TWI499267B - 多度量尺度濾波 - Google Patents

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Description

多度量尺度濾波
本發明係關於用以壓縮視訊資料的基於區塊之數位視訊寫碼，且更特定言之係關於用於視訊區塊之濾波的技術。
本申請案主張下列各者之優先權：2011年2月23日申請之美國臨時申請案第61/445,967號；2011年3月3日申請之美國臨時申請案第61/448,771號；2011年4月8日申請之美國臨時申請案第61/473,713號；2011年4月16日申請之美國臨時申請案第61/476,260號；2011年4月22日申請之美國臨時申請案第61/478,287號；2011年6月30日申請之美國臨時申請案第61/503,426號；2011年6月30日申請之美國臨時申請案第61/503,434號；2011年6月30日申請之美國臨時申請案第61/503,440號；2011年8月25日申請之美國臨時申請案第61/527,463號；2011年9月6日申請之美國臨時申請案第61/531,571號；該等申請案中之每一者之全部內容係以全文引用方式併入本文中。
數位視訊能力可併入廣泛各種器件中，包括數位電視機、數位直播系統、諸如無線電電話手機之無線通信器件、無線廣播系統、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦、桌上型電腦、平板電腦、數位攝影機、數位記錄器件、視訊遊戲器件、視訊遊戲控制台及其類似者。數位視訊器件實施視訊壓縮技術，諸如MPEG-2、MPEG-4或ITU-T H.264/MPEG-4第十部分(進階視訊寫碼(AVC))，以更有效率地傳輸及接收數位視訊。視訊壓縮技術執行空間及時間預測以減少或移除視訊序列中固有之冗餘。新視訊標準(諸如，由「視訊寫碼聯合開發團隊」(JCTVC)開發之高效率視訊寫碼(HEVC)標準，其為MPEG與ITU-T之間的合作成果)繼續出現並演進。此新HEVC標準有時亦被稱為H.265。
基於區塊之視訊壓縮技術可執行空間預測及/或時間預測。框內寫碼依賴於空間預測來減少或移除經寫碼視訊之給定單元內之視訊區塊之間的空間冗餘，視訊區塊可包含視訊圖框、視訊圖框之片段或其類似者。對比而言，框間寫碼依賴於時間預測來減少或移除視訊序列之連續寫碼單元的視訊區塊之間的時間冗餘。對於框內寫碼，視訊編碼器執行空間預測以基於經寫碼視訊之同一單元內之其他資料來壓縮資料。對於框間寫碼，視訊編碼器執行運動估計及運動補償以追蹤經寫碼視訊之兩個或兩個以上鄰近單元之相應視訊區塊的移動。
一經寫碼視訊區塊可藉由可用以產生或識別一預測性區塊之預測資訊及指示正被寫碼之區塊與該預測性區塊之間的差異之殘餘資料區塊來表示。在框間寫碼之情況下，一或多個運動向量用以自一先前或後續寫碼單元識別預測性資料區塊，而在框內寫碼之情況下，預測模式可用以基於與正被寫碼之視訊區塊相關聯之CU內的資料產生預測性區塊。框內寫碼及框間寫碼兩者皆可定義若干不同預測模 式，該等不同預測模式可定義在寫碼中所使用之不同區塊大小及/或預測技術。亦可包括額外類型之語法元素作為經編碼視訊資料之部分，以便控制或定義在寫碼過程中所使用之寫碼技術或參數。
在基於區塊之預測寫碼之後，視訊編碼器可應用變換、量化及熵寫碼過程以進一步減小與殘餘區塊之傳達相關聯之位元速率。變換技術可包含離散餘弦變換(DCT)或概念上類似之過程，諸如小波變換、整數變換或其他類型之變換。在離散餘弦變換過程中，作為一實例，變換過程將像素差值之一集合轉換成變換係數，其可表示像素值在頻域中之能量。將量化應用於變換係數，且量化通常涉及限制與任何給定變換係數相關聯的位元之數目的過程。熵寫碼包含共同壓縮經量化之變換係數之一序列之一或多個過程。
可應用視訊區塊之濾波作為編碼及解碼迴圈之部分，或作為對經重新建構之視訊區塊的後濾波過程之部分。濾波通常用以(例如)減少方塊效應或基於區塊之視訊寫碼所常見之其他假影。濾波器係數(有時稱為濾波器分接頭)可經定義或選擇以便提昇可減少方塊效應的視訊區塊濾波之所要等級及/或以其他方式改良視訊品質。舉例而言，濾波器係數之一集合可定義如何沿著視訊區塊之邊緣或視訊區塊內之其他位置應用濾波。不同濾波器係數可引起關於視訊區塊之不同像素的不同濾波等級。舉例而言，濾波可平滑化或銳化相鄰像素值之強度差異以便幫助消除非吾人所 樂見之假影。
本發明描述與視訊編碼及/或視訊解碼過程中之視訊資料之濾波相關聯的技術。根據本發明，在編碼器處應用濾波，且在位元串流中編碼濾波器資訊以使解碼器能夠識別在編碼器處應用之濾波。解碼器接收包括濾波器資訊之經編碼視訊資料、解碼該視訊資料且基於該濾波器資訊應用濾波。以此方式，解碼器應用在編碼器處應用之相同濾波。根據本發明之技術，基於逐圖框、逐片段或逐LCU，編碼器可選擇濾波器之一或多個集合，且基於逐經寫碼單元，編碼器可判定是否應用濾波。對於將被濾波之經寫碼單元(CU)，編碼器可執行基於逐像素或逐群組之濾波，其中群組可(例如)為像素之2×2區塊或像素之4×4區塊。
在一實例中，一種視訊寫碼方法包括：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。
在另一實例中，一種視訊寫碼器件包括一濾波器單元，該濾波器單元經組態以：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像；且該視訊寫碼器件包括一記憶體，該記 憶體經組態以儲存該濾波器單元之一濾波結果。
在另一實例中，一種裝置包括：用於判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度之構件；用於判定用於像素之該群組之一第二度量尺度之構件；用於基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器之構件；及用於藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像之構件。
在另一實例中，一種電腦可讀儲存媒體儲存在執行時使一或多個處理器進行以下操作之指令：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。
一或多個實例之細節陳述於隨附圖式及以下描述中。其他特徵、目標及優勢將自該描述及該等圖式以及自申請專利範圍顯而易見。
本發明描述與視訊編碼及/或視訊解碼過程中之視訊資料之濾波相關聯的技術。根據本發明，在編碼器處應用濾波，且在位元串流中編碼濾波器資訊以使解碼器能夠識別在編碼器處應用之濾波。解碼器接收包括濾波器資訊之經編碼視訊資料、解碼該視訊資料且基於該濾波器資訊應用濾波。以此方式，解碼器應用在編碼器處應用之相同濾波。根據本發明之技術，基於逐圖框、逐片段或逐LCU， 編碼器可選擇濾波器之一或多個集合，且基於逐經寫碼單元，編碼器可判定是否應用濾波。對於將被濾波之經寫碼單元(CU)，編碼器可執行基於逐像素或逐群組之濾波，其中群組可(例如)為像素之2×2區塊或像素之4×4區塊。
根據本發明之技術，可以被稱為經寫碼單元(CU)之單元對視訊資料進行寫碼。可使用四分樹分割方案將CU分割成較小CU或子單元。識別用於一特定CU之四分樹分割方案之語法可自編碼器傳輸至解碼器。與給定CU之每一子單元相關聯的多個輸入可在解碼及重新建構經編碼視訊資料之過程期間濾波。根據本發明之技術，濾波描述語法可描述濾波器之一集合，諸如該集合中有多少個濾波器或該等濾波器採用哪一形狀。藉由解碼器接收的位元串流中之額外語法可識別針對一特定子單元在編碼器處使用之濾波器(亦即，濾波器係數)。可基於兩個或兩個以上度量尺度來選擇用於一特定輸入之濾波器，其中該兩個或兩個以上度量尺度之值之特定組合經索引至濾波器之一集合內之特定濾波器。在其他例子中，可組合兩個或兩個以上度量尺度以形成單一度量尺度。濾波器至度量尺度之映射亦可在位元串流中用信號發出。
不同類型之濾波可基於針對視訊資料判定之兩個或兩個以上度量尺度而應用於像素或像素之區塊。可基於兩個或兩個以上度量尺度(諸如，活動度量尺度與方向度量尺度之某一組合)來選擇用於一特定像素之濾波器。舉例而言，活動度量尺度可量化與該視訊資料內之像素之一或多 個區塊相關聯的活動。活動度量尺度可包含指示像素之一集合內之像素方差的方差度量尺度。活動度量尺度可為方向特定或非方向特定的。舉例而言，非方向特定之活動度量尺度可包括改進拉普拉斯能量和之值，如下文中所較詳細解釋。
方向特定之活動度量尺度之實例包括水平活動度量尺度、垂直活動度量尺度、45度活動度量尺度及135度活動度量尺度。對於像素之一區塊，方向度量尺度可量化一像素或像素之群組之水平活動、垂直活動或對角線活動中之任一者，或方向度量尺度可包括水平活動、垂直活動及/或對角線活動之比較，其中水平活動通常指代像素值在水平方向上之變化，垂直活動通常指代像素值在垂直方向上之變化，且對角線活動通常指代像素值在對角線方向上之變化。
根據本發明之技術，當判定用於像素之一區塊之一濾波器時，該區塊內之像素之一子集可用以減小編碼及解碼複雜性。舉例而言，當判定用於像素之4×4區塊之一濾波器時，可能未必使用該4×4區塊之所有十六個像素。另外，根據本發明之技術，可選擇來自一正被寫碼之當前區塊內的像素之子集，以使得僅使用當前區塊之像素值而不使用相鄰區塊之像素值來計算度量尺度。舉例而言，可基於比較一正被評估之像素與附近像素來計算該正被評估之像素之度量尺度。在一些例子中，該正被評估之像素的附近像素中之一或多者可能在一與該正被評估之像素不同之區塊 中。然而，在其他例子中，該像素的附近像素中之一或多者可能在與該像素相同之區塊中。根據本發明之技術，像素之子集可經選擇以包括不具有相鄰區塊中之附近像素的像素。或者或另外，像素之子集可包括具有相鄰區塊中之附近像素的像素，但當判定度量尺度時，可能不使用相鄰區塊中之彼等附近像素。藉由使特定度量尺度之判定基於當前區塊內之像素而非基於相鄰區塊之像素，在一些例子中，編碼器及/或解碼器處對緩衝器之需求可減少或甚至消除。
在一些例子中，根據本發明之技術，可選擇來自一正被寫碼之當前區塊內的像素之子集，以使得僅使用當前區塊及左邊相鄰區塊及右邊相鄰區塊之像素值而不使用上部相鄰區塊或下部相鄰區塊之像素值來計算度量尺度。由於在對視訊區塊進行寫碼時使用的光柵掃描次序，用於上部相鄰區塊及下部相鄰區塊之列緩衝器傾向於需要儲存比用於儲存左邊相鄰區塊及右邊相鄰區塊之像素值之列緩衝器多得多的像素值。
根據本發明之技術，諸如自適應性迴圈內濾波器之濾波器單元可經組態以利用基於多度量尺度濾波映射之多個濾波器。該多個濾波器可與單一輸入或多個輸入結合使用。如下文中將較詳細描述，本發明中所描述之多個輸入通常指代在編碼及解碼過程期間產生的中間視訊區塊資料或影像資料。與給定視訊區塊相關聯之多個輸入可包括(例如)經重新建構之區塊或影像(RI)、預先解區塊的經重新建構 之區塊或影像(pRI)、預測區塊或影像(PI)及/或經量化之預測誤差影像(EI)。在單一輸入方案中，濾波器可僅應用於以上該等輸入中之一者，諸如RI。又，如下文中所較詳細解釋，本發明之濾波技術可使用四分樹分割方案應用於各種大小之CU。藉由將具有多度量尺度濾波器映射之多個濾波器用於使用四分樹分割方案分割之CU，如藉由壓縮率及經重新建構之視訊品質中之一者或兩者所量測，視訊寫碼效能可得到改良。
為了實施上文所描述之多度量尺度濾波技術，編碼器藉由產生、更新、儲存或其他手段來維持範圍之組合至濾波器之映射。作為一實例，一第一度量尺度之一第一範圍與一第二度量尺度之一第一範圍之組合可映射至一第一濾波器。該第一度量尺度之該第一範圍與該第二度量尺度之一第二範圍之組合亦可映射至該第一濾波器或可映射至一第二濾波器。若舉例而言，一第一度量尺度具有八個範圍且一第二度量尺度具有四個範圍，則該第一度量尺度及該第二度量尺度可具有範圍之三十二個組合，且該三十二個組合中之每一者可映射至一濾波器。然而，每一組合未必映射至唯一濾波器。因此，該三十二個組合可映射至四個濾波器、八個濾波器、十個濾波器或某一其他數目個濾波器。為了應用與編碼器相同之濾波器，解碼器亦可維持範圍組合至濾波器之相同映射。
本發明描述用於在經編碼位元串流中將範圍組合至濾波器之映射自編碼器用信號發出至解碼器之技術。該映射可 (例如)使每一範圍組合與一濾波器識別(ID)相關聯。用信號發出此映射之一簡單方式為針對每一濾波器ID使用一個碼字，且接著針對範圍之每一組合，發送相應濾波器ID之碼字。然而，此技術通常為低效率的。本發明之技術可藉由使用差分寫碼方法來利用映射內之相關。範圍之組合(該等組合共用一共同範圍)有時使用相同濾波器。作為一實例，一第一度量尺度之一第一範圍與一第二度量尺度之一第一範圍之組合及該第一度量尺度之該第一範圍與該第二度量尺度之一第二範圍之組合共用一共同範圍(該第一度量尺度之該第一範圍)。因此，在一些例子中，此兩個組合可映射至相同濾波器ID。藉由利用此相關，本發明之技術可減小將範圍組合至濾波器ID之映射自編碼器用信號發出至解碼器所需的位元之數目。
除了用信號發出範圍組合至濾波器ID之映射之外，本發明亦描述用於在經編碼位元串流中用信號發出濾波器之濾波器係數之技術。本發明之技術包括使用差分寫碼方法將濾波器係數自編碼器用信號發出至解碼器。以此方式，可將第二濾波器之濾波器係數傳達至解碼器作為差異資訊，其中差異資訊描述如何以產生第二濾波器之濾波器係數的方式修改第一濾波器之濾波器係數。與在第一濾波器及第二濾波器之濾波器係數較不相似時相比，在第一濾波器及第二濾波器之濾波器係數更相似時，差分寫碼技術可更有效(亦即，可導致位元之較大節省)。本發明之技術包括判定用信號發出濾波器之濾波器係數的順序次序。使用本發 明中所描述之技術判定的定序可導致濾波器係數之經改良差分寫碼，且因此，在一些例子中可導致當用信號發出濾波器係數時的位元之節省。
雖然本發明之技術可能時常參考迴圈內濾波來描述，但該等技術可應用於迴圈內濾波、迴圈後濾波及其他濾波方案(諸如，切換式濾波)。迴圈內濾波通常指代經濾波資料為編碼及解碼迴圈之部分以使得將經濾波資料用於預測性框內或框間寫碼的濾波。迴圈後濾波指代在編碼迴圈之後應用於經重新建構之視訊資料的濾波。關於迴圈後濾波，將未經濾波資料(與經濾波資料相反)用於預測性框內或框間寫碼。在一些實施中，濾波之類型可基於(例如)逐圖框、逐片段或其他此類方式在迴圈後濾波與迴圈內濾波之間切換，且針對每一圖框、片段等，是使用迴圈後濾波抑或使用迴圈內濾波之決策可自編碼器用信號發出至解碼器。本發明之技術不限於迴圈內濾波或後濾波，且可應用於在視訊寫碼期間所應用的廣泛各種濾波。
在本發明中，術語「寫碼」指代編碼或解碼。類似地，術語「寫碼器」通常指代任何視訊編碼器、視訊解碼器或組合的編碼器/解碼器(編解碼器)。因此，術語「寫碼器」在本文中用以指代執行視訊編碼或視訊解碼之專門電腦器件或裝置。
另外，在本發明中，術語「濾波器」通常指代濾波器係數之一集合。舉例而言，3×3濾波器可藉由9個濾波器係數之一集合定義，5×5濾波器可藉由25個濾波器係數之一集 合定義，9×5濾波器可藉由45個濾波器係數之一集合定義，諸如此類。術語「濾波器之集合」通常指代一個以上濾波器之群組。舉例而言，兩個3×3濾波器之一集合可包括9個濾波器係數之一第一集合及9個濾波器係數之一第二集合。根據本發明中所描述之技術，對於一系列視訊區塊(諸如，圖框、片段或最大寫碼單元(LCU))，在用於該系列之視訊區塊之標頭中，將識別濾波器之集合的資訊自編碼器用信號發出至解碼器。術語「形狀」(有時被稱為「濾波器支援」)通常指代一特定濾波器的濾波器係數之列之數目及濾波器係數之行之數目。舉例而言，9×9為一第一形狀之一實例，9×5為一第二形狀之一實例，且5×9為一第三形狀之一實例。在一些例子中，濾波器可採用非矩形形狀，其包括鑽石形狀、類鑽石形狀、圓形形狀、類圓形形狀、六邊形形狀、八邊形形狀、十字形狀、X形狀、T形狀、其他幾何形狀，或眾多其他形狀或組態。
圖1為說明可實施本發明之技術的例示性視訊編碼及解碼系統110之方塊圖。如圖1中所展示，系統110包括源器件112，其經由通信頻道115將經編碼視訊資料傳輸至目的地器件116。源器件112及目的地器件116可包含廣泛多種器件中之任一者。在一些情況下，源器件112及目的地器件116可包含無線通信器件手機，諸如所謂之蜂巢式或衛星無線電電話。然而，更通常應用於視訊資料之濾波的本發明之技術未必限於無線應用或設定，且可應用於包括視訊編碼及/或解碼能力之非無線器件。
在圖1之實例中，源器件112包括視訊源120、視訊編碼器122、調變器/解調變器(數據機)123及傳輸器124。目的地器件116包括接收器126、數據機127、視訊解碼器128及顯示器件130。根據本發明，源器件112之視訊編碼器122可經組態以在一視訊區塊濾波過程中選擇用於多個輸入的濾波器係數之一或多個集合，且接著編碼濾波器係數之該選定的一或多個集合。可基於用於一或多個輸入之一或多個度量尺度選擇來自濾波器係數之該一或多個集合的特定濾波器，且該等濾波器係數可用以對該一或多個輸入濾波。本發明之濾波技術可與用於在經編碼位元串流中對濾波器係數進行寫碼或用信號發出濾波器係數之任何技術大體上相容。
根據本發明之技術，一包括視訊編碼器122之器件可將用於一系列視訊區塊(諸如，圖框或片段)的濾波器係數之一或多個集合用信號發出至一包括視訊解碼器128之器件。對於該系列視訊區塊，視訊編碼器122可(例如)用信號發出將供所有輸入使用的濾波器的一個集合，或可用信號發出將供多個輸入使用的濾波器之多個集合(例如，每個輸入一個集合)。該系列視訊區塊內之每一視訊區塊或CU因而可含有額外語法以識別濾波器之該集合中的哪個或哪些濾波器將用於該視訊區塊之每一輸入，或根據本發明之技術，可基於與該等輸入中之一或多者相關聯的兩個或兩個以上度量尺度來判定將使用濾波器之該集合中的哪個或哪些濾波器。
