[發(fā)明專利]條件于系數(shù)數(shù)目的自適應(yīng)插值濾波器編碼

無效

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• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103796014A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 朱洪波
• 主分類號: H04N19/117
• 分類號: H04N19/117;H04N19/567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字視頻壓縮領(lǐng)域，具體涉及到視頻信號預(yù)測殘差變換系數(shù)的量化參數(shù)的編碼。

背景技術(shù)

數(shù)字視頻是通過對時域和空域連續(xù)的自然場景進行時域和空域連續(xù)采樣所得。如圖1所示，數(shù)字視頻由一系列時域上的視頻幀所組成，每個視頻幀表示自然場景在某個時間的空域采樣，它由二維均勻采樣的視覺像素組成。每個像素由一系列描述像素亮度和色彩的數(shù)字組成，在視頻編碼中，最廣泛被使用的格式是YUV格式，這種格式中，每個像素由一個亮度分量Y，兩個色差分量U和V組成，一般對U和V分量水平和垂直方向各進行一次下采樣，這樣每相鄰的4個像素共用1個U和1個V分量，這就是YUV4：2：0格式。

最廣泛被使用的視頻編碼技術(shù)是塊基混合運動補償DCT變換視頻編碼技術(shù)，其中最有代表性的是MPEG和VCEG正在聯(lián)合制定的國際標(biāo)準(zhǔn)HEVC。如圖2所示，HEVC編碼器首先把輸入幀被劈分成一個個NxN（其中N為2的冪次，其最小為8，最大可以到64）的塊，稱為最大編碼單元（LCU），然后從左到右，從上到下依次對LCU進行編碼。在HEVC中，基本的預(yù)測變換編碼單位稱為編碼單元（CU），對于一個大小為2Nx2N的LCU，可以把它作為一個CU直接進行預(yù)測變換編碼，也可以把它以四分樹的方式劈分為4個大小為NxN的單元進行預(yù)測變換編碼，而對于每個NxN的單元，它也既可以作為一個CU進行預(yù)測-變換-編碼，也可以繼續(xù)以四分樹的方式劈分為4個更小的單元進行編碼。圖3所示既是一個LCU的編碼劈分圖，圖中LCU被劈分為4個等尺寸CU，而4個CU中的第一個、第三個和第四個又分別進行了繼續(xù)的劈分。CU最小為8x8，最大可以和LCU等尺寸。對每個待編碼的CU，首先從已編碼的重構(gòu)幀中計算出一個對當(dāng)前塊的預(yù)測，并與當(dāng)前塊相減，殘差依次執(zhí)行DCT變換、量化，然后反量化、反DCT變換得到重構(gòu)宏塊，存入重構(gòu)幀序列中，用于對其后編碼的CU產(chǎn)生預(yù)測信號。由于精確的DCT變換是浮點變換，所以實際中一般用DCT變換的整數(shù)近似或者KLT變換的整數(shù)近似來代替。

CU的預(yù)測有2種，第一種是幀內(nèi)預(yù)測，即只使用當(dāng)前編碼幀的已重構(gòu)的像素對當(dāng)前CU進行預(yù)測。當(dāng)前最流行的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)是幀內(nèi)方向預(yù)測技術(shù)。幀內(nèi)方向預(yù)測直接以CU為單位進行。HEVC中所使用的角度幀內(nèi)預(yù)測如圖4所示。圖4所示白色黑框塊是當(dāng)前編碼CU，左邊和上邊的灰色條帶是當(dāng)前CU左上的已重構(gòu)像素，他們用來生成當(dāng)前CU的預(yù)測信號。每一個幀內(nèi)方向預(yù)測模式說明一個當(dāng)然的預(yù)測方向，對于如圖4所示編碼CU中的某一行或某一列（用豎狀網(wǎng)格表示），根據(jù)預(yù)測方向找到左上重構(gòu)塊中的相應(yīng)的像素，如圖4中黑色像素塊所示，作為當(dāng)前行或列的預(yù)測。圖4右側(cè)所示的列預(yù)測因為左邊靠上的重構(gòu)像素不存在，所以在實際的預(yù)測開始前，需要根據(jù)當(dāng)前預(yù)測方向從當(dāng)前塊上邊的重構(gòu)像素根據(jù)當(dāng)前幀內(nèi)預(yù)測方向映射過去，如圖5所示。在HEVC中共有33種不同的方向預(yù)測模式，如圖6所示。

CU的第二種預(yù)測是幀間預(yù)測，這時當(dāng)前塊的預(yù)測從時域上在當(dāng)前幀前或當(dāng)前幀后的重構(gòu)幀中的選取。在HEVC中，預(yù)測以預(yù)測單元（PU）為基本單位。一個2Nx2N大小的CU有4種PU劃分模式，它既可以作為單一的PU執(zhí)行運動補償，也可以分割成幾個PU分別執(zhí)行不同的運動補償，如圖7所示。對于一個任意形狀的PU，運動補償過程如圖8、圖9、圖10和圖11所示。顯示時間為t的幀是當(dāng)前編碼幀，黑色塊是當(dāng)前編碼塊。顯示時間為t-t0、t-2*t0、t+t0幀是重構(gòu)幀，其中具有點狀邊界的灰色塊是與當(dāng)前編碼塊同一空域位置的塊。顯示時間為t-t0、t-2*t0、t+t0幀都可以作為當(dāng)前編碼塊的預(yù)測。在圖8中，運動向量MV0指向當(dāng)前塊的前向預(yù)測塊BLK0。在圖9中，運動向量MV1指向當(dāng)前塊的后向預(yù)測塊BLK1。在圖10中，運動向量MV指向當(dāng)前塊的前向預(yù)測塊BLK0，MV的反方向指向后向預(yù)測塊BLK1，BLK0和BLK1的平均作為當(dāng)前塊的預(yù)測。在圖11中，運動向量MV0指向當(dāng)前塊的前向預(yù)測塊BLK0，運動向量MV1指向當(dāng)前塊的后向預(yù)測塊BLK1，BLK0和BLK1的平均作為當(dāng)前塊的預(yù)測。在前向預(yù)測、后向預(yù)測和對稱預(yù)測中，只有一個運動參數(shù)（包括運動向量和參考圖像）需要編碼，而在雙向預(yù)測模式中，2個運動參數(shù)需要編碼。對于每種時域補償模式，編碼器通過率失真優(yōu)化的運動估計過程得到最優(yōu)的運動參數(shù)，并將其編入碼流。由于運動向量可以指向非整數(shù)位置的像素，所以需要使用插值濾波器計算出非整數(shù)像素的像素值。

本發(fā)明描述了一種條件于非零系數(shù)數(shù)目的自適應(yīng)時域運動補償插值濾波器編碼方法，它能提供更高的編碼效率。

發(fā)明內(nèi)容