TWI474721B - 用於編碼一巨集區塊及預測一巨集區塊之方法、用於產生一經編碼巨集區塊及預測一巨集區塊之裝置、及用於預測一巨集區塊之電腦程式產品 - Google Patents

Description

用於編碼一巨集區塊及預測一巨集區塊之方法、用於產生一經編碼巨集區塊及預測一巨集區塊之裝置、及用於預測一巨集區塊之電腦程式產品

本揭示案係關於數位視訊處理，且更特定言之，係關於用於圖框內視訊編碼及解碼之技術。

本專利申請案係以2007年4月17日所申請之美國專利申請案第60/912,364號為基礎且主張該案之優先權，且該案已讓與給本發明之受讓人，該案之內容在此以引用之方式明確地併入本文中。

在視訊編碼中，可將視訊序列之圖框分割成矩形區域或區塊。可以內部模式(I模式)或中間模式(P模式)來編碼視訊區塊。

圖1展示用於I模式之先前技術視訊編碼器的圖。編碼器可經組態以將圖框分割成複數個區塊且分別編碼區塊中之每一者。作為實例，編碼器可將圖框分割成複數個16×16"巨集區塊"，其包括十六個像素列及十六個像素行。巨集區塊可包含子分割區塊群組(本文中被稱作"區塊")。作為實例，16×16巨集區塊可含有十六個4×4區塊，或其他大小之子分割區塊。

在圖1中，空間預測器102藉由使用來自同一圖框中之相鄰區塊之像素而自視訊區塊100形成經預測區塊103。用於預測之相鄰區塊可藉由預測模式101來指定。求和器104計算預測誤差106，亦即，影像區塊100與經預測區塊103之間的差。變換模組108將預測誤差106投影至基底或變換函 數集合上。在典型實施例中，可自離散餘弦變換(DCT)、Karhunen－Loeve變換(KLT)或任何其他變換導出變換函數。舉例而言，可將變換函數集合表達為{f₀ ,f₁ ,f₂ ,_… ,f_N }，其中每一f_n 表示個別變換函數。

變換模組108輸出對應於經指派給變換函數中之每一者之加權的變換係數110集合。舉例而言，可計算對應於變換函數集合{f₀ ,f₁ ,f₂ ,_… ,f_N }之係數集合{c₀ ,c₁ ,c₂ ,_… ,c_N }。隨後藉由量化器112來量化變換係數110以產生經量化變換係數114。可將經量化係數114及預測模式101傳輸至解碼器。

圖1A描繪用於I模式之視訊解碼器。在圖1A中，經量化係數1000由編碼器提供至解碼器，且供應至逆變換模組1004。逆變換模組1004基於係數1000及固定變換係數集合(例如，{f₀ ,f₁ ,f₂ ,_… ,f_N })來重建預測誤差1003。預測模式1002供應至逆空間預測模組1006，逆空間預測模組1006基於已經被解碼之相鄰區塊之像素值來產生經預測區塊1007。將經預測區塊1007與預測誤差1003組合以產生經重建區塊1010。經重建區塊1010與圖1中之原始區塊100之間的差被稱為重建誤差。

本文中參考由ITU電信標準化部門在2005年3月出版的ITU－T推薦標準H.264(在下文中被稱作"H.264－2005")之8.3.1部分來描述圖1中之空間預測器102的實例。在H.264－2005中，編碼器提供經標記為0至8的用於4×4區塊之預測之9個預測模式，包括DC預測(模式2)及8個方向性模式， 如圖2所示。每一預測模式指定用於編碼每一像素之相鄰像素集合，如圖3所說明。在圖3中，自a至p之像素待編碼，且相鄰像素A至L及X用於預測像素a至p。若(例如)選擇模式0，則藉由將像素a、e、i及m設定為等於像素A來預測像素a、e、i及m，且藉由將像素b、f、j及n設定為等於像素B來預測像素b、f、j及n，等等。類似地，若選擇模式1，則藉由將像素a、b、c及d設定為等於像素I來預測像素a、b、c及d，且藉由將像素e、f、g及h設定為等於像素J來預測像素e、f、g及h，等等。因此，模式0為垂直方向上之預測器；且模式1為水平方向上之預測器。

已注意到，時常地，16×16巨集區塊含有均使用同一預測模式被編碼之4×4區塊。將需要提供用於向解碼器信號傳送使用同一預測模式來編碼巨集區塊中之所有區塊的有效方式。

本揭示案之一態樣提供一種用於編碼巨集區塊之方法，巨集區塊包含複數個區塊，每一區塊包含像素值集合，該方法包含：對於每一區塊，基於相鄰像素來選擇用於預測區塊中之像素之預測模式；及提供用於巨集區塊之模式一致性指示符，模式一致性指示符指示巨集區塊中之複數個區塊是否具有同一選定預測模式。