更特定言之，源器件112之視訊編碼器122可選擇用於一系列視訊區塊之濾波器之一或多個集合、在編碼過程期間將來自該(該等)集合之濾波器應用於與該系列視訊區塊之CU相關聯的輸入之像素或像素之群組，且接著編碼濾波器之該集合(亦即，濾波器係數之集合)以用於傳達至目的地器件116之視訊解碼器128。視訊編碼器122可判定與經寫碼之CU之輸入相關聯的一或多個度量尺度以便自濾波器之該(該等)集合選擇哪個(哪些)濾波器供該特定CU之像素或像素之群組使用。視訊編碼器122亦可將範圍之組合至濾波器之一集合內之濾波器的映射用信號發出至視訊解碼器128，作為經寫碼位元串流之部分。
在解碼器側，視訊解碼器128可基於在位元串流語法中接收之濾波器資訊判定濾波器係數。視訊解碼器128可取決於濾波器係數如何編碼而基於直接解碼或預測性解碼來解碼濾波器係數，濾波器係數如何編碼可作為位元串流語法之部分而用信號發出。另外，位元串流可包括濾波器描述語法資訊以描述濾波器之一集合之濾波器。基於濾波器描述語法，解碼器128可基於自編碼器122接收之額外資訊重新建構濾波器係數。圖1之所說明系統110僅為例示性的。本發明之濾波技術可由任何編碼或解碼器件執行。源器件112及目的地器件116僅為可支援此等技術之寫碼器件之實例。視訊解碼器128亦可基於在位元串流語法中接收之濾波器資訊判定範圍之組合至濾波器之映射。
源器件112之視訊編碼器122可使用本發明之技術編碼自 視訊源120接收之視訊資料。視訊源120可包含視訊捕獲器件，諸如，視訊攝影機、含有先前捕獲之視訊的視訊存檔或來自視訊內容提供者之視訊饋入。作為另一替代，視訊源120可產生基於電腦圖形之資料作為源視訊，或實況視訊、存檔視訊及電腦產生之視訊的組合。在一些情況下，若視訊源120為視訊攝影機，則源器件112及目的地器件116可形成所謂的攝影機電話或視訊電話。在每一種情況下，可由視訊編碼器122來編碼所捕獲、預捕獲或電腦產生之視訊。
一旦視訊資料藉由視訊編碼器122編碼，經編碼之視訊資訊可接著藉由數據機123根據一通信標準(例如，諸如分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、正交分頻多工(OFDM)或任何其他通信標準或技術)調變，且經由傳輸器124傳輸至目的地器件116。數據機123可包括各種混頻器、濾波器、放大器或經設計以用於信號調變之其他組件。傳輸器124可包括經設計以用於傳輸資料的電路，包括放大器、濾波器及一或多個天線。
目的地器件116之接收器126經由頻道115接收資訊，且數據機127解調變該資訊。由視訊解碼器128執行之視訊解碼過程可包括濾波，例如，作為迴圈內解碼之部分或作為解碼迴圈之後的後濾波步驟。不管怎樣，用於特定片段或圖框的由視訊解碼器128應用的濾波器之集合可使用本發明之技術解碼。經解碼濾波器資訊可包括識別經寫碼位元串流中之濾波器描述語法。若舉例而言，將預測性寫碼用 於濾波器係數，則可利用不同濾波器係數之間的相似性以減少經由頻道115傳遞的資訊之量。詳言之，可對一濾波器(亦即，濾波器係數之一集合)進行預測性寫碼，作為相對於與不同濾波器相關聯的濾波器係數之另一集合的差值。不同濾波器可(例如)與不同片段或圖框相關聯。在此種情況下，視訊解碼器128可接收一經編碼位元串流，其包含視訊區塊及識別不同圖框或片段(不同濾波器與之相關聯)的濾波器資訊。濾波器資訊亦包括相對於不同CU之濾波器定義當前濾波器之差值。詳言之，差值可包含相對於用於不同CU之不同濾波器之濾波器係數定義用於當前濾波器之濾波器係數的濾波器係數差值。
視訊解碼器128解碼視訊區塊、產生濾波器係數且基於所產生之濾波器係數對經解碼視訊區塊進行濾波。視訊解碼器128可基於自位元串流擷取之濾波器描述語法產生濾波器係數。經解碼且經濾波之視訊區塊可組譯為視訊圖框以形成經解碼視訊資料。顯示器件128向使用者顯示經解碼視訊資料，且可包含各種顯示器件中之任一者，諸如，陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、有機發光二極體(OLED)顯示器或另一類型之顯示器件。
通信頻道115可包含任何無線或有線通信媒體(諸如，射頻(RF)譜或一或多個實體傳輸線，或無線與有線媒體之任何組合)。通信頻道115可形成一基於封包之網路(諸如，區域網路、廣域網路，或諸如網際網路之全球網路)之部分。通信頻道115通常表示用於將視訊資料自源器件112傳 輸至目的地器件116的任何合適通信媒體或不同通信媒體之集合。再次，圖1僅為例示性的且本發明之技術可應用於未必包括編碼器件與解碼器件之間的任何資料通信之視訊寫碼設定(例如，視訊編碼或視訊解碼)。在其他實例中，資料可自本機記憶體擷取、經由網路串流傳輸或進行類似處理。
或者，經編碼資料可自視訊編碼器122輸出至儲存器件132。類似地，經編碼資料可由視訊解碼器128自儲存器件132存取。儲存器件132可包括各種分散式或本機存取之資料儲存媒體(諸如，硬碟、Blu-ray碟片、DVD、CD-ROM、快閃記憶體、揮發性或非揮發性記憶體，或用於儲存經編碼視訊資料之任何其他合適數位儲存媒體)中之任一者。在另一實例中，儲存器件132可對應於檔案伺服器或可保留由源器件112產生之經編碼視訊之另一中間儲存器件。目的地器件116可經由串流傳輸或下載自儲存器件132存取儲存之視訊資料。檔案伺服器可為能夠儲存經編碼視訊資料且將該經編碼視訊資料傳輸至目的地器件116的任何類型之伺服器。實例檔案伺服器包括網頁伺服器(例如，用於網站)、FTP伺服器、網路附接儲存(NAS)器件或本機磁碟機。目的地器件116可經由任何標準資料連接(包括網際網路連接)存取經編碼視訊資料。此可包括無線頻道(例如，Wi-Fi連接)、有線連接(例如，DSL、纜線數據機等)或兩者之適合於存取儲存於檔案伺服器上之經編碼視訊資料的組合。經編碼視訊資料自儲存器件132之傳 輸可為串流傳輸傳輸、下載傳輸或兩者之組合。
本發明之技術未必限於無線應用或設定。該等技術可應用於支援各種多媒體應用中之任一者的視訊寫碼，該等多媒體應用諸如空中(over-the-air)電視廣播、有線電視傳輸、衛星電視傳輸、串流傳輸視訊傳輸(例如，經由網際網路)、待儲存於資料儲存媒體上之數位視訊之編碼、儲存於資料儲存媒體上之數位視訊之解碼或其他應用。在一些實例中，系統110可經組態以支援單向或雙向視訊傳輸以支援諸如視訊串流傳輸、視訊播放、視訊廣播及/或視訊電話之應用。
視訊編碼器122及視訊解碼器128可根據一視訊壓縮標準(諸如，ITU-T H.264標準，其或者被稱為MPEG-4第十部分(進階視訊寫碼(AVC))，該標準將在本發明之部分中使用以用於解釋)操作。然而，本發明之技術中之許多技術可容易地應用於各種其他視訊寫碼標準(包括最近新興之HEVC標準)之任一者。一般而言，供編碼器及解碼器處之濾波用的任何標準可得益於本發明之教示之各種態樣。
雖然圖1中未展示，但在一些態樣中，視訊編碼器122及視訊解碼器128可各自與音訊編碼器及解碼器整合，且可包括適當MUX-DEMUX單元或其他硬體及軟體，以處置共同資料串流或獨立資料串流中之音訊及視訊兩者之編碼。若適用，則MUX-DEMUX單元可遵照ITU H.223多工器協定或諸如使用者資料報協定(UDP)之其他協定。
視訊編碼器122及視訊解碼器128各自可實施為一或多個 微處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、離散邏輯、軟體、硬體、韌體或其任何組合。視訊編碼器122及視訊解碼器128中之每一者可包括於一或多個編碼器或解碼器中，其任一者可整合為各別行動器件、用戶器件、廣播器件、伺服器或其類似物中的組合編碼器/解碼器(CODEC)之部分。
在一些情況下，器件112、116可以實質上對稱之方式操作。舉例而言，器件112、116中之每一者可包括視訊編碼及解碼組件。因此，系統110可支援視訊器件112、116之間的單向或雙向視訊傳輸，例如，用於視訊串流傳輸、視訊播放、視訊廣播或視訊電話。
在編碼過程期間，視訊編碼器122可執行若干寫碼技術或步驟。一般而言，視訊編碼器122對個別視訊圖框內之視訊區塊進行操作以便編碼視訊資料。在一實例中，視訊區塊可對應於巨集區塊或巨集區塊之分區。巨集區塊為由ITU H.264標準及其他標準定義的視訊區塊之一類型。巨集區塊通常指代資料之16×16區塊，但該術語有時亦一般地用以指代N×N或N×M大小之任何視訊區塊。ITU-T H.264標準支援各種區塊大小之框內預測(諸如，亮度分量之16×16、8×8或4×4，及色度分量之8×8)以及各種區塊大小之框間預測(諸如，亮度分量之16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8及4×4，及色度分量之相應成比例大小。在本發明中，「N×N」從垂直尺寸及水平尺寸方面指代區塊之像素尺寸，例如，16×16個像素。一般而言，16×16區塊 將在垂直方向上具有16個像素且在水平方向上具有16個像素。同樣地，N×N區塊通常在垂直方向上具有N個像素且在水平方向上具有N個像素，其中N表示一正整數值。可按列及行來配置區塊中之像素。
新興HEVC標準定義用於視訊區塊之新術語。詳言之，視訊區塊(或其分區)可被稱為「寫碼單元」(或CU)。關於HEVC標準，最大經寫碼單元(LCU)可根據四分樹分割方案劃分成較小CU，且在該方案中定義之不同CU可進一步分割成所謂的預測單元(PU)。在本發明之意義內，LCU、CU及PU全部為視訊區塊。亦可使用符合HEVC標準或其他視訊寫碼標準的其他類型之視訊區塊。因此，片語「視訊區塊」指代任何大小之視訊區塊。對於給定像素，可包括獨立CU以用於亮度分量且包括成比例大小以用於色度分量，但亦可使用其他色彩空間。
視訊區塊可具有固定或變化大小，且可根據規定寫碼標準而在大小上不同。每一視訊圖框可包括複數個片段。每一片段可包括複數個視訊區塊，該複數個視訊區塊可配置成分區(亦被稱為子區塊)。根據上文所提及且下文中將較詳細描述的四分樹分割方案，N/2×N/2之第一CU可包含N×NLCU之子區塊，N/4×N/4之第二CU亦可包含該第一CU之子區塊。N/8×N/8之PU可包含該第二CU之子區塊。類似地，作為另一實例，小於16×16之區塊大小可被稱為16×16視訊區塊之分區或16×16視訊區塊之子區塊。同樣地，對於N×N區塊，小於N×N之區塊大小可被稱為N×N區 塊之分區或子區塊。視訊區塊可包含在像素域中之像素資料之區塊，或在變換域中之變換係數之區塊，例如，遵循變換(諸如，離散餘弦變換(DCT)、整數變換、小波變換，或概念上類似之變換)至表示經寫碼視訊區塊與預測性視訊區塊之間的像素差之殘餘視訊區塊資料之應用。在一些情況下，視訊區塊可包含在變換域中之經量化變換係數之區塊。
位元串流內之語法資料可定義用於圖框或片段之LCU，就該圖框或片段之像素之數目而言，LCU為最大寫碼單元。一般而言，除了LCU及CU不具有特定大小區別之外，LCU或CU具有類似於根據H.264進行寫碼之巨集區塊之用途。實情為，LCU大小可基於逐圖框或逐片段來定義，且LCU可***成CU。一般而言，本發明中對CU之引用可指代圖像之LCU或LCU之子CU。LCU可***成子CU，且每一子CU可***成子CU。位元串流之語法資料可定義LCU可***之最大次數，其被稱為CU深度。因此，位元串流亦可定義最小寫碼單元(SCU)。本發明亦使用術語「區塊」及「視訊區塊」來指代LCU、CU、PU、SCU或TU中之任一者。
如上文所介紹，LCU可與四分樹資料結構相關聯。一般而言，四分樹資料結構包括每個CU一個節點，其中根節點對應於LCU。若CU***成四個子CU，則對應於CU之節點包括四個葉節點，該四個葉節點中之每一者對應於該等子CU中之一者。四分樹資料結構之每一節點可提供相應 CU之語法資料。舉例而言，四分樹中之節點可包括***旗標，其指示對應於該節點之CU是否***成子CU。CU之語法元素可遞迴地定義，且可視CU是否***成子CU而定。
未***之CU可包括一或多個預測單元(PU)。一般而言，PU表示相應CU之全部或一部分，且包括用於擷取PU之參考樣本之資料。舉例而言，當PU係以框內模式進行編碼時，PU可包括描述用於PU之框內預測模式之資料。作為另一實例，當PU係以框間模式編碼時，PU可包括定義用於PU之運動向量之資料。定義運動向量之資料可描述(例如)運動向量之水平分量、運動向量之垂直分量、運動向量之解析度(例如，四分之一像素精度或八分之一像素精度)、運動向量所指向之參考圖框及/或運動向量之參考清單(例如，清單0或清單1)。用於CU之定義PU之資料亦可描述(例如)CU分割成一或多個PU。分割模式在CU是否未經寫碼、以框內預測模式編碼或以框間預測模式編碼之間可不同。
具有一或多個PU之CU亦可包括一或多個變換單元(TU)。TU包含資料結構，該資料結構包括通常經量化之殘餘變換係數。詳言之，遵循使用PU之預測，視訊編碼器可計算對應於PU的CU之部分之殘值。殘值可經變換、量化、掃描並儲存於TU中，TU可具有對應於所執行之變換之大小的可變大小。因此，TU未必限於PU之大小。因此，對於相同CU，TU可大於或小於相應PU。在一些實例 中，TU之最大大小可為相應CU之大小。再次，TU可包含資料結構，該等資料結構包括與給定CU相關聯之殘餘變換係數。
圖2A及圖2B為說明實例四分樹250及相應LCU 272的概念圖。圖2A描繪實例四分樹250，其包括以階層方式配置之節點。四分樹(諸如四分樹250)中之每一節點可為沒有子節點或具有四個子節點之葉節點。在圖2A之實例中，四分樹250包括根節點252。根節點252具有四個子節點，其包括葉節點256A-256C(葉節點256)及節點254。因為節點254不為葉節點，所以節點254包括四個子節點，在此實例中，該四個子節點為葉節點258A-258D(葉節點258)。
四分樹250可包括描述相應LCU(在此實例中諸如LCU 272)之特性的資料。舉例而言，四分樹250藉由其結構可描述LCU***成子CU。假設LCU 272具有2N×2N之大小。在此實例中，LCU 272具有四個子CU 276A-276C(子CU 276)及274，每一者具有大小N×N。子CU 274進一步***成四個子CU 278A-278D(子CU 278)，每一者具有大小N/2×N/2。在此實例中，四分樹250之結果對應於LCU 272之***。亦即，根節點252對應於LCU 272，葉節點256對應於子CU 276，節點254對應於子CU 274，且葉節點258對應於子CU 278。
四分樹250之節點的資料可描述對應於節點之CU是否***。若CU***，則四個額外節點可存在於四分樹250中。在一些實例中，四分樹之節點可類似於以下偽碼而實施：
split_flag值可為表示對應於當前節點之CU是否***的一位元值。若CU未***，則split_flag值可為「0」，而若CU***，則split_flag值可為「1」。關於四分樹250之實例，***旗標值之陣列可為101000000。
在一些實例中，子CU 276及子CU 278中之每一者可使用相同框內預測模式進行框內預測編碼。因此，視訊編碼器122可提供根節點252中之框內預測模式的指示。此外，特定大小之子CU可具有用於特定框內預測模式之多個可能變換。視訊編碼器122可提供用於根節點252中之此等子CU之變換的指示。舉例而言，大小為N/2×N/2之子CU可具有可用之多個可能變換。視訊編碼器122可用信號發出在根節點252中使用之變換。因此，視訊解碼器128可基於根節點252中的用信號發出之框內預測模式及根節點252中的用信號發出之變換判定應用於子CU 278之變換。
因而，視訊編碼器122不必用信號發出葉節點256及葉節點258中的應用於子CU 276及子CU 278之變換，而實情為可根據本發明之技術僅用信號發出框內預測模式，及(在一些實例中)根節點252中的應用於特定大小之子CU之變換。以此方式，此等技術可減小用於一LCU(諸如，LCU 272)之每一子CU的信號傳輸變換函式的間接費用成本。
在一些實例中，用於子CU 276及/或子CU 278之框內預測模式可不同於用於LCU 272之框內預測模式。視訊編碼器122及視訊解碼器130可經組態而具有將在根節點252處用信號發出之框內預測模式映射至用於子CU 276及/或子CU 278之可用框內預測模式的函式。該函式可提供用於LCU 272之可用框內預測模式至用於子CU 276及/或子CU 278之框內預測模式之多對一映射。
片段可劃分成視訊區塊(或LCU)，且每一視訊區塊可根據關於圖2A至圖2B所描述之四分樹結構來分割。另外，如圖2C中所展示，由「開」指示之四分樹子區塊可由本文中所描述之迴圈濾波器進行濾波，而由「關」指示之四分樹子區塊可不進行濾波。是否對給定區塊或子區塊進行濾波之決策可在編碼器處藉由相對於正被寫碼之原始區塊比較經濾波結果及未經濾波結果來判定。圖2D為表示導致圖2C中所展示之四分樹分割之分割決策的決策樹。應用於「開」區塊之任何像素的實際濾波可基於本文中所論述之度量尺度來判定。
詳言之，圖2C可表示根據四分樹分割方案分割成具變化 大小之較小視訊區塊的相對較大視訊區塊。每一視訊區塊在圖2C中經標記(開或關)以說明對於該視訊區塊是應應用濾波抑或避免濾波。視訊編碼器可藉由比較每一視訊區塊之經濾波及未經濾波版本與正被寫碼之原始視訊區塊來定義此濾波器映射。
