TWI627856B - 視訊編碼和視訊解碼的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種利用彈性區塊分割結構的視訊編碼的方法和裝置。依據對應於一級或複數級二進制分割的預測二元樹結構，編碼單元被分割為一個或多個預測單元。依據用於每一預測單元的選擇的預測模式，用於每一預測單元的各自的預測子被產生。在編碼器側，透過利用各自的預測子應用預測過程至每一預測單元，預測殘差被產生。在解碼器側，用於編碼單元的已編碼的預測殘差自視訊位元流而得到。依據預測過程，已重建的編碼單元基於每一個預測單元的各自的預測子和已重建的預測殘差，重建在編碼單元中的每一個預測單元而產生。此外，本發明另提供一種T形和L形預測單元分割。

Description

視訊編碼和視訊解碼的方法及裝置
本發明係相關於在視訊編碼中用於編碼及/或預測過程的區塊分割，尤指一種改善編碼效能的、用於編碼/預測的彈性區塊結構以及用於預測的新的區塊分割類型。
高效率視訊編碼(High Efficiency Video Coding，以下簡稱為HEVC)標準在ITU-T視訊編碼專家組(Video Coding Experts Group,VCEG)和ISO/IEC運動圖像專家組(Moving Picture Experts Group,MPEG)標準組織的聯合視訊項目下開發的，並且與視訊編碼聯合組(Joint Collaborative Team on Video Coding,JCT-VC)具有特別的合作關係。在HEVC中，一個條帶被分割為複數個編碼樹單元。在主設定檔(main profile)中，編碼樹單元的最小和最大尺寸由在序列參數集(sequence parameter set,SPS)中的語法元素(syntax element)指定。允許的編碼樹單元尺寸可以為8x8,16x16,32x32，或64x64。對於每一個條帶來說，在條帶中的編碼樹單元依據光柵掃描(raster scan)順序而被處理。
編碼樹單元被進一步分割為複數個編碼單元，以適應各種本地(local)特點。四元樹(quadtree)，表示為編碼 樹(coding tree)，用於分割編碼樹單元為複數個編碼單元。令編碼樹單元尺寸為MxM，其中，M為64，32，或16中的一個。編碼樹單元可以為單一的編碼單元(即，不分割)或可被分為相同尺寸的四個較小單元(即，每一個尺寸為M/2xM/2)，該較小單元對應於編碼樹的節點(node)。若複數個單元為編碼樹的叶節點，該複數個單元變為編碼單元，否則四元樹分割處理可迭代進行，直到節點的尺寸達到序列參數集(Sequence Parameter Set,SPS)中特指的允許的最小編碼單元尺寸。在遞迴(recursive)結構中的表示結果由第1圖中的編碼樹(也稱為分割樹結構)120來表示。編碼樹單元分割110如第1圖所示，其中實線表示編碼單元邊界。使用畫面間(Inter-picture)(時間)預測還是使用畫面內(Intra-picture)(空間)預測來編碼畫面區域的決策在編碼單元位準(CU level)作出。由於最小編碼單元尺寸可為8x8，在不同基本預測類型之間切換的最小細粒度(granularity)為8x8。
此外，依據HEVC，每一個編碼單元可被分割為一個或複數個預測單元(prediction units，PU)。外加編碼單元，預測單元作為基本的代表區塊(representative block)用於分享預測資訊。在每一個預測單元中，相同的預測過程被應用以及相關的資訊以預測單元為基礎被傳送至解碼器。依據預測單元分割類型，編碼單元可被分割為一個、兩個、或四個預測單元。HEVC定義了如第2圖所示的八種形狀以將編碼單元分割為預測單元，八種形狀包括2Nx2N,2NxN,Nx2N,NxN,2NxnU,2NxnD,nLx2N和nRx2N分割類型。依據HEVC，和編碼單 元不同，預測單元僅可分割一次。在第二行所示的分割對應於不對稱分割，其中兩個分割部分具有不同尺寸。分割和相關的分割模式part_mode的二值化(binarization)如下表所示。
在HEVC，畫面間運動補償的使用具有兩種不同方式：顯式發送(explicit signalling)或隱式發送(implicit signalling)。在顯式發送中，區塊(預測單元)的運動向量透過利用預測編碼方法而被發送。運動向量預測子來自當前區塊的空間或時間相鄰。在預測之後，運動向量差值被編碼或被傳輸。此種模式也被稱為先進運動向量預測(advanced motion vector prediction,AMVP)模式。在隱式發送中，來自預測集(predictor set)的一個預測子被選擇為當前區塊(即，預測單元)的運動向量。換句話說，在隱式模式下沒有運動向量預測子需要被傳輸。此模式也稱為合併模式(Merge mode)。在 合併模式中預測集的產生也被稱為合併候選列表結構(Merge candidate list construction)。索引，稱為合併索引，被發送以指示哪一個預測子實際被使用以表示當前區塊的運動向量。
本發明揭示了各種區塊分割結構，以改善編碼效能。具體地，揭示了彈性的預測單元分割。
