使用量化誤差的額外的控制編碼、解碼視頻信號(hào)的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】在此所公開的是一種編碼視頻信號(hào)的方法，包括：接收原始視頻信號(hào)；將原始視頻信號(hào)與預(yù)先重建的信號(hào)比較；產(chǎn)生校正信號(hào)以最小化失真分量和速率分量的總和；以及熵編碼校正信號(hào)，其被發(fā)送給解碼器供視頻信號(hào)重建，其中預(yù)先重建的信號(hào)已經(jīng)通過另外使用縮放對(duì)角矩陣反變換。
【專利說明】
使用量化誤差的額外的控制編碼、解碼視頻信號(hào)的方法和 裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于編碼和解碼視頻信號(hào)的方法和裝置，尤其是，設(shè)及使用量化誤差 的附加控制的編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓縮編碼指的是用于經(jīng)由通信線路發(fā)送數(shù)字化的信息或者W適用于存儲(chǔ)介質(zhì)的 形式存儲(chǔ)數(shù)字化的信息的一組信號(hào)處理技術(shù)。介質(zhì)，諸如視頻、圖像和語音可W是壓縮編碼 的對(duì)象。尤其是，用于對(duì)視頻執(zhí)行壓縮編碼的技術(shù)稱作視頻壓縮。
[0003] 許多的介質(zhì)壓縮技術(shù)基于兩種解決方法:預(yù)測編碼和變換編碼。尤其是，混合編碼 技術(shù)包括使用預(yù)先解碼的上下文值空間預(yù)測采樣并對(duì)預(yù)測的誤差執(zhí)行變換編碼。運(yùn)樣的過 程對(duì)高斯信號(hào)執(zhí)行，使得其具有優(yōu)化的率失真(RD)值。
[0004] 但是，普通視頻信號(hào)需要被更加有效地編碼，因?yàn)樗鼈兙哂胁贿m用于高斯信號(hào)的 結(jié)構(gòu)。
[0005] 同時(shí)，在出現(xiàn)在塊的其它部分中的誤差的每個(gè)中，重要性可能是不同的。因此，存 在對(duì)能夠控制在空間域和頻率域兩者中的誤差方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)更加有效地編碼具有邊緣和方向結(jié)構(gòu)的信號(hào)。
[000引本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)與預(yù)測的信號(hào)一起使用變換編碼的信號(hào)非因果地預(yù)測 視頻信號(hào)。
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)基于非正交的變換編碼視頻信號(hào)。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)獲得最小化失真的優(yōu)化的變換系數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)導(dǎo)出率失真(RD)優(yōu)化的量化步長。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)使用具有形式和參數(shù)的非正交的變換表示本發(fā)明可W 適用于其的非因果的編碼技術(shù)。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)在空間域和頻率域兩者中控制量化誤差。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)定義不同的對(duì)角矩陣W便區(qū)分在空間域上誤差的重要 性。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)提出從率失真(RD)的視點(diǎn)計(jì)算優(yōu)化的對(duì)角矩陣的方法。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)提出在空間域上更加精細(xì)地控制量化誤差的方法。
[0017]技術(shù)方案
[0018] 本發(fā)明提出更加有效地編碼具有邊緣和方向結(jié)構(gòu)的信號(hào)的方法。
[0019] 此外，本發(fā)明提出與預(yù)測的信號(hào)一起使用變換編碼的信號(hào)非因果地預(yù)測視頻信號(hào) 的方法。
[0020] 此外，本發(fā)明提出基于非正交的變換編碼視頻信號(hào)的方法。
[0021] 此外，本發(fā)明提出用于獲得優(yōu)化的變換系數(shù)的量化算法。
[0022] 此外，本發(fā)明提出導(dǎo)出優(yōu)化的量化步長的方法。
[0023] 此外，本發(fā)明提出可W由具有形式和參數(shù)的非正交的變換表示的非因果的編碼技 術(shù)。
[0024] 此外，本發(fā)明提出使用所有已經(jīng)重建的信號(hào)和上下文信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)化的預(yù)測信號(hào)的 方法。
[0025] 此外，本發(fā)明提出在空間域和頻率域兩者中控制量化誤差的方法。
[0026] 此外，本發(fā)明定義不同的對(duì)角矩陣W便區(qū)分在空間域上誤差的重要性。
[0027] 此外，本發(fā)明提出從率失真(RD)的視點(diǎn)計(jì)算優(yōu)化的對(duì)角矩陣的方法。
[0028] 此外，本發(fā)明提出在空間域上更加精細(xì)地控制量化誤差的方法。
[00巧]有益效果
[0030] 本發(fā)明可W使用所有解碼的信息執(zhí)行更加精細(xì)和改進(jìn)的預(yù)測。