再次，圖2D為對應於導致圖2C中所展示之四分樹分割之分割決策的決策樹。在圖2D中，每一圓圈可對應於一CU。若圓圈包括「1」旗標，則該CU將被進一步分割成四個以上CU，但若圓圈包括「0」旗標，則該CU不再被進一步分割。(例如，對應於CU之)每一圓圈亦包括一相關聯菱形。若給定CU的菱形中之旗標經設定為1，則針對該CU「開啟」濾波，但若給定CU的菱形中之旗標經設定為0，則關閉濾波。以此方式，圖2C及圖2D可被個別地或共同地視為濾波器映射，其可在編碼器處產生且經編碼視訊資料之每個片段至少一次地傳達至解碼器，以便傳達用於給定視訊區塊(例如，LCU)之四分樹分割之層級是否將濾波應用於每一經分割視訊區塊(例如，LCU內之每一CU)。
較小視訊區塊可提供較好解析度，且可用於包括高精細等級之視訊圖框的位置。較大視訊區塊可提供較好寫碼效率，且可用於包括低精細等級之視訊圖框的位置。片段可被視為複數個視訊區塊及/或子區塊。每一片段可為視訊圖框之視訊區塊之一獨立可解碼系列。或者，圖框本身可為視訊區塊之可解碼系列，或圖框之其他部分可定義為視訊區塊之可解碼系列。術語「視訊區塊之系列」可指代視 訊圖框之任何獨立可解碼部分，諸如整個圖框、圖框之片段、亦被稱為序列之圖像群組(GOP)，或根據可應用寫碼技術定義之另一獨立可解碼單元。本發明之態樣可參考圖框或片段加以描述，但此等參考僅為例示性的。應理解，一般而言，可使用視訊區塊之任何系列來替代圖框或片段。
語法資料可基於預先經寫碼單元來定義，以使得每一CU包括相關聯之語法資料。本文中所描述之濾波器資訊可為用於CU之此語法之部分，但更可能為用於視訊區塊之系列(諸如，圖框、片段、GOP、LCU或視訊圖框之序列)而非用於CU之語法之部分。語法資料可指示將與片段或圖框之CU一起使用的濾波器之集合。另外，並非所有濾波器資訊都必須包括於視訊區塊之共同系列之標頭中。舉例而言，濾波器描述語法可在圖框標頭中傳輸，而其他濾波器資訊係在LCU之標頭中用信號發出。
視訊編碼器122可執行預測性寫碼，其中比較正被寫碼之視訊區塊與預測性圖框(或其他CU)以便識別預測性區塊。將正被寫碼之當前視訊區塊與預測性區塊之間的差異寫碼為殘餘區塊，且使用預測語法來識別預測性區塊。可變換且量化殘餘區塊。變換技術可包含DCT過程或概念上類似之過程、整數變換、小波變換或其他類型之變換。在DCT過程中，作為一實例，變換過程將一組像素值轉換成變換係數，該等變換係數可表示像素值在頻域中之能量。通常將量化應用於變換係數，且量化大體上涉及限制與任 何給定變換係數相關聯之位元之數目的過程。
在變換及量化之後，可對經量化及變換之殘餘視訊區塊執行熵寫碼。語法元素(諸如，在編碼期間定義之濾波器資訊及預測向量)亦可包括於用於每一CU之經熵寫碼之位元串流中。一般而言，熵寫碼包含共同壓縮經量化變換係數之一序列及/或其他語法資訊之一或多個過程。對經量化變換係數執行掃描技術(諸如，Z字形掃描技術)，例如作為熵寫碼過程之部分，以便定義來自二維視訊區塊之係數之一或多個串行化一維向量。亦可使用其他掃描技術(包括其他掃描次序或自適應性掃描)，且其他掃描技術可能在經編碼位元串流中用信號發出。在任何情況下，接著(例如)經由內容自適應性可變長度寫碼(CAVLC)、上下文自適應性二進位算數寫碼(CABAC)或另一熵寫碼過程將經掃描係數與任何語法資訊一起加以熵寫碼。
作為編碼過程之部分，可解碼經編碼視訊區塊以便產生用於後續視訊區塊的後續基於預測之寫碼的視訊資料。在此階段，可執行濾波以便改良視訊品質且(例如)自經解碼視訊移除方塊效應假影。經濾波資料可用於其他視訊區塊之預測，在該情況下，濾波被稱為「迴圈內」濾波。或者，其他視訊區塊之預測可基於未經濾波之資料，在該情況下，濾波被稱為「後濾波」。
基於逐圖框、逐片段或逐LCU，視訊編碼器122可選擇濾波器之一或多個集合，且基於逐經寫碼單元，編碼器可判定是否應用濾波。對於將被濾波之CU，編碼器可執行 基於逐像素或逐群組之濾波，其中群組可(例如)為像素之2×2區塊或像素之4×4區塊。可以提昇視訊品質之方式進行此等選擇。濾波器之此等集合可選自濾波器之預定義集合，或可以自適應方式定義以提昇視訊品質。作為一實例，視訊編碼器122可針對一給定圖框或片段選擇或定義濾波器之若干集合，以使得將不同濾波器用於該圖框或片段之CU的不同像素或像素之群組。詳言之，針對與CU相關聯的每一輸入，可定義濾波器係數之若干集合，且與CU之像素相關聯的兩個或兩個以上度量尺度可用以判定來自濾波器之集合的哪些濾波器將供此等像素或像素之群組使用。
在一些情況下，視訊編碼器122可應用濾波器係數之若干集合，且依據經寫碼區塊與原始區塊之間的失真之量及/或最高壓縮等級選擇產生最佳品質視訊的一或多個集合。在任何情況下，一旦經選擇，由視訊編碼器122應用於每一CU的濾波器係數之集合可經編碼且傳達至目的地器件118之視訊解碼器128，使得視訊解碼器128可應用在編碼過程期間針對每一給定CU應用的相同濾波。
當使用兩個或兩個以上度量尺度來判定哪個濾波器將供一CU之一特定輸入使用時，用於該特定CU之濾波器之選擇未必必須傳達至視訊解碼器128。實情為，視訊解碼器128亦可計算該兩個或兩個以上度量尺度，且基於先前由視訊編碼器122提供之濾波器資訊，將兩個或兩個以上度量尺度之組合匹配至一特定濾波器。
圖3為說明符合本發明之視訊編碼器350的方塊圖。視訊編碼器350可對應於器件120之視訊編碼器122或不同器件之視訊編碼器。如圖3中所展示，視訊編碼器350包括預測模組332、加法器348及351及記憶體334。視訊編碼器350亦包括變換單元338及量化單元340，以及反量化單元342及反變換單元344。視訊編碼器350亦包括解區塊濾波器347及自適應性濾波器單元349。視訊編碼器350亦包括熵編碼單元346。視訊編碼器350之濾波器單元349可執行濾波操作且亦可包括用於識別將用於解碼之所要或較佳濾波器或濾波器之集合的濾波器選擇單元(FSU)353。濾波器單元349亦可產生識別選定濾波器之濾波器資訊，使得選定濾波器可作為濾波器資訊有效率地傳達至將在解碼操作期間使用之另一器件。
在編碼過程期間，視訊編碼器350接收將進行寫碼之視訊區塊(諸如LCU)，且預測模組332對該視訊區塊執行預測性寫碼技術。使用上文所論述之四分樹分割方案，預測模組332可分割該視訊區塊且對具不同大小之CU執行預測性寫碼技術。對於框間寫碼，預測模組332比較該將被編碼之視訊區塊(包括該視訊區塊之子區塊)與一或多個視訊參考圖框或片段中之各種區塊以便定義一預測性區塊。對於框內寫碼，預測模組332基於相同CU內之相鄰資料產生一預測性區塊。預測模組332輸出預測區塊，且加法器348自正被寫碼之視訊區塊減去該預測區塊以便產生一殘餘區塊。
對於框間寫碼，預測模組332可包含識別運動向量之運動估計及運動補償單元，該運動向量指向一預測區塊且基於運動向量產生預測區塊。通常，運動估計被視為產生運動向量之過程，該運動向量估計運動。舉例而言，運動向量可指示預測性圖框內之預測性區塊相對於當前圖框內之正被寫碼之當前區塊的位移。運動補償通常被視為基於由運動估計判定之運動向量提取或產生預測性區塊之過程。對於框內寫碼，預測模組332基於相同CU內之相鄰資料產生一預測性區塊。一或多個框內預測模式可定義一框內預測區塊可如何定義。
在預測模組332輸出預測區塊且加法器348自正被寫碼之視訊區塊減去預測區塊以便產生一殘餘區塊之後，變換單元338將一變換應用於該殘餘區塊。該變換可包含離散餘弦變換(DCT)或概念上類似之變換，諸如，由諸如HEVC標準之寫碼標準定義之變換。亦可使用小波變換、整數變換、子頻帶變換或其他類型之變換。在任何情況下，變換單元338將該變換應用於該殘餘區塊，進而產生殘餘變換係數之一區塊。該變換可將殘餘資訊自像素域轉換至頻域。
量化單元340接著量化殘餘變換係數以進一步減小位元速率。量化單元340(例如)可限制用以對該等係數中之每一者進行寫碼的位元之數目。在量化之後，熵編碼單元346將經量化係數區塊自二維表示掃描成一或多個串行化一維向量。掃描次序可經預先程式化而以一經定義次序(諸 如，Z字形掃描、水平掃描、垂直掃描、組合，或另一預定義次序)發生，或可能基於先前寫碼統計資料而自適應性定義。
在此掃描過程之後，熵編碼單元346根據一熵寫碼方法(諸如，CAVLC或CABAC)來編碼經量化變換係數(與任何語法元素一起)，以進一步壓縮資料。包括於經熵寫碼之位元串流中的語法元素可包括來自預測模組332之預測語法，諸如用於框間寫碼之運動向量或用於框內寫碼之預測模式。包括於經熵寫碼之位元串流中的語法元素亦可包括來自濾波器單元349之濾波器資訊，其可以本文中所描述之方式編碼。
CAVLC為由ITU H.264/MPEG4、AVC標準支援的一類型之熵編碼技術，其可基於向量化而由熵編碼單元346應用。CAVLC以一有效地壓縮變換係數及/或語法元素之串行化「輪次」之方式使用可變長度寫碼(VLC)表。CABAC為由ITU H.264/MPEG4、AVC標準支援的另一類型之熵寫碼技術，其可基於向量化而由熵編碼單元346應用。CABAC涉及若干階段，包括二進位化、上下文模型選擇及二進位算術寫碼。在此情況下，熵編碼單元346根據CABAC對變換係數及語法元素進行寫碼。與ITU H.264/MPEG4、AVC標準一樣，新興HEVC標率亦可支援CAVLC及CABAC熵寫碼兩者。此外，亦存在許多其他類型之熵寫碼技術，且新的熵寫碼技術在未來很可能出現。本發明不限於任何特定熵寫碼技術。
在藉由熵編碼單元346進行之熵寫碼之後，可將經編碼視訊傳輸至另一器件或加以封存以供稍後傳輸或擷取。再次，經編碼視訊可包含經熵寫碼之向量及各種語法，其可由解碼器使用以恰當地組態解碼過程。反量化單元342及反變換單元344分別應用反量化及反變換，以在像素域中重新建構殘餘區塊。求和器351將經重新建構之殘餘區塊加至由預測模組332產生之預測區塊，以產生預先解區塊的經重新建構之視訊區塊，其有時被稱為預先解區塊的經重新建構之影像。解區塊濾波器347可將濾波應用於預先解區塊的經重新建構之視訊區塊以藉由移除方塊效應或其他假影來改良視訊品質。解區塊濾波器347之輸出可被稱為後解區塊視訊區塊、經重新建構之視訊區塊或經重新建構之影像。
濾波器單元349可經組態以接收單一輸入或多個輸入。在圖3之實例中，濾波器單元349接收解區塊後經重新建構之影像(RI)、預先解區塊的經重新建構之影像(pRI)、預測影像(PI)及經重新建構之殘餘區塊(EI)作為輸入。濾波器單元349可個別地或組合地使用此等輸入中之任一者以產生一經重新建構之影像以儲存於記憶體334中。另外，如下文中將較詳細論述，基於兩個或兩個以上度量尺度，可選擇一或多個濾波器以應用於該(等)輸入。在一實例中，濾波器單元349之輸出可為應用於RI的一個額外濾波器。在另一實例中，濾波器單元349之輸出可為應用於pRI的一個額外濾波器。然而，在其他實例中，濾波器單元349之 輸出可基於多個輸入。舉例而言，濾波器單元349可將一第一濾波器應用於pRI，且接著結合EI及PI之經濾波版本使用pRI之經濾波版本以建立一經重新建構之影像。在濾波器單元349之輸出為一個額外濾波器正被應用於單一輸入之結果的例子中，濾波器單元349可實際上將濾波器應用於其他輸入，但彼等濾波器可能具有全零係數。類似地，若濾波器單元349之輸出為將三個濾波器應用於三個輸入之結果，則濾波器單元349可實際上將一濾波器應用於第四輸入，但該濾波器可能具有全零係數。
濾波器單元349亦可經組態以接收單一輸入。舉例而言，雖然圖3展示PI、EI、pRI及RI被輸入至濾波器單元349中，但在一些實施中，RI可為藉由濾波器單元349接收之唯一輸入。在此實施中，濾波器單元349可將一濾波器應用於RI，使得RI之經濾波版本比RI之未經濾波版本更類似於原始影像。在其他實施中，濾波器單元349及解區塊濾波器347可組合成將濾波應用於pRI之單一濾波單元。本發明之技術(其通常與基於多度量尺度之濾波器映射相關)可與利用多個濾波器之單輸入及多輸入濾波方案兩者相容。
藉由濾波器單元349進行之濾波可藉由產生比未經濾波之預測性視訊區塊更緊密匹配正被寫碼之視訊區塊的預測性視訊區塊來改良壓縮。在濾波之後，經重新建構之視訊區塊可由預測模組332用作為一參考區塊以框間寫碼後續視訊圖框或其他CU中之區塊。雖然濾波器單元349經展示 為「迴圈內」，但本發明之技術亦可供後濾波器使用，在該情況下，為了預測後續CU中之資料，可使用未經濾波資料(而非經濾波資料)。
對於一系列視訊區塊(諸如，片段或圖框)，濾波器單元349可以提昇視訊品質之方式為每一輸入選擇濾波器之集合。舉例而言，濾波器單元349可自係數之預定義集合選擇濾波器之集合，或可以自適應方式定義濾波器以便提昇視訊品質或經改良壓縮。濾波器單元349可針對一給定CU選擇或定義濾波器之一或多個集合，以使得濾波器之相同集合被用於該CU之不同視訊區塊之像素。對於一特定圖框、片段或LCU，濾波器單元349可將濾波器之若干集合應用於多個輸入，且FSU 353可選擇產生最佳品質視訊或最高壓縮等級之集合。或者，FSU 353可藉由分析多個輸入與原始影像之間的自相關及交叉相關來訓練一新濾波器。濾波器之一新集合可(例如)藉由基於自相關及交叉相關對維納-霍普方程式(Wienter-Hopt equation)求解來判定。不管是訓練濾波器之一新集合抑或選擇濾波器之一現有集合，濾波器單元349均產生供包括於位元串流中的使解碼器亦能夠識別將用於特定圖框或片段的濾波器之集合的語法。
根據本發明，對於視訊區塊之系列內之CU之每一像素，濾波器單元349可基於量化與CU內之像素之一或多個集合相關聯之性質的兩個或兩個以上度量尺度來選擇來自濾波器之集合的哪個濾波器將被使用。以此方式，FSU 353可判定用於較高等級之經寫碼單元(諸如，圖框或片段)的濾波器之集合，而濾波器單元349基於與較低等級之經寫碼單元之像素相關聯之兩個或兩個以上度量尺度來判定來自該(等)集合之哪個(些)濾波器用於該較低等級之經寫碼單元之特定像素。
可針對每一輸入使用M 個濾波器之集合。視設計偏好而定，M 可(例如)小至2或大至16，或甚至更大。每個輸入之大量濾波器可改良視訊品質，但亦可增加與將濾波器之集合自編碼器用信號發出至解碼器相關聯的額外負擔。M 個濾波器之集合可由FSU 353如上所述地判定且針對每一圖框或片段用信號發出至解碼器。分段映射可用以指示一CU如何被分段及該CU之一特定子單元是否將被濾波。對於CU，分段映射可(例如)包括如上所述之***旗標之一陣列，以及用信號發出每一子CU是否將被濾波之額外位元。對於與將被濾波之CU之像素相關聯的每一輸入，可基於兩個或兩個以上度量尺度選擇來自濾波器之集合之特定濾波器。兩個或兩個以上度量尺度之值之組合可索引至來自M個濾波器之集合之特定濾波器。
圖4A為說明索引至來自濾波器之集合之濾波器的兩個度量尺度之值之範圍的概念圖。圖4A之特定實例展示八個濾波器(亦即，濾波器1、濾波器2、......、濾波器8)，但可類似地使用更多或更少濾波器。圖4A展示可用於根據本發明之技術選擇濾波器的兩個度量尺度。該兩個度量尺度可(例如)量化與非方向特定活動(例如，改進拉普拉斯能量和 之值)及方向、方向特定活動及邊緣偵測、方向度量尺度及邊緣度量尺度、水平活動度量尺度及垂直活動度量尺度或兩個其他此等度量尺度相關的像素資料之性質。在一些例子中，可使用三個或三個以上度量尺度，在該情況下，圖4A之概念圖將包括一用於將度量尺度之範圍映射至來自濾波器之集合之濾波器的第三維度。
在圖4A之實例中，第一度量尺度(度量尺度1)具有四個範圍(範圍1-1、1-2、1-3及1-4)，且第二度量尺度(度量尺度2)亦具有四個範圍(範圍2-1、2-2、2-3及2-4)。因此，圖4A之實例具有度量尺度1及度量尺度2之範圍的十六個組合。然而，如自圖4A可見，每一組合未必與唯一濾波器相關聯。在圖4A之實例中，範圍1-1與範圍2-1之組合以及組合1-1與2-2及1-1與2-3(例如)全部映射至濾波器1。與之相比，濾波器4僅映射至一個組合(1-1與2-4)。雖然圖4A之範圍經展示為相對相等，但範圍之大小可改變。舉例而言，在一些實施中，範圍1-1可涵蓋比範圍1-2大的值範圍。另外，雖然圖4A將度量尺度1及度量尺度2展示為具有相同數目個範圍，但第一度量尺度之範圍之數目與第二度量尺度之範圍之數目未必需要相等。若(例如)度量尺度1為方差度量尺度且度量尺度2為方向度量尺度，則度量尺度1可使用八個範圍，而度量尺度2使用三個範圍。
在一些實例中，度量尺度1及度量尺度2之範圍可表示值之連續譜。舉例而言，若度量尺度1為改進拉普拉斯能量和之值，則範圍1-2可對應於比範圍1-1多的活動，但比範 圍1-3少的活動，且範圍1-4可對應於比範圍1-3多的活動。在一範圍內，針對特定像素或像素之群組判定的活動之量可類似地沿著度量尺度1軸線增加。在其他實例中，度量尺度1及度量尺度2之範圍可不表示實際範圍，而是實情為可表示離散判定。舉例而言，若度量尺度2為方向度量尺度，則範圍1-1可對應於無方向之判定，範圍2-2可對應於水平方向之判定，範圍2-3可對應於垂直方向之判定，且範圍2-4可表示對角線方向之判定。如下文中將較詳細描述，無方向、水平方向、垂直方向及對角線方向可為離散判定，且因此，度量尺度2之範圍可不以與度量尺度1之範圍相同之方式表示值之連續譜。
圖4B為說明活動度量尺度及方向度量尺度之值之範圍的概念圖。在圖4B之實例中，方向度量尺度包括三個離散維度(無方向、水平方向及垂直方向)。用於判定無方向、水平方向及垂直方向之技術以及用於判定活動之技術將在下文中較詳細地解釋。圖4B之特定實例展示六個濾波器(亦即，濾波器1、濾波器2、......、濾波器6)，但可類似地使用更多或更少濾波器。如藉由圖4B可見，該兩個度量尺度(活動及方向)建立識別為組合421至435的15個組合。然而，在一些例子中，亦可使用未明確地展示於圖4B中之額外組合。舉例而言，對應於無活動之組合可為亦具有相應濾波器之第16個組合。