本發明揭示了一種利用區塊分割結構的視訊編碼的方法和裝置。依據對應於一級或複數級二進制分割的預測二元樹結構，編碼單元被分割為一個或多個預測單元。依據用於每一預測單元的選擇的預測模式，用於每一預測單元的各自的預測子被產生。在編碼器側，透過利用各自的預測子應用預測過程至每一預測單元，預測殘差被產生。然後，編碼單元透過將與預測殘差相關的已編碼資訊包含至位元流中而被編碼。在解碼器側，用於編碼單元的已編碼的預測殘差自視訊位元流而得到。依據預測過程，已重建的編碼單元基於每一個預測單元的各自的預測子和已重建的預測殘差，重建在編碼單元中的每一個預測單元而產生。
在解碼器側，預測二元樹結構自視訊位元流而被得到。在視訊位元流中的第一標誌用於預測二元樹結構，指示一個給定的區塊是否被分割為相同尺寸的兩個區塊。若第一標誌指示第一給定區塊被分割為相同尺寸的兩個區塊，則視訊位元流中的第二標誌用於預測二元樹結構，以指示水平分割或垂直分割。允許的最小預測單元尺寸、允許的最小預測單元寬度、或允許的最小預測單元高度、或與預測二元樹相關的最大深度 自視訊位元流而在序列參數集或畫面參數集中被確定。
在解碼器側，第三標誌自視訊位元流而被確定，其中第三標誌指示編碼單元和與編碼單元相關的變換單元是否具有相同的第一區塊尺寸。若第三標誌指示編碼單元和與編碼單元相關的任意變換單元不具有相同的第一區塊尺寸，則每一個預測單元具有一個對應的變換單元，該變換單元與該每一個預測單元具有相同的第二區塊尺寸。在此情況下，利用一級或複數級四元樹分割，編碼單元也可被分割為一個或複數可變換單元，以及每一個變換單元僅包括來自一個預測單元的像素。
對於顏色視訊來說，相同的二元樹結構可用於編碼單元的亮度組分和色度組分。
在一個實施例中，預測二元樹結構包括至少一T形分割，其中，在對應於水平方向或垂直方向的第一方向上，T形分割將編碼單元分割為第一二分之一區塊和第二二分之一區塊。在與第一方向垂直的第二方向上，第一二分之一區塊和第二二分之一區塊中的一個進一步被分割為兩個四分之一區塊。舉例來說，預測二元樹結構包括四個T形分割，以及一個二分之一區塊被進一步分割以產生四個T形分割中的一個，該二分之一區塊對應於上二分之一區塊、下二分之一區塊、左二分之一區塊、或右二分之一區塊。
預測二元樹結構進一步包括2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。T形分割使能標誌用於指示在預測二元樹結構中的四個T形分割的使用，其中當T形分割使能標誌指示T形分 割被禁能時，三個第一二進制串用於發送2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。若T形分割使能標誌指示T形分割被使能，則一個附加的位元被添加至代表2NxN或Nx2N分割的兩個第一二進制串的每一個以指示對應的2NxN或Nx2N分割是否被進一步分割為一個T形分割，以及四個第二二進制串用於發送四個T形分割以及四個第二二進制串透過添加兩個位元至該兩個第一二進制串的每一個而產生。
預測二元樹結構進一步包括不對稱運動分割，該不對稱運動分割包括2NxN和Nx2N分割。一T形分割使能標誌用於指示在該預測二元樹結構中的四個T形分割的使用，其中，當T形分割使能標誌指示該T形分割被禁能時，第一二進制串用於發送不對稱運動分割。若該T形分割使能標誌指示T形分割被使能，則一個附加的位元被添加至代表2NxN和Nx2N分割的兩個第一二進制串中的每一個，以指示對應於2NxN或Nx2N的分割是否被進一步分割為一個T形分割，以及四個第二二進制串用於發送四個T形分割並且四個第二二進制串透過添加兩個位元至兩個第一二進制串中的每一個來產生。在另一實施例中，L形分割被揭示以用於預測單元分割結構。依據此實施例，當該L形分割被選擇以用於編碼單元時，依據包括至少一L形分割的預測結構，編碼單元被分割為一個或複數個預測單元。其中，編碼單元被分割為四分之一區塊和剩餘區塊，四分之一區塊位於編碼單元的一角，剩餘區塊比四分之一區塊大三倍。舉例來說，預測結構包括四個L形分割，以及其中與四個L形分割相關的四分之一區塊對應與左上四 分之一區塊、左下四分之一區塊、右上四分之一區塊或右下四分之一區塊。預測結構進一步包括2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。四個二進制串包括兩位元跟隨的前綴符號(prefix symbol)，該四個二進制用於表示該L形分割。此外，一L形分割使能標誌用於指示在預測結構中的四個L形分割的使用，其中當L形分割使能標誌指示L形分割被禁能時，三個第一二進制串用於發送該2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。若L形分割使能標誌指示L形分割被使能，則一個附加位元被添加至代表2NxN和Nx2N分割的兩個第一二進制串中的每一個，以指示對應的2NxN或Nx2N分割是否被進一步修改為一個L形分割，以及四個第二二進制串用於發送四個L形分割以及四個第二二進制串透過添加兩個位元至兩個第一二進制串中的每一個而產生。
110‧‧‧編碼樹單元分割
120‧‧‧編碼樹
310、320、330、340 410、420、430、440‧‧‧分割模式
510、520、610、620‧‧‧預測單元
512、514、522、524、612、614、622、624‧‧‧變換單元
710、720、730、740、750、810、820、830、840、850、910、920、930、940、950、1010、 1020、1030、1040、1050‧‧‧步驟