本揭示案之另一態樣提供一種用於預測巨集區塊之方法，巨集區塊包含複數個區塊，每一區塊包含像素值集合，該方法包含：接收用於巨集區塊之預測模式及模式一 致性指示符；及若模式一致性指示符為真，則根據所接收預測模式來預測巨集區塊之至少兩個區塊。

本揭示案之另一態樣提供一種用於產生經編碼巨集區塊之裝置，巨集區塊包含複數個區塊，每一區塊包含像素值集合，經編碼巨集區塊包含：對應於巨集區塊中之至少一區塊之預測模式，預測模式指定用於預測區塊中之像素之相鄰像素的組合；及指示巨集區塊中之複數個區塊是否具有同一預測模式之模式一致性指示符。

本揭示案之又一態樣提供一種用於預測巨集區塊之裝置，巨集區塊包含複數個區塊，每一區塊包含像素值集合，該裝置接收用於巨集區塊之預測模式及模式一致性指示符，其中若模式一致性指示符為真，則該裝置根據所接收預測模式來預測巨集區塊之至少兩個區塊。

本揭示案之又一態樣提供一種用於預測巨集區塊之電腦程式產品，巨集區塊包含複數個區塊，每一區塊包含像素值集合，該產品包含電腦可讀媒體，電腦可讀媒體包含用於使電腦接收用於巨集區塊之預測模式及模式一致性指示符的程式碼；用於使電腦在模式一致性指示符為真時根據所接收預測模式來預測巨集區塊之至少兩個區塊的程式碼。

本文中所揭示的為用於有效地信號傳送用於編碼巨集區塊中之區塊之預測模式的技術。

在H.264－2005中，為16×16巨集區塊中之每一4×4區塊導 出預測模式。對於每一區塊，將預測模式自編碼器信號傳送至解碼器，亦即，每一巨集區塊16個模式。

根據本揭示案，可在巨集區塊位準上信號傳送"模式一致性"指示符以指示巨集區塊內之所有4×4區塊是否使用同一預測模式。在實施例中，模式一致性指示符為位元。若位元為真，則對於給定巨集區塊中之所有4×4區塊，將預測模式僅信號傳送一次。在實施例中，僅對於左上部4×4區塊來信號傳送預測模式。若位元為假，則對於每一4×4區塊來信號傳送預測模式，此係由H.264-2005規定。

注意，模式一致性指示符亦可經界定以信號傳送用於巨集區塊中之區塊之任何子集的模式一致性。因此，出於靈活性起見，可對單一巨集區塊提供多個模式一致性指示符。舉例而言，可對巨集區塊之上半部中之八個4×4區塊提供第一模式一致性指示符，且可對巨集區塊之下半部中之八個4×4區塊提供第二模式一致性指示符。

注意，所揭示之技術不需要適用於具有16×16個像素之巨集區塊及/或具有4×4個像素之區塊。巨集區塊與區塊大小之其他組合亦可採納所描述之信號傳送。

基於本文中所描述之教示，應顯而易見的是，本文中所揭示之態樣可獨立於任何其他態樣被實施，且可以各種方式來組合此等態樣中之兩者或兩者以上。本文中所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。若以硬體來實施，則可使用數位硬體、類比硬體或其組合來實現該等技術。若以軟體來實施，則可至少部分地藉由包括儲 存有一或多個指令或程式碼之電腦可讀媒體之電腦程式產品來實現該等技術。

以實例而非限制之方式，該等電腦可讀媒體可包含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)、ROM、電可擦可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、可擦可程式化唯讀記憶體(EPROM)、快閃記憶體、CD－ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存器設備，或可用於以指令或資料結構之形式來載運或儲存所要程式碼且可由電腦存取的任何其他有形媒體。

與電腦程式產品之電腦可讀媒體相關聯之指令或程式碼可由電腦執行，例如，由一或多個處理器執行，諸如，一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、ASIC、FPGA，或其他等效積體或離散邏輯電路。

已描述許多態樣及實例。然而，對此等實例之各種修改係可能的，且本文中所呈現之原理亦可適用於其他態樣。此等及其他態樣係在以下申請專利範圍之範疇內。

100‧‧‧視訊區塊/影像區塊

101‧‧‧預測模式

102‧‧‧空間預測器

103‧‧‧經預測區塊

104‧‧‧求和器

106‧‧‧預測誤差

108‧‧‧變換模組

110‧‧‧變換係數

112‧‧‧量化器

114‧‧‧經量化變換係數/經量化係數

1000‧‧‧經量化係數

1002‧‧‧預測模式

1003‧‧‧預測誤差

1004‧‧‧逆變換模組

1006‧‧‧逆空間預測模組

1007‧‧‧經預測區塊

1010‧‧‧經重建區塊

圖1展示用於I模式之先前技術視訊編碼器的圖。

圖1A描繪用於I模式之先前技術視訊解碼器。

圖2展示H.264－2005中所描述之預測模式。

圖3說明使用預測模式之像素預測。

(無元件符號說明)