濾波器單元349可儲存濾波器至兩個或兩個以上度量尺度之範圍之組合的映射，諸如圖4A及圖4B之實例映射， 且使用該映射判定來自濾波器之集合的哪個濾波器將應用於CU中之特定像素或像素之群組。濾波器至兩個或兩個以上度量尺度之範圍之組合的映射可(例如)由濾波器單元349判定，作為上文所描述之濾波器選擇過程之部分。不管映射係如何判定的，濾波器單元349均可產生允許解碼器重新建構該映射之資訊。此資訊可包括於經寫碼位元串流中以用信號發出範圍之組合至濾波器之映射。用信號發出的組合至範圍之映射可將範圍組合映射至濾波器識別ID。用於特定濾波器之實際係數可單獨地用信號發出。
為了產生此資訊，濾波器單元349首先判定用於該等組合之傳輸次序。傳輸次序通常指代針對範圍之組合用信號發出濾波器之次序。使用圖4A作為實例，濾波器單元349可使用自左至右、自上至下之傳輸次序，其中首先用信號發出用於組合401之濾波器，其次用信號發出用於組合402之濾波器，且以如下次序用信號發出剩餘組合：403=>404=>405=>406=>407=>408=>409=>410=>411=>412=>413=>414=>415=>416。濾波器單元349亦可使用自上至下之Z字形傳輸次序，其中以如下次序用信號發出用於組合之濾波器：401=>402=>403=>404=>408=>407=>406=>405=>409=>410=>411=>412=>416=>415=>414=>413。濾波器單元349亦可使用自上至下、自左至右之傳輸次序，其中以如下次序用信號發出用於組合之濾波器：401=>405=>409=>413=>402=>406=>410=>414=>403=>407=>411=>415=>404=>408=>412=>416。濾波器單元349亦可 使用自左至右之Z字形傳輸次序，其中以如下次序用信號發出用於組合之濾波器：401=>405=>409=>413=>414=>410=>406=>402=>403=>407=>411=>415=>416=>412=>408=>404。參看圖4B，濾波器單元349可使用自左至右、自下至上之傳輸次序，以使得傳輸次序為421=>422=>423=>424=>425=>426=>427=>428=>429=>430=>431=>432=>433=>434=>435。如可想像，此等傳輸次序僅為可能的許多傳輸次序中的幾個。
根據本發明之一技術，濾波器單元349可使用一系列碼字將映射用信號發出至解碼器。舉例而言，濾波器單元349可產生一第一碼字以指示：一正被解碼之當前組合是否映射至與共用第一度量尺度之相同範圍的最近經解碼組合相同的濾波器。若一正被解碼之當前組合映射至與共用第二度量尺度之相同範圍的最近經解碼組合相同的濾波器，則濾波器單元349可產生一替代該第一碼字之第二碼字。若一正被解碼之當前組合未映射至與此等最近經解碼組合中之任一者相同的濾波器，則濾波器單元349可產生一替代該第一碼字或該第二碼字之第三碼字，該第三碼字指示對應於正被解碼之當前組合之濾波器。與第三碼字相比，當前實例之第一碼字及第二碼字可相對較短。舉例而言，第一碼字及第二碼字可各自為兩個位元(例如，分別為00及01)，而第三碼字具有更多位元(第一位元為1，加上多個額外位元)。在此特定上下文中，一正被解碼之當前組合或一正被解碼之先前組合指代編碼及解碼過程之部分 (其中濾波器至範圍組合之映射係由編碼器用信號發出或由解碼器建構)，且未必指代組合本身之傳輸或解碼。
現將參看圖4A及自上至下、自左至右之傳輸次序給出上文所描述的技術之實例。若(例如)組合407為當前正被解碼之組合，則組合406為共用度量尺度1之相同範圍的最近經解碼組合，且組合403為共用度量尺度2之相同範圍的最近經解碼組合。若組合407映射至與共用第二度量尺度之相同範圍(亦即，度量尺度2之範圍2-3)的最近經解碼組合相同的濾波器(圖4A中之濾波器7)，則濾波器單元349可傳輸一第二碼字(例如，01)以指示：正被解碼之當前組合(組合407)映射至與共用第二度量尺度之相同範圍的最近經解碼組合(組合403)相同的濾波器。
若(例如)組合410為正被解碼之當前組合，則組合409為共用度量尺度1之相同範圍的最近經解碼組合，且組合406為共用度量尺度2之相同範圍的最近經解碼組合。若組合410映射至與共用第一度量尺度之相同範圍(亦即，度量尺度1之範圍1-2)的最近經解碼組合相同的濾波器(圖4A中之濾波器2)，則濾波器單元349可傳輸一第一碼字(例如，00)以指示：正被解碼之當前組合(組合410)映射至與共用第一度量尺度之相同範圍的最近經解碼組合(組合409)相同的濾波器(濾波器2)。
若(例如)組合411為正被解碼之當前組合，則組合410為共用度量尺度1之相同範圍的最近經解碼組合，且組合407為共用度量尺度2之相同範圍的最近經解碼組合。若組合 411未映射至與組合410或組合407中之任一者相同的濾波器，則濾波器單元349可傳輸一第三碼字(例如，1+額外位元)以指示：正被解碼之當前組合(組合411)映射至一不同於共用度量尺度1之相同範圍的最近經解碼組合及共用度量尺度2之相同範圍的最近經解碼組合兩者的濾波器(濾波器3)。
對於彼等當前組合(其中一共用度量尺度1之相同範圍的組合或一共用度量尺度2之相同範圍的組合尚未被解碼)，則彼等選項可被視為不可用或者可由一不同組合替換。若(例如)組合409為將被解碼之當前組合，則組合405為共用度量尺度2之相同範圍的最近經解碼組合，但尚未解碼共用度量尺度1之範圍的組合。在此等例子中，可假設共用度量尺度1之範圍的最近經解碼組合未映射至與正被解碼之當前組合相同的濾波器。因此，在此情況下，不將第一碼字用於組合409。或者，共用度量尺度1之範圍的組合可由另一組合(諸如，最近經解碼組合或一不同的先前經解碼組合)替換。在此例子中，組合409之前的最近經解碼組合便為組合408。因此，若組合408映射至與組合409相同的濾波器，則濾波器單元349可產生第一碼字。類似技術可用於共用度量尺度1之共同範圍的先前組合尚未被解碼的彼等組合。
對於傳輸次序中之第一組合(例如，圖4A之實例中之組合401)(其中一共用度量尺度1之相同範圍的組合或一共用度量尺度2之相同範圍的組合均尚未被解碼)，濾波器單元 349可產生一指示映射至該第一組合之濾波器的碼字。該濾波器可(例如)使用第三碼字來用信號發出，或可使用一不同技術來用信號發出，在該情況下，本發明中所描述之技術可以傳輸次序中之第二組合或一稍後組合開始。
根據本發明之另一技術，濾波器單元349可使用一系列碼字將映射用信號發出至解碼器。在一些實施中，濾波器單元349可產生一第一碼字以指示：一正被解碼之當前組合是否映射至與共用第一度量尺度之相同範圍的最近經解碼組合相同的濾波器。若一正被解碼之當前組合未映射至與共用第一度量尺度之範圍的最近經解碼組合相同的濾波器，則濾波器單元349可產生一替代第一碼字之第二碼字，該第二碼字指示映射至正被解碼之當前組合之濾波器。在此實例中，與第二碼字相比，第一碼字可相對較短。舉例而言，第一碼字可為一個位元(例如，0)，而第二碼字具有更多位元(例如，第一位元為1，加上額外位元)。不同於在當前組合映射至與共用度量尺度1或度量尺度2中任一者之相同範圍的先前經解碼組合相同的濾波器之情況下可產生短碼字之先前技術，此技術僅包括在當前組合映射至與共用度量尺度1之相同範圍的先前經解碼組合相同的濾波器之情況下產生短的碼字。因此，即使當前組合映射至與共用度量尺度2之相同範圍的先前經解碼組合相同的濾波器，濾波器單元349仍產生一第二碼字(例如，1+額外位元)。雖然為了解釋，本發明使用度量尺度1，但亦可僅使用度量尺度2來應用相同技術。
根據本發明之又一技術，濾波器單元349可使用一不同系列碼字將映射用信號發出至解碼器。舉例而言，濾波器單元349可產生一第一碼字以指示一正被解碼之當前組合是否映射至與最近經解碼組合相同的濾波器，而不管在哪個範圍(若有)當前組合與先前經解碼組合有共同之處。若正經解碼之當前組合未映射至與最近經解碼組合相同的濾波器，則濾波器單元349可產生一識別映射至當前組合之濾波器的第二碼字。在此特定實施中，與第二碼字相比，第一碼字可相對較短。舉例而言，第一碼字可為一個位元(例如，0)，而第二碼字具有更多位元(例如，第一位元為1，加上額外位元)。
再次，使用圖4A之實例及自上至下、自左至右之傳輸次序，若組合402當前正被解碼，則組合401可為最近經解碼組合，若組合403為當前組合，則組合402將為最近經解碼組合，諸如此類。若組合405為正被解碼之當前組合，則404可為最近經解碼組合。因此，若組合402映射至與組合401相同的濾波器，若組合403映射至與組合402相同的濾波器等等，則濾波器單元349可產生第一碼字。否則，濾波器單元349可產生識別映射至當前組合之濾波器的第二碼字。
根據本發明之又一技術，濾波器單元349可使用兩個碼字來用信號發出濾波器至組合之映射。第一碼字(諸如「0」)可用以用信號發出：一當前組合使用與一先前組合相同的濾波器。第二碼字(諸如「1」)可用以用信號發出： 一當前組合具有不同於先前組合的濾波器。然而，第二碼字不必識別一新濾波器。實情為，可基於用於類別之傳輸次序及傳輸濾波器係數之次序來判定新濾波器。使用上文針對圖4B所描述的自左至右、自下至上之傳輸次序作為一實例，可相應地傳輸碼字：421(0)=>422(0)=>423(1)=>424(0)=>425(0)=>426(0)=>427(0)=>428(1)=>429(0)=>430(0)=>431(0)=>432(1)=>433(0)=>434(0)=>435(0)，其中圓括號中之數字表示用於該組合之碼字。在此實例中，組合421-422可映射至第一濾波器，組合423-427可映射至第二濾波器，組合428-431可映射至第三濾波器，且組合432-435可映射至第四濾波器。用於第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器及第四濾波器之係數可對應於用信號發出濾波器係數之集合的次序，其中用信號發出的濾波器係數之第一集合對應於第一濾波器，用信號發出的濾波器係數之第二集合對應於第二濾波器，諸如此類。將在下文中更詳細地論述判定用於傳輸濾波器係數之集合的次序。
本發明中所描述的用於用信號發出濾波器至範圍之組合之映射的各種技術並非互相排斥的替代例，而是可彼此結合使用。舉例而言，在一些實施中，特定組合可使用第一技術來用信號發出，而其他組合係使用第二技術來用信號發出。作為一實例，在一共用度量尺度1之相同範圍的組合或一共用度量尺度2之相同範圍的組合中之一者尚未經解碼(例如，組合402、403、404、405、409及413)之情況 下，則濾波器單元349可使用第一技術。在一共用度量尺度1之相同範圍的組合及一共用度量尺度2之相同範圍的組合兩者已被解碼(例如，組合406、407、408、410、411、412、414、415及416)之情況下，則可使用第二技術。另外，用於上文所描述之第一碼字、第二碼字及第三碼字中之任一者的碼字可為固定長度碼字、可變長度碼字或上下文自適應性可變長度碼字中之任一者。
除產生允許解碼器重新建構濾波器至範圍之組合之映射的資訊外，濾波器單元349亦產生允許解碼器重新建構濾波器本身的資訊。重新建構濾波器包括重新建構濾波器之濾波器係數。如下文中將更詳細描述，濾波器單元349可使用差分寫碼技術來用信號發出濾波器係數。為了使用差分寫碼技術，濾波器單元349判定用信號發出濾波器係數之集合的次序。
作為判定次序之部分，濾波器單元349判定一表示用於範圍之每一組合之順序值的組合識別(ID)。使用圖4A作為一實例，可以自左至右、自上至下之次序為該等組合指派表示順序值之組合ID，在該情況下，組合401可被指派第一順序值，組合402可被指派第二順序值，且將以如下次序為剩餘組合指派順序值：403=>404=>405=>406=>407=>408=>409=>410=>411=>412=>413=>414=>415=>416。濾波器單元349亦可使用自上至下之Z字形次序指派組合ID，其中該等組合將被指派具有次序如下之順序值的組合ID：401=>402=>403=>404=>408=>407=>406=>405=>409 =>410=>411=>412=>416=>415=>414=>413。濾波器單元349亦可使用自上至下、自左至右之次序指派組合ID，其中該等組合被指派具有次序如下之順序值的組合ID：401=>405=>409=>413=>402=>406=>410=>414=>403=>407=>411=>415=>404=>408=>412=>416。濾波器單元349亦可使用自左至右之Z字形次序，其中該等組合被指派具有次序如下之順序值之組合ID：401=>405=>409=>413=>414=>410=>406=>402=>403=>407=>411=>415=>416=>412=>408=>404。如可想像，此等次序僅為可使用的許多次序中的幾個。此外，所描述之該等次序中之任一者可為最低至最高或最高至最低。
在濾波器單元349已判定濾波器至範圍組合之映射之後，濾波器單元349可識別映射至同一濾波器的範圍組合之分組。使用圖4A作為一實例，分組可以如下。
濾波器1群組：組合413、414及415
濾波器2群組：組合409、410
濾波器3群組：組合411及412
濾波器4群組：組合416
濾波器5群組：組合401及405
濾波器6群組：組合402及406
濾波器7群組：組合403及407
濾波器8群組：組合404及408。
濾波器單元349可接著為每一群組指派一群組ID，且群組ID可表示一順序值。可基於與包含群組之組合相關聯的 順序值將群組ID指派給群組。舉例而言，具有具基於組合ID之最低相關聯順序值之組合的群組可被指派具有最低順序值的群組ID。在剩餘群組中，具有具最低相關聯順序值之組合的剩餘群組可被指派具有下一最低順序值的群組ID。此過程可重複，直至所有群組已被指派一群組ID為止。在一些實施中，可基於具有最高相關聯順序值而非最低相關聯順序值之組合來指派群組ID。在一些實施中，具有具基於組合ID之最低相關聯順序值之組合的群組可被指派具有最高順序值的群組ID，或反之亦然。
再次，使用圖4A作為一實例，且假設組合401-416被指派具有自左至右、自上至下之次序之順序值之組合ID，則濾波器單元349可將群組ID指派給濾波器群組，如下表1中所展示。
在表1中所展示的圖4A之實例中，濾波器單元349為濾波 器5群組指派具有最低順序值之群組ID，因為濾波器5群組包括具有最低順序值之範圍組合(亦即，組合401)。濾波器單元349為濾波器6群組指派具有第二最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，除濾波器5群組外的所有群組)中，濾波器6群組包括具有第二最低順序值之範圍組合(亦即，組合402)。濾波器單元349為濾波器7群組指派具有第三最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，除濾波器5群組及濾波器6群組外的所有濾波器群組)中，濾波器7群組包括具有最低順序值之範圍組合(亦即，組合403)。濾波器單元349為濾波器8群組指派具有第四最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，除濾波器5群組、濾波器6群組及濾波器7群組外的所有濾波器群組)中，濾波器8群組包括具有第四最低順序值之範圍組合(組合404)。濾波器單元349為濾波器2群組指派具有第五最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，不包括濾波器5群組、濾波器6群組、濾波器7群組及濾波器8群組)中，濾波器2群組包括具有最低順序值之範圍組合(組合409)。濾波器單元349為濾波器3群組指派具有第六最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，不包括濾波器5群組、濾波器6群組、濾波器7群組、濾波器8群組及濾波器2群組)中，濾波器3群組包括具有最低順序值之範圍組合(組合411)。濾波器單元349為濾波器1群組指派具有第七最低順序值之群組ID，因為在剩餘濾波器群組(亦即，不包括濾波器5群組、濾波器6群組、濾波 器7群組、濾波器8群組、濾波器2群組及濾波器3群組)中，濾波器1群組包括具有最低順序值之範圍組合(組合413)。最後，濾波器單元349為濾波器4群組(最後的剩餘濾波器群組)指派具有最高順序值(在此特定實例中為8)之群組ID。
基於濾波器群組ID，濾波器單元349判定用信號發出濾波器之濾波器係數的次序。再次，使用圖4A之實例及表1，濾波器單元349首先用信號發出用於濾波器5之係數，接著為用於濾波器6之係數，接著為用於濾波器7之係數，接著為用於濾波器8之係數，接著為用於濾波器2之係數，接著為用於濾波器3之係數，接著為用於濾波器1之係數，且最後為用於濾波器4之係數。使用差分寫碼技術，如本發明中所描述，濾波器單元349可基於群組ID之順序定序而對用於濾波器6之係數進行寫碼以作為相對於濾波器5之濾波器係數的差異資訊，對用於濾波器7之係數進行寫碼以作為相對於用於濾波器6之濾波器係數的差異資訊，諸如此類。
可以多種方式實施用於輸入之兩個或兩個以上度量尺度至濾波器之映射。舉例而言，在一些實施中，每一輸入可具有濾波器之唯一集合，而在一些實施中，輸入共用濾波器之共同集合。另外，在一些實施中，用於每一輸入之兩個或兩個以上度量尺度可用以識別用於每一輸入之特定濾波器。然而，在其他實施中，用於單一輸入的兩個或兩個以上度量尺度可用以識別用於所有輸入之濾波器。在另外 其他實施中，用於第一輸入的兩個或兩個以上度量尺度可用以識別用於第二不同輸入之濾波器。
