图像和视频编解码的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的示例性实施例涉及图像和视频编解码的方法和设备，特别涉及对经预测的编码单位首先进行滤波。
【背景技术】
[0002]随着计算技术和网络技术的飞速发展，视频应用、包括数字电视广播、视频通信和视频监控等技术得到了广泛的应用。视频信号信息量大，尤其是日益普遍的高清视频，给传输和存储带来了巨大压力。
[0003]解决这一问题的关键是现代视频编解码技术。目前国际上得到广泛应用的视频编码技术是AVC/H.264 (运动图像专家组高级视频编码MPEG-4AVC)。最新一代国际视频编码标准HEVC/H.265 (High Efficiency Video Coding ;高效率视频编解码)刚制定不久，正在不同的应用领域部署中(包括软件和硬件的部署)。相对于上一代视频编码标准H.264，在同等主观观看视觉质量的条件下，H.265的码率减半。国内最新的视频编码标准AVS2也正在制定中，相对于上一代视频编码标准AVSl (编码效率与H.264相近)，在同等主观观看视觉质量的条件下，AVS2也做到了码率减半。
[0004]可见，如何从各种方面提高图像或视频数据的编码和压缩效率，成了现代图像或视频编解码技术的一个研究和开发热点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在进一步提高图像或视频数据的编码和压缩效率。
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种图像和视频编码方法。在该方法中，将原始图像或视频帧分割成编码单位；对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；对所述经预测的编码单位进行滤波；以及将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差。
[0007]在本发明的一个实施方式中，所述图像和视频编码方法进一步包括:根据所述经预测的编码单位内的预测像素的统计特性和/或方向特性，选择滤波方式。
[0008]在本发明的一个实施方式中，所述滤波可以为采用自适应样本偏置SA0。
[0009]在本发明的一个实施方式中，所述编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元⑶或预测单元PU。
[0010]根据本发明的第二方面，提供一种图像和视频解码方法。在该方法中，从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；对编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；对所述经预测的编码单位进行滤波；以及将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的所述编码单位。
[0011]根据本发明的第三方面，提供一种图像和视频编码设备。该编码设备包括:分割单元，用于将原始图像或视频帧分割成编码单位；帧内预测单元，用于对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；滤波单元，用于对所述经预测的编码单位进行滤波；以及残差生成单元，用于将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差。
[0012]根据本发明的第四方面，提供一种图像和视频解码设备。该解码设备包括:解码单元，用于从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；帧内预测单元，用于对编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；滤波单元，用于对所述经预测的编码单位进行滤波；以及重建单元，用于将经滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的所述编码单位。
[0013]根据本发明的各种实施方式，可以根据图像或视频帧的编码块的未经任何处理的(经重建的)相邻像素作帧内像素预测，并且在生成帧内预测像素块后，首先在预测块内的像素上进行滤。从而能够使得经滤波的预测块和当前编码块的残差更小，以进一步提高压缩和编码效率。
【附图说明】
[0014]结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显。在附图中:
[0015]图1-图8示出根据本发明实施方式的一些视频编码原理；
[0016]图9是根据本发明实施方式的图像和视频编码方法的流程图；以及
[0017]图10根据本发明实施方式的图像和视频编码设备的框图。
[0018]图11是根据本发明实施方式的图像和视频解码方法的流程图；以及
[0019]图12根据本发明实施方式的图像和视频解码设备的框图。
【具体实施方式】
[0020]下文将结合附图参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。
[0021]在本公开中，术语“编解码”是指发生在编码器处的编码和发生在解码器处的解码。类似地，术语编解码器是指编码器、解码器、或者组合的编解码器。术语编解码器、编码器、解码器都指的是设计用于与本公开一致的对图像或视频数据进行编解码(编码或解码)的特定机器。
[0022]应当理解，虽然在下文中主要是以在编码器执行的编码来描述本发明的各种实施方式，但是所描述的各种实施方式的逆过程也可以应用于在解码器执行的解码。
[0023]现代视频编码技术一般会把当前编码帧划分成互不重合的编码单位，这个编码单位可以是AVC/H.264或AVSl中的宏块(MB，macro block)，也可以是HEVC/H.265或AVS2中的编码单元(⑶，coding unit)。为了适应于具体的视频内容，编码单位还可以进一步作子划分，在此定义为编码子单位。
[0024]现代视频编码技术还采用帧内预测技术，其中利用视频信号的空间和时间冗余性来达到信息压缩的目的:在压缩当前的编码单位或编码子单位时，利用其周围已编码的像素信息对当前的编码单位或编码子单位中的像素值作预测。预测过程一般是使用某几种预先定义的预测算法在邻近像素的基础上，生成当前编码单位/子单位的一个预测像素块。根据对率失真性能的评估，编码器选择效率最高的预测模式。
[0025]AVC/H.264是一种在块处理中使用变换编解码的已建立视频压缩标准。在AVC/H.264中，图像被划分成16 X 16像素的宏块(MB)。每个MB经常被进一步划分成更小的块。使用图像内或图像间预测来预测大小等于或者小于一个MB的块，并且将连同量化的空间变换应用到预测残差。通常使用熵编解码方法(例如，可变长度编解码或算术编解码)来对经量化的残差变换系数进行编码。
[0026]开发以接替AVC/H.264的国际视频编解码标准HEVC/H.265将变换块的大小扩展至64X64像素以使得高清视频编解码受益，其中也将图像和视频帧划分成编码单元和预测单元。
[0027]在以上的AVC/H.264和HEVC/H.265标准中，如前所述，都使用了帧内预测技术。与此有关的编码端的具体操作包括:I)编码所使用的预测模式的索引；2)当前编码单位/子单位与预测像素块作差，得到残差块；3)对残差块做变换、量化、和熵编码。解码端的对应操作包括:1)解码预测模式的索引，根据索引得到预测模式，并计算相应的帧内预测块；2)熵解码变换系数、逆量化、逆变换得到残差块；3)相加预测块和残差块得到重建的像素块。
[0028]用来预测当前编码单位/子单位的相邻像素由此前的编码单位/子单位解码重建而得到。由于压缩过程中信息的损伤，用这些有损伤的相邻像素预测产生的预测像素块也就包含了信息的损伤。为了减小这些损伤带来的影响，一些编码算法(包括HEVC/H.265)通过在用来在经预测的当前编码单位/子单位的像素上做滤波的方法提高压缩性能。
[0029]下面将结合HEVC/H.265国际标准来介绍本发明提出的预测和滤波处理。在下文中，如无特别说明，本发明使用的诸如编码树单元CTU、最大编码单元LCU、编码单元CU、预测单元PU、变换单元TU等术语继承HEVC/H.265标准中对这些术语的定义和描述。然而，应当理解，本发明实施方式所描述的编解码方法可以理解为对HEVC/H.265国际标准的一个细节的改进，但是也可以独立于HEVC/H.265标准而应用于其他的高清视频编码(HEVC)实施方案中，例如，可以用于改进AVC/H.264视频编解码国际标准中的帧内像素预测。
[0030]对HEVC/H.265国际标准的描述可以具体参考国际电信联盟远程通信标准化组织ITU-T所公布的H.265文档，标题为“High efficiency video coding”，可以从网址http://www.1tu.1nt/rec/T-REC-H.265-201304-S获得。为了本申请公开内容的完整性，将上述文献的全部内容通过引用的方式并入本文。本文并不旨在就HEVC/H.265国际标准任何细节进行描述，本领域技术人员知道如何在该标准的公布文档中找到更多的细节。
[0031 ] HEVC/H.265是基于块的混合空间和时间预测编解码方法。在HEVC/H