第1圖為利用四元樹結構分割編碼樹單元為編碼單元的區塊分割的示意圖。
第2圖為依據高效率視訊編碼的不對稱運動分割(asymmetric motion partition,AMP)的示意圖，其中不對稱運動分割定義了將編碼單元分割為預測單元的八種形狀。
第3圖為依據本發明實施例的四種“T形”預測單元分割的示意圖。
第4圖為依據本發明實施例的四種“L形”預測單元分割的示意圖。
第5A圖為依據本發明實施例的與“T形”預測單元分割相關的變換單元分割的示意圖，其中變換單元由四元樹分割來劃分。
第5B圖為依據本發明實施例的與“L形”預測單元分割相關的變換單元分割的示意圖，其中變換單元由四元樹分割來劃分。
第6A圖為依據本發明實施例的與“T形”預測單元分割相關的變換單元分割的示意圖，其中變換單元以與預測單元相同的方式來分割。
第6B圖為依據本發明另一實施方式的與“T形”預測單元分割相關的變換單元分割的示意圖，其中變換單元以與預測單元相同的方式來分割。
第7圖為依據本發明實施例的利用二元樹(binary tree)結構來分割編碼單元為一個或複數個預測單元的解碼系統的流程圖。
第8圖為依據本發明實施例的利用二元樹結構來分割編碼單元為一個或複數個預測單元的編碼系統的流程圖。
第9圖為依據本發明實施例的利用包括至少一“L形”分割的預測單元分割結構的解碼系統的流程圖。
第10圖為依據本發明實施例的利用包括至少一“L形”分割的預測單元分割結構的編碼系統的流程圖。
以下描述為本發明之較佳實施方式。此較佳實施方式僅用於解釋本發明之基本原理，而並非以此作為本發明之 限制。本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
依據本發明的一方面，用於編碼、預測和變換過程的各種彈性區塊結構描述如下。
利用四元樹/二元樹的編碼/預測單元分割
依據一個方法，在HEVC中，編碼單元的根(root)(即，編碼樹單元)為正方形。因此，任意較小的編碼單元由四元樹分割成正方形。依據本發明的實施例，對於給定的編碼單元，為確定相關的預測單元，二元樹用於預測單元分割。請注意，在編碼單元中用於所有預測單元區塊的畫面內/畫面間模式被確定於編碼單元位凖。
依據一實施例，對於給定的預測單元尺寸MxN，第一標誌被發送以指示是否分割為尺寸相同的兩個預測區塊。此過程被執行以用於自編碼單元開始的預測單元分割。若第一標誌指示分割為兩個預測區塊，第二標誌被發送以指示分割方向。舉例來說，第二標誌等於0意味著水平分割，以及第二標誌等於1意味著垂直分割。分割通常為對稱的(即，在當前預測區塊的中間)。若使用水平分割，則被分割為尺寸為MxN/2的兩個預測區塊。否則，若使用垂直分割，則分割為尺寸為M/2xN的兩個預測區塊。對於每一個分割的預測單元，若分割的預測單元在畫面內已編碼的編碼單元中，則該預測單元其具有其自己的畫面內預測模式。若分割的預測單元在畫面間已編碼的編碼單元中，每一個分割的預測單元具有其自己的運動資訊，例如，運動向量、參考索引(即，ref idx)以及參考列表 (即，ref list)等。在M=N的情況下，當前預測單元具有與編碼單元一樣的尺寸。
對於每一個分割的預測單元，可以被進一步分割，直到深度(自編碼單元的分割次數)達到允許的最大值，或當前預測區塊的高度或寬度達到允許的最小值。依據習知技藝者可知，對於被進一步分割的中間區塊，在分割過程結束時它們不會導致以及不會被視為預測單元。最大深度和最小寬度和高度可在高位凖語法中被定義，例如序列參數集或畫面參數集(Picture Parameter Set,PPS)。在達到最大深度或最小寬度和高度之後，沒有分割標誌被發送。當不發送分割標誌時，可推斷為沒有分割被應用於當前預測區塊。
存在由數種方式來確定變換單元的尺寸。在一個方法中，一個標誌被發送以指示變換單元尺寸是否等於編碼單元尺寸。若是，則變換單元不需要進一步分割，若不是，則每一個預測單元將具有相同尺寸的變換區塊。若預測區塊與編碼單元的尺寸相同，則不需要標誌。請注意，依據此方法(即，變換單元具有與預測單元相同的尺寸)，依據變換區塊對應的預測區塊的尺寸，變換區塊可為正方形或非正方形。在另一方法中，一個標誌被發送以指示變換單元尺寸是否等於編碼單元尺寸。若是，則變換單元沒有進一步分割；若不是，則一系列的四元樹分割被應用於從編碼單元尺寸開始至沒有正方形變換單元包括的像素元來自多於一個的預測單元為止。換句話說，變換單元將不會跨過任意預測單元邊界。在此示例中，所有的變換區塊為正方形。
依據本領域通常知識可知，編碼單元被分割為一個或複數個預測單元以及預測過程被應用於在編碼單元中的預測單元，以產生用於編碼單元的預測殘差(residual)。編碼單元的預測殘差被編碼至視訊位元流。被應用於預測殘差的編碼過程可包括變換、量化、以及熵編碼。對於變換過程，每一個編碼單元被分割為一個或複數個變換單元，以及變換被應用於每一個變換單元。儘管術語“分割編碼單元為一個或複數個變換單元”經常使用，它實際的意思是與編碼單元相關的預測殘差被分割為子區塊(即，變換單元)。變換被應用於每一個變換單元的預測殘差。
依據本發明的實施例，對於上述提到的預測單元和變換單元分割，亮度和色度組分分享相同的分割樹。在其他實施例中，色度組分具有單獨的分割樹。具體來說，兩個色度組分具有不同的分割樹。
彈性預測單元分割
