变换系数块的编码、解码装置及方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年4月11日、申请号为2011800291923、发明名称为"显 著性图和变换系数块的编码"的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0002] 本申请是针对指示在变换系数块内的显著变换系数位置的显著性图的编码以及 这种变换系数块的编码。例如，此编码可，例如，被用于例如图像和视频编码中。
【背景技术】
[0003] 在传统视频编码中，视频序列的图像通常被分解成为块。块或块的色彩分量通过 移动补偿预测或图像内部预测预测。块可具有不同的尺寸并且可以是正方形或矩形。块或 块的色彩分量的所有取样使用同一组预测参数被预测，例如，参考索引（识别已被编码的 图像组中的参考图像）、移动参数（指明供用于参考图像以及当前图像之间块的移动的测 量）、用于指明插值过滤、图像内部预测模型等等的参数。移动参数可通过水平和垂直分量 的位移向量或通过例如，由6个分量组成的仿射移动参数的较高阶移动参数被表示。也可 能一组以上的预测参数（例如，参考索引以及移动参数）与单独的块相关联。该情况下，对 于每组预测参数，产生用于块或块的色彩分量的单一中间预测信号，并且最后的预测信号 利用这些中间预测信号的加权和建立。加权参数以及可能有一固定偏移量（其被加至该加 权和），可以对于图像、或参考图像、或一组参考图像为固定的，或它们可被包含在对应的块 的预测参组中。同样地，静止影像也经常被分解成为块，并且块利用图像内部预测方法（其 可以是空间图像内部预测方法或预测块的DC分量的简易图像内部预测方法）被预测。在 角落的情况中，该预测信号也可以是零。
[0004] 在原始块或原始块的色彩分量与对应的预测信号之间的差，也被称为残差信号， 其通常被变换和量化。一个二维变换被应用于残差信号并且所产生的变换系数被量化。对 于该变换编码，对于一组特定预测参数被使用于其中的块或块的色彩分量，可在应用变换 之前进一步被分割。变换块可以是等于或小于被用于预测的块。也有可能变换块包含多于 一个被用于预测的块。在静止影像或视频序列的图像中不同变换块可具有不同的尺寸，并 且变换块可被表示为正方形或矩形块。
[0005] 产生的量化变换系数，同时也被称为变换系数水平，接着使用熵编码技术被传送。 因此，变换系数水平的块通常使用扫描而被映射至变换系数值的向量（即，有序组）上，其 中不同的扫描可被用于不同的块。通常，使用曲折扫描。对于仅含有交错帧的像场取样的 块（这些块可以是在编码像场中的块或编码帧中的像场块），其通常也使用特别地设计用 于像场块的不同扫描。通常被使用编码所产生的变换系数有序序列的熵编码算法是游程水 平编码。通常，大量的变换系数水平是零，并且等于零的一组连续的变换系数水平可通过编 码等于零（游程）的连续变换系数水平的数目而有效地被表示。对于剩余（非零）的变换 系数，对实际的水平编码。有各种不同的游程水平码。在非零系数之前的游程以及该非零 变换系数的水平可使用单一符号或代码字一起被编码。通常，包含在最后非零值变换系数 之后被传送之块末端之特殊符号。或可能先编码非零值变换系数水平数目，并且根据这数 目，水平以及游程被编码。
[0006] -稍不同的方法被使用于H. 264中之高效率的CABAC熵编码中。在此，变换系数水 平之编码被分为三个步骤。于第一步骤中，供用于各变换块之一个二进制语法元素c 〇ded_ block_f lag (编码_块_旗标）被发送，其以信号告知变换块是否包含显著变换系数水平 (亦即，为非零值之变换系数）。如果这语法元素指示，显著变换系数水平呈现，则一个二 进制评估显著性图被编码，其指明哪个变换系数水平具有非零数值。并且接着，以一逆向 扫描次序，非零值变换系数水平之数值被编码。显著性图如下所述地被编码。对于扫描次 序中之各系数，一个二进制语法元素significant_coeff_flag (显著_系数_旗标）被编 码，其指明对应的变换系数水平是否等于零值。如果significant_coeff_flag二进制值是 等于一，亦即，如果一非零值变换系数水平存在于这扫描位置，则进一步之二进制语法元素 last_significant_coeff_flag (最后_显著_系数_旗标）被编码。这二进制值指示目 前显著变换系数水平是否为块内部之最后显著变换系数水平或在扫描次序中是否紧随着 进一步之显著变换系数水平。如果last_significant_coeff_flag指示无进一步的显著变 换系数紧随着，则无进一步语法元素被编码用于指明块之显著性图。于接着之步骤中，显著 变换系数水平之数值被编码，其在块内部之位置已利用显著性图被决定。显著变换系数水 平之数值藉由使用下面的三个语法元素以反向扫描次序被编码。二进制语法元素coeff_ abs_greater_one (系数_绝对值_较大于_ 一）指示，显著变换系数水平绝对值是否较大 于一。如果二进制语法元素coefT_abs_greater_one指示绝对值是较大于一，则进一步的 语法元素coeff_abs_level_minus_one (系数_绝对值_水平_减_ 一）被传送，其指明变 换系数水平减一之绝对值。最后，二进制语法元素c〇efT_sign_flag (系数_符号_旗标）， 其指明变换系数数值之符号，对于各显著变换系数水平被编码。此外应注意到，有关于显著 性图之语法元素以扫描次序被编码，而有关于变换系数水平之实际数值的语法元素以反向 扫描次序被编码而允许更合适的上下文模型之使用。
