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TW202333500A - 解碼圖像的設備 - Google Patents

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TW202333500A
TW202333500A TW112115445A TW112115445A TW202333500A TW 202333500 A TW202333500 A TW 202333500A TW 112115445 A TW112115445 A TW 112115445A TW 112115445 A TW112115445 A TW 112115445A TW 202333500 A TW202333500 A TW 202333500A
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文玉 梁
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南韓商占史克威爾有限公司
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Abstract

一種對量化塊進行逆量化的方法。這種方法包含恢復差分量化參數。產生量化參數預測器。利用差分量化參數與量化參數預測器產生量化參數。利用量化參數與量化矩陣對量化塊進行量化。利用表示差分量化參數之絕對值的二進位串及表示差分量化參數之符號之二進位數恢復差分量化參數，若當前編碼單元之左量化參數、上量化參數及前量化參數中的兩個或多個參數可用，則利用依據預定順序所確定之兩個可用量化參數產生量化參數預測器。

Description

解碼圖像的設備
本發明係關於一種推導量化參數的方法和設備，更具體而言，本發明關於透過利用相鄰量化參數產生類似於量化參數的量化參數預測器以對量化參數編碼及解碼的方法和設備。
在H.264/MPEG-4 AVC中，一幅畫面被分成多個巨集塊，利用圖框間預測或圖框內預測產生預測塊，從而對相應巨集塊編碼。變換初始塊與預測塊之間的差異以產生變換塊，利用量化參數與量化矩陣對變換塊進行量化。針對每一宏塊調節量化參數，並且利用先前的量化參數作為量化參數預測器對其進行編碼。
同時，在構建中的HEVC（高效率視頻編碼）中，引入各種大小的編碼單元以獲得兩倍的壓縮效率。編碼單元的作用類似於H.264的宏塊。
但是，如果針對每一編碼單元調節量化參數，那麼要編碼的量化參數數量隨著編碼單元的大小越小而增加。因此，針對每個編碼單元調節量化參數導致需要更大量的編碼比特以對量化參數編碼，這降低了編碼效率。而且，因為使用各種大小的編碼單元使得量化參數與先前量化參數之間的相關性弱於H.264，所以需要一種新的對量化參數編碼和解碼的方法用於各種大小的編碼單元。
技術問題
本發明涉及這樣一種方法，藉以解決如何導出圖框內預測模式之技術問題。
技術方案
本發明的一個方面提供了一種在圖框內預測中解碼圖像的方法，包含：重建模式組指示符以及預測模式索引；構造最可能模式（MPM）組，MPM組包含使用當前塊的左圖框內預測模式及上圖框內預測模式所決定的三個圖框內預測模式；若模式組指示符指示MPM組，則將MPM組中預測模式索引指定的圖框內預測模式確定為當前塊的圖框內預測模式，且若模式組指示符不指示MPM組，則使用預測模式索引以及MPM組的三個圖框內預測模式導出當前塊的圖框內預測模式；基於變換大小資訊確定預測塊的大小；判斷是否當前塊的所有參考畫素均可用；若當前塊的或多個參考畫素不可用時，產生多個參考畫素；基於圖框內預測模式與當前塊的大小自適應地對參考畫素進行過濾，其中若當前塊的大小為4×4，則不對參考畫素進行過濾，若當前塊的大小大於4×4，則對參考畫素進行過濾的圖框內預測模式的數量隨著當前塊的大小變大而增大；使用參考畫素且根據恢復圖框內預測模式產生預測塊；使用該些參考畫素且根據恢復圖框內預測模式產生該預測塊；藉由基於逆掃描模式對量化係數資訊進行逆掃描，產生量化塊，其中逆掃描模式係依據圖框內預測模式及變換單元的大小而確定；以及藉由對該量化塊進行逆量化且藉由對逆量化塊進行逆變換，產生殘餘塊。其中，當左圖框內預測模式相等於上圖框內預測模式且左圖框內預測模式係非方向性圖框內預測模式時，MPM組包含兩個非方向性圖框內預測模式以及垂直模式。
本發明的一個方面提供了一種在圖框內預測中編碼圖像的方法，包含：確定當前塊的圖框內預測模式；產生模式組指示符及預測模式索引；構造最可能的模式（MPM）組，MPM組包含使用當前塊的左圖框內預測模式及上圖框內預測模式所決定的三個圖框內預測模式；判斷是否當前塊的所有參考畫素均可用；若當前塊的或多個參考畫素不可用時，產生多個參考畫素；基於圖框內預測模式與當前塊的大小自適應地對參考畫素進行過濾，其中若當前塊的大小為4×4，則不對參考畫素進行過濾，若當前塊的大小大於4×4，則對參考畫素進行過濾的圖框內預測模式的數量隨著當前塊的大小變大而增大；使用參考畫素且根據恢復圖框內預測模式產生預測塊；使用預測塊產生當前塊的殘餘塊；藉由對殘餘塊進行變換及量化，產生量化塊；以及基於圖框內預測模式及變換單元的大小確定掃描模式，且對量化塊應用掃描模式。其中，當當前塊的圖框內預測模式屬於MPM組時，模式組指示符指示MPM組且預測模式索引指示MPM組中的當前塊的圖框內預測模式，而當當前塊的圖框內預測模式不屬於MPM組時，模式組指示符不指示MPM組且當前塊的圖框內預測模式係藉由使用預測模式索引以及MPM組的三個圖框內預測模式來指定，並且其中當左圖框內預測模式相等於上圖框內預測模式且左圖框內預測模式係非方向性圖框內預測模式時，MPM組包含兩個非方向性圖框內預測模式以及垂直模式。
