一种反量化方法、系统、设备及计算机可读介质与流程

本说明书涉及计算机技术领域，尤其涉及一种反量化方法、系统、设备及计算机可读介质。

背景技术：

在视频编解码领域，反量化以及反变换是编解码过程中需要用到的基本工具。一般的，量化块经反量化生成反变换块，反变换块经反变换生成残差图像块。

目前，4k电视技术和相关应用正在快速发展，伴随着4k电视技术和相关应用的发展，对应的新一代视频编解码标准也被提出。在现有技术中，相较于前序视频编解码标准，在新一代视频编解码标准中，允许使用更大的变换块，例如64×64尺寸的变换块。然而，在实际的视频编解码应用场景中，变换块尺寸的增大会直接提升反变换过程的复杂程度，从而加大软硬件解码器的实现难度。

技术实现要素：

有鉴于此，本说明书实施例提供了一种反量化方法、系统、设备及计算机可读介质，用于改善现有技术中视频编解码过程中反变换过程复杂程度过高的问题。

本说明书实施例采用下述技术方案：

本说明书实施例提供一种反量化方法，所述方法包括：

基于量化块的尺寸，判定量化块中的量化系数对应的反变换系数是否可以直接置0；

当所述量化系数对应的反变换系数不可以直接置0时，对所述量化系数进行反量化计算，获取对应的反变换系数。

在一实施例中，基于量化块的尺寸对所述量化块中每个量化系数进行置零判定，其中：

根据所述量化块的尺寸确定阈值tx以及ty；

将所述量化块记为二维数组m，针对二维数组m中的元素m[x][y]，如果x大于等于阈值tx或y大于等于阈值ty，则m[x][y]对应的反变换系数可以直接置0。

在一实施例中，根据所述量化块的尺寸确定阈值tx以及ty，其中，当所述量化块尺寸为w×h时：

tx为w、或者w/2、或者w/4、或者w/8；

和/或，

ty为h、或者h/2，或者h/4，或者h/8。

在一实施例中，当w或h小于等于32时，tx或ty取值为32。

在一实施例中，确定阈值tx以及ty，其中，tx以及ty取值为32。

在一实施例中，对所述量化系数进行反量化计算，获取对应的反变换系数，包括：

根据所述权重系数以及所述量化系数计算临时反变换系数；

基于所述量化块的尺寸修正所述临时反变换系数，获取反变换系数。

在一实施例中，根据所述权重系数以及所述量化系数计算临时反变换系数，其中，使用下式计算所述临时反变换系数：

coeffit'＝clip3(-32768，32767，(((((coeffq*w)＞＞ws)*d)＞＞4)+2^s+s1-1)＞＞(s+s1))；

式中：

coeffq为量化系数；

coeffit′为临时反变换系数；

w为加权反量化的权重系数；

ws为加权反量化移位值；

d为根据量化参数qp确定的常数因子；

s为根据量化参数qp确定的移位数；

s1是根据当前块大小和编码样本精度计算得到的附加移位数。

在一实施例中，基于所述量化块的尺寸修正所述临时反变换系数，获取反变换系数，其中：

当所述量化块的尺寸为w×h时，如果w是h的两倍，或h是w的两倍，根据公式

coeffit＝(coeffit'*181+128)＞＞8

计算coeffit；

否则，根据公式

coeffit＝coeffit'

计算coeffit；

其中，coeffit′为临时反变换系数，coeffit为反变换系数。

本申请还提出了一种视频编码方法，所述方法包括：

获取预测图像块；

根据所述预测图像块以及原始图像块获取第一残差图像块；

根据所述第一残差图像块，经过变换和量化生成用于写入码流的量化块；

采用如本说明书实施例所述的反量化方法，根据所述量化块经反量化生成反变换块；

根据所述反变换块经反变换生成第二残差图像块；

根据所述第二残差图像块以及所述预测图像块获取重建图像块；

对所述重建图像块构成的重建图像进行去块效应滤波，获取用于后续帧参考的参考图像。

本申请还提出了一种视频解码方法，所述方法包括：

解析码流获取量化块以及预测信息；

根据所述预测信息获取预测图像块；

采用如本说明书实施例所述的反量化方法，根据所述量化块经反量化生成反变换块；

根据所述反变换块经反变换生成残差图像块；

根据所述残差图像块以及所述预测图像块获取重建图像块；

对所述重建图像块构成的重建图像进行去块效应滤波，获取用于后续帧参考的参考图像。

本申请还提出了一种反量化系统，所述系统包括：

置零判定模块，其配置为基于量化块的尺寸，判定量化块中的量化系数对应的反变换系数是否可以直接置0；

反量化计算模块，其配置为当所述量化系数对应的反变换系数不可以直接置0时，对所述量化系数进行反量化计算，获取对应的反变换系数。

本申请还提出了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现本说明书实施例所述的方法。

本申请还提出了一种用于在用户设备端进行信息处理的设备，该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该设备执行本说明书实施例所述的方法。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：相较于现有技术，根据本发明实施例的反量化方法通过置零判定，在反量化计算前就将反量化后得到的反变换块中的非0系数控制在合适区域，从而控制反变换块的复杂程度，进而有效控制反变换过程的复杂程度，并最终降低软硬件解码器的实现难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为根据本说明书一实施例的方法执行流程图；

