TWI831358B - 用於仿射預測或運動補償的共享預加載區域的方法和裝置 - Google Patents

用於仿射預測或運動補償的共享預加載區域的方法和裝置 Download PDF

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Abstract

視頻編碼或解碼方法和設備包括接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，確定參考圖片中由仿射預測或運動補償的兩個或更多個編解碼配置或者由兩個或更多個仿射細化迭代共享的預加載區域，在預加載區域加載參考樣本，爲當前塊生成預測子，並根據預測子對當前塊進行編碼或解碼。與仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中的一些參考樣本生成的。

Description

用於仿射預測或運動補償的共享預加載區域的方法和裝置
本發明涉及用於編碼或解碼視頻資料的幀間編碼方法和設備。 特別地，本發明涉及視頻編碼系統中的仿射預測(affine prediction)和運動補償。
通用視頻編碼 (VVC) 標準是由來自 ITU-T 研究組的視頻編碼專家聯合視頻編碼協作組 (JCT-VC) 開發的最新視頻編碼標準。在 VVC 草案中，一張圖片被分為一個或多個瓦片(tile)行和一個或多個瓦片列，其中瓦片是具有特定瓦片列和特定瓦片行的、覆蓋在圖片裡的矩形區域的編碼樹單元 (CTU) 序列。瓦片的特徵主要用於並行處理目的，瓦片分割的矩形切片(slice)形成的子圖片也可用於基於視口的 360 度視頻應用。圖片瓦片分割的處理順序是圖片內瓦片光柵掃描和瓦片內CTU光柵掃描。瓦片打破了圖片內預測依賴性以及熵解碼依賴性。切片由圖片的一瓦片內的整數個連續完整 CTU 行或整數個完整瓦片組成。切片的特性主要用於子圖片級訪問和超低延遲。圖片中的每個子圖片包含一個或多個切片，這些切片共同覆蓋圖片的一個矩形區域，每個子圖片包含多個完整的CTU。圖片中的子圖片允許獨立編解碼和提取編碼圖片序列的矩形子集，用於視口(viewport)相關的 360 度視頻流優化和感興趣區域應用等用例。子圖片允許編碼塊的運動向量指向子圖片外部，即使當子圖片是可提取的時，子圖片也允許在子圖片邊界處填充作爲畫面邊界。
仿射運動 補償預測在 VVC 標準的發展過程中，基於塊的仿射變換運動補償預測是傳統平移運動補償預測的替代幀間預測編碼工具。塊的仿射運動場由4參數仿射運動模型中的兩個控制點的運動信息或6參數仿射運動模型中的三個控制點的運動信息來描述。對於 4 參數仿射運動模型，塊中樣本位置 (x,y) 處的運動矢量由以下等式得出。 公式 (1)
對於 6 參數仿射運動模型，塊中樣本位置 (x,y) 處的運動矢量由以下等式得出。 (2) 其中 (mv 0x, mv 0y) 是左上角控制點的運動向量，(mv 1x, mv 1y) 是右上角控制點的運動向量， (mv 2x, mv 2y) 是底部的運動向量- 左角控制點。
編碼單元 (CU) 的亮度編碼塊 (CB) 被分成 4x4 子塊。第1圖圖示了通過仿射運動補償預測編碼的CU中每個4×4子塊的仿射運動矢量場的示例。爲了導出仿射編解碼CU中每個4x4亮度子塊的運動向量，每個子塊的中心樣本的運動向量根據公式（1）或（2）所示的仿射模型計算並四捨五入爲1/16分數精度。應用運動補償插值濾波器以利用導出的子塊運動矢量生成每個子塊的預測信號。色度分量的子塊大小也設置為 4x4 樣本。 4x4 色度子塊的 MV 被計算為四個對應的 4x4 亮度子塊的 MV 的平均值。
有兩種仿射運動幀間預測模式，包括仿射合並(affine Merge)模式和仿射高級運動矢量預測（affine Advance Motion Vector Prediction, AMVP）模式。仿射合並模式可以應用於寬度和高度均大於或等於 8 個樣本的 CU。在這種模式下，當前CU的控制點MV是基於空間相鄰CU的運動信息生成的。最多可以有五個控制點運動矢量預測子 (Control Point Motion Vector Predictor，CPMVP) 候選者，並發出一個索引來指示要用於當前 CU 的那個。三種類型的 CPMVP 候選用於形成仿射合并候選列表，包括從相鄰 CU 的控制點 MV 外推的繼承仿射合并候選、使用相鄰 CU 的平移 MV 導出的構造仿射合并候選 CPMVP 和零 MV。
