用于hevc范围扩展的残差差分脉冲编码调制方法
【专利说明】
[0001 ]交叉引用
[0002] 本发明主张在2013年10月14日提出的申请号为61/890,365、名称为"Unification and Harmonization of Residue Differential Pulse-Code Modulation(RDPCM)with Transform-Skip and Residue Rotation for 肥VC Range Extension"的美国临时专利申 请的优先权，W及主张在2013年10月14日提出的申请号为61/890,361、名称为 "Modifications to the Text Specification of HEVC Range Extension"的美国临时专 利申请的优先权。因此在全文中合并参考该些专利申请案。
技术领域
[0003] 本发明是有关于用于高效视频编码化igh Efficien巧Video Coding(肥VC)范围 扩展（Range Extension)的残差差分脉冲编码调制（Residue Differential Pulse-Code Modulation, W下简称为RDPCM)的编码，特别是有关于用于高效视频编码范围扩展或相似 应用的帖内（Intra)RDPCM编码、帖内区块复制（Intra-block copy, IntraBC)、W及帖间 (Inter)畑PCM编码模式。
【背景技术】
[0004] 在当前开发的用于高效视频编码标准的范围扩展中，由于一些工具在用于屏幕内 容的编码效率上的改进，而采用运些工具。特别是，利用残差差分脉冲编码调制W及残差旋 转(residue rotation)工具W用于视频压缩。运些工具可应用于无损变换-量化略过区块 (lossless transform-quantization bypass blocks)或有损变换-跳过区块（lossy transform-skip(TS)blocks)。变换-跳过编码模式为一种编码模式，在运个编码模式中，变 换处理被跳过W使得残差直接被量化并赌编码。虽然用于区块的变换被跳过，但是用于变 换编码区块的其他处理仍然被应用于该区块。相应地，缩放（scaling)仍然被应用于变换-跳过区块。两维区块残差需要被转换为一维信号。相应地，扫描(例如，垂直或水平扫描)被 应用于残差区块。扫描也可应用于缩放之前或之后、或者量化之后。在解码器端，逆变换-跳 过将应用于已编码的区块。逆变换-跳过包括逆缩放。需要注意的是，编码单元为应用编码 处理的基本单元。残差形成于每一个编码单元，该编码单元被进一步分割为名为变换单元 (transform unit)的区块，W用于在现有的编码处理（即，非变换-跳过）中的变换处理。进 一步，也可W跳过变换和量化处理，W使能编码单元的无损编码。在无损编码的情况下，环 路滤波也被关闭。
[0005] 对于帖内区块，帖内预测基于自相邻区块的已重建像素利用预测而执行。帖内预 测可自一组帖内模式而选择帖内模式，该组帖内模式包括垂直模式、水平模式、W及各种角 度预测模式。对于除由帖内区块复制编码的区块之外的帖内区块来说，RDPCM的处理方向依 赖于该区块的帖内模式。RDPCM仅应用于水平和垂直模式的帖内编码的区块，在相应的的水 平和垂直方向上应用。对于帖间和帖内区块复制的区块，编码器决定是否通过发送一个标 志来利用RDPCM。编码器也通过发送另一标志来确定RDPCM的方向。尽管用于帖内残差(除了 帖内区块复制)和帖间残差的RDPCM使用水平差分脉冲编码调制或垂直差分脉冲编码调制， 在帖内RDPCM处理和帖间RDPCM处理之间存在一些差异。用于帖内RDPCM处理的预测方向 (即，水平或垂直方向）的选择基于用于区块的帖内模式而隐式确定。另一方面，是否利用 RDPCM和预测方向在编码器侧被确定，W及该确定结果被明确地发送出去。在本申请中， RDPCM处理指的是应用于残差信号或已处理的残差信号（例如，由TS处理的残差信号）的差 分脉冲编码调制过程。RDPCM编码指的是包括RDPCM处理的编码方法。
[0006] 图1描述了无损垂直RDPCM处理的示意图。其中，帖内已编码区块的残差采样减去 除顶行的采样之外的垂直相邻采样，W进一步降低冗余。对于具有N列M行采样的区块，令 ri,j，0 ^含M-I，0幻'如-巧帖内预测之后的预测残差。假设跳过变换和量化。无损垂直 畑PCM处理被应用于残差采样，如下所示： ~ n h / = 〇, o<j<{N-\)