[0031] 此外，本發(fā)明可W通過與預(yù)測的信號(hào)一起使用變換編碼的信號(hào)非因果地預(yù)測視頻 信號(hào)而更加有效地編碼具有邊緣和方向結(jié)構(gòu)的信號(hào)。
[0032] 此外，本發(fā)明可W通過提出可W由具有形式和參數(shù)的非正交的變換表示的非因果 的編碼技術(shù)執(zhí)行更加精細(xì)和改進(jìn)的預(yù)測。
[0033] 此外，本發(fā)明可W通過提出用于獲得優(yōu)化的變換系數(shù)的量化算法來最小化量化誤 差D
[0034] 此外，本發(fā)明可W通過提出導(dǎo)出優(yōu)化的量化步長的方法執(zhí)行更加改進(jìn)的編碼。
[0035] 此外，本發(fā)明可W使用所有已經(jīng)重建的信號(hào)和上下文信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)化的預(yù)測信號(hào)。
[0036] 此外，本發(fā)明可W通過在空間域和頻率域兩者中控制量化誤差執(zhí)行更加改進(jìn)的編 碼。
【附圖說明】
[0037] 圖1和2是執(zhí)行視頻編碼的編碼器和解碼器的簡略方框圖；
[0038] 圖3和4圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是改進(jìn)的編碼方法已經(jīng)適用于其 的編碼器和解碼器的簡略方框圖；
[0039] 圖5和6圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且定義圖示使用預(yù)先編碼的像素執(zhí) 行預(yù)測方法的層；
[0040] 圖7圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示使用對(duì)于每個(gè)層預(yù)先編碼的 像素執(zhí)行預(yù)測方法的流程圖；
[0041] 圖8圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示用于獲得優(yōu)化的系數(shù)的量化 過程的流程圖；
[0042] 圖9圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示用于獲得優(yōu)化的系數(shù)的量化 過程的詳細(xì)流程圖；
[0043] 圖10圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示獲得優(yōu)化的量化步長過程的 流程圖；
[0044] 圖11和12圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，其中圖11圖示本發(fā)明已經(jīng)適用于其 的測試圖像，和圖12圖示速率增益對(duì)測試圖像的百分比；
[0045] 圖13圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示改進(jìn)的預(yù)測編碼方法的簡略 流程圖；
[0046] 圖14圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示基于優(yōu)化的量化步長執(zhí)行量 化的方法的簡略流程圖；
[0047] 圖15和16圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是改進(jìn)的編碼方法經(jīng)由量化誤 差的控制已經(jīng)適用于其的編碼器和解碼器的簡略方框圖；
[0048] 圖17圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示經(jīng)由率失真(RD)優(yōu)化過程獲 得縮放對(duì)角矩陣（scaling diagonal matrix)過程的流程圖；
[0049] 圖18圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示在使用優(yōu)化的縮放矩陣執(zhí)行 編碼的情形下，和在使用現(xiàn)有的方法執(zhí)行編碼的情形下，在相應(yīng)的圖像的編碼增益之間的 比較的圖形；
[0050] 圖19和20圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是改進(jìn)的編碼方法已經(jīng)適用于 其的編碼器和解碼器的簡略方框圖；和
[0051] 圖21圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示改進(jìn)的視頻編碼方法的簡略 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種編碼視頻信號(hào)的方法，包括:接收原始視頻信號(hào);將 原始視頻信號(hào)與預(yù)先重建的信號(hào)比較;產(chǎn)生校正信號(hào)W最小化失真分量和速率分量的總 和；W及賭編碼校正信號(hào)，其被發(fā)送給解碼器用于視頻信號(hào)重建，其中預(yù)先重建的信號(hào)已經(jīng) 通過另外使用縮放對(duì)角矩陣被反變換。
[0053] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，校正信號(hào)基于用于在空間域中區(qū)分誤差的權(quán)重的另一個(gè) 對(duì)角矩陣被產(chǎn)生。
[0054] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，該方法進(jìn)一步包括:計(jì)算包括縮放對(duì)角矩陣的多個(gè)對(duì)角 矩陣的最佳集合，其中校正信號(hào)基于多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合被產(chǎn)生。
