(FPGA)(1843)形式的专用可编程处理单元、用于某些任务的硬件加速器(1844)、图形适配器(1850)等。这些设备以及只读存储器(ROM)(1845)、随机存取存储器(1846)、诸如内部非用户可访问的硬盘驱动器、SSD等之类的内部大容量存储器(1847)可通过***总线(1848)连接。在一些计算机***中，可以以一个或多个物理插头的形式访问***总线(1848)，以能够通过附加的CPU、GPU等进行扩展。***设备可直接附接到内核的***总线(1848)或通过***总线(1849)附接到内核的***总线(1848)。在一个示例中，屏幕(1810)可连接到图形适配器(1850)。***总线的架构包括PCI、USB等。

CPU(1841)、GPU(1842)、FPGA(1843)和加速器(1844)可执行某些指令，这些指令可组合来构成上述计算机代码。该计算机代码可存储在ROM(1845)或RAM(1846)中。过渡数据还可存储在RAM(1846)中，而永久数据可例如存储在内部大容量存储器(1847)中。可通过使用高速缓存来进行通向任何存储设备的快速存储及检索，该高速缓存可与下述紧密关联：一个或多个CPU(1841)、GPU(1842)、大容量存储(1847)、ROM(1845)、RAM(1846)等。

计算机可读介质可以在其上具有执行各种由计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是出于本公开的目的而专门设计和构造的介质和计算机代码，或者介质和计算机代码可以是计算机软件领域的技术人员公知且可用的类型。

作为非限制性示例，可由于一个或多个处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行包含在一种或多种有形的计算机可读介质中的软件而使得具有架构(1800)，特别是内核(1840)的计算机***提供功能。此类计算机可读介质可以是与如上所介绍的用户可访问的大容量存储相关联的介质，以及某些非暂时性内核(1840)的存储器，例如内核内部大容量存储器(1847)或ROM(1845)。实施本公开的各个实施例的软件可存储在此类设备中并由内核(1840)执行。根据特定需要，计算机可读介质可包括一个或多个存储设备或芯片。软件可使得内核(1840)，特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等)执行本文所描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由软件定义的过程来修改此类数据结构。除此之外或作为替代，可由于硬连线或以其它方式体现在电路(例如：加速器(1844))中的逻辑而使得计算机***提供功能，该电路可替代软件或与软件一起运行以执行本文描述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，提及软件的部分可包含逻辑，反之亦然。在适当的情况下，提及计算机可读介质的部分可包括存储用于执行的软件的电路(例如，集成电路(IC))、体现用于执行的逻辑的电路或包括两者。本公开包括硬件和软件的任何合适的组合。

虽然本公开已描述多个示例性实施例，但是存在落入本公开的范围内的修改、置换和各种替换等效物。因此，应理解，本领域技术人员将能够设计出许多虽然未在本文中明确示出或描述，但是体现了本公开的原理，因此落入本公开的精神和范围内的***和方法。

附录A：首字母缩写词

JEM：联合探索模型

VVC：下一代视频编码

BMS：基准集

MV：运动矢量

HEVC：高效视频编码

SEI：辅助增强信息

VUI：视频可用性信息

GOP：图片群组

TU：变换单元

PU：预测单元

CTU：编码树单元

CTB：编码树块

PB：预测块

HRD：假想参考解码器

SNR：信噪比

CPU：中央处理单元

GPU：图形处理单元

CRT：阴极射线管

LCD：液晶显示器

OLED：有机发光二极管

CD：光盘

DVD：数字视频光盘

ROM：只读存储器

RAM：随机存取存储器

ASIC：专用集成电路

PLD：可编程逻辑器件

LAN：局域网

GSM：全球移动通信***

LTE：长期演进

CANBus：控制器局域网络总线

USB：通用串行总线

PCI：互连***组件

FPGA：现场可编程门区域

SSD：固态驱动器

IC：集成电路

HDR：高动态范围

SDR：标准动态范围

JVET：联合视频探索团队

MPM：最可能模式

WAIP：广角帧内预测

CU：编码单元

PU：预测单元

TU：变换单元

CTU：编码树单元

PDPC：位置相关预测组合

ISP：帧内子分区

SPS：序列参数设置

PPS：图片参数集

APS：自适应参数集

VPS：视频参数集

DPS：解码参数集

ALF：自适应环路滤波器

SAO：采样自适应偏移

CC-ALF：跨分量自适应环路滤波器

CDEF：约束定向增强过滤器

CCSO：跨分量采样偏移

LSO：局部采样偏移

LR：环路恢复过滤器

AV1：AOMedia视频1

AV2：AOMedia视频2。

Claims (22)

