量化矩阵编码的加权预测方法和装置的制造方法
【专利说明】量化矩阵编码的加权预测方法和装置
[0001 ]相关申请案交叉申请
[0002]本发明要求2012年I月9日由郑建华等人递交的发明名称为“量化矩阵编码的加权预测方法和装置”的第61/584548号美国专利申请案的在先申请优先权，这些在先申请的内容以引入的方式并入本文。
[0003]关于由联邦政府赞助的研究或开发的声明
[0004]不适用。
[0005]缩微平片附件的引用
[0006]不适用。
【背景技术】
[0007]视频和音频压缩方法已经为多媒体系统的成功作出了巨大贡献，如数字电视(TV)的广播和基于互联网的视频流。视频压缩方法减少了需要存储和发送数字视频图像的视频数据量。知名的国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)和国际标准化组织(I SO)/国际电工技术委员会(IEC)标准的发展极大地改进了视频压缩方法。这样一个通过ITU-T和IS0/IEC合作发展的标准是H.264/活动图像专家组4(MPEG-4)高级视频编码(AVC)。该H.264/MPEG-4AVC标准被广泛应用于当今的许多视频应用，例如高清(HD)电视信号，实时流媒体视频，以及蓝光光盘。然而，现代通信和网络系统正面临着严峻的挑战，因为视频需求随着视频服务的多样化、超清视频格式的出现、大量移动设备对高质量和高分辨率的期望不断增加。
[0008]ITU-T和IS0/IEC组织的最新视频项目是高性能视频编码(HEVC)标准的发展。HEVC试图通过增强视频分辨率和实施附加的并行处理架构以解决基础设施问题。与H.264/MPEG-4AVC标准相比，HEVC提高了视频质量和数据压缩比例，同时支持的分辨率高达8192x4320 AEVC提高视频内容编码效率的一种方法是利用较大的量化矩阵(QM)。例如，HEVC可实施QM到一个32x32的块大小，而H.264/MPEG-4AVC将量化矩阵(QM)的块大小限制为8x8的块大小。虽然较大的QM可增强编码效率，遗憾的是，较大的QM也会产生用于携带视频比特流中QM的较大开销，因而导致带宽和容量问题。
[0009]在HEVC中，一个视频图像可包括24个不同的QM。与视频图像相关联的QM可以有各种块大小，包括4x4，8x8，16x16，和32x32。与视频图像相关联的QM块可对应于帧内/帧间预测类型和亮度/色度(Y/Cb/Cr)颜色分量。当为视频图像编码并存储图像参数集(例如，图像大小和可选编码模式等信息)时，16x16和32x32的QM块的矩阵系数数目可等于7680( (16*1632*32)*2*3)。每个系数大约8比特长，因此对QM系数进行编码可能产生超过60000比特(7680*8)的开销。一个压缩的HD视频帧的典型长度约为50000到500000比特长。因此，对QM系数进行编码的超过60000比特的开销太大以至于无法在压缩的视频帧内进行编码。此外，使用H.264/AVC标准(例如，差值脉冲编码调制(DPCM))中发现的AVC量化矩阵压缩方法进行较大的QM(例如，32x32的QM)编码也会产生比压缩的HD视频帧更大的开销。因此，需要一个更高效的编码方法对较大的QM进行编码。
【发明内容】
[0010]在一项实施例中，本发明包含对视频比特流进行解码以重构与图像关联的QM的装置，包括用于获取加权因子及获取参考QM，其中所述参考QM是之前解码的QM;关联所述加权因子和所述参考QM;并使用所述参考QM和与所述参考QM关联的所述加权因子计算预测矩阵，其中所述预测矩阵用于重构所述QM。
[0011]在又一项实施例中，本发明包含对与图像关联的QM进行编码的装置，包括用于获取多个参考QM的参考QM获取单元，其中所述参考QM之前已经进行过编码;耦合到参考QM获取单元的加权因子计算单元，其中所述加权因子计算单元用于为每个参考QM计算加权因子;耦合到所述参考QM获取单元和所述加权因子计算单元的加权预测单元，其中所述加权预测单元使用所述参考QM和所述对应的加权因子计算预测QM，以及耦合到所述加权因子计算单元的加权因子存储单元，其中所述加权因子存储单元用于将加权因子存储到视频比特流中。
[0012]在又一项实施例中，本发明包含对与图像关联的QM进行解码和重构的方法，其中所述方法包括获取至少一个参考QM和至少一个与所述参考QM关联的加权因子，其中所述参考QM是之前解码的QM，以及使用所述参考QM和与所述参考QM关联的所述加权因子计算预测矩阵，其中所述预测矩阵用于重构所述QM。