[0055] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合被編碼為側(cè)信息，并且被發(fā)送 給解碼器。
[0056] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合在編碼原始視頻信號(hào)的帖之前 被編碼。
[0057] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，失真分量由在原始視頻信號(hào)和重建的信號(hào)之間總的失真 表示，并且速率分量由發(fā)送量化的系數(shù)需要的比特?cái)?shù)表示。
[005引本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種解碼視頻信號(hào)的方法，包括:接收包括校正信號(hào) 的視頻信號(hào);從視頻信號(hào)讀取包括多個(gè)對(duì)角矩陣的側(cè)信息;通過賭解碼視頻信號(hào)獲得校正 信號(hào)；W及基于校正信號(hào)和多個(gè)對(duì)角矩陣重建信號(hào)。
[0059] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，多個(gè)對(duì)角矩陣包括縮放對(duì)角矩陣。
[0060] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，該方法進(jìn)一步包括:通過另外使用縮放對(duì)角矩陣對(duì)校正 信號(hào)執(zhí)行反變換。
[0061] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，校正信號(hào)包括最佳系數(shù)值，其最小化失真分量和速率分 量的總和。
[0062] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，多個(gè)對(duì)角矩陣在解碼視頻信號(hào)的帖之前被讀取。
[0063] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種編碼視頻信號(hào)的裝置，包括:接收單元，配置為接 收原始視頻信號(hào);優(yōu)化器，配置為將原始視頻信號(hào)與預(yù)先重建的信號(hào)比較，并產(chǎn)生校正信號(hào) W最小化失真分量和速率分量的總和;和賭編碼單元，配置為賭編碼校正信號(hào)，其被發(fā)送給 解碼器用于視頻信號(hào)重建，其中預(yù)先重建的信號(hào)已經(jīng)通過另外使用縮放對(duì)角矩陣反變換。
[0064] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，其中該優(yōu)化器進(jìn)一步配置為計(jì)算包括縮放對(duì)角矩陣的多 個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合，其中校正信號(hào)基于多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合被產(chǎn)生。
[0065] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種解碼視頻信號(hào)的裝置，包括:接收單元，配置為接 收包括校正信號(hào)的視頻信號(hào)，和從視頻信號(hào)讀取包括多個(gè)對(duì)角矩陣的側(cè)信息;賭解碼單元， 配置為通過賭解碼視頻信號(hào)獲得校正信號(hào)；W及重建單元，配置為基于校正信號(hào)和多個(gè)對(duì) 角矩陣重建信號(hào)。
[0066] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，該解碼裝置進(jìn)一步包括反變換單元，配置為通過另外使 用縮放對(duì)角矩陣對(duì)校正信號(hào)執(zhí)行反變換。
[0067] 用于發(fā)明的模式
[0068] 在下文中，按照本發(fā)明的實(shí)施例示范的單元和操作參考伴隨的附圖描述。但是，注 意到，參考附圖描述的本發(fā)明的單元和操作被僅僅作為實(shí)施例提供，并且本發(fā)明的技術(shù)精 神和核屯、配置和操作不受限于此。
[0069] 此外，在本說明書中使用的術(shù)語是現(xiàn)在廣泛地使用的公用術(shù)語，但是，在特定的情 形下，使用由本
【申請(qǐng)人】隨機(jī)地選擇的術(shù)語。在運(yùn)樣的情況下，相應(yīng)的術(shù)語的含義在對(duì)應(yīng)部分 的詳細(xì)說明中清楚地描述。因此，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不應(yīng)該認(rèn)為是僅僅基于在本說明書的相 應(yīng)的描述中使用的術(shù)語的名稱，并且本發(fā)明應(yīng)該通過檢查甚至相應(yīng)的術(shù)語的含義解釋。
[0070] 此外，在本說明書中使用的術(shù)語是選擇描述本發(fā)明的常見術(shù)語，但是，如果存在具 有類似含義的運(yùn)樣的術(shù)語，可W W其他術(shù)語替換W更加適合于分析。例如，信號(hào)、數(shù)據(jù)、采 樣、圖片、帖和塊可W在每個(gè)編碼過程中適當(dāng)?shù)靥鎿Q和解釋。
[0071] 圖1和2圖示執(zhí)行媒體編碼的編碼器和解碼器的簡略方框圖。
[0072] 圖1的編碼器100包括變換單元110、量化單元120、去量化單元130、反變換單元 140、緩存器150、預(yù)測單元160和賭編碼單元170。圖2的解碼器200包括賭解碼單元210、去量 化單元220、反變換單元230、緩存器240和預(yù)測單元250。