1.一种用于在解码器中对视频数据进行解码的方法，所述方法包括：

接收数据块的已编码视频码流；

从所述已编码视频码流中提取与所述数据块相关联的变换划分类型；以及

响应于所述变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，所述预定变换划分类型集中的每个变换划分类型指定用于将所述数据块分割成变换块的拆分模式：

提取与从所述数据块拆分的变换块相关联的变换的变换类型，所述变换类型在已编码视频码流中用信号表示，其中，所述变换类型属于第一预定变换类型集；以及

根据所述变换类型，对所述变换块执行逆变换。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于所述变换划分类型不属于所述预定变换划分类型集的子集：

将与所述变换块相关联的变换类型确定为预定默认变换类型。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变换是主变换，并且所述第一预定变换类型集包括：

离散余弦变换(DCT)类型1至DCT类型8；

非对称离散正弦变换(ADST)；

离散正弦变换(DST)类型1至DST类型8；

线图变换(LGT)；以及

卡洛南-洛伊变换(KLT)。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定变换划分类型集的子集包括不进行变换块划分的PARTITION_NONE。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述预定变换划分类型集的子集中的每个变换划分类型相关联的变换划分的数量小于或等于预定阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定阈值包括从1到16的整数且包括1和16。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述变换是二次变换，所述第一预定变换类型集包括KLT。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预定变换划分类型集的子集包括不进行变换块划分的PARTITION_NONE。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，与所述预定变换划分类型集的子集中的每个变换划分类型相关联的变换划分的数量小于或等于预定阈值。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述变换类型进一步指示：与所述变换块相关联的主变换的类型属于第二预定变换类型集。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定变换划分类型集的子集包括不进行变换块划分的PARTITION_NONE，并且其中，所述第二预定变换类型集包括DCT和ADST。

12.一种用于对视频数据进行解码的方法，所述方法包括：

接收数据块的已编码视频码流；

从所述已编码视频码流中提取与所述视频数据的数据块相关联的变换划分类型；

响应于所述变换划分类型属于预定变换划分类型集的子集，从所述已编码视频码流中提取与所述数据块的变换块相关联的变换类型；以及

响应于所述变换划分类型不属于所述预定变换划分类型集，按照默认方式识别所述数据块的变换类型。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定变换划分类型集的子集包括不进行变换块划分的PARTITION_NONE。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述变换类型包括主变换类型或二次变换类型。

15.一种用于对视频数据进行解码的方法，所述方法包括：

接收数据块的已编码视频码流；

从所述已编码视频码流中提取与所述数据块的变换块相关联的变换的变换类型；以及

响应于所述变换类型属于预定变换类型集：

从所述已编码视频码流中提取与所述数据块相关联的变换划分类型。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

响应于所述变换类型不属于所述预定变换类型集：

将与所述数据块相关联的变换划分类型确定为预定默认变换划分类型，所述预定默认变换划分类型包括PARTITION_NONE。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述变换是主变换，所述预定变换类型集包括：

DCT类型2；

ADST；

DCT类型1至DCT类型8；

DST类型1至DST类型8；

LGT；或者

KLT。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述变换是二次变换，所述预定变换类型集包括具有与预定KLT索引相关联的内核的KLT。

19.一种设备，包括电路，所述电路配置成实现根据权利要求1至6中任一项所述的方法或者根据权利要求12至18中任一项所述的方法。

20.一种设备，包括电路，所述电路配置成实现根据权利要求7所述的方法。

21.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读程序介质，在所述非暂时性计算机可读程序介质上存储有计算机代码，当所述计算机代码由一个或多个处理器执行时，所述计算机代码使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至6中任一项所述的方法或者根据权利要求12至18中任一项所述的方法。

22.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读程序介质，在所述非暂时性计算机可读程序介质上存储有计算机代码，当所述计算机代码由一个或多个处理器执行时，所述计算机代码使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求7所述的方法。

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