专利名称：采用可变块大小略过模式的视频编/解码方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频压缩方法和装置，特别是涉及一种采用可变块大小(variable block size)略过模式的视频编/解码方法和装置。
背景技术：
视频编码器的编码过程可实现视频压缩/视频编码。视频编码器将原始视频数据 转换成标准化比特流。经压缩的比特流能存储在存储介质，或通过传播介质传送至视频解 码器以重构运动图像序列。由于在转换过程中的数据丢失，重构的视频数据与初始的视频 数据相比质量降低。最为常见的视频编码标准是MPEG」和H. 26*0在这些标准中，视频帧被分类为帧间 帧(inter frames)和帧内帧(intra frames)，每一视频帧被分割为不相重叠的像素宏块。 宏块是视频编码的基本编码单元，且可独立地被各种编码技术编码。采用运动估计和运动 补偿的帧间预测是最常见的编码技术之一。通过利用存在于视频帧间的时间性冗余，前述 标准已经采用帧间预测作为压缩数据的主要手段。在一些较老的视频标准例如MPEG-2中， 对于帧间帧的每一宏块作出运动估计。这意味着一宏块从编码视频帧的重构图像中搜寻与 其匹配的图像块。然而，随着现代视频编码标准例如H. 264的发展，视频编码器的压缩能力 大为提高，其部分原因在于为适应不同宏块的编码提供了许多不同的选择。这些选择被称 之为编码模式，包括各种帧间模式和各种帧内模式。不同的帧间模式将宏块分割成不同大 小的更小的块。与只对一种大小的块进行运动搜寻不同，能够按照块的不同大小进行具有 灵活性的运动估计。例如，H. 264支持7种块大小，包括16x16，16x8，8x16，8x8，8x4，4x8和 4x4。除了帧间预测，各种帧内模式使用帧内预测，通过利用存在于每一视频帧内的空间性 冗余来对各种大小的图像块进行编码。除了运动估计和运动补偿技术，略过模式是另一种可能和有效的帧间预测模式。 在H. 264视频编码标准中，当量化参数值高时，略过模式是宏块编码最常使用的编码模式。 为了采用该编码模式编码宏块，16x16大小块，在帧缓存中的第一参考帧和标准化运动矢量 被使用，标准化运动矢量通常是左邻块、上邻块、右上邻块的运动矢量的中间值。该标准化 运动矢量所指针的16x16像素块在当前宏块的重构中使用，而不进行运动补偿。作为运动 矢量，该宏块的参考帧索引和残差(还包括编码块类型、量化参数差值和转换块大小索引 的一些信息)不被编码，省去了大量比特。尽管解码一端不能获得运动矢量的任何比特，例 如来自比特流的略过宏块的参考帧索引等，但解码器能够选择正确的参考帧并能获得在编 码过程中所使用的同样的运动矢量。如上所述，H. 264标准中的略过模式以与宏块大小相同的固定块大小对宏块进行 编码，然而，为了更高的预测精确性和编码效率，可变块大小这一特征在最近的视频编码标 准中广泛使用，因此，只将现有的略过模式应用于固定块大小就存在着不足，而将略过模式 应用到具有不同块大小的块则可能获得更好的性能。在另一方面，尽管H. 264标准支持的 可变块大小结构对于帧间预测支持7种块大小，但分割可能不够灵活，一些块大小不能同时在同一个宏块中存在。
发明内容
本发明的主要目的提供一种提供克服上述的已知略过模式和已知可变块大小结 构的缺陷的解决方案。由此，本发明提出用于采用可变块大小略过模式对视频序列的宏块 进行编/解码的方法和装置。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案根据本发明的一个方面，提供一种采用可变块大小略过模式的编码方法，包括以 下步骤按照每一种分割模式，将当前视频帧的编码单元分割为一个或多个块；将每一种 分割模式下的每一个块确定为略过块或非略过块；为所述编码单元选择一种分割模式；对所述编码单元所选的分割模式的信息进行编码；对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行编码；以及对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的编码。所述可变块大小可以是在基于二叉树的分割结构中获得。根据本发明的另一个方面，提供一种采用可变块大小略过模式的解码方法，包括 以下步骤对当前视频帧的编码单元的分割模式的信息进行解码；对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行解码；以及对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的解码。根据本发明的又一个方面，一种采用可变块大小略过模式的编码装置，包括用于按照每一种分割模式，将当前视频帧的编码单元分割为一个或多个块的构 件；用于将每一种分割模式下的每一个块确定为略过块或非略过块的构件；用于为所述编码单元选择一种分割模式的构件；用于对所述编码单元所选的分割模式的信息进行编码的构件；用于对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行编码的 构件；以及用于对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的编码 的构件。