最多有兩個繼承的仿射候選，它們是從相鄰塊的仿射運動模型導出的，一個來自左側相鄰CU，一個來自上方相鄰CU。左側預測子的候選位置的掃描順序是 A0 212 然後 A1 211，如第2圖 所示。上述預測子的候選位置的掃描順序是 B0 214，B1 213，然後是 B2 215，如第2圖 所示。只選擇來自每一方(side)的第一個繼承候選(inherited candidate)。因爲冗餘，不檢查兩個繼承候選。在識別出相鄰仿射CU的情况下，其控制點運動向量用於在當前CU的仿射合並列表中推導出CPMVP候選。第3圖 說明了控制點運動矢量繼承，如第3圖 所示，當相鄰左下塊 A 以仿射方式編解碼時，包含塊 A 的CU的左上角、右上角和左下角的運動矢量 v2、v3 和 v4 是仿射的。當包含塊A的CU用4參數仿射模型編解碼時，根據運動矢量v2和v3計算CU的兩個控制點MV。當包含塊A的CU用6參數仿射模型編解碼時，根據運動矢量v2、v3和v4計算CU的三個控制點MV。
構造的仿射合並候選是通過組合每個控制點的相鄰平移運動信息(neighboring translational motion information)來構造的。控制點的運動信息來自指定的空間鄰居和時間鄰居，如第4圖 所示。CPMVk (k=1, 2, 3, 4) 表示第 k 個控制點。對於 CPMV1，檢查順序是 B2，B3，然後 A2，使用第一個可用塊的 MV。對於 CPMV2，檢查順序是 B1 然後 B0，對於 CPMV3，檢查順序是 A1 然後 A0。如果可用，時間 MVP 將用作 CPMV4。
在獲得四個控制點的MV之後，基於運動信息構造仿射合並候選。使用以下控制點 MV 組合按順序構建：{CPMV1, CPMV2, CPMV3}, {CPMV1, CPMV2, CPMV4}, {CPMV1, CPMV3, CPMV4}, {CPMV2, CPMV3, CPMV4}, {CPMV1, CPMV2 }，{CPMV1，CPMV3}。 3 個 CPMV 的組合構建了一個 6 參數仿射合並候選，2 個 CPMV 的組合構建了一個 4 參數仿射合並候選。爲了避免運動縮放過程，如果控制點的參考索引不同，則丟弃控制點MV的相關組合。在檢查了繼承的仿射合並候選者和構造的仿射合並候選者之後，如果列表仍然不滿，則將零MV***到列表的末尾。
仿射AMVP模式可以應用於寬度和高度都大於或等於16個樣本的CU。在視頻位元流中用信號發送 CU 級別中的仿射標志以指示是否使用仿射 AMVP 模式，然後用信號發送另一個標志以指示使用 4 參數仿射模型還是 6 參數仿射模型。在仿射 AMVP 模式中，當前 CU 的控制點 MV 與其預測值 CPMVP 的差异在視頻位元流中被用信號表示。仿射 AMVP 候選列表大小爲 2，它是通過依次使用四種類型的控制點 MV 候選生成的。第一類控制點 MV 候選者是從相鄰 CU 的控制點 MV 外推的繼承仿射 AMVP 候選者。第二種類型是使用相鄰 CU 的平移 MV 導出的仿射 AMVP 候選 CPMVP。第三種候選控制點 MV 是來自相鄰 CU 的平移 MV，第四種是零 MV。繼承的仿射 AMVP 候選者的檢查順序與繼承的仿射合並候選者的檢查順序相同。唯一的區別是在生成繼承仿射AMVP候選時僅考慮具有與當前塊的參考圖片相同的參考圖片的仿射CU。將繼承的仿射運動預測子***候選列表時不應用修剪過程。如第4圖 所示，構造的 AMVP 候選者是從指定的空間鄰居導出的。相同的檢查順序用於導出構造的仿射 AMVP 候選者和導出仿射合並候選者。此外，還檢查相鄰塊的參考圖片索引。檢查順序中的第一個塊是幀間編解碼的，並具有與當前 CU 相同的參考圖片。當當前 CU 用 4 參數仿射模型編解碼並且兩個 CPMV 都可用時，只有一個構造的 AMVP 候選，這兩個 CPMV 作爲一個候選添加到仿射 AMVP 候選列表中。當當前 CU 使用 6 參數仿射模型編解碼並且所有三個 CPMV 都可用時，三個 CPMV 作爲一個候選添加到仿射 AMVP 候選列表中。否則，將構建的 AMVP 候選設置為不可用。如果在檢查繼承的仿射AMVP候選和構造的AMVP候選後仿射AMVP候選列表中候選的數量小於2，將添加一個或多個可用的CPMV作為平移MV來預測當前CU的所有控制點MV。最後，如果仿射 AMVP 候選列表仍未滿，則使用零 MV 來填充該列表。
基於子塊的 時間運動矢量預測 (SbTMVP)仿射運動補償預測的子塊概念被擴展到合並模式下的CU級時間運動矢量預測。基於子塊的時間運動矢量預測 (SbTMVP) 允許在子塊級別從同位(collocated)參考圖片繼承運動信息。 CU 的每個子塊都可以擁有自己的運動信息，而無需顯式傳輸塊分區結構或運動信息，從而在 CU 內實現發散運動補償而無需任何額外成本。SbTMVP 中的子塊運動信息推導包括為當前 CU 推導位移矢量 (Displacement Vector, DV)、檢查 SbTMVP 候選者的可用性和推導中心運動(central motion)。子塊運動信息是從DV標識的相應子塊中導出的。導出的子塊級運動信息用於CU的亮度和色度CB的運動補償。 SbTMVP 應用 DV 來查找當前圖片中的位置或分區塊與同位圖片中的位置或分區塊的對應關係。如果左相鄰CU使用同位圖片作爲其參考圖片，則選擇當前CU的左相鄰CU的MV作為DV。