[0073] 編碼器100接收原始視頻信號(hào)，并且通過從原始視頻信號(hào)減去由預(yù)測單元160輸出 的預(yù)測信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測誤差。產(chǎn)生的預(yù)測誤差被發(fā)送給變換單元110。變換單元110通過將變 換方案適用于預(yù)測誤差產(chǎn)生變換系數(shù)。
[0074] 該變換方案可W例如包括基于塊的變換方法和基于圖像的變換方法?；趬K的變 換方法例如可W包括離散余弦變換(DCT)和Karimhen-Loeve變換。DCT指的是在空間域上的 信號(hào)被分解為二維的頻率分量。在塊內(nèi)朝著左上角的方向具有低頻率分量和在塊內(nèi)朝著右 下角的方向具有高頻率分量的圖案被形成。例如，64個(gè)二維的頻率分量(其被設(shè)置在左上角 上）的僅一個(gè)可W是直流(DC)分量，并且可W具有0的頻率。剩余的頻率分量可W是交流 (AC)分量，并且可W包括從最低的頻率分量到較高的頻率分量的63個(gè)頻率分量。執(zhí)行DCT包 括計(jì)算包括在原始視頻信號(hào)塊中的基礎(chǔ)分量(例如，64個(gè)基礎(chǔ)圖案分量)每個(gè)的大小，基礎(chǔ) 分量的大小是離散余弦變換系數(shù)。
[0075] 此外，DCT是用于簡單表示為原始視頻信號(hào)分量的變換。在反變換時(shí)，原始視頻信 號(hào)從頻率分量被完全重建。也就是說，僅僅表示視頻的方法被改變，并且除了冗余信息之外 包括在原始視頻中的所有信息塊被保留。如果對(duì)原始視頻信號(hào)執(zhí)行DCT，則與原始視頻信號(hào) 的幅度分布不同，DCT系數(shù)聚集在接近于0的值。因此，可W使用DCT系數(shù)獲得高壓縮效果。
[0076] 量化單元120量化產(chǎn)生的變換系數(shù)，并且將量化的系數(shù)發(fā)送給賭編碼單元170。賭 編碼單元170對(duì)量化的信號(hào)執(zhí)行賭編碼，并且輸出賭編碼的信號(hào)。
[0077] 量化單元120將用于輸入數(shù)據(jù)的輸入值的特定范圍映射為單個(gè)代表值。量化可W 通過輸入數(shù)據(jù)除W量化步長計(jì)算，如W下的公式1。
[007引[公式U
[0079]
[0080] 在公式1中，Y表示量化的數(shù)據(jù)、X表示輸入數(shù)據(jù)，并且Q表示量化步長。函數(shù)SignO 是用于獲得數(shù)據(jù)的符號(hào)的操作，并且函數(shù)RoundO表示取整操作。量化步長可W由量化范圍 表示。此外，在本說明書中，量化步長可W指的是縮放參數(shù)(scaling parameter)。當(dāng)執(zhí)行視 頻編碼時(shí)，量化步長可W變化。壓縮比例可W使用變化的量化步長控制。同時(shí)，使用整數(shù)值 的量化參數(shù)可W被使用，代替量化步長。
[0081] 在量化過程中，如W下的公式2,量化的系數(shù)C'可W通過輸入變換系數(shù)邱余W量化 步長Q獲得。
[0082] [公式 2]
[0083] C'=C/Q
[0084] 在公式2中，C'表示量化的系數(shù)，C表示輸入變換系數(shù)，并且Q表示量化步長。
[0085] 同時(shí)，由量化單元120輸出的量化的信號(hào)可用于產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。例如，在編碼器100 的環(huán)路內(nèi)的去量化單元130和反變換單元140可W對(duì)量化的信號(hào)執(zhí)行去量化和反變換，使得 量化的信號(hào)被重建為預(yù)測誤差?？蒞通過將重建的預(yù)測誤差加到由中間預(yù)測單元160輸出 的預(yù)測信號(hào)產(chǎn)生重建的信號(hào)。
[0086] 緩存器150存儲(chǔ)重建的信號(hào)用于預(yù)測單元160未來參考。預(yù)測單元160使用存儲(chǔ)在 緩存器150中預(yù)先重建的信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。
[0087] 圖2的解碼器200接收由圖1的編碼器100輸出的信號(hào)。賭解碼單元210對(duì)接收的信 號(hào)執(zhí)行賭解碼。去量化單元220基于有關(guān)量化步長的信息從賭解碼的信號(hào)獲得變換系數(shù)。反 變換單元230通過對(duì)變換系數(shù)執(zhí)行反變換獲得預(yù)測誤差。通過將獲得的預(yù)測誤差加到由預(yù) 測單元250輸出的預(yù)測信號(hào)產(chǎn)生重建的信號(hào)。
[0088] 去量化單元220可W通過量化的數(shù)據(jù)乘W去量化縮放值Q計(jì)算重建的數(shù)據(jù)，如W下 的公式3。
[0089] [公式 3]
[0090] X'=巧Q
[0091] 在公式3中，X'表示重建的數(shù)據(jù)，Y表示量化的數(shù)據(jù)，并且Q表示去量化縮放值。去量 化縮放值Q可W具有與量化步長相同的值。
[0092] 緩存器240存儲(chǔ)重建的信號(hào)用于預(yù)測單元250未來參考。預(yù)測單元250使用存儲(chǔ)在 緩存器240中預(yù)先重建的信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。
[0093] 本發(fā)明提供在混合視頻編碼器中的內(nèi)部預(yù)測方法。要壓縮的采樣值被使用預(yù)先編 碼的上下文值預(yù)測，并且預(yù)測的誤差被變換編碼。運(yùn)樣的過程可W對(duì)高斯信號(hào)執(zhí)行，使得其 具有優(yōu)化的RD值。普通視頻信號(hào)包括不適用于高斯信號(hào)的許多的信號(hào)。因此，本發(fā)明針對(duì)運(yùn) 樣的信號(hào)，并且提出用于與預(yù)測采樣一起使用變換編碼的采樣和上下文值非因果地預(yù)測每 個(gè)采樣的技術(shù)。運(yùn)樣的非因果編碼可W由包括形式和參數(shù)的非正交的變換表示。