[0007] ';'广1、/;'厂/!/_|)，户 1^^/单/-|)，〇含'/牵-1). 片)
[000引对于RDPCM编码来说，差分脉冲编码调制处理的残差（即，璋J )被进一步编码W代 替残差信号（即，rij)本身。对于无损水平RDPCM处理来说，除第一列中的采样之外，在当前 采样和左相邻采样之间执行减法。对于有损的情况，残差差分受制于量化。公式(2)指示应 用于残差采样的有损垂直畑PCM处理。 1 ~ / 二 0,0 勾?幸--1)
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[0010]其中，Qb(I-IU)为残差采样的已量化版本。对于帖间RDPCM处理，残差差分 脉冲编码调制被应用于帖间已编码区块。公式（1)也应用于帖间RDPCM处理。其中，残差信号 对应于帖间预测残差，W代替用于帖内RDPCM情况下的帖内预测残差。对于无损水平RDPCM 处理，除第一列中的采样之外，在当前采样和左相邻采样之间执行减法。对于有损的情况， 残差差分受制于量化。
[0011]对于残差旋转(residue rotation，RR)，残差区块被180度旋转W可能使得可能的 较大的差分脉冲编码调制预测残差从右下角被旋转至左上角。已旋转的差分脉冲编码调制 预测残差将更适合于最初设计用于变换系数的赌编码器。图2描述了残差旋转处理的示意 图。其中差分脉冲编码调制预测残差在右下角具有一些非零采样。非零采样通过残差旋转 处理被旋转至左上角。
[0012] 根据现有的RExURange Extension的简称）实践，当畑PCM和残差旋转处理均被调 用时，用于残差的编码和解码处理依赖帖间/帖内W及有损/无损的选择而改变。W下是残 差信号的对应的编码和解码处理的要点。标记"inv-TS"表示逆变换-跳过、W及"inv-畑PCM"表示逆畑PCM。
[0013] 请注意，畑 PCM 仅在变换-量化（transform-quantization, transquant)略过，或在 变换-跳过的情况下才被调用。也请注意，残差旋转本身具有独立的控制标志，该控制标志 不受RDPCM的约束而使能。换句话说，当使用RDPCM时，残差旋转可W开启或关闭，W及当使 用残差旋转时，RDPCM可W开启或关闭。
[0014] 编码处理
[001引帖内（除帖内区块复审化外)编码；
[0016] 若编码单元变换-量化略过而被编码:RDPCM 一残差旋转
[0017] 若变换单元变换-跳过而被编码:畑PCM 一变换-跳妊今潑差掘巧一量化 [001引帖间W及帖内区块复制编码：
[0019] 若编码单元变换-量化略过而被编码:RDPCM 一残差旋转
[0020] 若变换单元变换-跳过而被编码:变换-跳过今殘差旋转一畑PCM一量化
[0021] 解码处理
[0022] 帖内（除帖内区块复制之外)解码：
[0023] 若编码单元变换-量化略过而被编码:残差旋转一逆RDPCM
[0024] 若变换单元变换-跳过而被编码：反量化（De-quantization)一竊差旋转今 逆变換-挑娃一 逆畑PCM
[0025] 帖间W及帖内区块复制解码：
[00%]若编码单元变换-量化略过而被编码:残差旋转一逆RDPCM
[0027] 若变换单元变换-跳过而被编码：反量化一逆RDPCM一残差旋转今逆变 换-跳过
[0028] 在上述编码和解码过程中，"变换-量化略过"指的是特定无损编码模式，其中无损 编码意味着略过离散余弦变换(DCT)和略过量化被应用。运两个过程用粗体来表示，例如 变换-挑妊今殘差旋转和磯差施转今逆变换-跳过，指示他们捆绑在一起。对于基于 软件的实现，残差旋转可W在变换-跳过和逆变换-跳过功能中来执行。解码处理的不一致 增加了实现的难度。因此，需要一致并统一对于RDPCM和残差旋转的组合的解码处理。
[0029] 在现有的肥VC的RExt中，帖间-RDPCM仅应用于帖间区块。同一图片中的当前区块 和参考区块之间而形成的帖内区块复制残差被视为帖内区块。因此，帖间-RDPCM不应用于 由帖内区块复制预测模式处理的区块。另外，在帖内区块复制预测模式中编码的区块不利 用水平或垂直帖内模式，因此，运些区块也不由帖内RDPCM处理。需要开发一种编码方案，W 改善由帖内区块复制预测模式处理的区块的性能。
【发明内容】
[0030] 根据本发明实施方式，掲示了一种残差差分脉冲编码调制的编码方法，包括统一 的帖内和帖间残差差分脉冲编码调制的编码。用于当前区块的预测模式被确定。其中预测 模式自第一组而选择，第一