如果左側相鄰CU未以幀間預測模式編碼或運動信息不指向同位圖片，則將DV設置為（0,0）。然後將DV應用於當前CU的中心位置，以定位當前CU的位移中心位置，從而定位同位圖片中的位移中心位置。如果包含移位的中心位置的塊沒有進行幀間編解碼，則認為 SbTMVP 候選者不可用。否則，當前CU的中心位置的運動信息是從同位圖片中包含偏移的中心位置的塊的運動信息得到的。最多可以導出兩個運動矢量，每個列表一個。當 SbTMVP 候選可用時，DV 用於為當前 CU 的每個子塊在同位圖片中找到對應的子塊。根據對應的子塊的運動信息推導出當前CU中子塊的運動信息的方式是以與推導中心運動相同的方式進行。當前子塊的對應子塊沒有進行幀間編解碼時，將當前子塊的運動信息設置為中心運動。 SbTMVP 適用於寬度和高度均大於或等於 8 亮度樣本的 CU。 SbTMVP 的子塊大小設置為 8x8，以限制內存帶寬消耗不超過 8x8 雙向預測中的最壞情况。 應用 DV 後，相應子塊的位置被剪裁到受限區域內。
用於視頻編解碼系統的視頻編碼或解碼方法的實施例接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料，確定參考圖片中的預加載區域以用於仿射預測、或運動補償的兩個或更多個編解碼配置、或用於兩次或更多次仿射細化迭代，將預加載區域中的參考樣本加載到內存緩衝區中，生成當前塊的預測子，並根據預測子對當前塊進行編碼或解碼。與兩個或更多個仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中的參考樣本的相應部分生成的。根據本發明的一些實施例，與仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中的參考樣本的部分生成的，而不在參考圖片中加載其他參考樣本。在本發明的各種實施例中，仿射預測或運動補償的編解碼配置包括仿射單向預測、仿射雙向預測、4參數仿射預測、6參數仿射預測、幀間預測、合並預測的組合和 SbTMVP。例如，兩個或更多個仿射細化迭代與在參考圖片上執行的仿射單向預測或仿射雙向預測相關聯。在一個實施例中，預加載區域通過單向預測來確定，並且預加載區域通過雙向預測來重用。在另一實施例中，預加載區域由4參數仿射預測或4參數仿射合並運動補償確定，並且預加載區域由6參數仿射預測或6參數仿射合並運動補償重新使用。在又一個實施例中，預加載區域由仿射預測或運動補償的編解碼配置確定，並且預加載區域被SbTMVP重用。如果 SbTMVP 的 4x4 子塊運動矢量 (MV) 中的任何一個指向預加載區域之外的參考樣本，則當前塊跳過 SbTMVP 或使用填充。
當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在預加載區域內時，視頻編碼或解碼方法的一些實施例跳過搜索候選。當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在預加載區域內時，視頻編碼或解碼方法的一些其他實施例修改搜索候選。搜索候選通過修改搜索候選的一個或多個仿射控制點運動矢量(CPMV)來修改。在一個實施例中，通過約束兩個相鄰仿射4x4子塊的參考區域的距離來修改仿射CPMV。例如，兩個相鄰仿射 4x4 子塊的參考區域的距離被限制爲小於 1 個樣本。在另一個實施例中，仿射CPMV通過約束兩個相鄰仿射4x4子塊的重叠區域來修改。例如，兩個相鄰仿射4x4子塊的重叠區域的每個維度被限制爲小於1列或1行。在另一個實施例中，仿射CPMV通過將兩個相鄰仿射4x4子塊之間的中心運動矢量(MV)差約束在定義的範圍內來修改。修改一個或多個仿射CPMV的一些實施例修改仿射模型以確保最遠的CPMV在預加載區域內。修改一個或多個仿射CPMV的一些實施例將一個或多個違反的CPMV剪輯在預加載區域內。修改一個或多個仿射CPMV的一些實施例將仿射模式切換到使用仿射中心MV作為平移MV的平移模式以導出新的參考區域。修改一個或多個仿射CPMV的實施例將仿射模式切換到使用仿射中心MV作為平移MV的平移模式以導出新的參考區域並且移動新參考區域以與預加載區域的邊界對齊。
根據本發明的一些實施例，當前塊是編碼塊(CB)或編碼單元(CU)。在一些實施例中，當前塊的大小是寬度乘以高度，並且預加載區域的大小是通過乘以寬度加7的1.4倍和高度加7的1.4倍得出。
本公開的多個方面還提供了一種用於視頻編解碼系統的裝置。該裝置的一些實施例接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入視頻資料，確定參考圖片中的預加載區域以用於仿射預測或運動補償的兩個或更多個編解碼配置或者用於兩個或更多個仿射細化迭代，將預加載區域中的參考樣本加載放入內存緩衝區，生成當前塊的預測子，並根據預測子對當前塊進行編碼或解碼。與兩個或更多個仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中的參考樣本的相應部分生成的。