根據本發明，濾波器單元349可關於濾波器資訊執行寫碼技術，此可減少編碼濾波器資訊且將其自編碼器350傳送至另一器件所需的資料之量。再次，對於每一圖框或片段，濾波器單元349可定義或選擇將應用於該圖框或片段之CU之像素的濾波器係數之一或多個集合。濾波器單元349應用該等濾波器係數以便對儲存於記憶體334中之經重新建構之視訊圖框之視訊區塊進行濾波，該等視訊區塊可用於符合迴圈內濾波之預測性寫碼。濾波器單元349可將濾波器係數編碼為濾波器資訊，該濾波器資訊被轉遞至熵編碼單元346以包括於經編碼位元串流中。
另外，本發明之技術可利用以下事實：由FSU 353定義或選擇的濾波器係數中之一些可能非常類似於關於另一圖框或片段之CU之像素所應用的其他濾波器係數。相同類型之濾波器可應用於不同圖框或片段(例如，相同濾波器支援)，但濾波器可在與濾波器支援之不同索引相關聯的濾波器係數值方面不同。相應地，為了減少傳送此等濾波器係數所需的資料之量，濾波器單元349可基於另一CU之濾波器係數預測性地編碼將用於濾波的一或多個濾波器係數，從而潛在地利用濾波器係數之間的相似性。然而，在一些情況下，直接編碼該等濾波器係數(例如，不使用任何預測)可能為更理想的。可使用各種技術(諸如利用活動度量尺度之使用來定義何時使用預測性寫碼技術編碼濾波 器係數及何時不用任何預測性寫碼而直接編碼濾波器係數的技術)將濾波器係數有效地傳達至解碼器。另外，亦可強加對稱性，使得解碼器所知道的係數之一子集(例如，5、-2、10)可用以定義係數之全集(例如，5、-2、10、10、-2、5)。可在直接及預測性寫碼情境兩者中強加對稱性。
如上所述，視訊編碼器350表示經組態以進行以下操作之視訊編碼器之實例：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。視訊編碼器350亦表示經組態以進行以下操作之視訊編碼器之實例：判定用於像素之一區塊之一第一度量尺度，其中該第一度量尺度係基於該區塊中之該等像素之一子集與該區塊中之其他像素之一比較判定；判定用於像素之該區塊之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該區塊來產生一經濾波影像。
如上所述，視訊編碼器350亦表示經組態以進行以下操作之視訊編碼器之實例：判定範圍組合至濾波器之一映射，其中一範圍組合包含一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍，其中每一範圍組合具有一唯一範圍組合識別(ID)，其中每一唯一範圍組合ID對應於一範圍組合之一順序值；基於該等範圍組合之該等順序值將唯一群 組ID指派給範圍組合之群組，其中每一唯一群組ID對應於一群組之一順序值；及基於該等唯一群組ID對對應於該等濾波器之濾波器係數之集合進行寫碼。視訊編碼器350可藉由以基於唯一群組ID之順序值選擇之次序在經寫碼位元串流中用信號發出濾波器係數之集合來對濾波器係數之集合進行寫碼。視訊編碼器350可使用差分寫碼技術用信號發出濾波器係數之集合。
如上所述，視訊編碼器350亦表示經組態以進行以下操作之視訊編碼器之實例：判定範圍組合至濾波器之一映射，其中一範圍組合包含一第一度量尺度之值之一範圍及一第二度量尺度之值之一範圍；若一當前範圍組合映射至與包含該第一度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合相同的濾波器，則產生一第一碼字；若一當前範圍組合映射至與包含該第二度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合相同的濾波器，則產生一第二碼字；及若該當前範圍組合映射至不同於包含該第一度量尺度之值之相同範圍之該先前範圍組合及包含該第二度量尺度之值之相同範圍之該先前範圍組合的濾波器，則產生一第三碼字。視訊編碼器350亦表示經組態以進行以下操作之視訊編碼器之實例：判定範圍組合至濾波器之一映射，其中一範圍組合包含一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍；若一當前範圍組合映射至與一先前範圍組合相同的濾波器，則產生一第一碼字；及若該當前範圍組合映射至一不同於該先前範圍組合的濾波器，則產生一第二碼字，其中該第二 碼字識別一映射至該當前範圍組合之濾波器。
圖5為說明視訊解碼器560之一實例的方塊圖，該視訊解碼器解碼以本文中所述之方式編碼的視訊序列。接收到的視訊序列可包含影像圖框之一經編碼集合、圖框片段之一集合、經共同寫碼之圖像群組(GOP)，或廣泛各種類型之視訊區塊序列，其包括經編碼視訊區塊及語法以定義如何解碼此等視訊區塊。
視訊解碼器560包括熵解碼單元552，其執行由圖3之熵編碼單元346執行之編碼的互反解碼功能。詳言之，熵解碼單元552可執行CAVLC或CABAC解碼，或由視訊編碼器350使用之任何其他類型之熵解碼。呈一維串行化格式之經熵解碼之視訊區塊可經逆掃描以將係數之一或多個一維向量轉換回至二維區塊格式。向量之數目及大小以及對於視訊區塊所定義之掃描次序可定義重新建構二維區塊之方式。經熵解碼之預測語法可自熵解碼單元552發送至預測模組554，且經熵解碼之濾波器資訊可自熵解碼單元552發送至濾波器單元559。
視訊解碼器560亦包括預測模組554、反量化單元556、反變換單元558、記憶體及求和器564。另外，視訊解碼器560亦包括對求和器564之輸出進行濾波的解區塊濾波器557。符合本發明，濾波器單元559可接收包括將應用於一或多個輸入之一或多個濾波器的經熵解碼之濾波器資訊。雖然圖5上未展示，但解區塊濾波器557亦可接收包括將應用之一或多個濾波器的經熵解碼之濾波器資訊。
由濾波器單元559應用之濾波器可由濾波器係數之集合定義。濾波器單元559可經組態以基於自熵解碼單元552接收之濾波器資訊產生濾波器係數之集合。濾波器資訊可包括識別(例如)濾波器之集合中的濾波器之最大數目及/或濾波器之集合中的濾波器之形狀的濾波器描述語法。濾波器描述語法可包括於一系列視訊區塊之標頭(例如，LCU標頭、圖框標頭、片段標頭、GOP標頭、序列標頭或其類似者)中。在其他實例中，濾波器描述語法可包括於頁尾(footer)或其他資料結構中。基於濾波器描述語法，濾波器單元559可重新建構在編碼器處使用之濾波器之集合。
濾波器資訊亦可包括將用於係數之任何給定集合之編碼方式用信號發出至解碼器的額外傳訊語法。在一些實施中，濾波器資訊亦可(例如)包括兩個或兩個以上度量尺度之範圍，關於該等範圍應使用係數之任何給定集合。在解碼濾波器之後，濾波器單元559可基於濾波器係數之該一或多個集合及包括範圍(關於該等範圍應使用濾波器係數之不同集合)的傳訊語法對經解碼視訊區塊之像素值進行濾波。
濾波器單元559可在位元串流中接收指示用於每一圖框或片段之濾波器之集合以及濾波器至該兩個或兩個以上度量尺度之映射的一或多個語法元素。舉例而言，若編碼器使用圖4A中所展示的度量尺度之範圍至濾波器之映射，則編碼器將用信號發出此映射或傳輸資料以允許濾波器單元559重新建構此映射。不管此映射是否被明確地用信號發 出，濾波器單元559均可維持與編碼器所使用之映射相同的濾波器至範圍之組合之映射。
如上所述，濾波器單元559基於在位元串流中用信號發出之濾波器資訊產生一映射。基於此映射，濾波器單元559可判定群組且將群組ID指派給群組，其方式與上文關於濾波器單元349所描述之方式相同。使用此等群組ID，濾波器單元559可使接收到的濾波器係數相關聯。
對於圖框或片段內之每一CU，濾波器單元559可計算用於多個輸入(亦即，PI、EI、pRI及RI)的與CU之經解碼像素相關聯之一或多個度量尺度，以便判定該(等)集合之哪個(些)濾波器將應用於每一輸入。或者，濾波器單元559可計算用於單一輸入(諸如，pRI或RI)的一或多個度量尺度。濾波器單元559基於針對特定像素或像素之群組判定之度量尺度判定將應用哪個濾波器。使用改進拉普拉斯能量和之值及方向作為度量尺度1及度量尺度2之實例且使用圖4A中所展示之映射作為一實例，若濾波器單元559判定：一像素或像素之群組具有在範圍1-2中的改進拉普拉斯能量和之值及對應於範圍2-3之方向，則濾波器單元559可將濾波器2應用於該像素或像素之群組。若濾波器單元559判定：一像素或像素之群組具有在範圍1-4中的改進拉普拉斯能量和之值及對應於範圍2-2之方向，則濾波器單元559可將濾波器6應用於該像素或像素之群組，諸如此類。濾波器通常可採用任何類型之濾波器支援形狀或配置。濾波器支援指代關於一正被濾波之給定像素的濾波器之形狀， 且濾波器係數可根據濾波器支援定義應用於鄰近像素值之加權。根據本發明之技術，語法資料可包括於位元串流中以便將編碼濾波器之方式(例如，編碼濾波器係數之方式)以及活動度量尺度之範圍(關於該等範圍應使用不同濾波器)用信號發出至解碼器。
對於圖框或片段內之每一CU，濾波器單元559可計算用於多個輸入(亦即，PI、EI、pRI及RI)的與CU之經解碼像素相關聯之一或多個度量尺度，以便判定該(等)集合之哪個(些)濾波器將應用於每一輸入。或者，濾波器單元559可計算用於單一輸入(諸如，pRI或RI)的一或多個度量尺度。濾波器單元559基於針對特定像素或像素之群組判定之度量尺度判定將應用哪個濾波器。使用改進拉普拉斯能量和之值及方向作為度量尺度1及度量尺度2之實例且使用圖4A中所展示之映射作為一實例，若濾波器單元559判定：一像素或像素之群組具有在範圍1-2中的和改進拉普拉斯能量和之值及對應於範圍2-3之方向，則濾波器單元559可將濾波器2應用於該像素或像素之群組。若濾波器單元559判定：一像素或像素之群組具有在範圍1-4中的改進拉普拉斯能量和之值及對應於範圍2-2之方向，則濾波器單元559可將濾波器6應用於該像素或像素之群組，諸如此類。濾波器通常可採用任何類型之濾波器支援形狀或配置。濾波器支援指代關於一正被濾波之給定像素的濾波器之形狀，且濾波器係數可根據濾波器支援定義應用於鄰近像素值之加權。根據本發明之技術，語法資料可包括於位元串流中 以便將編碼濾波器之方式(例如，編碼濾波器係數之方式)以及活動度量尺度之範圍(關於該等範圍應使用不同濾波器)用信號發出至解碼器。
預測模組554自熵解碼單元552接收預測語法(諸如，運動向量)。使用預測語法，預測模組554產生被用以對視訊區塊進行寫碼的預測區塊。反量化單元556執行反量化，且反變換單元558執行反變換以將殘餘視訊區塊之係數改變回至像素域。加法器564組合每一預測區塊與由反變換單元558輸出之對應殘餘區塊以便重新建構視訊區塊。
濾波器單元559針對一CU之每一輸入產生將應用之濾波器係數，且接著應用此等濾波器係數以便對該CU之經重新建構之視訊區塊進行濾波。舉例而言，該濾波可包含平滑化邊緣及/或消除與視訊區塊相關聯之假影的額外解區塊濾波、用以減少量化雜訊的去雜訊濾波，或可改良寫碼品質的任何其他類型之濾波。經濾波視訊區塊積聚於記憶體562中以便重新建構視訊資訊之經解碼圖框(或其他可解碼單元)。經解碼單元可自視訊解碼器560輸出以用於呈現給使用者，但亦可經儲存以用於後續預測性解碼中。
在視訊寫碼之領域中，在編碼器及解碼器處應用濾波以便增強一經解碼視訊信號之品質為普遍的。濾波可經由一後濾波器而應用，在該情況下，經濾波圖框不用於將來圖框之預測。或者，可「迴圈內」應用濾波，在該情況下，經濾波圖框可用以預測將來圖框。一理想濾波器可藉由最小化原始信號與經解碼之經濾波信號之間的誤差來設計。 通常，此濾波已基於將一或多個濾波器應用於一經重新建構之影像。舉例而言，一解區塊濾波器可在一經重新建構之影像被儲存於記憶體中之前應用於該影像，或一解區塊濾波器及一個額外濾波器可在一經重新建構之影像被儲存於記憶體中之前應用於該影像。
以類似於變換係數之量化的方式，亦可量化濾波器h (k ,l )之係數，其中k =-K ,...,K ，且l =-L ,...,L 。K及L可表示整數值。濾波器h (k ,l )之係數可量化為：f (k ,l )=round (normFact．h (k ,l ))
其中normFact 為正規化因子，且round 為經執行以達成至一所要位元深度之量化的捨入運算。濾波器係數之量化可在編碼期間由圖3之濾波器單元349執行，且去量化或反量化可由圖5之濾波器單元559對經解碼濾波器係數執行。 濾波器h (k ,l )傾向於一般地表示任何濾波器。舉例而言，濾波器h (k ,l )可應用於多個輸入中之任一者。在一些例子中，與一視訊區塊相關聯之多個輸入將利用不同濾波器，在該情況下，可如上所述地量化及去量化類似於h (k ,l )之多個濾波器。
經量化之濾波器係數經編碼且作為一經編碼位元串流之部分自與編碼器350相關聯之源器件發送至與解碼器560相關聯之目的地器件。在上文之實例中，normFact 之值通常等於2n ，但可使用其他值。normFact 之較大值引起更精確量化，使得經量化之濾波器係數f (k ,l )提供較好效能。然而，normFact 之較大值可產生需要較多位元來用信號發出 至解碼器的係數f (k ,l )。
在解碼器560處，經解碼之濾波器係數f (k ,l )可應用於適當輸入。舉例而言，若經解碼濾波器係數將被應用於RI，則濾波器係數可應用於解區塊後經重新建構之影像RI(i,j) (其中i=0,...,M且j=0,..,N)如下：
變數M、N、K及L可表示整數。K及L可定義跨越-K至K及-L至L之兩個維度的像素之區塊。可以類似方式應用應用於其他輸入之濾波器。
本發明之技術可改良後濾波器或迴圈內濾波器之效能，且亦可減少用信號發出濾波器係數f (k ,l )所需的位元之數目。在一些情況下，針對每一系列視訊區塊(例如，針對每一圖框、片段、圖框之部分、圖框群組(GOP)或其類似者)將許多不同後濾波器或迴圈內濾波器用信號發出至解碼器。對於每一濾波器，將額外資訊包括於位元串流中以識別應應用一給定濾波器之CU、巨集區塊及/或像素。
該等圖框可藉由圖框數目及/或圖框類型(例如，I圖框、P圖框或B圖框)識別。I圖框指代經框內預測之框內圖框。P圖框指代使視訊區塊基於資料之一清單(例如，前一圖框)來預測之預測性圖框。B圖框指代基於資料之兩個清單(例如，前一圖框及後一圖框)預測的雙向預測性圖框。巨集區塊可藉由列出巨集區塊類型及/或用以重新建構巨集區塊之量化參數(QP)值之範圍來識別。
對於任何輸入，濾波器係數f(k,l) 可使用根據針對先前CU用信號發出之係數之預測進行寫碼。對於CU m之每一輸入(例如，每一圖框、片段或GOP)，編碼器可對M個濾波器之一集合進行編碼且傳輸M個濾波器之該集合：，其中i=0,...,M-1。
對於每一濾波器，亦可對位元串流進行編碼以識別兩個或兩個以上度量尺度之範圍之組合，關於該等範圍應使用濾波器。
濾波器係數可使用先前CU中所使用的經重新建構之濾波器係數進行預測。先前濾波器係數可表示為：其中i=0,...,N-1，
在此情況下，CUn 之數目可用以識別用於預測當前濾波器之一或多個濾波器，且數字n 可作為經編碼位元串流之部分被發送至解碼器。另外，資訊可經編碼且傳輸至解碼器以識別兩個或兩個以上度量尺度之範圍組合，關於該等範圍使用預測性寫碼。
濾波器係數g (k ,l )之幅值取決於k及l值。通常，具有最大幅值之係數為係數g (0,0)。預期具有大幅值之其他係數為k或l之值等於0的係數。可利用此現象來進一步減少用信號發出該等係數所需的位元之量。索引值k及l可界定一已知濾波器支援內之位置。
用於每一圖框m 之係數：，i =0,...,M-1
可使用根據參數p 定義的諸如哥倫布碼(Golomb code)或指數哥倫布碼(exp-Golomb code)之經參數化之可變長度碼來寫碼。藉由改變定義經參數化之可變長度碼的參數p 之值，此等碼可用以有效率地表示廣泛範圍之源分佈。係數g(k,l) 之分佈(亦即，其具有大值或小值之可能性)取決於k 及l 之值。因此，為增加寫碼效率，對於每一圖框m ，對於每一對(k,l) 傳輸參數p 之值。當編碼如下係數時，參數p 可用於經參數化之可變長度寫碼：其中k =-K ,...,K ，l =-L ,...,L 。
如上所述，視訊解碼器560表示經組態以進行以下操作之視訊解碼器之實例：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。視訊解碼器560亦表示經組態以進行以下操作之視訊解碼器之實例：判定用於像素之一區塊之一第一度量尺度，其中該第一度量尺度係基於該區塊中之像素之一子集與該區塊中之其他像素之一比較判定；判定用於像素之該區塊之一第二度量尺度；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該區塊來產生一經濾波影像。
如上所述，視訊解碼器560亦表示經組態以進行以下操作之視訊解碼器之實例：判定範圍組合至濾波器之一映 射，其中一範圍組合包含一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍，其中每一範圍組合具有一唯一範圍組合識別(ID)，其中每一唯一範圍組合ID對應於一範圍組合之一順序值；基於該等範圍組合之該等順序值將唯一群組ID指派給範圍組合之群組，其中每一唯一群組ID對應於一群組之一順序值；及基於該等唯一群組ID對對應於該等濾波器之濾波器係數之集合進行寫碼。視訊解碼器560可藉由基於在經寫碼位元串流中接收之資訊產生濾波器係數之該等集合來對濾波器係數之該等集合進行寫碼。視訊解碼器560可使用差分寫碼技術產生濾波器係數之該等集合。