[0007] 于H. 264中之CABAC熵编码中，所有用于变换系数水平之语法元素使用一个二进 制概率模型被编码。非二进制语法元素coefT_abs_level_minus_one首先被二进制化，亦 艮P，其被映射至一序列的二进制决定（二进制值）上，并且这些二进制值被顺序地编码。 二进制语法元素 significant_coefT_flag、last_significant_coefT_flag、coeff_abs_ greater_one、以及coeff_sign_flag直接地被编码。各被编码的二进制值（包含二进制语 法元素）被关联于一上下文。一上下文表示对于一类编码二进制值之概率模型。有关对于 二个可能的二进制数值之一者的概率之量测根据先前地藉由对应的上下文被编码之二进 制数值对于各上下文被估计。对于有关变换编码之数个二进制值，被使用于编码之上下文 根据已被发送之语法元素或根据一块内部之位置被选择。
[0008] 显著性图指示有关对于扫描位置之显著性（变换系数水平不是零值）的信息。 于H. 264之CABAC熵编码中，对于一个4x4之块尺寸，一分别的上下文被使用于各扫描位 置以供编码二进制语法元素 significant_coefT_flag 以及 last_significant_coeff_ flag，其中不同的上下文被使用于一扫描位置之significant_coeff_flag以及last_ significant_coeff_flag。对于8x8块，相同之上下文模型被使用于四个连续的扫描位 置，导致对于significant_coeff_flag之16个上下文模型以及对于last_significant_ coeff_flag 之另外的 16 个上下文模型。用于 significant_coeff_flag 及 last_ significant_coeff_flag之这上下文模型方法，对于大的块尺寸具有一些缺点。另一方 面，如果各扫描位置被关联于一分别的上下文模型，当较大于8x8之块被编码时，则上下文 模型数目显著地增加。此一增大的上下文模型数目导致慢的概率估计调适并且通常有不精 确的概率估计，其两方面在编码效率上皆具有负面影响。另一方面，由于非零值变换系数通 常被集中在一变换块之特定区域中（该等区域是取决于残差信号对应的块内部之主要结 构），对于一些连续扫描位置之上下文模型的指定（如H. 264中对于8x8块的指定），对于 较大的块尺寸，同时也不是最理想的。
[0009] 在编码显著性图之后，块以逆向扫描次序被处理。如果一扫描位置是显著的，亦 艮P，系数是不同于零值，贝二进制语法元素coeff_abs_greater_one被发送。起初，对于 coeff_abs_greater_one语法元素，对应的上下文模型组集之第二上下文模型被挑选。如果 在块内部之任何coeff_abs_greater_one语法元素被编码的数值是等于一（亦即，绝对系 数是较大于2)，则上下文模型切换回至该组集之第一上下文模型并且使用这上下文模型高 至块末端。否则（在块内部之coeff_abs_greater_one的所有被编码数值是零值并且对应 的绝对系数水平是等于一），上下文模型根据在所考虑块之反向扫描次序先前被编码/被 解码之等于零值之coefT_abs_greater_one语法元素数目被选择。对于语法元素coefT_ abs_g reater_〇ne之上下文模型挑选可藉由下列的方程式被概述，其中目前之上下文模型 索引C t+1根据先前的上下文模型索引Ct以及先前被编码的语法元素coeff_abs_greater_ one之数值（在方程式中利用bin t被表示）被挑选。对于在一块内部之第一语法元素 coeff_abs_greater_one，上下文模型索引被设定等于C t= 1。
[0010]
[0011] 用于编码绝对变换系数水平之第二语法元素，当对于相同扫描位置之C〇eff_abs_ greater_one语法元素是等于一时，则仅coeff_abs_level_minus_one被编码。非二进制 语法元素coeff_abs_level_minus_one被二进制化成为一序列的二进制值并且供用于这 二进制化之第一二进制值；一上下文模型索引如后所述地被挑选。二进制化之其余二进制 值利用固定的上下文被编码。供用于二进制化之第一二进制值的上下文如之后所述地被挑 选。对于第一 coeff_abs_level_minus_one i吾法元素，供用于 coeff_abs_level_minus_one 语法元素之第一二进制值的上下文模型组集之第一上下文模型被挑选，对应的上下文模型 索引被设定为C t= 0。对于coeff_abs_level_minus_one语法元素的各进一步的第一二进 制值，上下文模型切换至该组集中的下一个上下文模型，其中组集中之上下文模型数目被 限定为5。上下文模型挑选可利用下面的公式被表示，其中目前之上下文模型索引C t+1根 据先前的上下文模型索引Ct被挑选。如在上面所提到的，对于在一块内部之第一语法元素 coeff_abs_level_minus_one可利用上下文模型索引被设定为C t= 0。应注意，不同的上 下文模型组集被使用于语法元素coeff_abs_greater_one以及coeff_abs_level_minus_ one。
[0012] Ct+1(Ct) = min(Ct+l，4)
[0013] 对于大块，这方法具有一些缺点。对于co