依據實施例的此種設置，揭示用於編碼單元的新的預測單元結構。
在一個實施例中，如第3圖所示，揭示了四個新的“T形”預測單元分割。在這四個預測單元分割的每一個中，尺寸為2Nx2N的每一個編碼單元由2NxN或Nx2N預測單元來分割，剩下一半的編碼單元由兩個NxN預測單元來分割。因此，編碼單元中總共存在3個預測單元。如第3圖所示，“T形”預測單元表示為2NxN_T(分割模式310),2NxN_B(分割模式320),Nx2N_L(分割模式330)以及Nx2N_R(分割模式340) (在第3圖中分別用PART_2NxN_T、PART_2NxN_B、PART_Nx2N_L、PART_Nx2N_R表示)。
依據本發明實施例，當發送使用的這些新分割時，這些分割可被視為已有的2NxN/Nx2N分割的擴展。舉例來說，第3圖中的2NxN_T分割模式(310)等於2NxN預測單元分割結構的子分割，其被進一步將第一預測單元(即，上方的預測單元)分割為兩半。換句話說，編碼單元可被分割為兩個二分之一區塊，稱為第一二分之一區塊和第二二分之一區塊。兩個二分之一區塊中的一個被進一步分割為兩個四分之一區塊。2NxN或Nx2N的分割可先被發送，隨後發送第二二進制符號(即，1位元或二進制數(bin))以指示是否需要進一步子分割。若需要進一步子分割，則另一位元或二進制數(第三位元或二進制數)被發送以指示兩個分割中的哪一個被進一步分割。依據一個實施例，進一步子分割的示例可通過第二二進制數值設為“0”來指示。此外，二進制數值設為“1”也可用於指示需要進一步子分割。依據一實施方式，第三位元或二進制數設為“0”可用於指示第一預測單元被進一步子分割。此外，第三位元或二進制數設置為“1”可用於指示第一預測單元進一步子分割。
在一個示例中，若模式2Nx2N,2NxN和Nx2N被通常表示為1,01和00，那麽模式2Nx2N,2NxN和Nx2N依據本發明的實施例被分別表示為1,01 1 和00 1 。在上述示例中，以粗斜體字體表示的位元指示增加的位元。相當於，二進制碼的新的集合可透過轉換“0”位元和“1”位元(即，1,010 和000)來產生。新模式2NxN_T,2NxN_B,Nx2N_L和Nx2N_R可分別被表示為0100,0101,0000和0001(或分別為01 01 ,01 00 ,00 01 和00 00 )。相似地，若AMP模式與新分割共存，1-二進制數標誌可用於跟隨2NxN和Nx2N的分割來指示是否需要進一步的分割。舉例來說，模式2Nx2N,2NxN和Nx2N在傳統方案中通常分別為1,011和001，以及依據本發明實施例表示為1,011 1 和001 1 ，其中，最后的二進制數為“0”指示需要進一步分割。若是，則另一二進制數用於指示兩個預測單元中的那一個需要被分割。舉例來說，模式2NxN_T,2NxN_B,Nx2N_L和Nx2N_R可被分別表示為011 00 ,011 01 ,001 00 和001 01 (或透過分配0或1給不同的子分割方式分別表示為011 01 ,011 00 ,001 01 和001 00 )。相似地，分配可被應用與當2NxN,Nx2N和NxN模式同時存在的情況下。
在另一實施例中，如第4圖所示，揭示了四個新的“L形”預測單元分割。在這四個預測單元分割的每一個中，尺寸為2Nx2N的每一個編碼單元在四個角中的一個角處可被分割為一個NxN預測單元，以及編碼單元剩餘部分形成另一預測單元的尺寸比NxN大三倍。因此，在編碼單元中總共有兩個預測單元。如第4圖所示，“L形”預測單元分割表示為2NxN_TL(分割模式410),2NxN_TR(分割模式420),Nx2N_BL(分割模式430)和Nx2N_BR(分割模式440)(在第4圖中分別用PART_2NxN_TL、PART_2NxN_TR、PART_Nx2N_BL、PART_Nx2N_BR表示)。
依據一個實施例，這些新的分割的發送可基於傳 統的預測單元分割的發送方式。若模式2Nx2N,2NxN和Nx2N利用傳統方案(例如，1,01和001)來發送，這四個新的模式可隨後發送。首先，前綴符號(prefix symbol)(例如，二進制串000)被發送以及隨後發送兩個二進制數來指示四個分割中的那一個被使用。在一個實施例中，模式2NxN_TL,2NxN_TR,Nx2N_BL和Nx2N_BR可透過四個碼字(000 00 ,000 01 ,000 10 和000 11 )來分別發送。四個碼字可以與上述示例不同的順序而被分配至四種新模式。四個L形分割也可使用以上描述的用於四個T形分割的二值化方法，即，將四個L形分割視為2NxN/Nx2N模式的擴展。
在HEVC中，當當前編碼單元為最小編碼單元以及當前編碼單元的尺寸大於8x8(即，在表2和表3中K=3)時，NxN分割被允許。以下表格描述了新分割模式與在HEVC中其他已知的分割模式相結合的示例。
在表2中，tsp_enabled_flag用於指示T-形分割的使用。當當前編碼單元尺寸等於可能的最小編碼單元尺寸時，新的分割不被使用。在表中，可能的最小編碼單元尺寸等於(2^K)x(2^K)。四個T形分割PART_2NxN_T,PART_2NxN_B,PART_Nx2N_L和PART_Nx2N_R可由用於“L形分割”情形下的四個L形分割PART_2NxN_TL,PART_2NxN_TR,PART_Nx2N_BL和PART_Nx2N_BR來代替。此外，tsp_enabled_flag可由lsp_enabled_flag來代替以表示L形分割的使用，以用於四個L形分割的情形。