图2以及图4为根据本说明书实施例的方法部分执行流程图；

图3为根据本说明书一实施例的量化块矩阵示意图；

图5为根据本说明书一实施例的系统结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

相较于前序视频编解码标准，在新一代视频编解码标准中，允许使用更大的变换块，例如64×64尺寸的变换块。然而，在实际的视频编解码应用场景中，变换块尺寸的增大会直接提升反变换过程的复杂程度，从而加大软硬件解码器的实现难度。

针对上述问题，本说明书实施例提出了一种反量化方法。具体的，在现有技术中，反变换过程的复杂程度过高的主要原因是反变换块的尺寸过大，其包含的反变换系数过多。那么，如果将反变换块中的某些反变换系数置零，就可以直接降低反变换过程的计算量，从而降低反变换过程的复杂程度。因此，在本说明书一实施例中，针对量化块中的每一个量化参数进行置零判定，判断其对应的反变换系数是否可以直接置零，如果可以，则不对该量化参数进行反量化计算，将其对应的反变换系数设置为0；如果不可以，则对该量化参数进行反量化计算，计算其对应的反变换系数。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。如图1所示，在一实施例中，方法包括以下步骤。

s110，基于量化块的尺寸，判定量化块中的量化系数对应的反变换系数是否可以直接置0；

s111，当量化系数对应的反变换系数可以直接置0时，将其对应的反变换系数设置为0；

s120，当量化系数对应的反变换系数不可以直接置0时，对量化系数进行反量化计算，获取对应的反变换系数。

当针对量化块中每个量化系数完成步骤s110并对应执行步骤s111或步骤s120后，就可以结合步骤s111以及步骤s120的所有结果，获取反变换块。

相较于现有技术，根据本发明实施例的反量化方法通过置零判定，在反量化计算前就将反量化后得到的反变换块中的非0系数控制在合适区域，从而控制反变换块的复杂程度，进而有效控制反变换过程的复杂程度，并最终降低软硬件解码器的实现难度。

进一步的，在本说明书一实施例中，如图2所示，基于量化块的尺寸对量化块中每个量化系数进行置零判定的过程包括：

s210，根据量化块的尺寸确定阈值tx以及ty；

s220，将量化块记为二维数组m，针对二维数组m中的元素m[x][y]，如果x大于等于阈值tx或y大于等于阈值ty，则m[x][y]对应的反变换系数可以直接置0。

如图3所示，在一应用场景中，量化块m的元素(量化系数)记为m[x][y](m[0][0]、m[0][1]、m[0][2]、m[1][0]、m[1][1]、m[2][0]等等)。m1为m[tx-1][ty-1]，其对应的反变换系数不可直接置零；m2～m5，其对应的反变换系数可直接置零。

进一步的，在本说明书一实施例中，tx以及ty是根据量化块的尺寸计算得到的自适应阈值。具体的，量化块尺寸为w×h；对应的tx以及ty分别记为函数tx(w,h)和ty(w,h)。

具体的，在本说明书一实施例中，当量化块尺寸为w×h时：

tx为w、或者w/2、或者w/4、或者w/8；

和/或，

ty为h、或者h/2、或者h/4、或者h/8。

在实际应用场景中，针对上述针对tx以及ty的计算限定，可以根据具体编解码实际需要确定需要采用的计算限定。

进一步的，在本说明书一实施例中，考虑到针对通常的应用标准(例如avs3标准)，当变换块有效数据低于32×32时，其计算复杂程度不需要进一步降低，因此，当w或h小于等于32时，tx或ty取值为32。

具体的，例如，在一应用场景中，针对128×32的量化块，tx以及ty的取值分别为64以及32。

进一步的，在本说明书一实施例中，考虑到针对通常的应用标准(例如avs3标准)，只需要限制变换块有效数据不超过32，因此，将tx以及ty取值定为32。即，针对所有尺寸超过32×32的量化块，均采用tx为32以及ty为32进行反变换系数的置零判定。而针对尺寸不超过32×32的量化块，则不需要进行反变换系数的置零判定。

进一步的，在本说明书一实施例中，如图4所示，对量化块中的量化系数进行加权反量化，生成对应的反变换系数的过程包括：

s410，根据权重系数以及量化系数计算临时反变换系数；

s420，基于量化块的尺寸修正临时反变换系数，获取反变换系数。

具体的，在本说明书一实施例中，在根据权重系数以及量化系数计算临时反变换系数的过程中，使用下式计算所述临时反变换系数：

coeffit'＝clip3(-32768，32767，(((((coeffq*w)＞＞ws)*d)＞＞4)+2^s+s1-1)＞＞(s+s1；(1)