[0094] 圖3和4圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是改進(jìn)的編碼方法已經(jīng)適用于其 的編碼器和解碼器的簡略方框圖。
[00M]圖3的編碼器300包括優(yōu)化器(310)、量化單元315、反變換單元320、預(yù)測單元330、 重建單元340、緩存器350和賭編碼單元360。圖4的解碼器400包括賭解碼單元410、去量化單 元420、反變換單元430、重建單元440、緩存器450和預(yù)測單元460。
[0096] 優(yōu)化器310可W從緩存器350提取有關(guān)當(dāng)前塊的像素的信息、有關(guān)預(yù)先解碼的塊的 像素的信息，和有關(guān)量化步長的信息的至少一個(gè)。在運(yùn)種情況下，當(dāng)前塊的像素信息可W由 排列為矢量的要編碼的塊的像素表示。預(yù)先解碼的塊的像素信息可W由排列為矢量的預(yù)先 解碼的塊的像素表示。量化步長信息可W由排列為矢量的量化步長表示。
[0097] 優(yōu)化器310可W基于當(dāng)前塊的像素信息、預(yù)先解碼的塊的像素信息，和量化步長信 息的至少一個(gè)獲得變換系數(shù)c(i，j)。變換系數(shù)c(i，j)可W指的是去量化的變換系數(shù)。
[0098] 反變換單元320可W接收獲得的變換系數(shù)C(i，j)，并且對(duì)接收的變換系數(shù)C(i，j) 執(zhí)行反變換。反變換單元320可W通過對(duì)接收的變換系數(shù)C(i，j)執(zhí)行反變換獲得殘留信號(hào) res(i，j)。
[0099] 預(yù)測單元330可W從緩存器350提取有關(guān)預(yù)先解碼的塊的像素的信息。預(yù)測單元 330可W使用預(yù)先解碼的塊的像素和從先前的層重建的像素的至少一個(gè)預(yù)測當(dāng)前層的像 素。預(yù)測單元330可W通過執(zhí)行運(yùn)樣的預(yù)測獲得預(yù)測信號(hào)VedQjr。在運(yùn)種情況下，假設(shè) 當(dāng)前塊是BXB塊，水平分量是j，并且垂直分量是i，當(dāng)前層化的像素可W由設(shè)置在位置化， i)和（j，k)(i = l、…、B，j = l、…、B，k=l、…、B)的像素表示。在運(yùn)種情況下，從先前的層重 建的像素可W由所有先前的層LU…、化-1的重建的像素表示。運(yùn)些將參考圖5和6更詳細(xì)地 描述。
[0100] 重建單元340可W通過將由預(yù)測單元330獲得的預(yù)測信號(hào)"pred(i，j)"和由反變換 單元320獲得的殘留信號(hào)"res(ij)相加獲得重建的信號(hào)"recQjr。在運(yùn)種情況下，重建 的信號(hào)"recQjr可W指的是當(dāng)前層化的重建的信號(hào)。重建的信號(hào)"recQjr被發(fā)送給緩 存器350，供下一層未來的預(yù)測。
[0101] 由優(yōu)化器310獲得的變換系數(shù)C(i，j)被發(fā)送給量化單元315。
[0102] 量化單元315執(zhí)行量化處理，并且將量化的變換系數(shù)發(fā)送給賭編碼單元360。
[0103] 在運(yùn)種情況下，變換系數(shù)C(i，j)可W指的是率失真(RD)優(yōu)化的變換系數(shù)。此外，量 化處理可W通過變換系數(shù)C( i，j)除W量化步長執(zhí)行。
[0104] 賭編碼單元360可W接收量化的變換系數(shù)，并且對(duì)接收的變換系數(shù)執(zhí)行賭編碼。
[0105] 圖4的解碼器400可W接收由圖3的編碼器300輸出的信號(hào)。
[0106] 賭解碼單元410可W接收比特流，并且對(duì)該比特流執(zhí)行賭解碼。
[0107] 去量化單元420可W使用量化步長信息從賭解碼的信號(hào)獲得變換系數(shù)。
[0108] 反變換單元430可W通過對(duì)變換系數(shù)執(zhí)行反變換獲得殘留信號(hào)"resQjr。
[0109] 重建單元440可W通過將由預(yù)測單元450獲得的殘留信號(hào)"res(i J)"和預(yù)測信號(hào) "pred(i，jr相加獲得重建的信號(hào)"recQjr。重建的信號(hào)"recQjr可W被發(fā)送給緩存 器450,并且存儲(chǔ)在其中。此外，重建的信號(hào)"rec(i J)"可W被發(fā)送給預(yù)測單元450,用于接 下來信號(hào)未來的預(yù)測。
[0110] 參考圖3的編碼器300描述的實(shí)施例可W適用于圖4的解碼器400的單元的操作。
[0111] 本發(fā)明可W適用于其的混合視頻編碼器通過使用預(yù)先解碼的采樣（即，上下文 值），空間地預(yù)測采樣執(zhí)行有效的預(yù)測編碼，并且對(duì)預(yù)測的誤差執(zhí)行變換編碼。
[0112] 在運(yùn)樣的編碼方法中，對(duì)于其塊變換已經(jīng)部分地優(yōu)化的偶數(shù)信號(hào)連貫地執(zhí)行塊變 換。例如，部分地優(yōu)化的信號(hào)可W包括具有很大塊間相關(guān)性的信號(hào)，和具有邊緣和不同的方 向特性的信號(hào)。因此，空間預(yù)測操作可W被認(rèn)為是不太適配于精細(xì)預(yù)測處理，因?yàn)槠洚a(chǎn)生更 加適配于簡單變換壓縮的預(yù)測信號(hào)。運(yùn)樣的預(yù)測操作的效率可W強(qiáng)烈地取決于具有高斯信 號(hào)的基本處理，因?yàn)轭A(yù)測操作使用上下文值來執(zhí)行。