在表3中，tsp_enabled_flag用於指示T-形分割的使用。當當前編碼單元尺寸等於可能的最小編碼單元尺寸時，只要可能的最小編碼單元尺寸大於(2^K)x(2^K)，新的分 割能被應用。在表中，可能的最小編碼單元尺寸等於(2^K)x(2^K)。四個T形分割PART_2NxN_T,PART_2NxN_B,PART_Nx2N_L和PART_Nx2N_R可由四個L形分割PART_2NxN_TL,PART_2NxN_TR,PART_Nx2N_BL和PART_Nx2N_BR來代替。此外，tsp_enabled_flag可由lsp_enabled_flag來代替以表示L形分割的使用。
若不應用限制“當當前編碼單元尺寸等於(2^K)x(2^K)(即，可能的最小編碼單元尺寸)時，沒有NxN分割”，則移除表3中的條件“log2CbSize>K”。換句話說，對於所有編碼單元尺寸，PART_2NxN_T,PART_2NxN_B,PART_Nx2N_L和PART_Nx2N_R分割可與PART_NxN共存。
在其他一些實施例中，新的分割可與所有支援的分割共存，例如在HEVC中的AMP模式。
在上述方法和實施例中，2NxN和Nx2N的二值化可交換。舉例來說，“0011”可分配給2NxN以及“011”可分配給Nx2N。基於這兩種模式新分割對應的擴展可相應地調整。
在一些實施例中，T形分割可與L形分割共存。
變換單元分割
各種新的預測單元分割結構已在上文中描述。與這些新的預測單元分割結構相關的變化過程將在此描述。在一個實施例中，編碼單元位凖標誌被揭示以指示變換尺寸是否等於編碼單元尺寸。若尺寸相等，則變換單元不會被進一步分割為更小的單元。若尺寸不相等，則變換區塊可被分割為更小的 單元。依據本發明的實施例，對於T形分割，變換單元被四元樹分割為四個更小的變換單元。如第5A圖和第5B圖所示，相應地，每一個預測單元將包括沒有任何重疊的一個或複數個正方形變換單元。如第5A圖所示，編碼單元透過PART_2NxN_T分割類型而被分割為預測單元510。若編碼單元位凖標誌指示“不分割”，則變換單元512將具有與編碼單元相同的尺寸。若編碼單元位凖標誌指示“分割”，則變換單元514透過四元樹分割而對應於四個子區塊分割。如第5B圖所示，編碼單元透過PART_2NxN_TL分割類型而被分割為預測單元520。若編碼單元位凖標誌指示“不分割”，則變換單元522會具有與編碼單元相同的尺寸。若編碼單元位凖標凖指示“分割”，則變換單元524對應於由四元樹分割的四個子區塊。
依據另一方法，變換單元中的每一個被分割的尺寸與用於T形分割的編碼單元中對應的預測單元的尺寸相同。在此情況下，變換單元為非正方形。第6A圖和第6B圖描述了依據本發明實施例的變換單元分割。在第6A圖中，編碼單元透過PART_2NxN_T的分割類型而被分割為預測單元610。若編碼單元位凖標誌指示“不分割”，則變換單元612與編碼尺寸相同。若編碼單元位凖標誌指示“分割”，則變換單元614對應於三個變換單元組成的一個長方形變換單元和兩個更小的正方形變換單元。在第6B圖中，編碼單元透過PART_Nx2N_L分割類型而被分割為預測單元620。若編碼單元位凖標凖指示“不分割”，則變換單元622會具有與編碼單 元相同的尺寸。若編碼單元位凖標誌指示“分割”，則變換單元624對應於三個變換單元組成的一個長方形變換單元和兩個更小的正方形變換單元。
依據實施例，對於L形分割，若變換單元尺寸不等於編碼單元尺寸，變換單元被四元樹分割為四個更小的變換單元。如第5B圖所示，在此示例中，每一個預測單元會包含沒有任何重疊的一個或複數個正方形變換單元。
第7圖描述了根據本發明實施例的利用二元樹結構將編碼單元分割為一個或複數個預測單元的解碼系統的流程圖。在流程圖所示的步驟中，和本發明描述的其他下述流程圖一樣，可作為在編碼器側及/或解碼器側的一個或複數個處理器(例如，一或複數個CPU)上執行的程式碼。在流程圖中所示的步驟也可基於硬件而實施，例如安排執行流程圖中步驟的一個或複數個電子裝置或處理器。依據此方法，在步驟710中，包括用於編碼單元的編碼資料的視訊位元流被接收。其中，編碼單元透過利用一級或複數級(stage)四元樹分割來分割編碼樹單元而自具有正方形的編碼樹單元而得到。在步驟720中，依據對應於一級或複數級二元樹分割的預測二元樹結構，編碼單元被分割為一個或複數個預測單元。換句話說，編碼單元利用四元樹分割而產生，以及預測單元透過利用二元樹分割來分割編碼單元而產生。在步驟730中，用於編碼單元的已重建的預測殘差自視訊位元流而被得到。如上所述，編碼器利用一些處理而將預測殘差編碼到視訊位元流中，這些處理包括，變換、量化、和熵編碼。已重建的預測殘差利用逆處理而在解碼器側 被得到，這些逆處理包括，熵解碼、去量化、逆變換。在步驟740中，在編碼單元中用於每一個預測單元的各自的預測子(predictor)依據預測過程而被得到。舉例來說，若預測過程對應於畫面內預測，預測子依據已選擇的畫面內預測模式(例如，角度模式，平面模式)自相鄰已重建像素元而被產生。若預測過程對應於畫面間模式，則預測子基於運動向量并依據單預測(uni-prediction)或雙預測(bi-prediction)，自一個或複數可參考畫面而產生。在步驟750中，依據預測過程，基於每一個預測單元的各自的預測子和已重建的預測殘差，已重建的編碼單元透過在編碼單元中重建每一個預測單元而產生。
