视频编解码的方法和设备技术

一种关于4:2:2色度子采样格式的视频编码的方法，包括：将图像数据分成变换单元；在非正方形变换单元的情况下，在应用空间频率变换之前将非正方形变换单元分成正方形块；并且将空间频率变换应用到正方形块以生成空间频率系数的相应集合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】视频编解码的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求于在先申请日期2012年4月26日提交给英国知识产权局的GB1207459.7的权益，通过引用将其全部内容结合在此。
本公开内容涉及用于在视频编码和解码中进行色度处理的方法和设备。
技术介绍
本文中所提供的“
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”说明为用于对本公开的背景作一般性说明为目的。专利技术人的某些工作(即已在此
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部分中作出描述的工作)以及说明书中关于某些尚未成为申请日之前的现有技术的内容，无论是以明确或隐含的方式均不被视为相对于本专利技术的现有技术。当前视频编解码器(编码器-解码器)，诸如H.264/MPEG-4高级视频编码(AVC)主要通过仅编码连续视频帧之间的差(difference，差分)实现数据压缩。这些编解码器使用所谓宏块的规则阵列，每个宏块用作与以前视频帧中的对应宏块比较的区域，然后根据视频序列中对应的当前和以前的宏块之间或视频序列的单个帧内的相邻宏块之间建立的运动度(degreeofmotion)对宏块内的图像区域进行编码。高效率视频编码(HEVC)，也被称为H.265或MPEG-H部分2，是H.264/MPEG-4AVC的推荐接替者。与H.264相比，HEVC旨在改善视频质量并使数据压缩率加倍，并且像素分辨率可从128×96伸缩至7680×4320，大致相当于从128kbit/s到800Mbit/s的比特率。HEVC将在现有H.264和MPEG标准中建立的宏块替换为基于编码单元(CU)的更灵活的方案，该编码单元是可变大小的结构。因此，当编码视频帧中的图像数据时，可响应于表观图像复杂度或检测的运动级来选择CU尺寸，而不是使用均匀分布的宏块。因此，在帧之间运动很少以及帧内具有很少变化的区域中能够实现更大的压缩，同时在高帧间运动或图像复杂度的区域中能够保持更好的图像质量。每个CU包含图像内或图像间预测类型的一个或多个块尺寸可变的预测单元(PU)以及包含用于空间块变换和量化的系数的一个或多个变换单元(TU)。PU的目的是包围所有的采样相对于先前编码图像(帧间编码)具有共同的运动或与直接邻近PU的采样(帧内编码)具有一致关系处的图像的区域。这样，在空间频率变换之前从所包围的区域中移去最大信息量。PU级是指定的定义预测操作的参数。类似地，TU的目的是包围包含最少不同空间频率的最大可能区域。TU尺寸的选择是在能够编码的图像数据量(因此最大可能尺寸)与需要编码的比特数(因此最少不同空间频率)之间的权衡。在图像的详细区域中，TU必须小因为只有小区域的采样会共有类似的特性。相反，在平面区域中，TU可以是大的因为所有的采样共有类似的特性。此外，TU尺寸通过变换尺寸上的实际限制来支配，因为TU尺寸增加，变换的计算复杂度指数地增加。从实施的立场看也希望仅具有几个不同的预设尺寸，这样使得需要存储较少的变换矩阵而且使得使用其自身的专门的硬件/软件能计算每个尺寸。在AVC中，仅4×4和8×8变换是可行的；在HEVC中，这已经被扩展至也包括16×16和32×32变换。此外，为三个通道中的每个设置PU和TU块；亮度(Y)，亮度(luminance)或亮度(brightness)通道，其可被认为是灰度通道，以及两个色差或色度(色品)通道；Cb和Cr。这些通道为亮度通道的灰度图像提供颜色。术语Y和亮度在本文中可互换使用，并且类似地术语Cb和Cr、以及色度视情况可互换地使用。在HEVC中，所谓的4:2:0块结构被提出用于消费者设备，其中在每个色度通道中使用的数据量是亮度通道中数据量的四分之一。这是因为人们主观地对亮度变化比颜色变化更敏感，因此可以在颜色通道中使用较大的压缩和/或较少信息，而没有主观的质量损失。然而，对于专业广播和数字影院设备，希望在色度通道中具有较少压缩(或更多的信息)，这可能会影响当前处理(诸如HEVC处理)操作。
技术实现思路
本公开解决或减轻该处理引发的问题。在所附权利要求中限定本公开的各个方面和特征。应当理解，本专利技术的前述总体描述和以下具体实施方式对于本技术是示例性的而不是限制性的。附图说明在结合附图参照以下详细描述更好地理解本专利技术时，可以更容易获得对本专利技术以及其许多附带优点的更加全面的理解。图1A是针对HEVC中不同的4:2:0方案的CU大小的编码单元、预测单元和变换单元块大小的示意图。图1B是针对HEVC中不同的4:2:0方案的CU大小的编码单元、预测单元和变换单元块大小的示意图。图2是针对HEVC中的4:2:0方案的帧内预测模式方向的示意图。图3是示出用于通过运动矢量进行选择的4:2:0方案亮度和色度PU内插的示意图。图4是示出了根据本公开实施方式用于通过运动矢量进行选择的4:2:2方案亮度和色度PU内插的示意图。图5是针对HEVC中4:2:0方案的量化参数关联表的示意图。图6是根据本公开实施方式的HEVC编码器的示意图。图7A至图7T是根据本公开的实施方式的高效率视频编码的各个方法的流程图。具体实施方式公开了一种在高效率视频编解码器中进行色度处理的设备和方法。在以下描述中，为了提供本公开的实施方式的彻底了解而呈现了大量细节。然而，对于本领域的普通技术人员显然的是不必采用这些特定细节来实施本专利技术。相反，在适当的情况下，出于清楚的目的省略对本领域技术人员已知的细节。将仅通过实例描述根据HEVC标准和/或建议的所谓高效率编解码器。术语HEVC或“高效率”并不视为对本公开或实施方式的技术本质的限制。以下论述的该类型的视频编码和解码，利用对表示图像块与该图像块的预测版本之间的差的残差图像块编码的正向编码路径。