[0113] 為了詳細(xì)地討論，考慮一維的示例，其中序列XiQ = I~N)被使用上下文采樣XO壓 縮。
[0114] 例如，X包括來自目標(biāo)塊的一系列的水平或者方向的像素，對(duì)其使用使用上下文采 樣XO執(zhí)行方向性預(yù)測。在運(yùn)種情況下，上下文采樣XO可W從預(yù)先解碼的塊的邊緣中獲得。上 下文采樣XO被假設(shè)為在編碼器和解碼器兩者中是可用的。假設(shè)使用上下文采樣XO的Xi的線 性預(yù)測是Pi(XO)，殘留信號(hào)"ri"可W如在W下的公式4中定義的。
[01巧][公式4]
[0116] ri = xi-Pi(xO)
[0117] 在其經(jīng)歷按照編碼過程的變換編碼、經(jīng)歷按照解碼過程的變換解碼之后，殘留信 號(hào)"ri"可W如在W下的公式5中表示的。
[011引[公式5]
[0119] x'i=Pi(xO)+r'i
[0120] 在公式5中，表示重建的信號(hào)。
[0121] 如果優(yōu)化的線性預(yù)測器被獲得，并且使用化T，則該過程對(duì)于高斯序列的壓縮可W 逐漸地變?yōu)樽罴?。但是，該過程可能不適用于許多的圖像/視頻結(jié)構(gòu)，諸如，高斯建模。因此， 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)測方法可W使用在解碼過程期間使用所有解碼的信息的更好 的預(yù)測器進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明可W對(duì)于具有邊緣和方向結(jié)構(gòu)的視頻信號(hào)具有出色的效果。
[0122] 在下文中，首先，基本想法經(jīng)由本發(fā)明的一維的示例描述。接下來，通過集中于線 性預(yù)測器論述在本發(fā)明和DPCM之間的聯(lián)系，并且等效的非正交的變換將被導(dǎo)出。此外，在論 述編解碼器設(shè)計(jì)之后，描述使用非正交的變換的壓縮和率失真(RD)優(yōu)化的量化參數(shù)的導(dǎo) 出。最后，描述本發(fā)明可W適用于其的模擬結(jié)果的細(xì)節(jié)。
[0123] 在變換解碼之后，解碼器可W訪問所有殘留采樣。但是，當(dāng)解碼第i個(gè)采樣時(shí)， 其僅僅使用XO和ri。尤其是，當(dāng)解碼x~i+l時(shí)，解碼器已經(jīng)重建x~i，與XO相比，其通常是x~i+ 1的更好的預(yù)測器。在本發(fā)明中，解碼鏈可W設(shè)計(jì)如W下的公式6。
[0124] [公式 6]
[0125]
[0126] 因?yàn)榻獯a器具有可用的所有變換解碼的殘留，所W運(yùn)個(gè)鏈和增強(qiáng)的預(yù)測器Pt可能 是合理的。相應(yīng)的編碼鏈可W被描述為最佳編碼的變換系數(shù)的選擇，當(dāng)在公式6中饋送進(jìn)變 換解碼器時(shí)，其導(dǎo)致x~，其在給定的目標(biāo)比特率上具有最小失真。
[0127] 雖然本發(fā)明對(duì)于非線性的預(yù)測功能可W通用化，其將保持可計(jì)算的簡單、線性預(yù) 測器，但是使用最靠近的可用的采樣，而不是始終使用XO實(shí)現(xiàn)預(yù)測。對(duì)于一維的示例，本發(fā) 明可W構(gòu)成公式7。
[012引 「公式71
[0129]
[0130] 在運(yùn)種情況下，預(yù)測可W與單元的預(yù)測權(quán)重成線性關(guān)系。在運(yùn)個(gè)設(shè)置中，在公式7 中預(yù)測Pi(XO)可W簡單地WPi(x~i-l)替換。線性預(yù)測器的其它的權(quán)重和類型可W直接推 廣。
[0131] 在下文中，將解釋有關(guān)與DPCM和等效的非正交的變換的關(guān)系。
[0132] 公式7類似于一階DPCM解碼器，其W統(tǒng)一的預(yù)測權(quán)重操作。DPCM系統(tǒng)將因果地和獨(dú) 立地編碼殘留，而公式7的解碼器對(duì)應(yīng)于非因果地和聯(lián)合地編碼的殘留的解碼。運(yùn)是由于 是在公式6中示出的變換解碼器的輸出。可W說建議的系統(tǒng)獲得DPCM系統(tǒng)的預(yù)測精確度，同 時(shí)經(jīng)由變換編碼利用了殘留相關(guān)性和其它的DPCM R-D低效。
[0133] 公式7可W導(dǎo)致矩陣公式8。
[0134] [公式引
[0135]
[0136] 在運(yùn)里，F(xiàn)是具有公式9的(N X N)下S角形預(yù)測矩陣。
[0137] [公式 9]
[013 引
[0139] 運(yùn)個(gè)實(shí)施例是具有單位條目的(NXl)矩陣。增強(qiáng)公式8適應(yīng)變換編碼，本發(fā)明可W 結(jié)果形成公式10。
[0140] [公式 10]
[0141]
[0142] 在公式10中，T(NXN)是在壓縮(例如，在肥VC中的塊DCT/DST)中使用的變換，并且 c~是去量化的變換系數(shù)。令G = FT，公式10對(duì)應(yīng)于具有經(jīng)由公式11非正交的變換G的x~-BxO 的變換編碼。
[0143] 「公擊111
[0144]
[0145] 在運(yùn)個(gè)簡單線性形式中，本發(fā)明可W是使用非正交的變換G的x-BxO的變換壓縮。
[0146] 使用基于模式的線性預(yù)測器，通過設(shè)計(jì)F和B矩陣，并導(dǎo)出用于每個(gè)預(yù)測模式的等 效的非正交的變換G，建議的解碼鏈可W結(jié)合在類似肥VC的基線混合編解碼器內(nèi)。
[0147] 與基線相比，運(yùn)樣的解碼鏈將僅僅具有微小的復(fù)雜度增長，因?yàn)槠渌龅氖鞘褂?最靠近的采樣而不是邊緣采樣預(yù)測。編碼鏈更加復(fù)雜，但是，因?yàn)槠浔仨氝x擇最佳系數(shù)W發(fā) 送用于解碼鏈。在下文中，本發(fā)明將提供編碼器必須實(shí)現(xiàn)和導(dǎo)出率失真最佳量化參數(shù)的迭 代量化算法。