本發明的一個方面提供了一種儲存編碼影像資訊的非暫態電腦可讀取儲存媒體，包含位元流儲存於該媒體，位元流包含模式組指示符及預測模式索引的熵編碼資訊用以產生預測塊。其中，當當前塊的圖框內預測模式屬於最可能的模式（MPM）組時，模式組指示符指示MPM組且預測模式索引指示MPM組中的當前塊的圖框內預測模式，而當當前塊的圖框內預測模式不屬於MPM組時，模式組指示符不指示MPM組且當前塊的圖框內預測模式係藉由使用預測模式索引以及MPM組的多個圖框內預測模式來指定。其中MPM組包含使用當前塊的左圖框內預測模式及上圖框內預測模式所決定的三個圖框內預測模式，且當左圖框內預測模式相等於上圖框內預測模式且左圖框內預測模式係非方向性圖框內預測模式時，MPM組包含兩個非方向性圖框內預測模式以及垂直模式。其中當前塊的預測塊係藉由使用當前塊的圖框內預測模式以及多個參考畫素而產生，且若有一不可用參考畫素時，一參考畫素被產生。其中參考畫素被基於圖框內預測模式與當前塊的大小自適應地過濾，其中若當前塊的大小為4×4，則參考畫素不被過濾，而若當前塊的大小大於4×4， 則對參考畫素進行過濾的圖框內預測模式的數量隨著當前塊的大小變大而增大。其中殘餘塊係藉由基於逆掃描模式對所述多個量化係數進行逆掃描且藉由對被逆掃描的所述多個量化係數進行逆量化及逆變換而產生，逆掃描模式係依據圖框內預測模式及變換單元的大小而確定。
有利效果
根據本發明的方法可透過構造MPM組並使用此MPM組導出當前塊的圖框內預測模式。
在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的不同實施例。然而，本發明不限於下文公開的示範性實施例，而是可以透過各種方式實施。因此，本發明很多其他修改和變化都是可能的，可以理解的是，在所公開的概念範圍之內，可透過與具體所述的不同的方式實踐本發明。
圖1係為根據本發明的一圖像編碼設備100的之方塊圖。
請參閱圖1，根據本發明的圖像編碼設備100包含一畫面分割單元101、一變換單元103、一量化單元104、一掃描單元105、一熵編碼單元106、一逆量化單元107、一逆變換單元108、一後期處理單元110、一畫面儲存單元111、一圖框內預測單元112、一圖框間預測單元113、一減法器102以及一加法器109。
畫面分割單元101將畫面或切片（slice）劃分成多個最大編碼單元（LCU），並且將每一LCU劃分成一個或多個編碼單元。畫面分割單元101確定每一編碼單元的預測模式及預測單元大小與變換單元大小。
LCU包含一個或多個編碼單元。LCU具有遞迴的四叉樹結構，用以指定LCU的分割結構。指定編碼單元的最大大小及最小大小的資訊包含於序列參數集中。由一個或多個分裂編碼單元標誌（split_cu_flags）指定分割結構。編碼單元的大小為2N×2N。
編碼單元包含一個或多個預測單元。在圖框內預測中，預測單元的大小為2N×2N或N×N。在圖框間預測中，預測單元的大小為2N×2N、2N×N、N×2N或N×N。當預測單元在圖框間預測中為不對稱分割時，預測單元的大小也可為hN×2N、（2-h）N×2N、2N×hN以及2N×（2-h）N之一。H的值為1/2。
編碼單元包含一個或多個變換單元。變換單元具有遞迴的四叉樹結構，用以指定分割結構。由一個或多個分裂變換單元標記（split_tu_flags）指定分割結構。指定變換單元的最大大小及最小大小的資訊包含於序列參數集之中。
圖框內預測單元112確定當前預測單元的圖框內預測模式並利用圖框內預測模式產生一個或多個預測塊。預測塊具有與變換單元同樣的大小。如果當前塊具有不可用的參考畫素，圖框內預測單元112產生參考畫素，根據當前塊的大小與圖框內預測模式自適應地對當前塊的參考畫素濾波並產生當前塊的預測塊。當前塊具有與預測塊同樣的大小。
第2圖係為根據本發明的圖框內預測模式之示意圖。如第2圖所示，圖框內預測模式的數量為35。DC模式與平面模式為非方向性圖框內預測模式，其他為方向性圖框內預測模式。
圖框間預測單元113利用畫面儲存單元111中儲存的一個或多個參考畫面確定當前預測單元的運動資訊並產生預測單元的預測塊。運動資訊包含一個或多個參考畫面索引與一個或多個運動向量。
變換單元103利用初始塊與預測塊變換殘餘訊號以產生變換塊。在變換單元中變換殘餘訊號。變換類型由預測模式與變換單元的大小確定。變換類型係為基於DCT的整數變換或基於DST的整數變換。
量化單元104確定用於量化變換塊的量化參數。量化參數為量化步長。針對編碼單元大小等於或大於參考大小的每個量化單元確定量化參數。參考大小是量化單元的最小大小。如果編碼單元的大小等於或大於量化單元的最小大小，編碼單元變為量化單元。最小量化單元中可以包含多個編碼單元。量化單元的最小大小為編碼單元可允許大小之一。
量化單元104產生量化參數預測器並透過從量化參數減去量化參數預測器以產生差分量化參數。對差分量化參數進行編碼並發送至解碼器。如果編碼單元之內沒有要發送的殘餘訊號，可以不發送編碼單元的差分量化參數。
利用相鄰編碼單元的量化參數與/或先前編碼單元的量化參數產生量化參數預測器。
在一個範例中，量化單元104按照下述順序相繼檢索左量化參數、上量化參數以及左上量化參數，並且利用一個或兩個可用量化參數產生量化參數預測器。例如，在具有至少兩個量化參數時，將按照該次序檢索的前兩個可用量化參數的平均值設置為量化參數預測器。在僅有一個量化參數時，將可用的量化參數設置為量化參數預測器。左量化參數為左相鄰編碼單元的量化參數。上量化參數為上相鄰編碼單元的量化參數。左上量化參數為左上相鄰編碼單元的量化參數。
在一個範例中，量化單元104按照所述順序相繼檢索左量化參數、上量化參數以及前量化參數，並且利用一個或兩個可用量化參數產生量化參數預測器。在具有至少兩個量化參數時，將按照該次序檢索的前兩個可用量化參數的平均值設置為量化參數預測器。在僅有一個量化參數時，將可用的量化參數設置為量化參數預測器。亦即，如果有左與上量化參數，則將左與上量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果具有左量化參數和上量化參數之一，將可用量化參數與前量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果左量化參數與上量化參數都不可用，則將前量化參數設置為量化參數預測器。前量化參數為編碼次序中前編碼單元的量化參數。對平均值進行四捨五入。
量化單元104利用量化矩陣與量化參數對變換塊進行量化以產生量化塊。向逆量化單元107與掃描單元105提供量化塊。
掃描單元105確定掃描模式並向量化塊應用掃描模式。在將CABAC（語境自適應二進位算術編碼）用於熵編碼時，如下確定掃描模式。
在圖框內預測中，量化變換係數的分佈根據圖框內預測模式與變換單元的大小而變化。於是，由圖框內預測模式與變換單元的大小確定掃描模式。在對角線掃描、垂直掃描以及水準掃描間選擇掃描模式。將量化塊的量化變換係數分成顯著標記、係數符號以及係數級別。將掃描模式分別應用於顯著標記、係數符號以及係數級別。
在變換單元的大小等於或小於第一大小時，為垂直模式與垂直模式預定數量的相鄰圖框內預測模式選擇水準掃描，為水準模式與水準模式預定數量的相鄰圖框內預測模式選擇垂直掃描，為其他圖框內預測模式選擇對角線掃描。第一大小為8×8。
在變換單元的大小大於第一大小時，為所有圖框內預測模式選擇對角線掃描。
在圖框間預測中，使用對角線掃描。
在變換單元的大小大於第二大小時，將量化塊分成多個子集並進行掃描。第二大小為4×4。用於掃描子集的掃描模式與用於掃描每個子集的量化變換係數的掃描模式相同。沿相反方向掃描每個子集的量化變換係數。也沿反向掃描子集。
對最後非零位置編碼並發送至解碼器。最後非零位置指定最後非零量化變換係數在變換單元中的位置。確定非零子集標誌並進行編碼。非零子集標誌表示子集是否包含非零係數。不針對覆蓋DC係數的子集與覆蓋最後非零係數的子集定義非零子集標誌。
逆量化單元107對量化塊量化的變換係數進行逆量化。
逆變換單元108對逆量化塊進行逆變換以產生空間域的殘餘訊號。
加法器109透過將殘餘塊和預測塊相加以產生重構塊。
後期處理單元110執行解塊過濾過程，用以清除重建畫面中產生的分塊人為雜訊。
畫面儲存單元111從後期處理單元110接收經後期處理的圖像並在畫面單元中儲存圖像。畫面可為圖框或欄位。
熵編碼單元106對從掃描單元105接收的一維繫數資訊、從圖框內預測單元112接收的圖框內預測資訊、從圖框間預測單元113接收的運動資訊等進行熵編碼。
圖3係為根據本發明對量化參數編碼的方法之流程圖。
確定量化單元的最小大小（S110）。量化單元的最小大小等於LCU的大小或LCU子塊的大小。針對每個畫面確定量化單元的最小大小。
確定量化參數（S120）。針對每個量化單元確定量化參數。如果當前編碼單元的大小等於或大於量化單元的最小大小，則當前編碼單元變為量化單元。如果最小量化單元包含多個編碼單元，針對最小量化單元之內的所有編碼單元確定量化參數。
產生量化參數預測器（S130）。也針對每個量化單元確定量化參數預測器。如果當前編碼單元的大小等於或大於量化單元的最小大小，則產生針對當前編碼單元的量化參數。如果最小量化單元包含多個編碼單元，則確定針對編碼次序中第一編碼單元的量化參數預測器並用於最小量化單元之內的剩餘編碼單元。
利用相鄰編碼單元的量化參數與先前編碼單元的量化參數產生量化參數。
在一個範例中，按照所述順序相繼檢索左量化參數、上量化參數以及左上量化參數，並且利用一個或兩個可用量化參數產生量化參數預測器。例如，在具有至少兩個量化參數時，將按照該次序檢索的前兩個可用量化參數的平均值設置為量化參數預測器。在僅有一個量化參數時，將可利用的量化參數設置為量化參數預測器。左量化參數為左相鄰編碼單元的量化參數。上量化參數為上相鄰編碼單元的量化參數。左上量化參數為左上相鄰編碼單元的量化參數。
在另一個範例中，按照該順序相繼檢索左量化參數、上量化參數以及前量化參數，並且利用一個或兩個可用量化參數產生量化參數預測器。在具有至少兩個量化參數時，將按照該次序檢索的前兩個可用量化參數的平均值設置為量化參數預測器。在僅有一個量化參數時，將可用的量化參數設置為量化參數預測器。亦即，如果具有左與上量化參數，則將左與上量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果具有左量化參數與上量化參數之一，則將可用量化參數與前量化參數的平均值設置為量化參數預測器。如果左量化參數與上量化參數均不可用，則將前量化參數設置為量化參數預測器。前量化參數為編碼次序中前編碼單元的量化參數。對平均值進行四捨五入。
利用當前編碼單元的量化參數與當前編碼單元的量化參數預測器產生差分量化參數（dQP）（S140）。
對差分量化參數進行熵編碼（S150）。將dQP變換成dQP的絕對值與表示dQP符號的符號標記。將dQP的絕對值二進位化為截斷一元碼。然後，對絕對值與符號標記進行算術編碼。如果絕對值為零，則不存在符號標記。
同時，還向解碼設備發送量化單元的最小大小。
需要兩個步驟以在構建中的當前HM（HEVC測試模型）中發送量化單元的最小大小。首先，決定是否按照序列級別針對每個LCU或LCU的子塊調節量化參數，如果決定按照序列級別針對LCU的每個子塊調節量化參數，那麼在畫面級別上確定量化單元的最小大小。在SPS（序列參數集）中包含表示是否針對每個LCU或LCU的子塊調節量化參數的第一參數（cu_qp_delta_enabled_flag）。如果第一參數表示針對每個LCU子塊調節量化參數，那麼在PPS（畫面參數集）中包含第二參數（max_cu_qp_delta）。第二參數指定小於LCU大小的量化單元的最小大小。因此，如果在至少一個畫面中使用最小大小的量化單元，則編碼過程的複雜性增加且應當發送兩個參數。
在本發明中，省去了判斷量化單元的最小大小是否在序列級別上小於LCU的大小。亦即，針對每個畫面確定量化單元的最小大小。因此，可以使用一個參數（例如，cu_qp_delta_enabled_info）指定量化單元的最小大小。該參數指定最小量化單元的深度。量化單元的最小大小可等於LCU的大小或LCU子塊的大小。因此，發送量化單元最小大小需要的編碼比特減少，並且編碼過程的複雜性也減小。