將容易理解的是，如本文附圖中大體描述和示出的，本發明的部件可以布置和設計成多種不同的配置。因此，如附圖中所表示的本發明的系統和方法的實施例的以下更詳細的描述並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍，而僅代表本發明的選定實施例。
在整個說明書中對「一個實施例」、「一些實施例」或類似語言的引用意味著結合實施例描述的特定特徵、結構或特性可以包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書的各個地方出現的短語「在一個實施例中」或「在一些實施例中」不一定都指同一實施例，這些實施例可以單獨實施，也可以結合一個或多個其他實施例實施。此外，所描述的特徵、結構或特性可以在一個或多個實施例中以任何合適的方式組合。然而，相關領域的技術人員將認識到，本發明可以在沒有一個或多個具體細節的情況下，或使用其他方法、組件等來實踐。在其他情况下，未示出或未示出衆所周知的結構或操作。詳細描述以避免模糊本發明的方面。
仿射 CPMV 細化根據VVC標準，應用多個CPMV細化迭代來確定每個參考圖片的仿射雙向預測或單向預測中的最終CPMV。每個參考圖片的仿射雙向預測中的 CPMV 細化迭代次數爲 3，而如果使用 4 參數仿射運動模型，則每個參考圖片的仿射單向預測中的 CPMV 細化迭代次數等於 5，如果使用 6 參數仿射運動模型，則等於 4。 CPMV細化迭代次數表示CPMV細化過程中所需的運動補償次數。在每次 CPMV 細化迭代中，用於運動補償的預加載參考區域（也稱爲預加載區域）會根據更新的 CPMV 進行更改，這會導致額外的預加載周期並增加時序消耗。預加載區域的不同綁定框用於單向預測和雙向預測。對每個 4x4 子塊執行運動補償所需的參考區域可能與其他 4x4 子塊的參考區域部分重叠，導致參考樣本加載的加載模式不規則和帶寬浪費，如第5圖 所示。第 5圖  說明瞭四個 4x4 子塊的重叠搜索區域的示例。
用於仿射 CPMV 細化迭代或編解碼配置的共享預加載區域本發明的實施例確定並加載用於仿射預測或運動補償的所需資料的預加載區域，並且該預加載區域可以重用(reuse)在至少一個其他CPMV細化迭代或另一種編解碼配置。在一個實施例中，相同的預加載區域用於相同參考圖片中的單向預測和雙向預測。例如，用於單向預測的預加載區域被重新用於雙向預測。在另一個實施例中，相同的預加載區域用於4參數和6參數仿射預測和仿射合並運動補償。例如，用於4參數仿射預測和仿射合並運動補償的預加載區域被6參數仿射預測和仿射合並運動補償重用。為多個 CPMV 細化迭代或多個編解碼配置共享預加載區域的實施例防止了由在每個 CPMV 細化迭代或每個編解碼配置中重新加載參考樣本引起的帶寬開銷。在一些實施例中，參考圖片中的單個預加載區域被共享用於仿射預測或運動補償的多個編解碼配置。參考圖片中預加載區域的參考樣本被加載到內存緩衝區中，並且預加載區域中的參考樣本的某些部分被編解碼配置使用。在一些實施例中，雖然預加載區域中的參考樣本的某些部分被相應的編解碼配置重用，但是參考圖片中的其他參考樣本仍然可以被其他編解碼配置加載和使用。在一些實施例中，預加載區域被編解碼配置重新使用，而不在參考圖片中加載其他參考樣本。不同的編解碼配置包括仿射單向預測、雙向預測、4參數仿射預測、6參數仿射預測、幀間預測、合並預測和SbTMVP。在重新使用預加載區域的一些實施例中，如果用於仿射預測或運動補償的所需資料不在預加載區域內，則搜索候選被跳過或修改爲在預加載區域內。例如，通過改變一個或多個仿射CPMV來修改搜索候選，因此新的搜索範圍在預加載區域內。修改仿射CPMV的一些實施例包括約束定義範圍內的兩個4x4子塊之間的參考範圍距離或中心MV差异將在後面的「CPMV調整約束」部分中描述，並且修改仿射CPMV的一些其他實施例將將在後面的「將仿射 CPMV 修改爲在預加載區域內」部分中進行描述。
根據本發明的實施例，仿射預加載區域被設置爲平移模式所需的參考樣本面積的兩倍。即仿射預加載區域的大小爲1.4 x (PU_width +7) x 1.4 x (PU_height+7)，其中PU_width和PU_height是仿射預測下當前預測單元(PU)的寬度和高度。每個週期從預加載區域加載一個 9x9 樣本模式，以進行仿射運動補償。在一個實施例中，共享參考預加載區域由仿射合並模式的 4 參數單向預測 CPMV 確定，並且共享參考預加載區域由 4 參數和 6 參數仿射模式的單向預測和雙向預測使用。在仿射 4 參數單向預測處理元件 (PE) 處理仿射預測之前，預加載區域中的參考樣本被預加載到內存緩衝區中，例如 P/D 交付靜態隨機存取存儲器 (SRAM)。在本發明的一些實施例中，每個參考圖片的共享預加載區域的大小仍然等於1.4 x (PU_width+7) x 1.4 x (PU_height+7)。