[0148] 圖5和6圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且定義圖示使用預(yù)先編碼的像素執(zhí) 行預(yù)測方法的層。
[0149] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供使用預(yù)先編碼的像素非因果地預(yù)測采樣的方法。
[0150] 在運(yùn)種情況下，當(dāng)前塊的像素和用于預(yù)測的預(yù)先編碼的像素可W使用各種方法確 定。
[0151] 在本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例中，當(dāng)前塊可W被W至少一個(gè)層為單位分解。因 此，預(yù)先編碼的像素可W W每個(gè)層為單位確定。
[0152] 在運(yùn)種情況下，層單元可W基于按照特定準(zhǔn)則設(shè)置的像素不同地定義。例如，基于 設(shè)置在當(dāng)前塊的左上的像素排列在水平和垂直方向中的像素可W定義為單個(gè)層。此外，排 列在設(shè)置在左上的像素的對(duì)角方向的像素可W定義為順序的層。
[0153] 在運(yùn)種情況下，層可W定義為一個(gè)像素或者多個(gè)像素，或者可W定義為塊的全部 像素。此外，層可W定義為如在5中圖示的一組順序的像素，但是，可W定義為按照情形不是 順序的一組像素。
[0154] 例如，參考圖5,假設(shè)當(dāng)前塊是BXB塊，并且在塊內(nèi)像素的位置是Q J)。在運(yùn)種情 況下，ie{l、2、…、8}〇￡{1、2、一、8}。在運(yùn)種情況下，基于設(shè)置在當(dāng)前塊的左上的像素排 列在水平和垂直方向中的像素可W定義為層L1。也就是說，設(shè)置在像素位置（IJ)和Q，1) 上的像素可W定義為層Ll。
[0155] 運(yùn)可W概括如下。例如，設(shè)置在像素位置(k，j)和（i，k)上的像素可W定義為層化 化=1、2、...、B)。
[0156] 在本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例中，預(yù)先編碼的像素可W包括正好在要編碼的層 之前編碼的層的像素。
[0157] 參考圖6,為了預(yù)測當(dāng)前的層化，可W使用正好在當(dāng)前的層化之前編碼的層化-1。 在運(yùn)種情況下，為了預(yù)測當(dāng)前的層化，也可W使用鄰近當(dāng)前塊的邊緣的像素。也就是說，鄰 近于鄰近當(dāng)前塊的已經(jīng)解碼的塊的像素可用于預(yù)測層化。
[0158] 例如，當(dāng)前的層化可W基于所有先前的層LU…、化-1的重建的像素和鄰近已經(jīng)解 碼的塊的像素預(yù)測。
[0159] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可W提供預(yù)測形式。
[0160] 編碼器可W將系數(shù)(i , j)、i E {1、2、…、B}、j E {1、2、…、B}排列為矢量C。其可W如 公式12表示。
[0161] [公式 12]
[0162] C( Q-I)地+(j-l)+l) = CoeffsQ ,j)
[0163] 并且，編碼器可W將'63(1^)、1￡{1、2、-，、8}〇￡{1、2、-，、8}排列為矢量'。其可 W如公式13表示。
[0164][公式 13]
[01 化]r((i-l)*^(j-l)+l)=res(i，j)
[0166] 然后，編碼器可W將來自預(yù)先解碼的塊的像素排列為矢量y。
[0167] 在運(yùn)種情況下，本發(fā)明可W使用如公式14的矩陣乘法實(shí)現(xiàn)。
[016 引
[0169] JT是重建的塊。
[0170] 村5的矩陣乘法實(shí)現(xiàn)。
[0171]
[0172] 送里T是反變換的矩陣等效。
[0173] 村6的矩陣乘法實(shí)現(xiàn)。
[0174]
[0175] G = FT
[0176] 村7的矩陣乘法實(shí)現(xiàn)。
[0177]
[017引 送里6'=。'1'，并且。'和山是經(jīng)訓(xùn)練集合優(yōu)化的矩陣。
[0179] 同時(shí)，參考圖5和6描述的實(shí)施例可W適用于內(nèi)部預(yù)測，并且也可W適用于供內(nèi)部 預(yù)測的各種預(yù)測模式。但是，本發(fā)明不受限于此。例如，運(yùn)些實(shí)施例也可W適用于中間預(yù)測。
[0180] 圖7圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示使用對(duì)于每個(gè)層預(yù)先編碼的 像素執(zhí)行預(yù)測方法的流程圖。
[0181] 首先，賭編碼的系數(shù)可W從接收的比特流中提取。在步驟S710可W對(duì)賭編碼的系 數(shù)執(zhí)行賭解碼，并且賭解碼的系數(shù)可W在步驟S720被去量化，從而能夠獲得變換系數(shù) "coeffs(i,j)"。
[0182] 殘留信號(hào)"resQjr可W在步驟S730通過對(duì)變換系數(shù)執(zhí)行反變換而獲得。殘留信 號(hào)"res( i，jr用于重建當(dāng)前的層化。
[0183] 為了預(yù)測當(dāng)前的層化的像素，可W使用預(yù)先解碼的塊的像素。在運(yùn)種情況下，當(dāng)前 的層化的像素可W在步驟S740-起使用所有先前的層LU…、化-1的重建的像素被預(yù)測。
[0184] 在步驟S740產(chǎn)生的預(yù)測信號(hào)"pred(i，jr可W被加到在步驟S730獲得的殘留信號(hào) "res(i，j)"，從而能夠在步驟S750重建當(dāng)前的層化的像素。如上所述產(chǎn)生的重建的信號(hào) "rec( i，jr可用于預(yù)測下一個(gè)層。