可以使用預定的量化矩陣與用戶定義的量化矩陣對變換塊進行量化。在使用一個或多個用戶定義的量化矩陣時，一個或多個用戶定義的量化矩陣應當包含在SPS或PPS中。為了減少用戶定義的量化矩陣的信令比特，利用DPCM（差分脈碼調製）對用戶定義的量化矩陣的係數編碼。向用於DPCM的係數應用對角線掃描。
在用戶定義的量化矩陣大小大於預定大小時，對用戶定義的量化矩陣的係數進行欠採樣以減少信令比特，然後利用DPCM編碼。預定大小可為8×8。例如，如果用戶定義的量化矩陣大小為16×16，利用4：1欠採樣對除用戶定義的量化矩陣的係數之外的係數進行欠採樣。獨立於欠採樣的矩陣發送DC係數。
圖4係為根據本發明的一圖像解碼設備200之方塊圖。
根據本發明的圖像解碼設備200包含一熵解碼單元201、一逆掃描單元202、一逆量化單元203、一逆變換單元204、一加法器205、一後期處理單元206、一畫面儲存單元207、一圖框內預測單元208以及一圖框間預測單元209。
熵解碼單元201從接收的位元流提取圖框內預測資訊、圖框間預測資訊以及一維繫數資訊。熵解碼單元201向圖框間預測單元209發送圖框間預測資訊，向圖框內預測單元208發送圖框內預測資訊，向逆掃描單元202發送係數資訊。
逆掃描單元202使用逆掃描模式產生二維量化塊。應該將CABAC用作熵編碼方法。逆掃描模式為對角線掃描、垂直掃描以及水準掃描之一。
在圖框內預測中，由圖框內預測模式與變換單元的大小確定逆掃描模式。在對角線掃描、垂直掃描以及水準掃描間選擇逆掃描模式。將選擇的逆掃描模式分別應用於顯著標記、係數符號以及係數級別以產生量化塊。
在變換單元的大小等於或小於第一大小時，為垂直模式與垂直模式預定數量的相鄰圖框內預測模式選擇水準掃描，為水準模式和水準模式預定數量的相鄰圖框內預測模式選擇垂直掃描，為其他圖框內預測模式選擇對角線掃描。第一大小為8×8。
在變換單元的大小大於第一大小時，為所有圖框內預測模式選擇對角線掃描。
在圖框間預測中，使用對角線掃描。
在變換單元的大小大於第二大小時，在子集的單元中逆掃描顯著標記、係數符號以及係數級別以產生子集。並對子集進行逆掃描以產生量化塊。第二大小為4×4。
用於產生每個子集的逆掃描模式與用於產生量化塊的逆掃描模式相同。沿相反方向掃描顯著標記、係數符號以及係數級別。也沿反向掃描子集。
從編碼器接收最後非零位置與非零子集標誌。使用最後非零位置確定要產生的子集數量。使用非零子集標誌確定要透過應用逆掃描模式產生的子集。利用逆掃描模式產生覆蓋DC係數的子集與覆蓋最後非零係數的子集，因為未發送針對覆蓋DC係數的子集與覆蓋最後非零係數的子集的非零子集標誌。
逆量化單元203從熵解碼單元201接收差分量化參數並產生量化參數預測器。透過圖1的量化單元104的相同作業作業產生量化參數預測器。然後，逆量化單元203將差分量化參數與量化參數預測器相加以產生當前編碼單元的量化參數。如果當前編碼單元等於或大於最小量化單元且不從編碼器接收用於當前編碼單元的差分量化參數，則將差分量化參數設置為0。
逆量化單元203對量化塊進行逆量化。
逆變換單元204對逆量化塊進行逆變換以恢復殘餘塊。根據預測模式與變換單元的大小自適應地確定逆變換類型。逆變換類型為基於DCT的整數變換或基於DST的整數變換。
圖框內預測單元208利用接收的圖框內預測資訊恢復當前預測單元的圖框內預測模式，並且根據恢復的圖框內預測模式產生預測塊。預測塊的大小與變換單元相同。如果當前塊有不可用的參考畫素，圖框內預測單元208產生參考畫素，根據當前塊的大小和圖框內預測模式自適應地對當前塊的參考畫素濾波。當前塊的大小與變換單元相同。
圖框間預測單元209利用接收的圖框間預測資訊恢復當前預測單元的運動資訊，並且利用運動資訊產生預測塊。
後期處理單元206與圖1的後期處理單元110同樣工作。
畫面儲存單元207從後期處理單元206接收經後期處理的圖像並在畫面單元中儲存圖像。畫面可以是圖框或欄位。
加法器205將恢復的殘餘塊與預測塊相加以產生重構塊。
圖5係為根據本發明對量化參數解碼的方法之流程圖。
導出量化單元的最小大小（S210）。從PPS提取指定最小量化單元深度的參數（cu_qp_delta_enabled_info）。如下針對每個畫面導出量化單元的最小大小：
Log2(MinQUSize) = Log2(MaxCUSize) – cu_qp_delta_enabled_info
MinQUSize為量化單元的最小大小。MaxCUSize為LCU的大小。
恢復當前編碼單元的差分量化參數（dQP）（S220）。針對每個量化單元恢復dQP。例如，如果當前編碼單元的大小等於或大於量化單元的最小大小，則為當前編碼單元恢復dQP。如果當前編碼單元不包含編碼的dQP，將dQP設置為零。如果量化單元包含多個編碼單元，包含解碼次序中至少一個非零係數的第一編碼單元包含編碼的dQP。
對編碼的dQP進行算術解碼以產生dQP的絕對值與表示dQP符號的符號標記。DQP的絕對值為二進位化為截斷一元碼的二進位串。然後，從絕對值的二進位串與符號標記恢復dQP。如果絕對值為零，則不存在符號標記。
產生當前編碼單元的量化參數預測器（S230）。利用圖3的步驟130的相同作業產生量化參數預測器。如果量化單元包含多個編碼單元，產生解碼次序中第一編碼單元的量化參數預測器，將產生的量化參數預測器用於量化單元之內所有的編碼單元。
利用dQP與量化參數預測器產生量化參數（S240）。
同時，還恢復用戶定義的量化矩陣。透過SPS或PPS從編碼設備接收一組用戶定義的量化矩陣。利用逆DPCM恢復用戶定義的量化矩陣。將對角線掃描用於DPCM。在用戶定義的量化矩陣大小大於8×8時，透過對接收的8×8量化矩陣的係數進行過採樣以恢復用戶定義的量化矩陣。從SPS或PPS提取用戶定義的量化矩陣的DC係數。例如，如果用戶定義的量化矩陣大小為16×16，利用1：4過採樣對接收的8×8量化矩陣的係數進行過採樣。
圖6係為根據本發明在圖框內預測中產生預測塊的方法之流程圖。