用于产生预测图像块的图像块实际上是图像块的解码版本而不是原始图像块。原因是考虑到在解码器处不能获得原始输入图像块，为了确保编码器和解码器都用相同的源数据工作。所以，编码器也包括反向解码路径，如下面参考图6所述。编码器的反向解码路径和解码器的相应正向解码路径的操作应该是相同的。因此，在如下编码器的上下文中描述的至少一些技术特征(例如，那些与图像块的预测有关的技术特征)也适用于解码器的操作。在适当的情况下，编码器和解码器两者都被认为是本公开的实施方式。块结构如上所述，提出的HEVC标准使用已知为4:2:0方案的特定色度采样方案。4:2:0方案可被用于家用/消费者设备。然而，其他几个方案也是可以的。具体地，所谓的4:4:4方案将会适合于专业广播、母带处理(mastering)和数字影院，原则上会具有最高的质量和数据速率。类似地，所谓的4:2:2方案能够用于专业广播、母带处理和数字影院，但具有一些保真度损失。下面将描述这些方案和它们相应的PU和TU块结构。此外，其他方案包括4:0:0单色方案。在4:4:4方案中，Y、Cb和Cr三个通道中的每个具有相同的采样率。因此，原则上，在这种方案中，色度数据将是亮度数据的两倍。因此，在HEVC中，在这种方案中，三个Y、Cb和Cr通道中的每个将具有尺寸相同的PU和TU块；例如，8×8亮度块将会具有针对两个色度通道中的每个的相应8×8色度块。因此，在这种方案中，每个通道中块尺寸之间通常会是直接1:1的关系。在4:2:2中，以亮度的一半采样率对两个色度分量进行采样(例如，使用垂直或水平子采样)。因此，原则上，在这种方案中，色度数据将与亮度数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频编码的方法，所述方法包括：将图像数据分成变换单元；在非正方形变换单元的情况下，在应用空间频率变换之前将所述非正方形变换单元分割成正方形块；并且对所述正方形块应用空间频率变换以生成空间频率系数的相应集合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.26 GB 1207459.71.一种视频编码的方法，所述方法包括：将图像数据分成预测单元和变换单元；在非正方形变换单元的情况下，在应用空间频率变换之前将所述非正方形变换单元分割成正方形块；对所述正方形块应用空间频率变换以生成将被量化的空间频率系数的相应集合；以及将用于正方形预测单元的帧内预测模式角与用于非正方形预测单元的不同帧内预测模式角相关联。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：组合与从变换单元导出的所述正方形块有关的所述空间频率系数的集合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述分割的步骤包括应用哈尔变换。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述非正方形变换单元是矩形变换单元，并且所述分割的步骤包括选择该矩形变换单元的中心轴线的任一侧的各自的正方形块。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述非正方形变换单元是矩形变换单元，并且所述分割的步骤包括选择所述变换单元的采样的交替行或列。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述变换单元在水平方向上具有两倍于垂直方向上的采样。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于帧内预测单元的变换单元，在生成关于所述预测单元的预测图像数据之前执行所述分割的步骤。8.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：启用非正方形四叉树变换；启用非对称运动划分；并且选择变换单元块大小以与所得到的非对称预测单元块布局对齐。9.根据权利要求1或2所述的方法，对于4:2:2色度子采样格式，所述方法包括以下步骤：使用对相应4:2:0格式预测单元采用的色度滤波器内插色度帧内预测单元，所述色度帧内预测单元具有两倍于所述相应4:2:0格式预测单元的高度的高度；并且仅使用所内插的色度预测单元的交替垂直值。10.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：导出用于预测单元的亮度运动矢量；并且独立导出用于所述预测单元的色度运动矢量。11.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：指示亮度残差数据将被无损地包含于比特流中；并且独立指示色度残差数据将被无损地包含于所述比特流中。12.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：提供亮度与色度量化参数之间的量化参数关联表，其中，最大色度量化参数值比最大亮度量化参数小6。13.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：定义一个或多个量化矩阵作为关于针对不同色度子采样格式定义的量化矩阵的差值。14.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：从与色度变换单元一起使用的亮度上下文变量图映射熵编码上下文变量；并且使用映射的所述上下文变量来熵编码色度变换单元的一个或多个系数。15.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：启用自适应环路...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·亚历山大·戈梅，尼古拉斯·里安·桑德斯，卡尔·詹姆斯·沙曼，保罗·詹姆斯·西尔考克，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP