帧内预测方法以及使用该方法的编码器和解码器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及帧内预测方法和使用其的编码器和解码器。根据本发明的一个实施例的帧内预测方法包括以下步骤∶导出当前块的预测模式；和基于当前块的预测模式产生相对于当前块的预测块。当当前块的预测模式是内部角度的预测模式的时候，在预测块的左边界采样和上边界采样当中的边界采样的值基于放置在内部角度的预测模式的预测方向中的参考采样，和基于相邻的参考采样被导出。
【专利说明】帧内预测方法以及使用该方法的编码器和解码器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在视频编码器和视频解码器中的帧内预测方法，并且更具体地，涉及一种导出当前块的预测块的特定边界采样的值的方法和使用该方法的设备。
【背景技术】
[0002]近年来，对高分辨率和高质量视频的需要已经在各个应用领域中增长。但是，由于视频具有更高的分辨率和更高的质量，有关视频的数据量不断增长。
[0003]当具有大量数据的高分辨率和高质量视频使用诸如现有的有线和无线宽带线路介质传输，或者存储在现有的存储介质中的时候，其传输成本和存储成本增加。因此，为了有效地传输、存储和再现高分辨率和高质量视频，可以使用高效率的视频压缩技术。
[0004]为了提高视频压缩效率，可以使用帧间预测方法和帧内预测方法。
[0005]在帧间预测中，当前图片的像素值从临时地先前的和/或后续的图片中预测。在帧内预测中，当前图片的像素值使用在相同的图片中的像素间关系被预测。在帧内预测中，当前图片的像素值使用当前图片的像素信息被预测。
[0006]除了帧间预测和帧内预测之外，可以使用用于防止由于照度变化等等导致的在质量方面退化的权重预测、将短码分配给具有高出现频率的符号和将长码分配给具有低出现频率的符号的熵编码等等。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明的一个目的是提供一种有效的视频压缩技术和使用该技术的设备。
[0009]本发明的另一个目的是提供一种可以增强预测效率的帧内预测方法和使用该方法的设备。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种导出当前块的预测块的特定的边界采样值的方法和使用该方法的设备。
[0011]问题的解决方案
[0012]根据本发明的一个方面，提供了一种帧内预测方法。该帧内预测方法包括以下步骤:导出当前块的预测模式；和基于预测模式构建当前块的预测块。当预测模式是方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)的时候，不位于在预测块的左边界采样和上边界采样当中的方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)的预测方向中的边界采样的值基于位于预测方向中的参考采样和邻近于边界采样的参考采样被导出。
[0013]当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式时,左边界采样的值可以基于左边界采样的上参考采样和邻近于左边界采样的参考采样被导出。除了左边界采样以外的预测的采样的值可以被导出为预测的采样的上参考采样的值。
[0014]当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式时,左边界采样的值可以基于左边界采样的上参考采样、邻近于左边界采样的参考采样和邻接于当前块的左上边缘的参考采样被导出。
[0015]当方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是水平预测模式时，上边界采样的值可以基于上边界采样的左参考采样和邻近于上边界采样的参考采样被导出。除了上边界采样以外的预测的采样的值可以被导出为预测的采样的左参考采样的值。
[0016]当方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是水平预测模式时，上边界采样的值可以基于上边界采样的左参考采样、邻近于上边界采样的参考采样和邻接于当前块的左上边缘的参考采样被导出。
[0017]当预测方向是右上方向的时候，左边界采样的值可以基于位于预测方向中的参考采样和邻近于左边界采样的参考采样被导出。
[0018]当预测方向是左下方向的时候，上边界采样的值可以基于位于预测方向中的参考采样和邻近于上边界采样的参考采样被导出。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种视频编码器。该视频编码器包括:预测模块，其基于当前块的预测模式构建当前块的预测块；和熵编码模块，其编码关于预测块的信息。当预测模式是方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)的时候，预测模块基于位于预测方向中的参考采样和邻近于边界采样的参考采样，导出不位于在预测块的左边界采样和上边界采样当中的方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)的预测方向中的边界采样的值。
[0020]根据本发明的再一个方面，提供了一种视频解码器。该视频解码器包括:熵解码模块，其熵解码从编码器接收的信息；和预测模块，其基于熵解码的信息构建当前块的预测块。当当前块的预测模式是方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)的时候,预测模块基于位于预测方向的参考采样和邻近于边界采样的参考采样，导出不位于在预测块的左边界采样和上边界采样当中的方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)的预测方向中的边界采样的值。
[0021 ] 当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式时，该预测模块可以基于左边界采样的上参考采样和邻近于左边界采样的参考采样导出左边界采样的值。
[0022]当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式时，该预测模块可以基于左边界采样的上参考采样、邻近于左边界采样的参考采样和邻接于当前块的左上边缘的参考采样导出左边界采样的值。
[0023]当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是水平预测模式时，该预测模块可以基于上边界采样的左参考采样和邻近于上边界采样的参考采样导出上边界采样的值。
[0024]当方向性巾贞内预测模式(Intra_Angular预测模式)是水平预测模式时，该预测模块可以基于上边界采样的左参考采样、邻近于上边界采样的参考采样和邻接于当前块的左上边缘的参考采样导出上边界采样的值。
[0025]有益效果
[0026]根据本发明，有可能增强帧内预测效率和改善视频压缩性能。
[0027]根据本发明，有可能提高设置位于邻近于参考采样的预测的采样值的精度。【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示意地图示根据本发明的实施例的视频编码器的框图。
[0029]图2是示意地图示根据本发明的实施例的视频解码器的框图。
[0030]图3是示意地图示在视频解码器中的帧内预测方法的流程图。
[0031]图4是以帧内预测模式图示预测方向的图。
[0032]图5是图示其中当前块以Intra_DC预测模式编码的示例的图。
[0033]图6是图示根据本发明的实施例其中在帧内预测模式中预测方向是垂直的示例的图。
[0034]图7是图示根据本发明的实施例其中在帧内预测模式中预测方向是水平的示例的图。
[0035]图8是图示其中帧内预测模式取决于预测方向被划分的示例的图。
[0036]图9是图示根据本发明的实施例其中在帧内预测模式中预测方向是右上方向的示例的图。
[0037]图10是图示根据本发明的实施例其中在帧内预测模式中预测方向是左下方向的示例的图。
[0038]图11是图示根据本发明的另一个实施例其中在帧内预测模式中预测方向是垂直的示例的图。
[0039]图12是图示根据本发明的另一个实施例其中在帧内预测模式中预测方向是水平的示例的图。
[0040]图13是示意地图示在根据本发明的系统中的编码器操作的图。
[0041]图14是示意地图示在根据本发明的系统中的解码器操作的图。
【具体实施方式】
[0042]本发明可以具有各种实施例，并且其特定的实施例将参考附图详细描述。但是，本发明不局限于特定的实施例，并且不脱离本发明的技术范围的情况下可以以各种形式修改。
[0043]在以下的描述中使用的术语仅仅用于描述特定的实施例，但是，不意欲用于限制本发明的技术精神。单数的表示包括复数表示，只要其清楚不同地读出。
[0044]另一方面，在本发明描述的附图中的要素在视频编码器/解码器中为解释不同的特定功能的便利的目的独立地绘制，并且不意味相应的要素由单独的硬件或者单独的软件实施。例如，两个或更多个该要素可以合并以形成单个要素，或者一个要素可以被分成多个要素。在不脱离本发明的概念的情况下，其中该要素被合并和/或分解的实施例属于本发明的范围。
[0045]在下文中，本发明的示例性实施例将参考附图详细描述。在该附图中类似的组成将由类似的附图标记引用，并且不会重复地描述。
[0046]图1是示意地图示根据本发明的实施例的视频编码器的框图。参考图1，视频编码器100包括图片分解模块105、预测模块110、变换模块115、量化模块120、重新排列模块125、熵编码模块130、去量化模块135、反变换模块140、滤波模块145，和存储器150。
[0047]该图片分解模块105可以将输入图像划分为一个或多个处理单元。在这里，该处理单元可以是预测单元(“PU”)、变换单元(“TU”)，或者编码单元(“CU”)。
[0048]该预测模块110包括执行帧间预测处理的帧间预测模块，和执行帧内预测处理的帧内预测模块。该预测模块110对由图片分解模块105分解的图片的处理单元执行预测处理以构建预测块。在这里，图片的处理单元可以是⑶、TU或者PU。该预测模块110确定是否将对相应的处理单元执行帧间预测或者帧内预测，并且使用确定的预测方法执行预测处理。在这里，经受该预测处理的处理单元可以不同于被确定预测方法的处理单元。例如，该预测方法可以以PU为单位确定，并且该预测处理可以以TU为单位执行。
[0049]在帧间预测中，该预测处理基于有关当前图片的先前的图片和/或后续的图片中的至少一个的信息执行以构建预测块。在帧内预测中，该预测处理基于当前图片的像素信息被执行以构建预测块。
[0050]在帧间预测中，参考图片被选择用于当前块，并且具有与当前块相同大小的参考块被以像素间采样为单位选择。随后，其中来自当前块的残留值被最小化并且运动矢量幅值被最小化的预测块被构建。在帧间预测中，可以使用跳跃模式、合并模式、MVP(运动矢量预测)模式等等。该预测块可以以小于整数像素，诸如1/2像素采样和1/4像素采样的像素采样为单位构建。在这里，该运动矢量也可以以小于整数像素的像素采样为单位表示。例如，亮度分量可以以1/4像素为单位表示，并且色度分量可以以1/8像素为单位表示。诸如经由帧间预测选择的参考图片的索引、运动矢量和残留信号的信息被熵编码并且被发送给解码器。
[0051]在帧内预测中，该预测模式可以由预测单元确定，并且该预测处理可以由预测单元或者变换单元执行。在帧内预测中，可以支持33个方向的预测模式和至少二个无方向的模式。在这里，无方向的预测模式可以包括DC预测模式和平面模式。
[0052]另一方面，当在本说明书中使用采样的时候，这指的是使用采样的信息，例如，像素值。为了解释便利的目的，表示“使用采样信息”或者“使用像素值”可以简单地由“使用米样”表不。
[0053]预测单元可以具有各种大小/形状。例如，在帧间预测的情况下，预测单元可以具有诸如2NX2N、2NXN、NX 2N和NXN的大小。在帧内预测的情况下，该预测单元可以具有诸如2NXN和NXN的大小。在这里，具有NXN大小的预测单元可以被设置仅仅用于特定的情形。例如，具有NXN大小的预测单元可以被设置仅仅用于具有最小大小的编码单元，或者可以被设置仅仅用于帧内预测。除了具有以上提及的大小的预测单元之外，具有诸如NXmN、mNXN、2NXmN和mNX2N(其中m〈l)大小的预测单元可以另外定义和使用。
[0054]在所构建的预测块和原始块之间的残留块可以被输入至变换模块115。诸如用于预测的预测模式、预测单元和运动矢量的信息由熵编码模块130熵编码并且发送给解码器。
[0055]该变换模块115对残留块执行变换处理，并且生成变换系数。在该变换模块115中的该处理单元可以是变换单元，并且可以具有四树结构。该变换单元的大小可以在预先确定的最大和最小的大小的范围内确定。该变换模块115可以使用DCT (离散余弦变换)和/或DST (离散正弦变换)变换残留块。
[0056]该量化模块120量化由变换模块115创建的变换系数，并且创建量化系数。由量化模块120创建的量化系数被提供给重新排列模块125和去量化模块135。[0057]该重新排列模块125可以重新排列从量化模块120提供的量化系数。通过重新排列该量化系数，有可能提高在熵编码模块130中的编码效率。该重新排列模块125通过使用系数扫描方法将以二维块的形式的量化系数重新排列为一维矢量的形式。该重新排列模块125可以基于从量化模块120提供的量化系数的随机统计通过改变系数扫描的顺序提高在熵编码模块130中的熵编码效率。
[0058]该熵编码模块130对通过重新排列模块125重新排列的量化系数执行熵编码处理。在这里，可以使用诸如指数golomb方法和CABAC(上下文自适应的二进制运算编码)方法的编码方法。该熵编码模块130编码从预测模块110发送的诸如模块类型信息、预测模式信息、分解单元信息、预测单元信息、传输单元信息、运动矢量信息、参考图片信息、模块内插信息，和滤波信息的各种信息。
[0059]必要时，该熵编码模块130可以将预先确定的变化赋予给要发送的参数集或者语法。
[0060]去量化模块135去量化由量化模块120量化的值。反变换模块140反向地变换由去量化模块135去量化的值。由去量化模块135和反变换模块140重建的残留块被增加给由预测模块110构建的预测块以构建重建的块。
[0061]该滤波模块145对重建的图片应用去块滤波、ALF(自适应循环滤波)、SAO(采样自适应偏移)等等。
[0062]该去块滤波在重建的图片中除去在块之间的边界处产生的块失真。ALF基于将原始图片与重建的图片比较的结果值由去块滤波滤波执行滤波处理。只有当需要高效率时可以应用ALF。SAO以像素为单位重建在具有去块滤波被适用于其的残留块和原始图片之间的偏移差，并且以频带偏移、边缘偏移等等的形式应用。
[0063]另一方面，用于帧间预测的重建的模块可能不经受滤波处理。
[0064]该存储器150存储重建的块或者图片。存储在存储器150中的该重建的块或者图片被提供给执行帧间预测的预测模块110。
[0065]图2是示意地图示根据本发明的实施例的视频解码器的框图。参考图2，视频解码器200包括熵解码模块210、重新排列模块215、去量化模块220、反变换模块225、预测模块230、滤波模块235，和存储器240。
[0066]当视频比特流被从编码器输入的时候，该输入的比特流可以基于其中视频信息由视频编码器处理的顺序被解码。
[0067]例如，当视频编码器使用CAVLC执行熵编码处理的时候，该熵解码模块210使用对应于熵解码处理的CABAC执行熵解码处理。
[0068]由熵解码模块210熵解码的残留信号被提供给重新排列模块215，并且在由熵解码模块210熵解码的信息当中用于构建预测块的信息被提供给预测模块230。
[0069]该重新排列模块215基于在视频编码器中使用的重新排列方法重新排列由熵解码模块210熵解码的比特流。该重新排列模块215被提供有与由编码器执行的系数扫描有关的信息，并且通过基于其中由编码器执行的扫描的扫描顺序反向地执行扫描，重建和重新排列以一维矢量的形式表示的系数为以二维块的形式的系数。
[0070]去量化模块220基于从编码器提供的量化参数和该块的重新排列的系数值执行
去量化。[0071]该反变换模块225执行由编码器的变换模块执行的变换的反变换。该反变换可以基于由编码器确定的传输单元或者分解单元被执行。该编码器的变换模块可以根据诸如预测方法、当前块的大小，和预测方向的多条信息，有选择地执行DCT和DST，并且该解码器的反变换模块225可以基于关于由编码器的变换模块执行的变换的变换信息执行反变换。
[0072]该预测模块230基于从熵解码模块210提供的预测块结构信息，和从存储器240提供的预先地解码的块和/或图片信息构建预测块。该重建的块被基于由预测模块230构建的预测块和从反变换模块225提供的残留块被构建。例如，当当前块被以帧间预测模式编码的时候，基于包括在当前图片的先前的图片和后续的图片中的至少一个中的信息，对当前预测单元执行帧间预测。在这里，为帧间预测所必需的运动信息，诸如运动矢量和参考图片索引可以从编码器提供的跳越标记、合并标记等等中导出。
[0073]该重建的块和/或图片可以提供给滤波模块235。该滤波模块235对重建的块和/或图片执行去块滤波处理、SAO (采样自适应偏移)处理，和/或自适应循环滤波处理。
[0074]该重建的图片或者块可以存储在存储器240中用作参考图片或者参考块，并且可以提供给输出模块(未不出)。
[0075]另一方面，该编码器基于编码目标块的视频信息，使用最有效的编码方法对编码目标块进行编码，并且该解码器基于在编码器中使用的编码方法确定解码方法。在编码器中使用的编码方法可以从编码器发送的比特流，或者基于解码目标块的信息被导出。当当前块被以帧内预测模式编码的时候，构建预测块的帧内预测基于当前图片的像素信息被执行。
[0076]图3是示意地图 示在视频解码器中的帧内预测方法的流程图。
[0077]该解码器导出当前块的预测模式(S310)。
[0078]帧内预测模式可以具有取决于用于预测的参考采样的位置的预测方向。具有预测方向的帧内预测模式称为方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)。相反地，不具有预测方向的帧内预测模式的示例包括Intra_Planar预测模式、Intra_DC预测模式和Intra_Fromlum 预测模式。
[0079]图4图示帧内预测模式的预测方向，并且表1示出在图4中图示的帧内预测模式的模式值。
[0080]表1
[0081]
【权利要求】
1.一种帧内预测方法，包括以下步骤: 导出当前块的预测模式；和 基于所述预测模式构建所述当前块的预测块， 其中，所述预测模式是方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)，和 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，不位于在所述预测块的左边界采样和上边界采样当中的所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)的所述预测方向的边界采样的值基于位于所述预测方向中的参考采样和邻近于所述边界采样的参考采样被导出。
2.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述左边界采样的值基于所述左边界采样的上参考采样和邻近于所述左边界采样的参考采样被导出。
3.根据权利要求2所述的帧内预测方法，其中，在所述构建所述预测块的步骤中，除了所述左边界采样以外的预测的采样的值被导出为所述预测的采样的所述上参考采样的值。
