用于混合视频编解码器的改进架构的制作方法_3

文档序号:8367831阅读:来源:国知局
/或实现客观译码增益。尽管图3中未展示,但取决于应用,例如自适应环路滤波(ALF)等其它类型的环内滤波也可包含在环内滤波器380中。
[0048]在环内滤波之后,经重建构块372中的未经滤波像素可转换为经滤波块382中的经滤波像素。另外,经滤波块382可存储在帧缓冲器390中。含有多个参考块的一或多个参考帧可存储在帧缓冲器390中。预测器320可搜索帧缓冲器390中的任何参考块以确定哪一参考块最佳地用于帧间/帧内预测。
[0049]可基于先前已编码的一或多个参考块产生包括多个预测像素的预测块322。当前正译码的块可称为当前块,且当前块中当前正译码的像素称为当前像素。预测块322为输入像素块302的估计或预测版本。
[0050]在一实施例中,预测块322可由变换模块325进一步变换以产生包括多个变换系数的经变换预测块328。注意,变换模块325可或可不使用与变换模块330相同的变换矩阵。此外,预测残差块344可产生为经量化变换块342与经变换预测块328之间的差。残差块344包括多个预测残差系数且表示变换频域中的预测残差或误差。由于表示预测残差所需的资料量通常可小于表示输入像素块302所需的资料量,因此可对残差块344进行编码以实现较高压缩比。
[0051]残差块344可由熵编码器350进行熵编码。熵编码器350可使用任何熵编码方案,例如上下文自适应二进制算术译码(CABAC)编码、指数哥伦布编码(exponential Golombencoding),或固定长度编码,或其任何组合。在熵编码之后,经压缩视频位可由编码器300作为位流的部分而发射。
[0052]如图3所示,编码器300中的预测(例如,运动补偿或帧内预测)是在变换及量化过程之后执行的。压缩噪声可能没有机会经由预测而反馈,而是可仅经过最后的熵译码步骤。与常规编码器架构相比,所揭示编码器可在经压缩视频像素中实现较高质量。
[0053]图4是对应于编码器300的视频解码器400的实施例的示意图。为恰当地重建构视频帧,可通过编码器300确定解码器400的架构。解码器400可包括如图4所示而布置的熵解码器410、解量化模块420、反变换模块430、预测器或预测模块440、变换模块445、环内滤波器450及帧缓冲器460。所属领域的技术人员将认识到,解码器400的各个方面(例如,解量化、反变换、帧内预测、帧间预测、帧缓冲,等)可实质上类似于编码器300中的那些方面。因此,为简明起见,进一步描述可聚焦于不同或尚未涵盖的方面。注意,变换模块445为不存在于常规解码器200中的新模块。
[0054]在操作中,位流可由熵解码器410接收,熵解码器410可将所述位流解码成未压缩格式。位流包括表示一连串视频帧的信息的经编码残差像素402。可产生多个经解码残差系数404 (或经量化变换系数)。
[0055]此外,含有当前块的预测模式的信息还可由熵解码器410加以解码。基于所述预测模式,预测器440可产生用于当前块的预测块。预测块可包括多个预测像素442,所述多个预测像素442为多个经重建构像素432的预测版本。
[0056]在一实施例中,预测像素442可由变换模块445变换以成为位于经变换预测块中的多个所预测变换系数448。注意,为确保恰当的视频重建构,变换模块445可使用与图3中的变换模块325相同的变换矩阵。另外,重建构模块可组合经解码残差系数404中的每一者与所预测变换系数448中的对应一者以产生多个经重建构变换系数406。
[0057]另外,经重建构变换系数406可馈送到解量化模块420中,解量化模块420可与图3中的解量化模块340相同或类似。接着,由解量化模块420产生的经解量化变换系数422可馈送到反变换模块430中,反变换模块430可将变换系数422转换为经重建构块的经重建构像素432。
[0058]为进一步改进视频质量,可使用环内滤波器450来移除方块效应及其它噪声。环内滤波器450可对多个经重建构像素432进行滤波以产生多个经滤波像素452。另外,为促进连续解码,经滤波像素452可存储在帧缓冲器460中,且可用作用于未来帧的帧间预测的参考帧的部分。经重建构块的一些像素还可充当用于相同帧中的未来块的帧内预测的参考像素。
[0059]在解码器400中,可在解量化及反变换之前执行预测(例如,运动补偿或帧内预测)。可在变换频域而非空间域中执行重建构。因此,类似于其对应编码器,使用解码器400产生的经重建构视频的主观和/或对象质量可较常规架构有所改进。