與 SbTMVP 共享的預加載區域爲了在運動補償階段進一步减少SbTMVP的預加載循環的數量，根據本發明的一些實施例，SbTMVP與仿射預測共享相同的參考預加載區域。在一個實施例中，如果4x4子塊MV中的任何一個指向共享預加載區域之外的參考樣本，則當前PU跳過SbTMVP或使用填充。第6圖示出了確定仿射預加載區域和將仿射預加載區域重新用於SbTMVP的實施例。在第6圖中，仿射預加載區域64由當前CTU 62中的當前PU 620的仿射中心MV確定。該仿射預加載區域64被重新用於執行SbTMVP，因爲仿射預加載區域64中的參考樣本是根據當前 PU 620 的每個 SbTMVP 4x4 子塊 MV獲取的，其中640、642、644、646為子塊參考區域。
CPMV 調整約束在本發明的一些實施例中，設置CPMV調整約束以減少內部存儲器訪問的帶寬。 CPMV 調整約束將與兩個相鄰仿射 4x4 子塊相關聯的參考區域的距離限制爲小於 1 個樣本，如第7A 圖所示。即，任何相鄰的仿射4x4子塊都滿足以下等式，其中在本實施例中，w是4x4子塊的寬度，h是4x4子塊的高度。
在CPMV調整約束的一些其他實施例中，對應於兩個相鄰仿射4x4子塊的參考區域的重叠區域受到約束。例如，與兩個相鄰仿射4x4子塊相關聯的重疊區域小於1列或1行，如第7B圖所示。這種 CPMV 調整約束避免了重叠參考區域中的複雜選擇信號。即，任何相鄰的仿射4x4子塊都滿足以下等式，其中在本實施例中，w是4x4子塊的寬度，h是4x4子塊的高度。 .
在CPMV調整約束的一些實施例中，根據本發明的實施例，兩個相鄰仿射4x4子塊之間的中心MV差被約束在定義的範圍[a，b]內。
將仿射 CPMV 修改爲在預加載區域內在CPMV細化迭代中重用預加載區域或將預加載區域重用於多個編解碼配置的一些實施例中，如果需要的參考資料超出預加載區域範圍，則可以應用修改之一或修改的組合。在一個實施例中，仿射模型被修改以確保當使用4參數仿射預測時最遠的CPMV仍在預加載區域內；或當使用 6 參數仿射預測時，違反的 CPMV 將被剪裁到預加載區域。第8A圖示出了根據該實施例修改仿射模型以確保最遠CPMV在預加載區域內的示例。第8B圖示出了根據該實施例將違反的CPMV直接修改爲在預加載區域內的示例。在第8A圖 中，通過修改 4 參數仿射模型將原始參考區域 802 變爲新參考區域 804，因此新參考區域 804 完全位於預加載區域 800 內，而新參考區域 804 的矩形形狀爲保留。在第8B圖中，通過將違反的CPMV剪裁到預加載區域810中，將原始參考區域812改變爲新的參考區域814。在另一個實施例中，將違反的CPMV剪裁在預加載區域內，例如，在預加載區域，當仿射參考區域被翻轉或超出預加載區域時使用平移模式，如第8C圖所示。在第8C圖中，當原始仿射參考區域822被翻轉或離開預加載區域820時，仿射模式首先切換到平移模式，然後仿射中心MV 826被調整以移動新的參考區域824以對齊預加載區域820的邊界。第8D圖示出了CPMV調整的又一個實施例。在本實施例中，當仿射參考區域832被翻轉或離開預加載區域830時，仿射模式直接切換到平移模式，通過使用仿射中心MV 836作為平移MV來導出新的參考區域834。
本發明的實施例的代表性流程圖第9圖是圖示在多個仿射細化迭代中或用於多個編解碼配置的共享預加載區域的視頻編碼或解碼方法的實施例的流程圖。視頻編解碼系統在步驟S902中接收當前圖片中的當前塊的輸入資料，並在步驟S904中爲多個仿射細化迭代或多個編解碼配置確定參考圖片中的預加載區域。在步驟S906中，預加載區域中的參考樣本被加載到存儲器緩衝器中。在步驟S908，視頻編解碼系統生成當前塊的預測子。與仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的當前塊的預測子是基於預加載區域中的一些參考樣本生成的，而不在參考圖片中加載其他參考樣本。在步驟S910中，當前塊使用預測子之一被編碼或解碼。
實現本發明的示例性視頻編碼器和視頻解碼器可以在視頻編碼器和/或視頻解碼器中實現本發明的實施例。例如，所公開的視頻編碼或解碼方法可以在視頻編碼器的幀間預測模塊或視頻解碼器的幀間預測模塊中實現。備選地，任何公開的方法可以實現爲耦合到視頻編碼器的幀間預測模塊或視頻解碼器的幀間預測模塊的電路，以提供任何模塊所需的信息。