視訊解碼器560亦表示經組態以進行以下操作之視訊解碼器之實例：將一第一範圍組合映射至一第一濾波器，其中該第一範圍組合包含一第一度量尺度之值之一第一範圍及一第二度量尺度之值之一第一範圍；將一第二範圍組合映射至一第二濾波器，其中該第二範圍組合包含該第一度量尺度之值之一第二範圍及該第二度量尺度之值之一第二範圍；將一當前範圍組合映射至一濾波器，其中該當前範圍組合包含該第一度量尺度之值之該第一範圍及該第二度量尺度之值之該第二範圍。將當前範圍組合映射至濾波器可包括：回應於接收一第一碼字將當前範圍組合映射至該第一濾波器，其中該第一碼字指示當前範圍組合映射至與該第一範圍組合相同的濾波器；回應於接收一第二碼字將當前範圍組合映射至該第二濾波器，其中該第二碼字指示 當前範圍組合映射至與該第二組合相同的濾波器；及回應於接收一第三碼字將當前範圍組合映射至一第三濾波器，其中該第三碼字識別該第三濾波器。視訊解碼器560亦表示經組態以進行以下操作之視訊解碼器之實例：產生範圍組合至濾波器之一映射，其中一範圍組合包含一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍；回應於接收一第一碼字將一當前範圍組合映射至與一先前範圍組合相同的濾波器，該第一碼字用信號發出當前範圍組合映射至與該先前範圍組合相同的濾波器；及回應於接收一第二碼字將當前範圍組合映射至藉由該第二碼字識別之濾波器，該第二碼字用信號發出當前範圍組合映射至不同於該先前範圍組合的濾波器。
如上文已介紹，可結合本發明中所描述之多度量尺度濾波技術使用若干不同類型之度量尺度。此等度量尺度中之一些為量化與視訊資料內之像素之一或多個區塊相關聯之活動的活動度量尺度。活動度量尺度可包含指示像素之一集合內之像素方差的方差度量尺度。如將描述，此等活動度量尺度中之一些為方向特定的。舉例而言，水平活動度量尺度量化沿著水平軸線之活動，垂直活動度量尺度量化沿著垂直軸線之活動，對角線活動度量尺度量化沿著對角線軸線之活動，諸如此類。
一些活動度量尺度不為方向特定的。舉例而言，改進拉普拉斯能量和之值為基於包圍當前像素或像素之當前群組的像素之二維窗的活動度量尺度。對於當前像素(i,j) ，改 進拉普拉斯能量和之值可計算如下：
其中對於跨越-K至K及-L至L之二維窗，k表示自-K至K之像素值之總和的值，且l表示自-L至L之總和的值，其中i及j表示像素資料之像素座標，RI (i,j )表示在座標i及j處之一給定像素值，且var (i,j )為活動度量尺度(亦即，改進拉普拉斯能量和之值)。
本發明之技術亦可使用用於水平活動、垂直活動及對角線活動之方向特定度量尺度來實施。方程式2及3藉由比較當前像素(x,y)之一像素值(Rec)(諸如，密度)與相鄰像素之一像素值展示針對當前像素可計算水平活動及垂直活動之方式的實例。
Hor_act(x,y)=R(2*Rec[x][y]-Rec[x+1][y]-Rec[x-1][y]) (2)
Ver_act(x,y)=R(2*Rec[x][y]-Rec[x][y+1]-Rec[x][y+1]) (3)
如方程式2所展示，當判定水平活動時，可比較當前像素(x,y)與左邊相鄰者(x-1,y)及右邊相鄰者(x+1,y)。如方程式3所展示，當判定垂直活動時，可比較當前像素與上部相鄰者(x,y+1)及下部相鄰者(x,y-1)。
方程式4及5藉由比較當前像素(x,y)之一像素值(Rec)與相鄰像素之像素值展示針對當前像素可計算對角線活動之方式的實例。
45deg_act(x,y)=R(2*Rec[x][y]-Rec[x+1][y+1]-Rec[x-1][y-1]) (4)
135deg_act(x,y)=R(2*Rec[x][y]-Rec[x-1][y+1]-Rec[x+1][y-1]) (5)
如方程式4所展示，可藉由比較當前像素(x,y)與右上方相鄰者(x+1,y+1)及左下方相鄰者(x-1,y-1)來計算(例如)45度方向上的對角線活動。如方程式5所展示，亦可藉由比較當前像素(x,y)與左上方相鄰者(x-1,y+1)及右下方相鄰者(x+1,y-1)來計算135度方向上的對角線活動。
以上方程式2-5說明可基於逐像素判定水平活動、垂直活動及對角線活動之方式，但在一些實施中，可基於逐群組來判定水平活動、垂直活動及對角線活動，其中像素之群組為像素之2×2、4×4或M×N區塊。在此實施中，可(例如)以類似於方程式2之方式藉由比較當前群組之像素值與左邊群組及右邊群組之像素值來判定水平活動；且可以類似於方程式3之方式藉由比較當前群組與上部群組及下部群組來判定垂直活動。同樣地，可以類似於方程式4之方式藉由比較像素之當前群組與右上方相鄰群組及左下方相鄰群組來判定45度對角線活動，且可以類似於方程式5之方式藉由比較像素之當前群組與左上方相鄰群組及右下方相鄰群組來判定135度對角線活動。
在一些實施中，可藉由在僅一個方向上比較當前像素或像素之群組與相鄰像素或像素之群組來判定水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動。舉例而言，替代基於比較當前像素與左邊相鄰者及右邊相鄰者來 判定水平活動，可基於僅左邊相鄰者或僅右邊相鄰者來判定水平活動。另外，在一些實施中，可使用相鄰像素之面積之平均值或加權平均值(而非單一相鄰像素或像素之單一群組)來判定水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動。
由方程式2-5產生之值可劃分成有限數目個範圍(諸如，2、4、8或任何其他有限數目)，且每一範圍可被指派一範圍識別。返回參看圖4A，例如，範圍1-1、範圍1-2、範圍2-1等全部為範圍識別之實例。作為一實例，水平活動值可劃分成四個範圍且該等範圍可被指派ID範圍1-1、範圍1-2、範圍1-3及範圍1-4。水平臨限值(亦即，ThH1 、......、ThHP-1 )可判定範圍在何處開始及結束。下表2展示可將水平ID指派給P個範圍之方式的通用情況。
使用表2之實例，若當前像素具有大於ThH1 但小於ThH2 之水平活動值，則當前像素在度量尺度2之範圍2-2中。當前像素可被指派具有垂直ID之垂直範圍、具有45度對角線ID之45度對角線範圍及具有135度對角線ID之135度對角線範圍，其方式類似於如上文在表2中所描述的用於水平範 圍及水平ID之方式。
根據本發明中所描述之多度量尺度濾波器濾波技術，可使用水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動中之任一者作為度量尺度。舉例而言，再次返回參看圖4A，度量尺度1可為垂直活動之量測，且度量尺度2可為水平活動之量測。在此實例中，一濾波器單元(諸如，圖4A之濾波器單元349或圖5之濾波器559)可基於像素或像素之群組之水平活動及像素或像素之群組之垂直活動判定用於像素或像素之群組之濾波器。若舉例而言，當前像素具有落在範圍2-3中之水平活動度量尺度及落在範圍1-3中之垂直活動度量尺度，則濾波器單元使用濾波器4對像素進行濾波。以類似方式，45度對角線活動與135度對角線活動、45度對角線活動與水平活動、45度對角線活動與垂直活動、135度對角線活動與水平活動或135度對角線活動與垂直活動之組合亦可由濾波器單元用於選擇用於像素或像素之群組的濾波器。在一些實施中，水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動中的三個或全部四個活動可由濾波器單元用於選擇像素或像素之群組之濾波器。
在上文所描述之實施中，水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動全部可用作為度量尺度，例如作為圖4A中之度量尺度1及/或度量尺度2。然而，在一些實施中，水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動不可為度量尺度本身，而實情為可用作用於 判定總方向度量尺度之中間判定。方向度量尺度通常描述像素在哪個方向上(例如，無方向、水平、垂直、45度對角線或135度對角線)變化最多。
在一實例中，僅使用水平活動及垂直活動(如方程式2及3中所描述)，可基於以下條件判定像素之方向：方向1=水平，若Hor_activity>k1*Ver_activity
方向2=垂直，若Ver_activity>k2*Hor_activity
方向0=無方向，其他情況。
可選擇常數k1及k2，以使得若水平活動實質上大於垂直活動或垂直活動實質上大於水平活動，則將方向僅視為方向1或方向2。若水平活動與垂直活動相等或近似相等，則方向為方向0。方向1通常指示像素值在水平方向上比在垂直方向上變化得多，且方向2指示像素值在垂直方向上比在水平方向上變化得多。方向0指示像素值在水平方向上之變化近似等於像素值在垂直方向上之變化。
可使用經判定之方向度量尺度(例如，方向0、方向1、方向2)作為本發明中所描述之多度量尺度濾波技術中之度量尺度。再次使用圖4A之實例，度量尺度1可為方差度量尺度(諸如，改進拉普拉斯能量和之值)，而度量尺度2可為如上所述之方向判定。如參看圖4A所描述，方向1、方向2及方向0中之每一者可與度量尺度2之一範圍相關聯，即使方向1、方向2及方向0表示有限判定而非值之譜。
除了如上所述僅使用水平活動及垂直活動之外，本發明之技術亦包括基於以下條件使用45度對角線活動及135度 對角線活動(如方程式4及5中所描述)以判定方向：方向=1，若45deg_activity>k1*135deg_acctivity
方向=2，若135deg_activity>k2*45deg_acctivity
方向=0，其他情況。
可使用基於45度對角線活動及135度對角線活動之方向判定作為關於另一度量尺度(諸如，如上所述，改進拉普拉斯能量和之值)之度量尺度。
另外，亦可基於以下條件判定方向度量尺度：方向=1，若45deg_activity>k1*135deg_acctivity、k2*Hor_activity及k3*Ver_activity
方向=2，若135deg_activity>>k4*45deg_acctivity、k5*Hor_activity及k6*Ver_activity
方向=3，若Hor_activity>k7*Ver_activity、k8*135deg_activity及k9*45deg_acctivity
方向=4，若Ver_activity>k10*Hor_activity、k11*135deg_activity及k12*45deg_acctivity
方向=0，其他情況。
如上所述，為了選擇一特定方向，k1至k12為經選擇以判定水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動中之一者必須比其他活動大的程度之常數。可使用基於水平活動、垂直活動、45度對角線活動及135度對角線活動之方向判定作為關於另一度量尺度(諸如，如上所述，改進拉普拉斯能量和之值)之度量尺度。
可供本發明之技術使用之另一度量尺度包括邊緣度量尺 度。邊緣度量尺度通常量化可指示像素之區塊中之邊緣之存在的活動。若像素之區塊含有影像內之物件之邊界，則邊緣可出現在(例如)像素之該區塊中。邊緣偵測之一實例包括使用當前像素之四個相鄰像素(例如，左邊相鄰像素、右邊相鄰像素、頂部相鄰像素、底部相鄰像素)或使用當前像素之八個相鄰像素(左邊相鄰像素、右邊相鄰像素、頂部相鄰像素、底部相鄰像素、右上方相鄰像素、左上方相鄰像素、右下方相鄰像素、左下方相鄰像素)。另外，邊緣類型偵測可包括使用兩個相鄰像素(諸如，頂部像素與底部像素，左邊像素與右邊像素，左上方像素與右下方像素，或右上方像素與左下方像素)。
下面的偽碼展示可針對當前像素(x,y)藉由比較當前像素之像素值(Rec)(諸如，密度)與彼等相鄰像素(亦即，4/8個像素)之像素值來計算邊緣資訊之方式的實例。
使EdgeType變數在開始時為0。每當語句為真時，EdgeType變數即遞增1(如偽碼中藉由EdgeType++所展示)或遞減1(如偽碼中藉由EdgeType--所展示)。Rec[x][y]指代位於(x,y)處之像素之像素值，諸如，像素密度。「if」語句之第一分組用於比較當前像素與頂部、底部、左邊及右邊相鄰者。「if」語句之第二分組用於比較當前像素與左上方、右上方、左下方及右下方相鄰者。本發明之技術可使用一個群組或兩個群組來實施。
EdgeType=0；if(Rec[x][y]>Rec[x-1][y])EdgeType++； if(Rec[x][y]<Rec[x-1][y])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x+1][y])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x+1][y])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x][y-1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x][y-1])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x][y+1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x][y+1])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x-1][y-1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x-1][y-1])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x+1][y-1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x+1][y-1])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x-1][y+1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x-1][y+1])EdgeType--；if(Rec[x][y]>Rec[x+1][y+1])EdgeType++；if(Rec[x][y]<Rec[x+1][y+1])EdgeType--；若當前像素為區域最大者，則像素之像素值將大於其所有相鄰者且將具有邊緣類型4(若使用四個相鄰者)或邊緣類型8(若使用八個相鄰者)。若當前像素為區域最小者，則像素之像素值將小於其所有相鄰者且將具有邊緣類型-4(若使用四個相鄰者)或邊緣類型-8(若使用八個相鄰者)。因此，可在判定濾波器中使用上文所描述之用於判定在-4與4之間或-8與8之間的邊緣類型之實例技術。可將針對邊緣類型(亦即，值-4至4或值-8至8)判定之值映射至度量尺度(諸 如，圖4A之度量尺度1或度量尺度2)之範圍。在一些實施中，可將邊緣類型判定之絕對值映射至範圍，以使得(例如)邊緣類型-3及3將映射至同一濾波器。
本發明中所描述的各種度量尺度之計算僅意欲為實例且並不詳盡。舉例而言，可使用包括比本發明中所描述之相鄰像素多的相鄰像素的像素窗或列來判定度量尺度。
另外，在一些實施中，可使用特定列或窗中之像素之子取樣來計算本發明中所描述之度量尺度。舉例而言，為了計算像素之4×4區塊之區塊活動度量尺度，用於活動及方向之度量尺度可計算如下：
●方向度量尺度
●Ver_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i,j-1)-X(i,j+1))
●Hor_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i-1,j)-X(i+1,j))
●HB =Σi=0,2 Σj=0,2 Hor_act(i,j)
●VB =Σi=0,2 Σj=0,2 Vert_act(i,j)
●方向=0、1(HB >k1*VB )、2(VB >k2*HB )
●活動度量尺度
●LB =HB +VB
●5個類別(0、1、2、3、4)
●度量尺度
●活動及方向之組合(例如，如上文在圖4B之實例中所解釋之15或16個組合)
Hor_act(i,j)通常指代當前像素(i,j)之水平活動，且Vert_act(i,j)通常指代當前像素(i,j)之垂直活動。X(i,j)通 常指代像素(i,j)之像素值。HB 指代4×4區塊之水平活動，在此實例中，水平活動係基於像素(0,0)、(0,2)、(2,0)及(2,2)之水平活動之總和判定。VB 指代4×4區塊之垂直活動，在此實例中，垂直活動係基於像素(0,0)、(0,2)、(2,0)及(2,2)之垂直活動之總和判定。「<<1」表示兩個運算之相乘。如上文所解釋，基於HB 及VB 之值，可判定方向。使用上文之實例，若HB 之值為VB 之值的k倍以上，則方向可經判定為方向1(亦即，水平的)，其可對應於比垂直活動多的水平活動。若VB 之值為HB 之值的k倍以上，則方向可經判定為方向2(亦即，垂直的)，其可對應於比水平活動多的垂直活動。否則，方向可經判定為方向0(亦即，無方向)，此意謂著水平活動或垂直活動均不顯著。用於各種方向之標籤及用以判定方向之比率僅構成一實例，因為亦可使用其他標籤及比率。
4×4區塊之活動(LB )可經判定為水平活動與垂直活動之總和。如上所述，LB 之值亦可分類成範圍。此特定實例展示五個範圍，但可類似地使用更多或更少範圍。基於活動與方向之組合，可選擇用於像素之4×4區塊之濾波器。如上所述，可基於活動及方向至濾波器之二維映射來選擇濾波器，如參看圖4A及圖4B所描述，或活動及方向可組合成單一度量尺度，且該單一度量尺度可用以選擇濾波器。