[0013]在第四项实施例中，本发明包含对与图像关联的QM进行编码的方法，其中所述方法包括获取第一 QM参考和第二 QM参考，获取对应于所述第一 QM参考的第一加权因子和对应于所述第二 QM参考的第二加权因子，使用所述第一 QM参考、所述第二 QM参考、所述第一加权因子和所述第二加权因子获取预测QM，以及将所述第一加权因子和所述第二加权因子编码成视频比特流。
[0014]结合附图和权利要求书，可从以下的详细描述中更清楚地理解这些和其他特征。
【附图说明】
[0015]为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考标号表不相同部分。
[0016]图1是用于编码和解码视频图像数据的系统的实施例的示意图。
[0017]图2是将预测信息编码成比特流的方法200的实施例的流程图。
[0018]图3是使用来自视频比特流的编码预测信息以编码和重构QM的方法的实施例的流程图。
[0019]图4是用于为交叉帧QM加权预测确定加权因子的视频序列的实施例的示意图。
[0020]图5是用于为交叉帧QM加权预测确定加权因子的视频序列的另一实施例的不意图。
[0021]图6是用于为交叉帧QM加权预测确定加权因子的视频序列的另一实施例的示意图。
[0022]图7是用于为内部QM加权预测确定加权因子的当前图像的实施例的示意图。
[0023]图8是用于为内部QM加权预测确定加权因子的当前图像的另一实施例的示意图。
[0024]图9是包括QM预测单元的编码器单元的实施例的示意图。
[0025]图10是包括QM预测单元的编码器单元的另一实施例的示意图。
[0026]图11是包括QM预测单元的解码器单元的实施例的示意图。
[0027]图12是包括QM预测单元的解码器单元的另一实施例的示意图。
[0028]图13是适用于实施本发明的若干实施例的通用计算机系统的一项实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0029]首先应该理解，尽管下文提供一个或多个实施例的示例性实现方式，本发明公开的系统和/或方法可通过多种其他已知的或存在的技术实现。本发明决不应限于下文所说明的所述示例性实现方式、图式和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
[0030]本文公开了可用于对视频图像数据进行编码和解码的方法、装置和系统。使用用于内部QM预测和/或交叉帧QM预测的加权预测方法可对视频图像数据进行编码和解码。当对视频图像数据进行编码和压缩时，参考QM(如，已经编码的QM)和加权因子可用于预测与当前图像关联的当前QM。线性加权、同等加权和/或平均加权方法可用于获取与参考QM关联的加权因子。对于交叉帧QM加权预测，加权因子可通过使用当前图像和参考图像间的时间距离来确定。在内部QM预测中，加权因子基于分量类型和块大小等QM参数来确定。然后加权因子和其他预测信息可进行编码并作为视频比特流进行传输。当解码该视频比特流时，可从该视频比特流中获取预测信息以重构视频图像数据。类似于编码视频图像数据，解码压缩的视频图像数据可使用加权因子和参考QM预测与当前图像关联的当前QM。残余值在实施无损编码时可通过比较当前的QM和预测的QM来计算。否则，在有损编码中，与图像关联的当前QM可在熵编码之前进行量化。
[0031]图1是用于对视频图像数据进行编码和解码的系统100的实施例的示意图。系统100可包括编码器单元104，用于压缩和编码视频数据视频源图像数据102，和解码器单元106，用于重构视频输出图像数据108。系统100可在多种提供视频内容的应用中执行，这些视频内容包括但不限于电视转播，例如无线电转播、有线转播和/或卫星转播，经过一个或多个网络的视频流，和/或视频存储媒体(例如，光盘和数字磁带录像机(VTR))。系统100可在单个设备或多个互连设备内执行。编码器单元104可通过电连接、光连接、无线连接和/或其各种组合耦合到解码器单元106。编码器单元104和解码器单元106可使用软件、硬件或两者的组合执行。例如，编码器单元104可包括一个集成电路(IC)，用于编码和压缩符合HEVC、
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