式1中：

coeffq为量化系数；

coeffit′为临时反变换系数；

w为加权反量化的权重系数；

ws为加权反量化移位值；

d为根据量化参数qp确定的常数因子；

s为根据量化参数qp确定的移位数；

s1是根据当前块大小和编码样本精度计算得到的附加移位数。

具体的，在本说明书一实施例中，d为根据量化参数qp查表得到的常数因子。

具体的，在本说明书一实施例中，s为根据量化参数qp查表得到的移位数。

具体的，在本说明书一实施例中，d和s跟据qp值查下表可以得到：

表1

具体的，在本说明书一实施例中，加权反量化移位值ws为2。

具体的，在本说明书一实施例中，根据下式计算附加移位数s1：

s1＝m+bitdepth-14；(2)

式2中：

bitdepth是样本精度；

m＝log2(w×h)/2，w和h表示量化块的宽高。

进一步的，在本说明书一实施例中，基于所述量化块的尺寸修正所述临时反变换系数，获取反变换系数的过程包括：

当量化块的尺寸为w×h时，如果w是h的两倍，或h是w的两倍，根据公式

coeffit＝(coeffit′*181+128)》8(3)

计算coeffit；

否则，根据公式

coeffit＝coeffit′(4)

计算coeffit；

式3以及式4中，coeffit′为临时反变换系数，coeffit为反变换系数。

进一步的，基于本说明书实施例的反量化方法，本说明书实施例还提出了一种视频编码方法。具体的，在本说明书一实施例中，编码方法包括：

获取预测图像块；

根据预测图像块以及原始图像块获取第一残差图像块；

根据第一残差图像块，经过变换和量化生成用于写入码流的量化块；

采用如本说明书实施例所述的反量化方法，根据量化块经反量化生成反变换块；

根据反变换块经反变换生成第二残差图像块；

根据第二残差图像块以及预测图像块获取重建图像块；

对重建图像块构成的重建图像进行去块效应滤波，获取用于后续帧参考的参考图像。

具体的，在一具体应用场景中，在视频编码过程中，通过预测技术得到的预测像素组成的图像块称作预测图像块；编码一帧图像时，将图像划分为不同大小的编码单元进行编码；编码单元又划分成一个或多个预测单元；编码单元同时也划分成一个或多个变换单元；编码单元选择使用帧内模式或帧间模式对预测单元进行预测，得到预测单元对应的预测图像块；变换单元对应的原始图像块减去对应的预测图像块得到残差图像块resi；残差图像块resi经过变换和量化操作得到量化块；预测单元和变换单元划分信息、预测模式、量化块等通过熵编码写入码流；量化块根据本说明书实施例所述的反量化方法，基于量化参数和对应的加权反量化矩阵，经过反量化得到反变换块；反变换块经过反变换得到的残差图像块resi’，残差图像块resi’同对应的预测图像块相加得到重建图像块；重建图像块组成的重建图像经过环路滤波之后，提供给后续帧参考。

进一步的，基于本说明书实施例的反量化方法，本说明书实施例还提出了一种视频解码方法。具体的，在本说明书一实施例中，解码方法包括：

解析码流获取量化块以及预测信息；

根据预测信息获取预测图像块；

采用如本说明书实施例所述的反量化方法，根据量化块经反量化生成反变换块；

根据反变换块经反变换生成残差图像块；

根据残差图像块以及预测图像块获取重建图像块；

对重建图像块构成的重建图像进行去块效应滤波，获取用于后续帧参考的参考图像。

进一步的，基于本说明书实施例的反量化方法，本说明书实施例还提出了一种反量化系统。具体的，如图5所示，系统包括：

置零判定模块510，其配置为基于量化块的尺寸对量化块中每个量化系数进行置零判定，判定量化系数对应的反变换系数是否可以直接置0；

反量化计算模块520，其配置为当量化系数对应的反变换系数不可以直接置0时，对量化系数进行反量化计算，获取对应的反变换系数。

基于本说明书实施例的方法，本说明书实施例还提出了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，计算机可读指令可被处理器执行以实现本说明书实施例所述的方法。

基于本说明书实施例的方法，本说明书实施例还提出了一种用于在用户设备端进行信息处理的设备，该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该设备执行本说明书实施例所述的方法。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmablelogicdevice,pld)(例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advancedbooleanexpressionlanguage)、ahdl(alterahardwaredescriptionlanguage)、confluence、cupl(cornelluniversityprogramminglanguage)、hdcal、jhdl(javahardwaredescriptionlanguage)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(rubyhardwaredescriptionlanguage)等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。