第10圖圖示了用於實現本發明的各種實施例中的一個或多個的視頻編碼器1000的示例性系統框圖。視頻編碼器1000接收當前圖片中的當前塊的輸入視頻資料。幀內預測模塊1010基於當前圖片的重構視頻資料提供幀內預測子。幀間預測模塊1012執行運動估計(ME)和運動補償(MC)以基於參考來自其他圖片的視頻資料提供幀間預測子。在本發明的一些實施例中，針對兩個或更多個仿射細化迭代或者針對仿射預測或運動補償的兩個或更多個編解碼配置來確定每個參考圖片中的預加載區域。編解碼配置的一些示例是仿射單向預測、仿射雙向預測、4參數仿射預測、6參數仿射預測、幀間預測、合並預測和SbTMVP。預加載區域中的參考樣本被加載到幀間預測模塊1012的存儲器緩衝器中。根據本發明的一些實施例，當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在預加載區域內時，搜索候選被跳過或修改。例如，修改搜索候選的一個或多個仿射CPMV，使得新的參考範圍在預加載區域內。在一些實施例中，仿射細化迭代中的當前塊的預測子是基於預加載區域中的一些參考樣本生成的，而不將參考圖片中的其他參考樣本加載到存儲器緩衝器中。在一些其他實施例中，基於預加載區域中的一些參考樣本來生成編解碼配置的當前塊的預測子，而不將參考圖片中的其他參考樣本加載到存儲器緩衝器中。幀內預測模塊1010或幀間預測模塊1012使用開關1014向加法器1016提供當前圖片中當前塊的選定預測子，以通過從當前塊的原始視頻資料中減去選定預測子來形成殘差。例如，當前塊是編碼單元（CU）。當前塊的殘差由變換模塊(T) 1018和隨後的量化模塊(Q) 1020進一步處理。變換和量化的殘差信號然後由熵編碼器1030編碼以形成視頻位元流。當前塊的變換和量化的殘差信號由逆量化模塊（IQ）1022和逆變換模塊（IT）1024處理以恢復預測殘差。如第10 圖所示，通過在重建模塊 (REC) 1026 處添加回選定的預測子來恢復殘差，以産生重建的視頻資料。重構的視頻資料可以存儲在參考圖片緩衝器(Ref. Pict. Buffer) 1032中並且用於其他圖片的預測。由於編碼處理，來自 REC 1026 的重構視頻資料可能會受到各種損害，因此，在存儲到參考圖片緩衝器 1032 之前，至少一個環路處理濾波器 (ILPF) 1028 有條件地應用於重構的視頻資料以進一步提高畫質。去塊濾波器是ILPF 1028的一個示例。語法元素被提供給熵編碼器1030以結合到視頻位元流中。
第10圖的視頻編碼器1000對應的視頻解碼器1100如第11圖所示。由視頻編碼器編碼的視頻位元流是視頻解碼器1100的輸入，由視頻解碼器(亦稱爲熵解碼器)1110解碼以解析恢復當前圖片的變換量化後的殘差信號等系統信息。解碼器1100的解碼過程類似於編碼器1000處的重建循環，除了熵解碼器1100只需要幀間預測模塊1114中的運動補償預測。熵解碼器1110接收當前圖片，並且在解碼器1100中的當前圖片每個塊由幀內預測模塊1112或幀間預測模塊1114解碼。開關1116根據解碼的模式信息選擇來自幀內預測模塊1112的幀內預測子或來自幀間預測模塊1114的幀間預測子。在一些實施例中，參考圖片中的預加載區域被確定並且預加載區域的參考樣本被加載到存儲器緩衝器中以用於多個仿射細化迭代或用於多個編解碼配置。根據一些實施例，當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在預加載區域內時，修改一個或多個仿射CPMV。經變換和量化的殘差信號由反量化模塊(IQ)1120和反變換模塊(IT)1122恢復。IQ模塊1120也稱爲去量化模塊。通過在重建(REC)模塊1118中加回預測子來重建恢復的殘餘信號以産生重建的視頻。至少一個環內處理濾波器（ILPF）1124進一步有條件地處理重構的視頻，以生成最終的解碼視頻。去塊濾波器是ILPF 1124的一個示例。如果當前解碼的圖片是參考圖片，則當前解碼的圖片的重構視頻也被存儲在參考圖片緩衝器（Ref. Pict. Buffer）1126中以供稍後的圖片解碼命令。
第10圖和第11圖中的視頻編碼器1000和視頻解碼器1100的各種組件可以由硬件組件、被配置爲執行存儲在存儲器中的程序指令的一個或多個處理器、或者硬件和處理器的組合來實現。例如，處理器執行程序指令以控制將預加載區域重新用於多個仿射細化迭代或編解碼配置。處理器配備單個或多個處理核心。在一些示例中，處理器執行程序指令以在編碼器1000和解碼器1100中的一些組件中執行功能，並且與處理器電耦合的存儲器用於存儲程序指令、與塊的重建圖像相對應的信息，和/或編碼或解碼過程中的中間資料。在一些示例中，視頻編碼器1000可以通過在視頻位元流中包括一個或多個語法元素來發信號通知信息，並且對應的視頻解碼器1100通過解析和解碼一個或多個語法元素來導出此類信息。在一些實施例中，存儲器包括非瞬態計算機可讀介質，例如半導體或固態存儲器、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、硬盤、光盤或其他合適的存儲介質。存儲器也可以是上面列出的兩種或更多種非暫時性計算機可讀介質的組合。如圖所示。參照第10、11圖，編碼器1000和解碼器1100可以實現在同一電子設備中，因此如果實現在同一電子設備中，則編碼器1000和解碼器1100的各種功能組件可以共享或重用。例如，第10圖中的重建模塊1026、逆變換模塊1024、逆量化模塊1022、環路處理濾波器1028和參考圖片緩衝器1032中的一個或多個也可以用作重建模塊1118，分別在第11圖中的逆變換模塊1122、逆量化模塊1120、環路處理濾波器1124和參考圖片緩衝器1126。