4.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)是垂直预测模式，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述左边界采样的值基于所述左边界采样的上参考采样、邻近于所述左边界采样的参考采样和邻接于所述当前块的左上边缘的参考采样被导出。
5.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)是水平预测模式，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述上边界采样的值基于所述上边界采样的左参考采样和邻近于所述上边界采样的参考采样被导出。
6.根据权利要求5所述的帧内预测方法，其中，在所述构建所述预测块的步骤中，除了所述上边界采样以外的预测的采样的值被导出为所述预测的采样的左参考采样的值。
7.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)是水平预测模式，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述上边界采样的值基于所述上边界采样的左参考采样、邻近于所述上边界采样的参考采样和邻接于所述当前块的左上边缘的参考采样被导出。
8.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述预测方向是右上方向，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述左边界采样的值基于位于所述预测方向中的参考采样和邻近于所述左边界采样的参考采样被导出。
9.根据权利要求1所述的帧内预测方法，其中，所述预测方向是左下方向，以及 其中，在所述构建所述预测块的步骤中，所述上边界采样的值基于位于所述预测方向中的参考采样和邻近于所述上边界采样的参考采样被导出。
10.一种编码器,包括: 预测模块，所述预测模炔基于当前块的预测模式构建所述当前块的预测块；和 熵编码模块，所述熵编码模块编码关于所述预测块的信息， 其中，当所述预测模式是方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)时,所述预测模炔基于位于所述预测方向中的参考采样和邻近于所述边界采样的参考采样，导出不位于在所述预测块的左边界采样和上边界采样当中的所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)的所述预测方向中的边界采样的值。
11.一种解码器，包括: 熵解码模块，所述熵解码模块熵解码从编码器接收的信息；和 预测模块，所述预测模炔基于所述熵解码的信息构建当前块的预测块， 其中，当所述当前块的预测模式是方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)时，所述预测模炔基于位于所述预测方向中的参考采样和邻近于所述边界采样的参考采样，导出不位于在所述预测块的左边界采样和上边界采样当中的所述方向性帧内预测模式(Intra_Angular预测模式)的所述预测方向中的边界采样的值。
12.根据权利要求11所述的解码器，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是垂直预测模式，以及 其中，所述预测模炔基于所述左边界采样的上参考采样和邻近于所述左边界采样的参考采样导出所述左边界采样的值。
13.根据权利要求11所述的解码器，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是垂直预测模式，以及 其中，所述预测模炔基于所述左边界采样的上参考采样、邻近于所述左边界采样的参考采样和邻接于所述当前块的左上边缘的参考采样导出所述左边界采样的值。
14.根据权利要求11所述的解码器，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是水平预测模式，以及 其中，所述预测模炔基于所述`上边界采样的左参考采样和邻近于所述上边界采样的参考采样导出所述上边界采样的值。
15.根据权利要求11所述的解码器，其中，所述方向性帧内预测模式(Intra_AngUlar预测模式)是水平预测模式，以及 其中，所述预测模炔基于所述上边界采样的左参考采样、邻近于所述上边界采样的参考采样和邻接于所述当前块的左上边缘的参考采样导出所述上边界采样的值。
【文档编号】H04N19/105GK103621079SQ201280030010
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月25日
【发明者】朴俊永, 朴胜煜, 林宰显, 金廷宣, 崔瑛喜, 全柄文, 全勇俊 申请人:Lg电子株式会社