第8圖描述了依據本發明實施例的利用二元樹結構分割編碼單元為一個或複數個預測單元的編碼系統的流程圖。依據此方法，在步驟810中，與編碼單元相關的輸入數據被接收。其中，編碼單元透過利用一級或多級四元樹分割來分割編碼樹單元，而自具有正方形的編碼樹單元而得到。在步驟820中，編碼單元利用一級或複數級二元分割而被分割為一個或複數個預測單元，直到滿足結束條件為止。各種終止條件已在上文中描述，例如，預測單元達到最小尺寸或最小寬度/高度，或分割樹達到最大深度。在步驟830中，每一個預測單元的各自的預測子依據對於每一個預測單元的選擇的預測模式而被產生。在步驟840中，用於編碼單元的預測殘差透過利用各自的預測子應用預測過程於每一個預測單元而被產生。在步驟850中，編碼單元透過合併與預測殘差相關的已編碼資訊於位元流中而被編碼。
第9圖描述了依據本發明實施例的利用包括至少一“L形”分割的預測單元結構的解碼系統的流程圖。依據此方法，在步驟910中，包括用於編碼單元的已編碼資料的視訊位元流被接收。其中，編碼單元為正方形。在步驟920中，編碼單元依據包括至少一L形分割的預測結構而被分割為一個或複數個預測單元。其中，當該L形分割被選擇以用於編碼單元時，編碼單元被分割為一個四分之一區塊(quarter-block)和一個剩餘區塊，該四分之一區塊位於編碼單元的一角，剩餘區塊比該四分之一區塊大三倍。在步驟930中，用於編碼單元的已重建的預測殘差自視訊位元流而得到。在步驟940中，在編碼單元中用於每一個預測單元的各自的預測子依據步驟中的預測過程而被得到。在步驟950中，依據預測過程，基於每一個預測單元的各自的預測子和已重建的預測殘差，已重建的編碼單元透過重建在編碼單元中的每一個預測單元而被產生。
第10圖描述了依據本發明實施例的包括至少一“L形”分割的預測單元分割結構的編碼系統的流程圖。依據此方法，在步驟1010中，與編碼單元相關的輸入數據被接收，其中編碼單元為正方形。在步驟1020中，編碼單元依據包括至少一L形分割的預測結構而被分割為一個或複數個預測單元。其中，當該一個L形分割被選擇以用於編碼單元時，編碼單元被分割為一個四分之一區塊和一個剩餘區塊，該四分之一區塊位於編碼單元的一角，該剩餘區塊比該四分之一區塊大三倍。在步驟1030中，每一個預測單元的各自的預測子依據用於每一個預測單元的已選擇的預測模式而被產生。在步驟1040中， 用於編碼單元的預測殘差透過利用各自的預測子應用預測過程至每一個預測單元而被產生。在步驟1050中，編碼單元透過將與預測殘差相關的已編碼資訊包含至位元流而被編碼。
上述的流程圖用於描述依據本發明實施例之視訊編碼之示例。任何習知技藝者可在不脫離本發明精神之前提下，修改、重排列、拆分、或組合各個步驟，以實作本發明。在本申請中，具體的語法和語義已被用來說明實施例。任何習知技藝者可以用等效之語法和語義在不脫離本發明之精神之前提下而代替本申請中提到之語法和語義來實作本發明。
在提供特定應用和其需求之情況下，以上描述使得任何習知技藝者能夠實現本發明。對任何習知技藝者來說，各種修飾是清楚的，以及在此定義之基本原理可以應用於其他實施例。因此，本發明並不限於描述之特定實施方式，而應與在此公開之原則和新穎性特徵相一致之最廣範圍相符合。在上述詳細描述中，為全面理解本發明，描述了各種特定細節。然而，任何習知技藝者能夠理解本發明可以實作。
以上描述之本發明之實施例可在各種硬體、軟體編碼或兩者組合中進行實施。例如，本發明之實施例可為集成入視訊壓縮晶片之電路或集成入視訊壓縮軟體以執行上述過程之程式代碼。本發明之實施例也可為在數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)中執行上述程式之程式代碼。本發明也可涉及計算機處理器、數位訊號處理器、微處理器或現場可程式設計閘陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)執行之多種功能。可依據本發明配置上述處理器執行特定任 務，其通過執行定義了本發明揭示之特定方法之機器可讀軟體代碼或韌體代碼來完成。可將軟體代碼或韌體代碼發展為不同之程式語言與不同之格式或形式。也可為了不同之目標平臺編譯軟體代碼。然而，依據本發明執行任務之軟體代碼與其他類型配置代碼之不同代碼樣式、類型與語言不脫離本發明之精神與範圍。
在不脫離本發明精神或本質特徵之情況下，可以其他特定形式實施本發明。描述示例被認為僅在所有方面進行說明並且不是限制性的。因此，本發明之範圍由申請專利範圍指示，而非前面描述。所有在權利要求等同之方法與範圍中之變化都屬於本發明之涵蓋範圍。

Claims (28)