根据本发明的再一个方面，一种采用可变块大小略过模式的解码装置，包括用于对当前视频帧的编码单元的分割模式的信息进行解码的构件；用于对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行解码的 构件；以及对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的解码的构 件。本发明有益的技术效果是根据本发明，在编码端，将每一种分割模式下编码单元的每一个块确定为略过块或非略过块，并对分割模式的信息进行编码和哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息 进行编码，进而使略过块在略过模式下编码，而非略过块以其它编码方法(非略过模式) 编码；在解码端，对分割模式的信息和哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行解 码，进而使略过块在略过模式下解码，而非略过块以其它解码方法(非略过模式)解码。通 过上述手段，本发明的编/解码方法和装置使得可变块大小略过模式这一特性增强，使帧 间预测在此方面更灵活，有效提高了帧间模式的视频编/解码过程的处理效率。例如，在 H. 264codec JM15. 1中应用本发明，实验结果表明本发明能提高编码性能。至少部分实验结 果表明，对于低比特率区域，平均块度_比特率(BD-bitrate)减少了约2. 65 %，对于高比特 率区域，平均块度_比特率减少了约0. 61%，而对于总体比特率区域，平均块度-比特率减 少了约1.54%。本发明是可应用于新的视频编解码标准和编解码器的有效工具。
图1为根据本发明的一种示例性实施例的宏块的二叉树分割；图2A和2B为根据本发明的一种示例性实施例的图示，分别展示了宏块的所有可 能的分割模式以及8x8子块的所有可能的子块模式；图3为根据本发明的一种示例性实施例的图示，展示了将宏块分割为16x8的块和 8x16的块时所有可能的编码情形；图4为根据本发明的一种示例性实施例的流程图，展示了采用略过模式对视频序 列的宏块进行编码的方法，所述略过模式具有在基于二叉树的分割结构中的多于一种的分 割大小；图5为根据本发明的一种示例性实施例的流程图，展示了采用略过模式对视频序 列的宏块进行解码的方法，所述略过模式具有在基于二叉树的分割结构中的多于一种的分 割大小；图6为根据本发明的一种示例性实施例的结构框图，展示了采用略过模式对视频 序列的宏块进行编码的装置，所述略过模式具有在基于二叉树的分割结构中的多于一种的 分割大小；图7为根据本发明的一种示例性实施例的结构框图，展示了采用略过模式对视频 序列的宏块进行解码的装置，所述略过模式具有在基于二叉树的分割结构中的多于一种的 分割大小。
具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。以下所讨论的优选实施例采用了 H. 264视频编码标准的某些方面，包括16x16宏 块大小和帧间预测的7种块大小。然而并不限定本发明或其他实施例必须具备这些特征。在本发明的一种实施例中，除了 16x16块大小，可以将略过模式应用到其他的块 大小，例如16x8,8x16和8x8，所述略过模式对块编码而不对运动矢量、参考帧索引和残差 等编码。在其它实施例中的块大小可与以上提到的块大小不一样。根据图1中所示的宏 块分割二叉树，在最低级块之上的每个块能被分为大小相同的两个更小的块。换言之，将 16x16宏块分割为8x8子块有8种可能的情形，将8x8子块进一步分割为4x4子块也有8种
7可能的情形。图2A展示了 16x16宏块的8种可能分割模式，图2B展示了 8x8子块的8种 可能分割模式。如图2A所示，宏块的16x8分割模式和8x16分割模式将宏块分别分割为两个16x8 块和两个8x16块，其中可能一些块是略过块，一些块是非略过块。图3展示了宏块的两个16x8/8x16块的所有可能情形1)两个块都是非略过块； 2)第一个块是略过块，第二个块是非略过块；3)第一个块是非略过块，第二个块是略过块； 4)两个块都是略过块。类似的，对于图2中的16x8+8x8分割模式、8x8+16x8分割模式、 8x16+8x8分割模式、8x8+8x16分割模式和8x8分割模式，各模式下分割的每一个独立块可 被编码为一个略过块或一个非略过块。图4展示了本发明优选实施例的宏块编码流程。在本实施例中，当前视频帧的编 码单元即当前宏块。首先，在确定步骤410，对于每一种分割模式，将当前宏块分割的每一个块确定为 略过块或非略过块。对于不支持略过模式的块大小，将这些块大小对应的所有块确定为非 略过块。接着，在选择步骤420，选择宏块的最终分割模式。接下来，在编码步骤430，对所选分割模式的索引进行编码。然后，在编码步骤440，对于支持略过模式的块大小，对由宏块分割的哪些块要在 略过模式下编码的信息进行编码。