對當前預測單元的圖框內預測資訊進行熵解碼（S310）。
圖框內預測資訊包含模式組指示符與預測模式索引。模式組指示符係表示當前預測單元的圖框內預測模式是否屬於最可能的模式組（MPM組）的標誌。如果標誌為1，則當前預測單元的圖框內預測單元屬於MPM組。如果標誌為0，則當前預測單元的圖框內預測單元屬於殘餘模式組。殘餘模式組包含除屬於MPM組的圖框內預測模式之外的所有圖框內預測模式。預測模式索引指定由模式組指示符指定的組之內當前預測單元的圖框內預測模式。
利用圖框內預測資訊導出當前預測單元的圖框內預測模式（S320）。
圖7係為根據本發明導出圖框內預測模式的流程之流程圖。利用以下有次序的步驟恢復當前預測單元的圖框內預測模式。
利用相鄰預測單元的圖框內預測模式構造MPM組（S321）。由左圖框內預測模式與上圖框內預測模式自適應地確定MPM組的圖框內預測模式。左圖框內預測模式為左相鄰預測單元的圖框內預測模式，上圖框內預測模式為上相鄰預測單元的圖框內預測模式。MPM組由三個圖框內預測模式構成。
如果不存在左或上相鄰預測單元，將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。例如，如果當前預測單元位於畫面的左或上邊界，則不存在左或上相鄰預測單元。如果左或上相鄰單元位於其他切片或其他區塊之內，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。如果左或上相鄰單元是圖框間編碼的，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。如果上相鄰單元位於其他LCU之內，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式都可用且彼此不同時，則將左圖框內預測模式與上圖框內預測模式包含在MPM組中，將一個額外的圖框內預測模式加到MPM組。將索引0分配給模式編號小的一個圖框內預測模式，將索引1分配給另一個。或將索引0分配給左圖框內預測模式，將索引1分配給上圖框內預測模式。如下由左和上圖框內預測模式確定增加的圖框內預測模式。
如果左和上圖框內預測模式之一為非方向性模式，另一個為方向性模式，則將另一個非方向性模式加到MPM組。例如，如果左與上圖框內預測模式之一為DC模式，則將平面模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式之一是平面模式，則將DC模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式均為非方向性模式，將垂直模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式都是方向性模式，則將DC模式或平面模式加到MPM組。
在僅有左圖框內預測模式與上圖框內預測模式之一可用時，將可用的圖框內預測模式包含於MPM組中，將增加的兩個圖框內預測模式加到MPM組。如下透過可用的圖框內預測模式確定增加的兩個圖框內預測模式。
如果可用的圖框內預測模式為非方向性模式，則將其他非方向性模式與垂直模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為DC模式，則將平面模式與垂直模式增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為平面模式，則將DC模式與垂直模式增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為方向性模式，則將兩個非方向性模式（DC模式與平面模式）增加到MPM組。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式均可用且彼此相同時，則將可用圖框內預測模式包含於MPM組中，將兩個增加的圖框內預測模式增加到MPM組。如下透過可用的圖框內預測模式確定增加的兩個圖框內預測模式。
如果可用的圖框內預測模式為方向性模式，則將兩個相鄰方向性模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為模式23，則將左相鄰模式（模式1）與右相鄰模式（模式13）增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為模式30，則將兩個相鄰模式（模式2與模式16）增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為非方向性模式，則將其他非方向性模式與垂直模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為DC模式，則將平面模式與垂直模式增加到MPM組。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式均不可用時，將三個額外的圖框內預測模式增加到MPM組。三個圖框內預測模式為DC模式、平面模式以及垂直模式。按照DC模式、平面模式以及垂直模式的次序或平面模式、DC模式以及垂直模式的次序將索引0、1和2分配給三個圖框內預測模式，
判斷模式組指示符是否表示MPM組（S322）。
如果模式組指示符指示MPM組，則將預測模式索引指定的MPM組的圖框內預測設置為當前預測單元的圖框內預測模式（S323）。
如果模式組不指示符指示MPM組，則將預測模式索引指定的殘餘模式組的圖框內預測設置為當前預測單元的圖框內預測模式（S324）。如以下順序步驟那樣利用預測模式索引與MPM組的圖框內預測模式導出當前單元的圖框內預測模式。
在MPM組的三個圖框內預測模式中，將模式編號最低的圖框內預測模式設置為第一候選，將模式編號中間的圖框內預測模式設置為第二候選，將模式編號最高的圖框內預測模式設置為第三候選。