  1. 一種視訊解碼方法，包含：接收包括用於一編碼單元的已編碼資料的一視訊位元流，其中，該編碼單元透過利用一級或複數級四元樹分割來分割一編碼樹單元，以自具有正方形的該編碼樹單元而得到；依據對應於一級或複數級二元分割的預測二元樹結構，分割該編碼單元為一個或複數個預測單元；自該視訊位元流得到用於該編碼單元的已重建的預測殘差；依據一預測過程得到用於該編碼單元中的每一個預測單元的各自的預測子；以及依據該預測過程，基於每一個預測單元的該各自的預測子和該已重建的預測殘差，透過重建該編碼單元中的每一個預測單元而產生已重建的編碼單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼方法，其中進一步包括，自該視訊位元流得到該預測二元樹結構。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之視訊解碼方法，其中，在該視訊位元流中一第一標誌用於該預測二元樹結構，以指示一給定區塊是否被分割為尺寸相等的兩個區塊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之視訊解碼方法，其中，若該第一標誌指示該給定區塊被分割為尺寸相等的兩個區塊，則在該視訊位元流中的一第二標誌被使用以用於該預測二元樹結構以指示水平分割或垂直分割。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之視訊解碼方法，其中，一允許的最小預測單元尺寸、一允許的最小預測單元寬度或一允許的最小預測單元高度、或與該預測二元樹結構相關的最大深度自在序列參數級或畫面參數級中的該視訊位元流而被確定。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼方法，其中，進一步包含：自該視訊位元流確定一第三標誌，其中，該第三標誌指示該編碼單元和與該編碼單元相關的一變換單元具有相同的一第一區塊尺寸。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之視訊解碼方法，其中，若該第三標誌指示該編碼單元與該編碼單元相關的任意變換單元不具有相同的該第一區塊尺寸，則每一個預測單元具有一對應的變換單元，該對應的變換單元具有與該每一個預測單元的相同的一第二區塊尺寸。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之視訊解碼方法，其中，若該第三標誌指示該編碼單元不具有與該編碼單元相關的任意變換單元相同的該第一區塊尺寸，則該編碼單元利用一級或多級四元樹分割而被分割為一個或複數個變換單元，以及每一個變換單元僅包括自一個預測單元的像素元。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼方法，其中，若該編碼單元包括一亮度組分和一色度組分，以及一相同的預測二元樹結構被使用以用於該編碼單元的該亮度組分和該色度組分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼方法，其中，該預測二元樹結構包括至少一T形分割，其中，該T形分割在一第一方向上劃分該編碼單元為一第一二分之一區塊和一第二二分之一區塊，該第一方向對應於一垂直方向或一水平方向，以及該第一二分之一區塊和該第二二分之一區塊中的一個在垂直於該第一方向的一第二方向上被進一步分割為兩個四分之一區塊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之視訊解碼方法，其中，該預測二元樹結構包括四個T形分割，對應於上二分之一區塊、下二分之一區塊、左二分之一區塊、或右二分之一區塊的一個二分之一區塊被進一步分割以產生該四個T形分割中的一個。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之視訊解碼方法，其中，該預測二元樹結構進一步包括2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之視訊解碼方法，其中，一T形分割使能標誌用於指示在該預測二元樹結構中的該四個T形分割的使用，其中當該T形分割使能標誌指示該T形分割被禁能時，三個第一二進制串用於發送該2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之視訊解碼方法，其中，若該T形分割使能標誌指示該T形分割被使能，則一個附加的位元被添加至代表2NxN或Nx2N分割的兩個第一二進制串的每一個以指示對應的2NxN或Nx2N分割是否被進一步 分割為一個T形分割，以及四個第二二進制串用於發送該四個T形分割以及該四個第二二進制串透過添加兩個位元至該兩個第一二進制串的每一個而產生。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之視訊解碼方法，其中，該預測二元樹結構進一步包括不對稱運動分割，該不對稱運動分割包括2NxN和Nx2N分割。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之視訊解碼方法，其中，一T形分割使能標誌用於指示在該預測二元樹結構中的該四個T形分割的使用，其中，當該T形分割使能標誌指示該T形分割被禁能時，一第一二進制串用於發送不對稱運動分割。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之視訊解碼方法，其中，若該T形分割使能標誌指示該T形分割被使能，則一個附加的位元被添加至代表2NxN和Nx2N分割的兩個第一二進制串中的每一個，以指示對應於2NxN或Nx2N的分割是否被進一步分割為一個T形分割，以及四個第二二進制串用於發送該四個T形分割並且該四個第二二進制串透過添加兩個位元至該兩個第一二進制串中的每一個來產生。