有多种方法可编码这种信息。例如，在H. 264标准中，略过模式仅仅支持16x16块 大小，这种信息合并于宏块的编码模式的索引中，其中一种编码模式对16x16块在略过模 式下进行编码，而另一种编码模式对16x16块不在略过模式下进行编码。因此，16x16块大 小的信息和该宏块是否为略过块的信息在对编码模式的索引编码时编码。在本例中，编码 步骤430和440合并。除此之外，为具有支持略过模式的块大小的每一块编码具有0值或1值的标志，也 是指示一个块是否为略过块的可行途径。另外，还可以通过编码可称之为“编码类型”的索引来编码这些信息。表1展示了将宏块分割为16x8的块和8x16的块时所有可能编码类型的示例性集 合。这些编码类型可对应于图3关于略过块和非略过块的所有可能情形。表1*
权利要求
1.一种采用可变块大小略过模式的编码方法，其特征在于，包括以下步骤 按照每一种分割模式，将当前视频帧的编码单元分割为一个或多个块； 将每一种分割模式下的每一个块确定为略过块或非略过块；为所述编码单元选择一种分割模式；对所述编码单元所选的分割模式的信息进行编码；对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行编码；以及 对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码单元为宏块、子块、扩展宏块或 任意形状的像素块。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割模式为所述编码单元的基于二 叉树的分割下的可能的中间状态或最终状态，所述基于二叉树的分割将一个宏块及其所分 割部分分割为更小的大小相同的两个部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述略过块是在所述略过模式下编/解码 的像素块。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非略过块是不在所述略过模式下编/ 解码的像素块。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述略过模式不对像素块的一些信息进行编/解码。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一些信息包括运动矢量、参考帧索 引、残差、编码块模式、像素块转换的大小和形状。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述编码单元中哪些块为略过块 和哪些块为非略过块的信息进行编码的步骤包括为所述编码单元编码一个或多个值，所述值随所述编码单元中哪些块为略过块和哪些 块为非略过块的情况而变；或为每一略过/非略过块编码一个0值，并为每一非略过/略过块编码一个1值。
9.一种采用可变块大小略过模式的解码方法，其特征在于，包括以下步骤 对当前视频帧的编码单元的分割模式的信息进行解码；对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行解码；以及 对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的解码。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述编码单元为宏块、子块、扩展宏块或 任意形状的像素块。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分割模式为所述编码单元的基于二 叉树的分割下的可能的中间状态或最终状态，所述基于二叉树的分割将一个宏块及其所分 割部分分割为更小的大小相同的两个部分。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述略过块是在所述略过模式下编/解 码的像素块。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述非略过块是不在所述略过模式下编/解码的像素块。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述略过模式不对像素块的一些信息进行编/解码。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一些信息包括运动矢量、参考帧索 引、残差、编码块模式、像素块转换的大小和形状。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述编码单元中哪些块为略过块 和哪些块为非略过块的信息进行解码的步骤包括为所述编码单元解码一个或多个值，所述值随所述编码单元中哪些块为略过块和哪些 块为非略过块的情况而变；或为每一略过/非略过块解码一个0值，并为每一非略过/略过块编码一个1值。