[0060]如上文所提及,所揭示译码系统和方法可帮助防止量化噪声(在参考块或像素的译码过程中造成)传播到当前块或像素的译码。以下数学推导过程进一步阐明此点。
[0061]图5是展示表示为帧A及帧B的两个视频帧之间的帧间预测的示意图,假定帧B用作帧A的预测参考物。当Pb的概念表示帧内预测信号时,所揭示方法还可以相同方式用于帧内预测。注意,尽管帧间预测作为实例来用以展示本文所揭示的工作原理,但所属领域的技术人员将认识到,帧内预测可类似地起作用。
[0062]为便于论述,使用以下符号。注意,本文所用的符号可表示矩阵,其可包括像素域中的多个像素或变换频域中的多个变换系数。
?Pa:帧A中的原始未压缩像素块;
?CPa:帧A中的经压缩像素块;
?NQa:与CPa相关联的量化噪声;
?Pb:帧B中的原始未压缩像素块;
?CPb:帧B中的经压缩像素块;
?NQb:与CPb相关联的量化噪声;
?PResab:在没有量化噪声的情况下从B到A的预测残差信号;
?CPResab:在有量化噪声的情况下从B到A的经压缩预测残差信号;
?CPResFab: CPResab的变换频域表不;
?NQPResab:归因于PResab的量化而引起的噪声。
?TO:二维(2D)线性变换过程;
?QG:变换频域中的2D量化过程。
[0063]使用以上符号,可引入以下方程式:
Pa= Pb+PResab (I)
CPb=Pb+NQb (2)
CPa= P a+NQa (3)
CPa=CP b+CPResab (4)
[0064]接下来,在图1中的常规编码器100与图3中所揭示的编码器300之间进行比较。尽管作为一实例分析编码器侧,但所属领域的技术人员将认识到,解码器侧(例如,图2中的解码器200与图4中的解码器400之间)的比较类似地起作用。
[0065]使用常规编码器100和以上方程式(I)到(4),可获得方程式(5):
CPResFab= Q [T (P a_CPb)]
=Q [T(Pa)-T (CPb)]
=Q[T(Pa)-T(Pb+NQb)]
=Q [T(Pa)-T (Pb)-T (NQb)]
=PRe sFab+NQPRe sFab (5)
[0066]方程式(5)指示,如果来自帧B的像素块在对帧A中的像素块进行编码时用作预测参考物,那么与经压缩帧B相关联的量化噪声,即NQb,可经受重新量化,其导致量化噪声的传播。在像素域中也可看到此情况,如下:
CPa= CP ,+CPResab=Pb+NQb+PResab+NQPResab=Pa+NQb+NQPResab (6)
[0067]比较方程式(3)与(6),常规编码器100可导致压缩噪声:NQa= NQ b+NQPResab。
[0068]相比之下,使用所揭示编码器300和以上方程式(I)到(4),可获得方程式(7): CPResFab= Q[T(P a) J-T(CPb)
=T (Pa)+T (NQa)-T (Pb) -T(NQb)
=PResFab+T (NQa)-T (NQb) (7)
[0069]在方程式(7)中,PResFab= T (P a) -T (Pb)对于没有任何量化噪声的变换频域中的理想预测是成立的。使用方程式(7),可如下在变换频域中表达经译码像素块Pa:
T(CPa) = T (CPb)+CPResFab=T (Pb) +T (NQb) +PResFab+T (NQa) -T (NQb)
=T (Pa)+T (NQa) (8)
[0070]由于变换T可为线性的,因此方程式⑶可直接导出如(3)中所示的CPa=Pa+NQa。因此,方程式8展示,利用所揭示编码器300,当具有量化噪声的一或多个经压缩帧在运动补偿中用作预测参考物时,与每一帧相关联的量化噪声可保持在当前帧,且可不传播到GOP中的任何未来或稍后的帧。
[0071]如上文所描述及展示,在编码器侧上(例如,在编码器300中),可在变换及量化过程之后执行运动补偿及帧内预测,而在常规视频编码器中(例如,在常规视频编码器100中),可在变换及量化过程之前执行运动补偿及帧内预测。类似地,在解码器侧上(例如,在解码器400中),先前经重建构像素可首先用于变换过程,且接着这些变换系数可用于运动补偿或帧内预测中,而常规解码器(例如,
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