更有效的視頻處理方法的實施例可以在集成到視頻壓縮芯片中的電路或集成到視頻壓縮軟件中以執行上述處理的程序代碼中實現。例如，通過幀間編碼對當前畫面中的一個或多個塊進行編碼或解碼可以在計算機處理器、數字信號處理器（DSP）、微處理器或現場可編程門陣列（FPGA）上執行的程序代碼中實現。這些處理器可以被配置為通過執行定義本發明體現的特定方法的機器可讀軟件代碼或固件代碼來執行根據本發明的特定任務。
在不背離其精神或基本特徵的情况下，本發明可以以其他特定形式體現。所描述的示例在所有方面都僅被認爲是說明性的而不是限制性的。因此，本發明的範圍由所附權利要求而不是由前述描述指示。在權利要求的等效含義和範圍內的所有變化都應包含在其範圍內。
211-215:候選位置 62:當前CTU 620:當前PU 64:仿射預加載區域 640、642、644、646:子塊參考區域 800、810、820、830:預加載區域 802、812、822、832:原始參考區域 804、814、824、834:新參考區域 S902-S910:步驟 1000:視頻編碼器 1010、1112:幀內預測模塊 1012、1114:幀間預測模塊 1014、1116:開關 1016:加法器 1018:變換模塊(T) 1020:量化模塊(Q) 1030:熵編碼器 1022、1120:逆量化模塊（IQ） 1024、1122:逆變換模塊（IT） 1026、1118:重建模塊(REC) 1032、1126:參考圖片緩衝器(Ref. Pict. Buffer) 1028、1124:環路處理濾波器(ILPF) 1100:視頻解碼器
將參考以下附圖詳細描述作爲示例提出的本公開的各種實施例，其中相同的數字表示相同的元件，並且其中： 第1圖圖示了通過使用4參數仿射模型的仿射運動補償預測編碼的CU中的塊的仿射運動矢量場的示例。 第2圖圖示了用於根據VVC標準爲常規合並模式構建合並候選列表的空間候選和時間候選的位置。 第3圖圖示了用於爲當前塊構建仿射合並候選者列表的控制點運動向量繼承的示例。 第4圖示出了用於通過組合每個控制點的相鄰平移運動信息來生成構造的仿射候選的空間和時間相鄰的位置。 第5圖圖示了與4x4子塊的參考樣本加載相關聯的不規則加載模式。 第6圖示出了根據本發明的一個實施例重用具有SbTMVP的仿射預測的預加載區域。 第7A圖和第7B圖示出了根據本發明的一些實施例的爲减少內部存儲器訪問的帶寬而應用的約束。 第8A -8D圖示出了當所需參考資料超出預加載區域時修改CPMV的四個實施例。 第9圖是根據本發明實施例的使用共享預加載區域對當前塊進行編碼或解碼以用於仿射預測或運動補償的流程圖。 第10圖示出了結合了根據本發明實施例的視頻編碼方法的視頻編碼系統的示例性系統框圖。 第11圖示出了結合了根據本發明實施例的視頻解碼方法的視頻解碼系統的示例性系統框圖。
S902-S910:步驟

Claims (22)

  1. 一種在視頻編碼系統中編碼或解碼視頻資料的方法，包括：接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料；為仿射預測、及/或運動補償的兩個或更多個編解碼配置、或者針對兩個或更多個仿射細化迭代確定參考圖片中的共享的預加載區域；將預加載區域中的參考樣本加載到內存緩衝區中；為當前塊生成預測子，其中與兩個或更多個仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中參考樣本的相應部分生成的；以及根據預測子對當前塊進行編碼或解碼。
  2. 如請求項1所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中與兩個或更多個仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中參考樣本的相應部分生成的，而無加載所述參考圖片中的其他參考樣本。
  3. 如請求項2所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述仿射預測及/或運動補償的兩種或更多種編解碼配置包括仿射單向預測、仿射雙向預測、4參數仿射預測、6參數仿射預測、幀間預測、合並預測和基於子塊的時間運動矢量預測(SbTMVP)的組合。
  4. 如請求項3所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述兩個或更多個仿射細化迭代與對所述參考圖片執行的仿射單向預測或仿射雙向預測相關聯。