Claims (17)

1. 一種用於編碼一巨集區塊之方法，該巨集區塊包含複數個像素值及複數個子分割區塊，每一子分割區塊包含該複數個像素值之一子集合，該方法包含：基於相鄰像素來為該巨集區塊選擇定義用於預測該等子分割區塊之每一者之像素之一預測方向之一預測模式；提供一用於該巨集區塊之模式一致性指示符，該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊是否根據相同的所選之該預測模式及用於該等子分割區塊之每一者之相同的該預測方向而預測；及根據相同的所選之該預測模式及該相同的該預測方向預測該巨集區塊之該等子分割區塊以預測該巨集區塊之該複數個像素值。
2. 如請求項1之方法，其中該模式一致性指示符為一模式一致性位元。
3. 如請求項1之方法，每一子分割區塊包含4×4個像素，該巨集區塊包含16×16個像素。
4. 一種用於預測一巨集區塊之方法，該巨集區塊包含複數個像素值及複數個子分割區塊，每一子分割區塊包含該複數個像素值之一子集合，該方法包含：接收用於該巨集區塊之一預測模式及一模式一致性指示符，該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊是否具有相同的一預測模式及相同的一預測方 向；及若該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊具有定義相同的該預測方向之相同的該預測模式，則根據該接收之該預測模式及相同的該預測方向來預測該巨集區塊之該等子分割區塊，以預測該巨集區塊之該複數個像素值。
5. 如請求項4之方法，該模式一致性指示符為一模式一致性位元。
6. 如請求項4之方法，每一子分割區塊包含4×4個像素，該巨集區塊包含16×16個像素。
7. 一種用於產生一經編碼巨集區塊之裝置，該裝置包含經組態以產生該經編碼巨集區塊之一或多個處理器，該巨集區塊包含複數個像素值及複數個子分割區塊，每一子分割區塊包含該複數個像素值之一子集合，該經編碼巨集區塊包含：一預測模式，其對應於該巨集區塊中之至少一子分割區塊，該預測模式定義一預測方向且指定用於預測該子分割區塊中之像素之相鄰像素的組合；及一模式一致性指示符，其指示該巨集區塊中之所有子分割區塊是否根據相同的該預測模式及相同的該預測方向而預測，該一或多個處理器進一步經組態以根據相同的該預測模式及相同的該預測方向預測該巨集區塊之該等子分割區域，以預測該巨集區塊之該複數個像素值。
8. 如請求項7之裝置，其中該模式一致性指示符為一模式一致性位元。
9. 如請求項7之裝置，每一子分割區塊包含4×4個像素，該巨集區塊包含16×16個像素。
10. 如請求項7之裝置，其中該裝置為一積體電路。
11. 一種用於預測一巨集區塊之裝置，該巨集區塊包含複數個像素值及複數個子分割區塊，每一子分割區塊包含該複數個像素值之一子集合，該裝置包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以接收用於該巨集區塊之定義一預測方向之一預測模式及一模式一致性指示符，該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊是否具有相同的一預測模式及相同的一預測方向，該一或多個處理器進一步經組態以在若該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊根據相同的該預測模式而預測時，根據所接收之該預測模式及相同的該預測方向預測該巨集區塊之所有子分割子集，以預測該巨集區塊之該複數個像素值。
12. 如請求項11之裝置，該模式一致性指示符為一模式一致性位元。
13. 如請求項11之裝置，每一子分割區塊包含4×4個像素，該巨集區塊包含16×16個像素。
14. 如請求項11之裝置，其中該裝置為一積體電路。
15. 一種用於預測一巨集區塊之電腦程式產品，該巨集區塊包含複數個像素值及複數個子分割區塊，每一子分割區 塊包含該複數個像素值之一子集合，該產品包含：電腦可讀媒體，其具有儲存於其中之一程式，該程式致使一電腦執行以下步驟：接收用於該巨集區塊之一預測模式及一模式一致性指示符，該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊是否具有相同的該預測模式及相同的該預測方向；及在若該模式一致性指示符指示該巨集區塊中之所有子分割區塊具有相同的該預測方向時根據所接收之該預測模式及相同的該預測方向來預測該巨集區塊之所有子分割區塊，以預測該巨集區塊之該複數個像素值。
16. 如請求項15之電腦程式產品，該模式一致性指示符為一模式一致性位元。
17. 如請求項15之電腦程式產品，每一子分割區塊包含4×4個像素，該巨集區塊包含16×16個像素。