圖6A表示像素之4×4區塊。使用上文所描述之子取樣技術，僅使用十六個像素中的四個像素。該四個像素為標記為像素601之像素(0,0)、標記為像素602之像素(2,0)、標 記為像素603之像素(0,2)及標記為像素604之像素(2,2)。舉例而言，像素601之水平活動(亦即，hor_act(0,0))係基於左邊相鄰像素及右邊相鄰像素判定。右邊相鄰像素標記為像素605。左邊相鄰像素位於一不同於該4×4區塊之區塊中且圖6A中未展示。舉例而言，像素602之垂直活動(亦即，ver_act(2,0))係基於上部相鄰像素及下部相鄰像素判定。下部相鄰像素標記為像素606，且上部相鄰像素位於一不同於該4×4區塊之區塊中且圖6A中未展示。
通常使用上文中所描述之相同技術，區塊活動度量尺度亦可使用像素之不同子集計算如下：
●方向度量尺度
●Ver_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i,j-1)-X(i,j+1))
●Hor_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i-1,j)-X(i+1,j))
●HB =Σi=1,2 Σj=1,2 H(i,j)
●VB =Σi=1,2 Σj=1,2 V(i,j)
●方向=0,1(H>k1*V),2(V>k2*H)
●活動度量尺度
●LB =HB +VB
●5個類別(0、1、2、3、4)
●度量尺度
●活動及方向之組合(例如，如上文在圖4B之實例中所解釋之15或16個組合)
用於計算HB 及VB 的像素之此不同子集包括像素(1,1)、(2,1)、(1,2)及(2,2)，該等像素在圖6B上分別展示為像素 611、612、613及614。如藉由圖6B可見，像素611、612、613及614之上部相鄰像素、下部相鄰像素、右邊相鄰像素及左邊相鄰像素全部位於該4×4區塊中。在圖6B之實例中，與位於區塊邊界上相反，像素611、612、613及614全部位於該區塊之內部。圖6A中之像素601、602、603及605及圖6C中之像素621、624、625及628為位於區塊邊界上之像素之實例。在其他實施中，可選擇像素之額外不同子集。舉例而言，可選擇子集以使得子集之像素的上部相鄰像素及下部相鄰像素在4×4區塊內，但一些左邊相鄰像素及右邊相鄰像素在相鄰區塊中。亦可選擇子集以使得子集之像素的左邊相鄰像素及右邊相鄰像素在4×4區塊內，但一些上部相鄰像素及下部相鄰像素在相鄰區塊中。
通常使用上文中所描述之相同技術，區塊活動度量尺度亦可使用八個像素之子集計算如下：
●方向度量尺度
●Ver_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i,j-1)-X(i,j+1))
●Hor_act(i,j)=abs(X(i,j)<<1-X(i-1,j)-X(i+1,j))
●HB =Σi=0,1,2,3 Σj=1,2 H(i,j)
●VB =Σi=0,1,2,3 Σj=1,2 V(i,j)
●方向=0,1(H>k1*V),2(V>k2*H)
●活動度量尺度
●LB =HB +VB
●5個類別(0、1、2、3、4)
●度量尺度
●活動及方向之組合(例如，如上文在圖4B之實例中所解釋之15或16個組合)
用於計算HB 及VB 的八個像素之此不同子集包括像素(0,1)、(1,1)、(2,1)、(3,1)、(0,2)、(1,2)、(2,2)及(3,2)，該等像素在圖6C上分別展示為像素621、622、623及624、625、626、627及628。如藉由圖6C可見，像素621、622、623及624、625、626、627及628之上部相鄰像素及下部相鄰像素全部位於4×4區塊內，但像素621及625各自具有左邊相鄰區塊中之左邊相鄰像素且像素624及628各自具有右邊相鄰區塊中之右邊相鄰像素。像素之此特定選擇可藉由避免對用於儲存上部及/或下部相鄰區塊之像素值之列緩衝器之需要來減小編碼器及/或解碼器複雜性。歸因於自左至右、自上至下之光柵掃描次序，用於上部及下部相鄰區塊之像素值之列緩衝器常常必須儲存整個上部或下部列之像素值，在1080P視訊之情況下，整個上部或下部列可為(例如)1920個像素。然而，用於左邊及右邊相鄰區塊之列緩衝器常常僅必須儲存一個LCU或兩個LCU之像素值，一個LCU或兩個LCU可僅為(例如)64或128個像素。因此，用於上部及下部相鄰區塊之像素值之列緩衝器可能必須顯著大於用於左邊及右邊相鄰區塊之像素值之列緩衝器。圖6C中所展示的像素之選擇可能夠避免使用用於上部及下部相鄰區塊之像素值之列緩衝器，從而降低編碼複雜性。
圖6A至圖6C之實例僅介紹本發明之技術。預期此等技術可擴展至除僅4×4外的區塊且可選擇像素之不同子集。
當計算區塊活動度量尺度時，替代原始像素，可使用經量化像素(亦即，X(i,j)>>N)來降低諸如加法運算之運算的複雜性。另外，計算可為基於絕對差的而非基於拉普拉斯的。舉例而言，當計算Hor_act(i,j)或Ver_act(i,j)時，如下所示，可使用絕對差來替代拉普拉斯值：
■方向度量尺度
■Ver_act(i,j)=abs(X(i,j)-X(i,j-1))
■Hor_act(i,j)=abs(X(i,j)-X(i-1,j))
■HB =Σi=0,1,2 Σj=0,1,2 H(i,j)
■VB =Σi=0,1,2 Σj=0,1,2 V(i,j)
■方向=0,1(H>2V),2(V>2H)
■活動度量尺度
■LB =HB +VB
■5個類別(0、1、2、3、4)
■度量尺度
■活動+方向(例如，如上文在圖4B之實例中所解釋之15或16個組合)
本發明已參考特定度量尺度之有限群組描述子取樣技術。然而，預期此等子取樣技術大體上可適用於可用於達成判定濾波器之目的之其他度量尺度，諸如本發明中所論述之其他度量尺度。另外，雖然本發明之子取樣技術已參考像素之4×4區塊加以描述，但該等技術亦可適用於其他大小之區塊。
圖7為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖7中 所描述之技術可由視訊編碼器或視訊解碼器之濾波器單元(諸如，視訊編碼器350之濾波器單元349或視訊解碼器560之濾波器單元559)來執行。濾波器單元判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度(710)。該第一度量尺度可為(例如)活動度量尺度，諸如改進拉普拉斯能量和之值，或該第一度量尺度可為方向度量尺度。該第一度量尺度可(例如)基於該區塊中之像素之集合或基於該區塊中之像素之子集與該區塊中之其他像素之比較來判定。濾波器單元進一步判定用於該區塊之第二度量尺度(720)。該第二度量尺度可(例如)為基於比較水平活動之一量測值與垂直活動之一量測值判定的方向度量尺度。基於該第一度量尺度及該第二度量尺度，濾波器單元判定一濾波器(730)。濾波器單元藉由將該濾波器應用於該區塊而產生一經濾波影像(740)。如上文所論述，在一些實施中，該區塊可為像素之2×2、4×4或M×N區塊，其用於判定該第一度量尺度或該第二度量尺度。在一些實施中，該第一度量尺度可為水平活動度量尺度，而該第二度量尺度為垂直活動度量尺度，或該第一度量尺度可為邊緣度量尺度，而該第二度量尺度為方向度量尺度。
圖8A為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖8A中所描述之技術可由視訊解碼器之濾波器單元(諸如，視訊解碼器560之濾波器單元559)執行。濾波器單元559將一第一範圍組合映射至一第一濾波器(810A)。該第一範圍組合為一第一度量尺度之值之一第一範圍與一第二度量尺 度之值之一第一範圍之組合。該第一度量尺度可為(例如)改進拉普拉斯能量和之值且該第二度量尺度可為方向度量尺度，但亦可使用其他度量尺度。濾波器單元559將一第二範圍組合映射至一第二濾波器(820A)。該第二範圍組合為該第一度量尺度之值之一第二範圍與該第二度量尺度之值之一第二範圍之組合。濾波器單元559接著基於一接收之碼字將一當前範圍組合映射至一濾波器。該當前範圍組合包括該第一度量尺度之值之該第一範圍及該第二度量尺度之值之該第二範圍。若該碼字為一第一碼字(830A，是)，則濾波器單元559將當前範圍組合映射至該第一濾波器(840A)。該第一碼字指示當前範圍組合映射至與該第一範圍組合相同的濾波器。若該碼字為一第二碼字(850A，是)，則濾波器單元559將當前範圍組合映射至該第二濾波器(860A)。該第二碼字指示當前範圍組合映射至與該第二組合相同的濾波器。若該碼字既非一第一碼字亦非一第二碼字(850A，否)，則濾波器單元559將當前範圍組合映射至一第三濾波器(870A)。若回應於接收一第三碼字，其中該第三碼字識別該第三濾波器。在圖8A之實例中，該第一碼字及該第二碼字可各自包括比該第三碼字少的位元。
圖8B為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖8B中所描述之技術可由視訊解碼器之濾波器單元(諸如，視訊解碼器560之濾波器單元559)執行。濾波器單元559產生範圍組合至濾波器之一映射(810B)。舉例而言，每一範圍組合可包括一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度 之一範圍。回應於接收用信號發出當前範圍組合映射至與一先前範圍組合相同的濾波器之第一碼字(820B，是)，濾波器單元559將當前範圍組合映射至與該先前範圍組合相同的濾波器(830B)。回應於接收用信號發出當前範圍組合映射至與該先前範圍組合不同之濾波器(820B，否)之第二碼字，濾波器單元559將當前範圍組合映射至一新濾波器(840B)。如上所述，可基於一已知傳輸次序來判定當前範圍組合。在一些實例中，可基於該第二碼字來識別該新濾波器，而在其他實例中，可基於用信號發出濾波器係數之次序來判定該新濾波器。
圖9A為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖9A中所描述之技術可由視訊編碼器之濾波器單元(諸如，視訊編碼器350之濾波器單元349)執行。濾波器單元349判定範圍組合至濾波器之一映射(910A)。每一範圍組合包括一第一度量尺度之值之一範圍及一第二度量尺度之值之一範圍。對於一當前範圍組合，若當前範圍組合映射至與一包含該第一度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合相同的濾波器(920A，是)，則濾波器單元349產生一第一碼字(930A)。若當前範圍組合映射至與一包含該第二度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合相同的濾波器(940A，是)，則濾波器單元349產生一第二碼字(950A)。若當前範圍組合未映射至該包含該第一度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合或該包含該第二度量尺度之值之相同範圍之先前範圍組合(940A，否)，則濾波器單元349產生一第三 碼字(960A)。該第三碼字可識別一映射至當前範圍組合之濾波器。
圖9B為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖9B中所描述之技術可由視訊編碼器之濾波器單元(諸如，視訊編碼器350之濾波器單元349)執行。濾波器單元349判定範圍組合至濾波器之一映射(910B)。舉例而言，每一範圍組合可包括一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍。當一正被寫碼之當前範圍組合具有與一先前經寫碼之範圍組合相同的濾波器時(920B，是)，濾波器單元349可產生一第一碼字以用信號發出當前範圍組合映射至與一先前範圍組合相同的濾波器(930B)。當一正被寫碼之當前範圍組合不具有與一先前經寫碼之範圍組合相同的濾波器時(920B，否)，濾波器單元349可產生一第二碼字(940B)。該第二碼字可識別映射至當前範圍組合之濾波器。如上所述，可基於一已知傳輸次序來判定當前範圍組合。在圖9B之實例中，該第一碼字可包括比該第二碼字少的位元。
在圖8A及圖8B以及圖9A及圖9B之實例中，術語「第一碼字」、「第二碼字」及「第三碼字」用以區分不同碼字且不意謂暗示碼字之順序定序。
圖10為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖10中所描述之技術可由視訊編碼器之濾波器單元(諸如，視訊編碼器350之濾波器單元349)或視訊解碼器之濾波器單元(諸如，濾波器單元559)來執行。濾波器單元判定範圍組 合至濾波器之一映射(1010)。該等範圍組合包括一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍。濾波器單元判定用於每一範圍組合之一唯一範圍組合識別(ID)(1020)。該等唯一範圍組合ID對應於順序值。濾波器單元基於範圍組合之一第一群組中之至少一範圍組合之一範圍組合ID之順序值將一第一唯一群組ID指派給範圍組合之該第一群組(1030)。範圍組合之群組包括映射至相同濾波器之範圍組合，唯一群組ID對應於順序值之一集合。濾波器單元基於該第一唯一濾波器ID之順序值對對應於相同濾波器的濾波器係數之一第一集合進行寫碼(1040)。在視訊編碼器之情況下，對濾波器係數之該第一集合進行寫碼可包括(例如)使用差分寫碼技術在一經編碼位元串流中用信號發出該等濾波器係數。在視訊解碼器之情況下，對濾波器係數之該第一集合進行寫碼可包括基於在一經編碼位元串流中接收之資訊重新建構該等濾波器係數。
圖11為說明符合本發明之視訊寫碼技術的流程圖。圖11中所描述之技術可由視訊編碼器之濾波器單元(諸如，視訊編碼器350之濾波器單元349)或視訊解碼器之濾波器單元(諸如，濾波器單元559)來執行。濾波器單元判定範圍組合至濾波器之一映射(1110)。該等範圍組合可包括一第一度量尺度之一範圍及一第二度量尺度之一範圍。每一範圍組合可具有一唯一範圍組合識別(ID)，且每一唯一範圍組合ID可對應於該範圍組合之一順序值。濾波器單元可將一唯一群組ID指派給範圍組合之每一群組(1120)。濾波器單 元可(例如)基於該等範圍組合之順序值來指派該等唯一群組ID。範圍組合之群組可包括映射至共同濾波器之範圍組合，且唯一群組ID可對應於順序值之一集合。濾波器單元可基於唯一群組ID對濾波器之濾波器係數之集合進行寫碼(1140)。
在圖11之實例中，濾波器單元可藉由(例如)以下操作來指派唯一群組ID：將一對應於唯一群組ID之最低順序值之唯一群組ID指派給範圍組合之一群組，該範圍組合群組包含具有一對應於範圍組合ID之最低順序值之範圍組合ID的範圍組合。在另一實例中，濾波器單元可將對應於該等唯一群組ID之最高順序值之唯一群組ID指派給範圍組合之一群組，該範圍組合群組包含具有一對應於範圍組合ID之最高順序值之範圍組合ID之範圍組合。
在濾波器單元為視訊解碼器之部分的例子中，濾波器單元可藉由基於在經寫碼位元串流中接收之資訊產生濾波器係數之集合而對濾波器係數之集合進行寫碼。濾波器單元可(例如)使用差分寫碼技術產生濾波器係數之集合。在濾波器單元為視訊編碼器之部分的例子中，濾波器單元可藉由以基於唯一群組ID之順序值選擇之次序在經寫碼位元串流中用信號發出濾波器係數之集合來對濾波器係數之集合進行寫碼。濾波器單元可(例如)使用差分寫碼技術用信號發出濾波器係數之集合。
前述揭示內容在某種程度上已簡化以便傳達細節。舉例而言，本發明大體上描述正基於每個圖框或每個片段用信 號發出之濾波器之集合，但濾波器之集合亦可基於每個序列、每個圖像群組、每個片段群組、每個CU、每個LCU或其他類似者來用信號發出。一般而言，可用信號發出濾波器以用於一或多個CU之任何分組。另外，在實施中，可存在每個CU之每個輸入之眾多濾波器、每個濾波器之眾多係數，及方差之眾多不同層級，其中濾波器中之每一者係關於方差之一不同範圍而定義。舉例而言，在一些情況下，可存在針對一CU之每一輸入定義之十六個或十六個以上濾波器，及對應於每一濾波器的方差之十六個不同範圍。另外，當本發明描述傳輸波濾器資訊時，不應假設所有濾波器資訊係在相同寫碼層級傳輸。舉例而言，在一些實施中，諸如濾波器描述語法之某一濾波器資訊可基於逐圖框或逐片段來用信號發出，而諸如濾波器係數之其他濾波器資訊係基於逐LCU來用信號發出。亦可定義處於寫碼階層之其他層級(諸如，序列層級、GOP層級及其他層級)之語法以用於傳送此濾波器資訊之一些或全部。
用於每一輸入之濾波器中之每一者可包括許多係數。在一實例中，濾波器包含具有針對在兩個維度上延伸之濾波器支援界定的81個不同係數的二維濾波器。然而，在一些情況下，針對每一濾波器用信號發出之濾波器係數之數目可小於81。舉例而言，可強加係數對稱性以使得在一個維度或象限中之濾波器係數可對應於相對於其他維度或象限中之係數的反轉值或對稱值。係數對稱性可允許81個不同係數由較少係數表示，在該情況下，編碼器及解碼器可假 設係數之反轉值或鏡像值定義其他係數。舉例而言，係數(5、-2、10、10、-2、5)可經編碼且作為係數之子集(5、-2、10)而用信號發出。在此情況下，解碼器可獲知此三個係數定義係數之更大對稱集合(5、-2、10、10、-2、5)。
可在廣泛各種器件或裝置中實施本發明之技術，該等各種器件或裝置包括無線手機及積體電路(IC)或一組IC(亦即，晶片組)。提供已描述之任何組件、模組或單元以強調功能性態樣且未必要求藉由不同硬體單元來實現。