1) 將預測模式索引與第一候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第一候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
2) 將預測模式索引與第二候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第二候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
3) 將預測模式索引與第三候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第三候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
4) 將最後預測模式索引的值設置為當前預測單元的圖框內預測模式的模式編號。
基於指定變換單元大小的變換大小資訊確定預測塊的大小（S330）。變換大小資訊可為一個或多個指定變換單元大小的split_transform_flags。
如果變換單元的大小等於當前預測單元的大小，則預測塊的大小等於當前預測單元的大小。
如果變換單元的大小小於當前預測單元的大小，預測塊的大小等於當前預測單元的大小。此種情況下，對當前預測單元的每個子塊執行產生重構塊的過程。亦即，產生當前子塊的預測塊和殘餘塊，透過將預測塊與殘餘塊相加產生每個子塊的重構塊。然後，產生解碼次序中下一子塊的預測塊、殘餘塊以及重構塊。使用恢復的圖框內預測模式產生所有子塊的所有預測塊。將當前子塊的重構塊的一些畫素用作下一子塊的參考畫素。因此，能夠產生更類似於初始子塊的預測塊。
接下來，判斷是否當前塊的所有參考畫素都可用，如果一個或多個參考畫素不可用，產生參考畫素（S340）。當前塊為當前預測單元或當前子塊。當前塊的大小是變換單元的大小。
圖8係為根據本發明當前塊參考畫素的位置之示意圖。如圖8所示，當前塊的參考畫素由位於（x=0，…，2N-1，y=-1）的上參考畫素、位於（x=1-，y=0，…，2M-1）的左參考畫素以及位於（x=-1，y=-1）的角畫素構成。N係為當前塊的寬度，M係為當前塊的高度。
如果在對應位置不存在重構畫素或重構畫素位於另一切片之內，則將參考畫素設置為不可用。在受約束圖框內預測模式（CIP模式）中，也將相互模式的重構畫素設置為不可用。
如果一個或多個參考畫素不可用，如下針對一個或多個不可用的參考畫素產生一個或多個參考畫素。
如果所有參考畫素都不可用，用值2L-1替代所有參考畫素的值。L的值為用於表示亮度畫素值的比特數量。
如果可用參考畫素僅位於不可用參考畫素的一側，則用最接近不可用畫素的參考畫素值替代不可用參考畫素。
如果可用參考畫素位於不可用參考畫素的兩側，則用在每側最接近不可用畫素的參考畫素的平均值或在預定方向上最接近不可用畫素的參考畫素值替代每個不可用參考畫素。
接下來，基於圖框內預測模式與當前塊的大小自適應地對參考畫素進行過濾（S350）。當前塊的大小是變換單元的大小。
在DC模式中，不對參考畫素進行過濾在垂直模式和水準模式中，不對參考畫素進行過濾。在除了垂直和水準模式的方向性模式中，根據當前塊的大小調整參考畫素。
如果當前的大小為4×4，在所有圖框內預測模式中都不對參考畫素過濾。對於8×8、16×16和32×32的大小，隨著當前塊的大小變大，對參考畫素進行過濾的圖框內預測模式數量增大。例如，在垂直模式與垂直模式預定數量的相鄰圖框內預測模式中不對參考畫素進行過濾。在水準模式和水準模式預定數量的相鄰圖框內預測模式中也不對參考畫素進行過濾。預定數量為0~7之一，隨著當前塊大小變大而減小。
接下來，根據恢復的圖框內預測模式利用參考畫素產生當前塊的預測塊（S360）。
在DC模式中，透過對位於（x=0，…N-1，y=-1）的N個參考畫素與位於（x=-1，y=0，..M-1）的M個參考畫素求平均值以產生不與參考畫素相鄰的預測塊的預測畫素。利用平均值和一個或兩個相鄰參考畫素產生與參考畫素相鄰的預測畫素。
在垂直模式中，透過拷貝對應垂直參考畫素的值來產生與左參考畫素不相鄰的預測畫素。由垂直參考畫素以及角畫素與左相鄰畫素間的方差產生與左參考畫素相鄰的預測畫素。
在水準模式中，使用相同方法產生預測畫素。
圖9係為根據本發明在圖框內預測中產生預測塊的設備之方塊圖。
根據本發明的設備300包含一語法分析單元310、一預測模式解碼單元320、一預測大小確定單元330、一參考可用性檢查單元340、一參考畫素產生單元350、一參考畫素過濾單元360以及一預測塊產生單元370。
語法分析單元310從位元流恢復當前預測單元的圖框內預測資訊。
圖框內預測資訊包含模式組指示符和預測模式索引。模式組指示符是表示當前預測單元的圖框內預測模式是否屬於最可能的模式組（MPM組）的標誌。如果標誌為1，則當前預測單元的圖框內預測單元屬於MPM組。如果標誌為0，則當前預測單元的圖框內預測單元屬於殘餘模式組。殘餘模式組包含除屬於MPM組的圖框內預測模式之外的所有圖框內預測模式。預測模式索引指定由模式組指示符指定的組之內當前預測單元的圖框內預測模式。
預測模式解碼單元320包含一MPM組構造單元321以及一預測模式恢復單元322。
MPM組構造單元321構造當前預測單元的MPM組。利用相鄰預測單元的圖框內預測模式構造MPM組。由左圖框內預測模式與上圖框內預測模式自適應地確定MPM組的圖框內預測模式。左圖框內預測模式為左相鄰預測單元的圖框內預測模式，上圖框內預測模式為上相鄰預測單元的圖框內預測模式。MPM組由三個圖框內預測模式構成。
MPM組構造單元321檢查左圖框內預測模式與上圖框內預測模式的可用性。如果不存在左或上相鄰預測單元，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。例如，如果當前預測單元位於畫面的左或上邊界，則不存在左或上相鄰預測單元。如果左或上相鄰單元位於其他切片或其他區塊之內，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。如果左或上相鄰單元是圖框間編碼的，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。如果上相鄰單元位於其他LCU之內，則將左或上相鄰單元的圖框內預測模式設置為不可用。
MPM組構造單元321如下構造當前預測單元的MPM組。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式都可用且彼此不同時，將左圖框內預測模式與上圖框內預測模式包含於MPM組中，將一個額外的圖框內預測模式加到MPM組。將索引0分配給模式編號小的一個圖框內預測模式，將索引1分配給另一個。或將索引0分配給左圖框內預測模式，將索引1分配給上圖框內預測模式。如下由左與上圖框內預測模式確定增加的圖框內預測模式。
如果左與上圖框內預測模式之一為非方向性模式，另一個為方向性模式，則將另一個非方向性模式加給MPM組。例如，如果左與上圖框內預測模式之一為DC模式，則將平面模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式之一為平面模式，則將DC模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式均為非方向性模式，則將垂直模式加到MPM組。如果左與上圖框內預測模式均為方向性模式，則將DC模式或平面模式加到MPM組。
在僅有左圖框內預測模式與上圖框內預測模式之一時，將可用的圖框內預測模式包含在MPM組中，將另外兩個圖框內預測模式加到MPM組。如下透過可用的圖框內預測模式確定增加的兩個圖框內預測模式。
如果可用的圖框內預測模式為非方向性模式，則將其他非方向性模式與垂直模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為DC模式，則將平面模式與垂直模式增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為平面模式，則將DC模式與垂直模式增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為方向性模式，則將兩個非方向性模式（DC模式與平面模式）增加到MPM組。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式都可用且彼此相同時，將可用圖框內預測模式包含於MPM組中，將兩個額外的圖框內預測模式增加到MPM組。如下透過可用的圖框內預測模式確定增加的兩個圖框內預測模式。
如果可用的圖框內預測模式為方向性模式，則將兩個相鄰方向性模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為模式23，則將左相鄰模式（模式1）與右相鄰模式（模式13）增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式是模式30，則將兩個相鄰模式（模式2與模式16）增加到MPM組。如果可用的圖框內預測模式為非方向性模式，則將其他非方向性模式與垂直模式增加到MPM組。例如，如果可用的圖框內預測模式為DC模式，則將平面模式與垂直模式增加到MPM組。
在左圖框內預測模式與上圖框內預測模式都不可用時，將三個額外的圖框內預測模式增加到MPM組。三個圖框內預測模式為DC模式、平面模式以及垂直模式。按照DC模式、平面模式以及垂直模式的次序或平面模式、DC模式以及垂直模式的次序將索引0、1和2分配給三個圖框內預測模式。
預測模式恢復單元322如下利用模式組指示符與預測模式索引導出當前預測單元的圖框內預測模式。
預測模式恢復單元322判斷模式組指示符是否表示MPM組。
如果模式組指示符指示MPM組，預測模式恢復單元322將預測模式索引指定的MPM組的圖框內預測確定為當前預測單元的圖框內預測模式。
如果模式組指示符不指示MPM組，則預測模式恢復單元322將預測模式索引指定的殘餘模式組的圖框內預測確定為當前預測單元的圖框內預測模式。如以下順序步驟那樣利用預測模式索引與MPM組的圖框內預測模式導出當前單元的圖框內預測模式。
在MPM組的三個圖框內預測模式中，將模式編號最低的圖框內預測模式設置為第一候選，將模式編號中間的圖框內預測模式設置為第二候選，將模式編號最高的圖框內預測模式設置為第三候選。
1) 將預測模式索引與第一候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第一候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
2) 將預測模式索引與第二候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第二候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
3) 將預測模式索引與第三候選比較。如果預測模式索引等於或大於MPM組的第三候選，則將預測模式索引的值增加一。否則，維持預測模式索引的值。
4) 將最後預測模式索引的值設置為當前預測單元的圖框內預測模式的模式編號。
預測大小確定單元330基於指定變換單元大小的變換大小資訊確定預測塊的大小。變換大小資訊可為一個或多個指定變換單元大小的split_transform_flags。
如果變換單元的大小等於當前預測單元的大小，預測塊的大小等於當前預測單元的大小。
如果變換單元的大小小於當前預測單元的大小，預測塊的大小等於當前預測單元的大小。此種情況下，對當前預測單元的每個子塊執行產生重構塊的過程。亦即，產生當前子塊的預測塊和殘餘塊，通過將預測塊與殘餘塊相加產生每個子塊的重構塊。然後，產生解碼次序中下一子塊的預測塊、殘餘塊與重構塊。使用恢復的圖框內預測模式產生所有子塊的所有預測塊。將當前子塊的重構塊的一些畫素用作下一子塊的參考畫素。因此，能夠產生更類似於初始子塊的預測塊。
參考畫素可用性檢查單元340判斷是否當前塊的所有參考畫素均可用。當前塊為當前預測單元或當前子塊。當前塊的大小為變換單元的大小。
如果當前塊的一個或多個參考畫素不可用，參考畫素產生單元350產生參考畫素。
如果所有參考畫素均不可用，使用值2L-1替代所有參考畫素的值。L的值為用於表示亮度畫素值的比特數量。
如果可用參考畫素僅位於不可用參考畫素的一側，則用最接近不可用畫素的參考畫素值替代不可用參考畫素。
如果可用參考畫素位於不可用參考畫素的兩側，則用在每側最接近不可用畫素的參考畫素的平均值或在預定方向上最接近不可用畫素的參考畫素值替代每個不可用參考畫素。
參考畫素過濾單元360基於圖框內預測模式和當前塊的大小自適應地對參考畫素進行過濾。
在DC模式中，不對參考畫素進行過濾在垂直模式與水準模式中，不對參考畫素進行過濾。在除了垂直與水準模式的方向性模式中，根據當前塊的大小調整參考畫素。
如果當前的大小為4×4，在所有圖框內預測模式中都不對參考畫素過濾。對於8×8、16×16以及32×32的大小，隨著當前塊的大小變大，對參考畫素進行過濾的圖框內預測模式數量增大。例如，在垂直模式和垂直模式預定數量的相鄰圖框內預測模式中不對參考畫素進行過濾。在水準模式和水準模式預定數量的相鄰圖框內預測模式中也不對參考畫素進行過濾。預定數量是0~7之一，隨著當前塊大小變大而減小。
預測塊產生單元370根據恢復的圖框內預測模式利用參考畫素產生當前塊的預測塊。
在DC模式中，透過對位於（x=0，…N-1，y=-1）的N個參考畫素與位於（x=-1，y=0，..M-1）的M個參考畫素求平均值以產生不與參考畫素相鄰的預測塊的預測畫素。利用平均值與一個或兩個相鄰參考畫素產生與參考畫素相鄰的預測畫素。
在垂直模式中，透過拷貝對應垂直參考畫素的值以產生與左參考畫素不相鄰的預測畫素。由垂直參考畫素以及角畫素與左相鄰畫素之間的方差產生與左參考畫素相鄰的預測畫素。
在水準模式中，使用相同方法產生預測畫素。
儘管已經參考其某些示範性實施例示出並描述了本發明，但本領域的技術人員將理解，可以在其中做出各種形式和細節的改變而不脫離專利申請範圍界定的本發明精神和範圍。
100:圖像編碼設備 101:畫面分割單元 102:減法器 103:變換單元 104:量化單元 105:掃描單元 106:熵編碼單元 107:逆量化單元 108:逆變換單元 109:加法器 110:後期處理單元 111:畫面儲存單元 112:圖框內預測單元 113:圖框間預測單元 200:圖像解碼設備 201:熵編碼單元 202:逆掃描單元 203:逆量化單元 204:逆變換單元 205:加法器 206:後期處理單元 207:畫面儲存單元 208:圖框內預測單元 209:圖框間預測單元 300:設備 310:語法分析單元 320:預測模式解碼單元 330:預測大小確定單元 340:參考畫素可用性檢查單元 350:參考畫素產生單元 360:參考畫素過濾單元 370:預測塊產生單元
圖1係為根據本發明的圖像編碼設備之方塊圖。 圖2係為根據本發明的圖框內預測模式之示意圖。 圖3係為根據本發明對量化參數編碼的方法之流程圖。 圖4係為根據本發明的圖像解碼設備之方塊圖。 圖5係為根據本發明在圖框內預測中產生預測塊的方法之流程圖。 圖6係為根據本發明恢復圖框內預測模式的流程之流程圖。 圖7係為根據本發明的當前塊參考畫素位置之示意圖。 圖8係為根據本發明在圖框內預測中產生預測塊的設備之方塊圖。 圖9係為根據本發明對量化參數解碼的方法之流程圖。

Claims (7)

  1. 一種解碼圖像的設備，包含：一內預測單元，用於使用一當前預測單元的一內預測模式產生一預測塊；一逆掃描單元，用於根據一逆掃描模式逆掃描多個顯著標記、多個係數符號以及多個係數級別以產生一量化塊，其中該逆掃描模式係基於該內預測模式與一變換單元的大小而選擇；一逆量化單元，用於使用一量化參數及一量化矩陣對該量化塊進行逆量化以產生一變換塊；一逆變換單元，用於逆變換該變換塊以產生一殘餘塊；以及一加法器，用於將該殘餘塊和該預測塊相加以產生一重構塊，其中該量化參數係使用一差分量化參數及一量化參數預測器而產生，該差分量化參數係利用表示該差分量化參數之絕對值的二進位串及表示該差分量化參數之符號之二進位數而被恢復，若一當前編碼單元之一左量化參數、一上量化參數及一前量化參數中的兩個或更多個量化參數可用，該量化參數預測器係利用依據一預定順序所確定之兩個可用量化參數而產生，該量化參數係針對每個量化單元而恢復，且該量化單元的一最小大小係由一畫面參數集調節，及若該量化矩陣係一用戶定義量化矩陣，該量化矩陣係透過使用逆差分脈碼調製而被恢復。
  2. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中若只有一個量化參數可用，可用的該量化參數被設置為該量化參數預測器。
  3. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中該預定順序係該左量化參數、該上量化參數及該前量化參數的順序。
  4. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中該量化單元的大小係使用最大編碼單元的大小與指定該量化單元的該最小大小的深度的尺寸而導出。
  5. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中若該左量化參數及該上量化參數為可用，該左量化參數及該上量化參數的一平均值被設置為該量化參數預測器。
  6. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中若該左量化參數為不可用，該上量化參數及該前量化參數的一平均值被設置為該量化參數預測器。
  7. 如請求項1所述的解碼圖像的設備，其中若該變換塊的大小等於或大於8×8，該量化塊係使用一最後非零係數位置及多個非零子集標誌而產生。
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