17.一种采用可变块大小略过模式的编码装置，其特征在于，包括用于按照每一种分割模式，将当前视频帧的编码单元分割为一个或多个块的构件；用于将每一种分割模式下的每一个块确定为略过块或非略过块的构件；用于为所述编码单元选择一种分割模式的构件；用于对所述编码单元所选的分割模式的信息进行编码的构件；用于对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行编码的构件；以及用于对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的编码的构件。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述编码单元为宏块、子块、扩展宏块 或任意形状的像素块。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述分割模式为所述编码单元的基于 二叉树的分割下的可能的中间状态或最终状态，所述基于二叉树的分割将一个宏块及其所 分割部分分割为更小的大小相同的两个部分。
20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述略过块是在所述略过模式下编/解 码的像素块。
21.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述非略过块是不在所述略过模式下编/解码的像素块。
22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述非略过块是不在所述略过模 式下编/解码的像素块。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述一些信息包括运动矢量、参考帧索 引、残差、编码块模式、像素块转换的大小和形状。
24.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述用于对所述编码单元中哪些块为 略过块和哪些块为非略过块的信息进行编码的构件包括用于为所述编码单元编码一个或多个值的构件，所述值随所述编码单元中哪些块为略 过块和哪些块为非略过块的情况而变；或用于为每一略过/非略过块编码一个0值，并为每一非略过/略过块编码一个1值的 构件。
25.一种采用可变块大小略过模式的解码装置，其特征在于，包括 用于对当前视频帧的编码单元的分割模式的信息进行解码的构件；用于对所述编码单元中哪些块为略过块和哪些块为非略过块的信息进行解码的构件；以及对所述编码单元的每一个块根据其是略过块还是非略过块进行相应的解码的构件。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述编码单元为宏块、子块、扩展宏块 或任意形状的像素块。
27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述分割模式为所述编码单元的基于 二叉树的分割下的可能的中间状态或最终状态，所述基于二叉树的分割将一个宏块及其所 分割部分分割为更小的大小相同的两个部分。
28.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述略过块是在所述略过模式下编/解 码的像素块。
29.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述非略过块是不在所述略过模式下编/解码的像素块。
30.根据权利要求28或29所述的装置，其特征在于，所述一些信息包括运动矢量、参考 帧索引、残差、编码块模式、像素块转换的大小和形状。
31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述一些信息包括运动矢量、参考帧索 引、残差、编码块模式、像素块转换的大小和形状。
32.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述用于对所述编码单元中哪些块为 略过块和哪些块为非略过块的信息进行解码的构件包括用于为所述编码单元解码一个或多个值的构件，所述值随所述编码单元中哪些块为略 过块和哪些块为非略过块的情况而变；或用于为每一略过/非略过块解码一个0值，并为每一非略过/略过块解码一个1值的 构件。
全文摘要
本发明提供了用于视频编/解码的方法和装置，能够在基于二叉树的结构中将每个宏块分割成各种块大小的小块，并将略过模式用到大小可变块。在编码端为每一分割模式确定宏块的每一个块为略过块或非略过块，以在略过模式和其它编码模式之间选择该块的编码模式。对关于分割模式的信息和哪些块在略过模式下编码的信息进行编码。编/解码端根据其是略过块还是非略过块对块信息进行相应的编/解码。本发明能够提高编/解码的效率和灵活性。
文档编号H04N7/26GK102118615SQ201010003838
公开日2011年7月6日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者刘雨, 火焰, 甘殷豪, 萧允治, 郑嘉雯, 陈锐霖 申请人:香港应用科技研究院有限公司