因此，可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施本文中所描述之技術。若以硬體來實施，則描述為模組、單元或組件之任何特徵可共同實施於整合式邏輯器件中或獨立地實施為離散但可共同操作之邏輯器件。若以軟體來實施，則該等技術可至少部分地藉由電腦可讀媒體來實現，該電腦可讀媒體包含在處理器中執行時執行上述方法中之一或多者的指令。該電腦可讀媒體可包含一電腦可讀儲存媒體且可形成一電腦程式產品之一部分，該電腦程式產品可包括包裝材料。該電腦可讀儲存媒體可包含隨機存取記憶體(RAM)(諸如，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM))、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體、磁性或光學資料儲存媒體，及其類似者。另外或其他，該等技術可至少部分地藉由電腦可讀通信媒體來實現，該電腦可讀通信媒體載運或傳達呈指令或資料結構之形式且可由電腦存取、讀取及/或執行的程式碼。
可由一或多個處理器來執行程式碼，該一或多個處理器諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA)或其他等效積體或離散邏輯電路。因此，本文中所使用之術語「處理器」可指代上述結構或適於實施本文中所描述之技術的任何其他結構中之任一者。另外，在一些態樣中，本文中所描述之功能性可提供於經組態以用於編碼及解碼的專用軟體模組或硬體模組內或併入於組合之視訊編解碼器中。又，該等技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
已描述本發明之各種態樣。此等及其他態樣在以下【申請專利範圍】之範疇內。
110‧‧‧視訊編碼及解碼系統
112‧‧‧源器件
115‧‧‧通信頻道
116‧‧‧目的地器件
120‧‧‧視訊源
122‧‧‧視訊編碼器
123‧‧‧調變器/解調變器(數據機)
124‧‧‧傳輸器
126‧‧‧接收器
127‧‧‧數據機
128‧‧‧視訊解碼器
130‧‧‧顯示器件
132‧‧‧儲存器件
250‧‧‧四分樹
252‧‧‧根節點
254‧‧‧節點
256A‧‧‧葉節點
256B‧‧‧葉節點
256C‧‧‧葉節點
258A‧‧‧葉節點
258B‧‧‧葉節點
258C‧‧‧葉節點
258D‧‧‧葉節點
272‧‧‧最大寫碼單元(LCU)
274‧‧‧子寫碼單元
276A‧‧‧子寫碼單元
276B‧‧‧子寫碼單元
276C‧‧‧子寫碼單元
278A‧‧‧子寫碼單元
278B‧‧‧子寫碼單元
278C‧‧‧子寫碼單元
278D‧‧‧子寫碼單元
332‧‧‧預測模組
334‧‧‧記憶體
338‧‧‧變換單元
340‧‧‧量化單元
342‧‧‧反量化單元
344‧‧‧反變換單元
346‧‧‧熵編碼單元
347‧‧‧解區塊濾波器
348‧‧‧加法器
349‧‧‧自適應性濾波器單元
350‧‧‧視訊編碼器
351‧‧‧加法器/求和器
353‧‧‧濾波器選擇單元(FSU)
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552‧‧‧熵解碼單元
554‧‧‧預測模組
556‧‧‧反量化單元
557‧‧‧解區塊濾波器
558‧‧‧反變換單元
559‧‧‧濾波器單元
560‧‧‧視訊解碼器
562‧‧‧記憶體
564‧‧‧求和器/加法器
601‧‧‧像素
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圖1為說明一例示性視訊編碼及解碼系統的方塊圖。
圖2A及圖2B為說明應用於最大寫碼單元(LCU)之四分樹分割之一實例的概念圖。
圖2C及圖2D為說明對應於圖2A及圖2B之實例四分樹分割的用於一系列視訊區塊之濾波器映射之一實例的概念圖。
圖3為說明符合本發明之一例示性視訊編碼器的方塊圖。
圖4A為說明兩個度量尺度之範圍至濾波器之映射的概念圖。
圖4B為說明活動度量尺度及方向度量尺度之範圍至濾波 器之映射的概念圖。
圖5為說明符合本發明之一例示性視訊解碼器的方塊圖。
圖6A、圖6B及圖6C展示像素之4×4區塊的概念圖。
圖7為說明符合本發明之寫碼技術的流程圖。
圖8A及圖8B為說明符合本發明之寫碼技術的流程圖。
圖9A及圖9B為說明符合本發明之寫碼技術的流程圖。
圖10為說明符合本發明之寫碼技術的流程圖。
圖11為說明符合本發明之寫碼技術的流程圖。
401‧‧‧組合
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Claims (48)

  1. 一種用於視訊寫碼之方法，該方法包含：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度，其中基於比較像素之該群組之像素值與像素之該區塊之像素值而判定該第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度，其中判定該第二度量尺度包含自一組方向判定像素之該群組之一方向，其中該組方向包含一水平方向、一垂直方向、一45度方向及一135度方向；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一度量尺度包含一活動度量尺度。
  3. 如請求項2之方法，其中該活動度量尺度包含一改進拉普拉斯能量和之值，其中該改進拉普拉斯能量和之值包含根據以下方程式定義之var(i,j) ： 其中對於一跨越-K至K及-L至L之二維窗，k表示自-K至K之一總和的一值，且l表示自-L至L之一總和的一值，其中i及j表示像素資料之像素座標，R(i,j)表示在座標i及 j處之一給定像素值，且var(i,j)為該活動度量尺度。
  4. 如請求項1之方法，其中判定用於像素之該群組之該第一度量尺度包含比較至少一像素與像素之子組之一第一相鄰像素；回應於該至少一像素之一像素值係大於該第一相鄰像素之一像素值，遞增一邊緣度量尺度變數；及回應於該至少一像素之該像素值係小於該第一相鄰像素之該像素值，遞減該邊緣度量尺度變數。
  5. 如請求項1之方法，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一左邊相鄰像素之一像素值及一右邊相鄰像素之一像素值而判定。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一上部相鄰像素之一像素值及下部相鄰像素之一像素值而判定。
  7. 如請求項2之方法，其中該活動度量尺度係基於水平活動之量測值與垂直活動之量測值之一總和而判定。
  8. 如請求項1之方法，其中像素之該群組包含像素之一4×4區塊。
  9. 如請求項1之方法，其中像素之該群組包含一個像素。
  10. 如請求項1之方法，其中視訊編碼器以多個濾波器實施一基於四分樹之自適應性迴圈濾波器(QALF)方案。
  11. 如請求項1之方法，其中該方法係藉由一包含一視訊編碼器之視訊寫碼器件執行。
  12. 如請求項1之方法，其中該方法係藉由一包含一視訊解碼器之視訊寫碼器件執行。
  13. 一種視訊寫碼(video coding)器件，其包含：一濾波器單元，其經組態以：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度，其中基於比較像素之該群組之像素值與像素之該區塊之像素值而判定該第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度，其中該第二度量尺度包含自一組方向所選擇之一方向，其中該組方向包含一水平方向、一垂直方向、一45度方向及一135度方向；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像；一記憶體，其經組態以儲存該濾波器單元之一濾波結果。
  14. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該第一度量尺度包含一活動度量尺度。
  15. 如請求項14之視訊寫碼器件，其中該活動度量尺度包含一改進拉普拉斯能量和之值，且其中該改進拉普拉斯能量和之值包含根據以下方程式定義之var(i,j) ： 其中對於一跨越-K至K及-L至L之二維窗，k表示自-K至 K之一總和的一值，且l表示自-L至L之一總和的一值，其中i及j表示像素資料之像素座標，R(i,j)表示在座標i及j處之一給定像素值，且var(i,j)為該活動度量尺度。
  16. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該濾波器單元係進一步經組態以藉由下述動作判定用於像素之該群組之該第一度量尺度：比較至少一像素與像素之子組之一第一相鄰像素；回應於該至少一像素之一像素值係大於該第一相鄰像素之一像素值，遞增一邊緣度量尺度變數；及回應於該至少一像素之該像素值係小於該第一相鄰像素之該像素值，遞減該邊緣度量尺度變數。
  17. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該濾波器單元基於比較一當前像素之一像素值與一左邊相鄰像素之一像素值及一右邊相鄰像素之一像素值判定該第一度量尺度。
  18. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該濾波器單元基於比較一當前像素之一像素值與一上部相鄰像素之一像素值及下部相鄰像素之一像素值判定該第一度量尺度。
  19. 如請求項14之視訊寫碼器件，其中該活動度量尺度係基於水平活動之量測值與垂直活動之量測值之一總和而判定。
  20. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中像素之該群組包含像素之一4×4區塊。
  21. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中像素之該群組包含一個像素。
  22. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該視訊寫碼器件以多 個濾波器實施一基於四分樹之自適應性迴圈濾波器(QALF)方案。
  23. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該濾波器單元為一視訊編碼器件之一部分。
  24. 如請求項13之視訊寫碼器件，其中該濾波器單元為一視訊解碼器件之一部分。
  25. 一種視訊寫碼裝置，其包含：用於判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度之構件，其中該用於判定該第一度量尺度之構件包含用於基於比較像素之該群組之像素值與像素之該區塊之像素值而判定該第一度量尺度之構件；用於判定用於像素之該群組之一第二度量尺度之構件，其中該第二度量尺度包含自一組方向所選擇之一方向，其中該組方向包含一水平方向、一垂直方向、一45度方向及一135度方向；用於基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器之構件；及用於藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像之構件。
  26. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該第一度量尺度包含一活動度量尺度。
  27. 如請求項26之視訊寫碼裝置，其中該活動度量尺度包含一改進拉普拉斯能量和之值，且其中該改進拉普拉斯能量和之值包含根據以下方程式定義之var(i,j) ： 其中對於一跨越-K至K及-L至L之二維窗，k表示自-K至K之一總和的一值，且l表示自-L至L之一總和的一值，其中i及j表示像素資料之像素座標，R(i,j)表示在座標i及j處之一給定像素值，且var(i,j)為該活動度量尺度。
  28. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該用於判定用於像素之該群組之該第一度量尺度之構件包含用於比較至少一像素與像素之子組之一第一相鄰像素之構件、用於回應於該至少一像素之一像素值係大於該第一相鄰像素之一像素值而遞增一邊緣度量尺度變數之構件、及用於回應於該至少一像素之該像素值係小於該第一相鄰像素之該像素值而遞減該邊緣度量尺度變數之構件。
  29. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一左邊相鄰像素之一像素值及一右邊相鄰像素之一像素值而判定。
  30. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一上部相鄰像素之一像素值及下部相鄰像素之一像素值而判定。
  31. 如請求項26之視訊寫碼裝置，其中該活動度量尺度係基於水平活動之量測值與垂直活動之量測值之一總和而判定。
  32. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中像素之該群組包含像 素之一4×4區塊。
  33. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中像素之該群組包含一個像素。
  34. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該裝置以多個濾波器實施一基於四分樹之自適應性迴圈濾波器(QALF)方案。
  35. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該裝置包含一視訊寫碼器件，該視訊寫碼器件包含一視訊編碼器。
  36. 如請求項25之視訊寫碼裝置，其中該裝置包含一視訊寫碼器件，該視訊寫碼器件包含一視訊解碼器。
  37. 一種上面儲存有指令之非暫態電腦可讀儲存媒體，該等指令在執行時使一或多個處理器進行以下操作：判定用於像素之一區塊內的像素之一群組之一第一度量尺度，其中基於比較像素之該群組之像素值與像素之該區塊之像素值而判定該第一度量尺度；判定用於像素之該群組之一第二度量尺度，其中該第二度量尺度包含自一組方向所選擇之一方向，其中該組方向包含一水平方向、一垂直方向、一45度方向及一135度方向；基於該第一度量尺度及該第二度量尺度判定一濾波器；及藉由將該濾波器應用於像素之該群組來產生一經濾波影像。
  38. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該第一度量尺度包含一活動度量尺度且該第二度量尺度包含一方 向度量尺度。
  39. 如請求項38之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該活動度量尺度包含一改進拉普拉斯能量和之值，且其中該改進拉普拉斯能量和之值包含根據以下方程式定義之 其中對於一跨越-K至K及-L至L之二維窗，k表示自-K至K之一總和的一值，且l表示自-L至L之一總和的一值，其中i及j表示像素資料之像素座標，R(i,j)表示在座標i及j處之一給定像素值，且var(i,j)為該活動度量尺度。
  40. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其儲存進一步之指令在執行時使該一或多個處理器藉由以下動作判定用於像素之該群組之該第一度量尺度：比較至少一像素與像素之子組之一第一相鄰像素；回應於該至少一像素之一像素值係大於該第一相鄰像素之一像素值，遞增一邊緣度量尺度變數；及回應於該至少一像素之該像素值係小於該第一相鄰像素之該像素值，遞減該邊緣度量尺度變數。
  41. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一左邊相鄰像素之一像素值及一右邊相鄰像素之一像素值而判定。
  42. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該第一度量尺度係基於比較一當前像素之一像素值與一上部相鄰 像素之一像素值及下部相鄰像素之一像素值而判定。
  43. 如請求項38之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該活動度量尺度係基於水平活動之量測值與垂直活動之量測值之一總和而判定。
  44. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中像素之該群組包含像素之一4×4區塊。
  45. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中像素之該群組包含一個像素。
  46. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該一或多個處理器以多個濾波器實施一基於四分樹之自適應性迴圈濾波器(QALF)方案。
  47. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該一或多個處理器執行視訊編碼。
  48. 如請求項37之非暫態電腦可讀儲存媒體，其中該一或多個處理器執行視訊解碼。
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