  5. 如請求項3所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述預加載區域由單向預測確定並且由雙向預測重複使用。
  6. 如請求項3所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述預加載區域由4參數仿射預測或4參數仿射合並運動補償確定並且由6參數仿射預測或6參數仿射合並運動補償重用。
  7. 如請求項3所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述預加載區域由仿射預測或運動補償的編解碼配置確定並且由SbTMVP重用。
  8. 如請求項7所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中如果SbTMVP的4×4子塊運動矢量(MV)中的任何一個指向預加載區域之外的參考樣本，則當前塊跳過SbTMVP或使用填充。
  9. 如請求項1所述的編碼或解碼視頻資料的方法，還包括：當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在所述預加載區域內時，跳過搜索候選。
  10. 如請求項1所述的編碼或解碼視頻資料的方法，還包括：當用於仿射預測或運動補償的所需資料不在所述預加載區域內時，修改搜索候選。
  11. 如請求項10所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中修改所述搜索候選包括修改所述搜索候選的一個或多個仿射控制點運動向量(CPMV)。
  12. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中所述一個或多個仿射CPMV通過約束兩個相鄰仿射4×4子塊的參考區域的距離來修改。
  13. 如請求項12所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述兩個相鄰仿射4×4子塊的參考區域的距離被限制為小於1個樣本。
  14. 如請求項13所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中所述一個或多個仿射CPMV通過約束兩個相鄰仿射4×4子塊的重叠區域來修改。
  15. 如請求項14所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述兩個相鄰仿射4×4子塊的重叠區域的每個維度被限制為小於1列或1行。
  16. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中所述一個或多個仿射CPMV通過將兩個相鄰仿射4×4子塊之間的中心運動矢量(MV)差約束在限定範圍內來修改。
  17. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中通過修改仿射模型來修改所述一個或多個仿射CPMV以確保最遠的CPMV在預加載區 域內。
  18. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，所述一個或多個仿射CPMV通過將一個或多個違反的CPMV剪輯到所述預加載區域中而被修改。
  19. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中通過將仿射模式切換到使用仿射中心MV作為平移MV的平移模式來修改所述一個或多個仿射CPMV以導出新的參考區域。
  20. 如請求項11所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中通過將仿射模式切換到使用仿射中心MV作為平移MV的平移模式來修改所述一個或多個仿射CPMV以導出新的參考區域並且移動所述新的參考區域以與預加載區域的邊界對齊。
  21. 如請求項1所述的編碼或解碼視頻資料的方法，其中，當前塊的大小是寬度乘以高度，並且預加載區域的大小是通過乘以寬度加7的1.4倍和高度加7的1.4倍得出的。
  22. 一種用於執行視頻編碼或解碼的裝置，包括：計算機處理器，被配置用於接收視頻資料；以及通過執行包括以下步驟的在計算機處理器上可執行的用於視頻編解碼的程序：接收與當前圖片中的當前塊相關聯的輸入資料；為仿射預測、及/或運動補償的兩個或更多個編解碼配置、或者針對兩個或更多個仿射細化迭代確定參考圖片中的預加載區域；將預加載區域中的參考樣本加載到內存緩衝區中；為當前塊生成預測子，其中與兩個或更多個仿射細化迭代或編解碼配置相關聯的預測子是基於預加載區域中參考樣本的相應部分生成的；以及根據預測子對當前塊進行編碼或解碼。
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