  18. 一種用於視訊解碼器解碼視訊的裝置，該裝置包括：接收包括用於一編碼單元的已編碼資料的一視訊位元流的裝置，其中，該編碼單元透過利用一級或複數級四元樹分割來分割一編碼樹單元，而自具有正方形的該編碼樹單元而得到；依據對應於一級或複數級二元分割的預測二元樹結構，分 割該編碼單元為一個或複數個預測單元的裝置；自該視訊位元流得到用於該編碼單元的已重建的預測殘差的裝置；依據一預測過程得到用於該編碼單元中的每一個預測單元的各自的預測子的裝置以及依據該預測過程，基於每一個預測單元的該各自的預測子和該已重建的預測殘差，透過重建該編碼單元中的每一個預測單元而產生已重建的編碼單元的裝置。
  19. 一種視訊編碼方法，包含：接收與一編碼單元相關的輸入資料，其中，該編碼單元透過利用一級或複數級四元樹分割來分割一編碼樹單元，而自具有正方形的該編碼樹單元而得到；利用一級或複數級二元分割而分割該編碼單元為一個或更多預測單元，直到結束條件滿足為止；依據用於每一個預測單元的一選擇的預測模式，產生用於每一個預測單元的各自的預測子；以及透過利用該各自的預測子應用一預測過程於每一個預測單元，產生用於該編碼單元的預測殘差；以及透過將包含與該預測殘差相關的已編碼資訊於一位元流中，而編碼該編碼單元。
  20. 一種視訊解碼方法，包含：接收包括用於一編碼單元的已編碼資料的一視訊位元流，其中，該編碼單元具有一正方形；依據包含至少一L形分割的一預測結構，分割該編碼單元為 一個或複數個預測單元，其中當該L形分割被選擇以用於該編碼單元時，該編碼單元被分割為一四分之一區塊和一剩餘區塊，該四分之一區塊位於該編碼單元的一角，該剩餘區塊比該四分之一區塊大三倍；自該視訊位元流得到用於該編碼單元的已重建預測殘差；依據一預測過程，得到該編碼單元中的每一個預測單元各自的預測子；以及依據該預測過程，基於每一個預測單元的該各自的預測子和該已重建預測殘差，透過在該編碼單元中重建每一個預測單元而產生一已重建的編碼單元。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之視訊解碼方法，其中，該預測結構包括四個L形分割，以及其中與該四個L形分割相關的該四分之一區塊對應與一左上四分之一區塊、一左下四分之一區塊、一右上四分之一區塊或右下四分之一區塊。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之視訊解碼方法，其中，該預測結構進一步包括2Nx2N,2NxN和Nx2N分割。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之視訊解碼方法，其中，四個二進制串包括兩位元跟隨的前綴符號，該四個二進制用於表示該L形分割。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之視訊解碼方法，其中，一L形分割使能標誌用於指示在該預測結構中的該四個L形分割的使用，其中當該L形分割使能標誌指示該L形分割被禁能時，三個第一二進制串用於發送該2Nx2N,2NxN和 Nx2N分割。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之視訊解碼方法，其中，若該L形分割使能標誌指示該L形分割被使能，則一個附加位元被添加至代表2NxN和Nx2N分割的兩個第一二進制串中的每一個，以指示對應的2NxN或Nx2N分割是否被進一步修改為一個L形分割，以及四個第二二進制串用於發送該四個L形分割以及該四個第二二進制串透過添加兩個位元至兩個第一二進制串中的每一個而產生。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之視訊解碼方法，其中，該預測結構進一步包括不對稱運動分割。
  27. 一種用於視訊解碼器解碼視訊的裝置，該裝置包括：接收包括用於一編碼單元的已編碼資料的一視訊位元流的裝置，其中，該編碼單元具有一正方形；依據包含至少一L形分割的一預測結構，分割該編碼單元為一個或複數個預測單元的裝置，其中當該L形分割被選擇以用於該編碼單元時，該編碼單元被分割為一四分之一區塊和一剩餘區塊，該四分之一區塊位於該編碼單元的一角，該剩餘區塊比該四分之一區塊大三倍；自該視訊位元流得到用於該編碼單元的已重建預測殘差的裝置；依據一預測過程，得到該編碼單元中的每一個預測單元各自的預測子的裝置；以及依據該預測過程，基於每一個預測單元的該各自的預測子和該已重建預測殘差，透過在該編碼單元中重建每一個預 測單元而產生一已重建的編碼單元的裝置。
  28. 一種視訊編碼方法，包含：接收與一編碼單元相關的輸入資料，其中，該編碼單元具有一正方形；依據包含至少一L形分割的一預測結構，分割該編碼單元為一個或複數個預測單元，其中當該L形分割被選擇以用於該編碼單元時，該編碼單元被分割為一四分之一區塊和一剩餘區塊，該四分之一區塊位於編碼單元的一角，該剩餘區塊比該四分之一區塊大三倍；依據用於每一個預測單元的一已選擇的預測模式，產生用於每一個預測單元的各自的預測子；以及透過利用該各自的預測子應用一預測過程至每一個預測單元，產生用於該編碼單元的預測殘差；以及透過將與該預測殘差相關的資訊包含至一位元流，而編碼該編碼單元。
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