[0185] 圖8圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示用于獲得優(yōu)化的系數(shù)的量化 過程的流程圖。
[0186] 本發(fā)明提供一種具有非正交的變換的壓縮方法。
[0187] 考慮隨機(jī)矢量X(NXl)。為了標(biāo)記的便利，假設(shè)上下文預(yù)測在X內(nèi)被吸收。矢量X被 使用線性變換G(NXN)表示，其列g(shù)i，i = l.....N形成變換基。假設(shè)G是滿秩，但是，否則是常 規(guī)的，即，G可W不必正交，并且gi可W不必是單位范數(shù)(norm)。
[0188] [公式 18]
[0189] X=Gc
[0190] 在公式18中，c(NX I)是變換系數(shù)。系數(shù)可W被標(biāo)量（scalar)量化W得到c~ =Q (C)，其然后被賭編碼，并且發(fā)送給解碼器。
[0191] 其一個(gè)目的是最小化量化失真的相對(duì)于非正交基G的標(biāo)量量化問題可W如公式19 編寫。
[0192] [公式 19]
[0193] I X-Gc'I
[0194] 雖然本發(fā)明可W適應(yīng)用于與視頻編碼器兼容的各種量化器，其將如公式20采用。
[0195] 「公式 201
[0196]
[0197] 在公式20中，（NXl)是整數(shù)的矢量，并且A是量化器步長的對(duì)角矩陣，即，具有M， 第i個(gè)步長的A i，j = MSi , j，并且Si, j是克朗內(nèi)克化ronecker)符號(hào)函數(shù)。因此可W導(dǎo)出公 式21。
[019引[公式21]
[0199] IIx-GAiM
[0200] 公式21可W識(shí)別為網(wǎng)格量化器，就t需要解決整數(shù)問題而言，其是最佳解決方案。 許多次最佳的技術(shù)已經(jīng)建議用于公式19的解決方案。為了適應(yīng)快速解決方案，本發(fā)明可W 隨后結(jié)合類似于集中在每個(gè)系數(shù)的一個(gè)迭代解決標(biāo)量量化問題的方法。假設(shè)除第i個(gè)系數(shù) 之外的所有系數(shù)已經(jīng)被量化。誤差矢量可W如公式22限定。
[0201] 「公古Wl
[0202]
[0203] 數(shù)最小化。
[0204]
[0205]
[0206] W如公式24獲得。
[0207]
[020引
[0209] 運(yùn)可W導(dǎo)致要W下解釋的量化算法。
[0210] 編碼器可W在步驟S810執(zhí)行重復(fù)模擬W便獲得要發(fā)送給解碼器的優(yōu)化的系數(shù)。
[0211] 如果作為在當(dāng)前的系數(shù)和先前的系數(shù)之間比較的結(jié)果，當(dāng)前的系數(shù)滿足特定條 件，則當(dāng)前的系數(shù)可W被確定為是優(yōu)化的系數(shù)。例如，假設(shè)當(dāng)前的系數(shù)是Cn,并且先前的系 數(shù)是化-1，是否在當(dāng)前的系數(shù)和先前的系數(shù)之間的差值化-1-化收斂于0可W在步驟S820檢 查。作為該檢查的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)差值化-1-化收斂于0,則當(dāng)前的系數(shù)化可W在步驟S830被 確定為是優(yōu)化的系數(shù)，并且被發(fā)送給解碼器。作為該檢查的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)差值化-I-Cn沒 有收斂于0,則當(dāng)前的系數(shù)化可W被返回使得先前的步驟S810和S820被重復(fù)地執(zhí)行。
[0212] 在另一個(gè)特定的條件下，優(yōu)化的系數(shù)可W通過將在當(dāng)前的系數(shù)和先前的系數(shù)之間 的差值化-1-化與特定的闊值比較而被確定。例如，作為該比較的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)差值化-1-Cn大于特定的闊值T，則當(dāng)前的系數(shù)Cn可W被返回使得先前的步驟S810和S820被重復(fù)地執(zhí) 行。相比之下，作為該比較的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)差值化-I-Cn等于或者小于特定的闊值T，則當(dāng) 前的系數(shù)化可W確定為是優(yōu)化的系數(shù)，并且被發(fā)送給解碼器。
[0213] 運(yùn)樣的操作可W由圖3的編碼器執(zhí)行。例如，該操作可W由優(yōu)化器310執(zhí)行。
[0214] 圖9圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示用于獲得優(yōu)化的系數(shù)的量化 過程的詳細(xì)流程圖。
[0215] 按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，編碼器可W基于有關(guān)當(dāng)前塊的像素信息、有關(guān)預(yù)先解 碼的塊的像素信息，和有關(guān)量化步長信息的至少一個(gè)獲得優(yōu)化的系數(shù)。運(yùn)樣的操作可W由 編碼器的量化單元執(zhí)行。
[0216] 首先，編碼器可W在步驟S910基于有關(guān)當(dāng)前塊的像素信息，和有關(guān)預(yù)先解碼的塊 的像素信息獲得最初量化的系數(shù)。最初量化的系數(shù)可W如在公式25中表示的。
[0217][公式測 [0別引 CO=G-I(X-Hy)
[0219] 在運(yùn)種情況下，CO表示最初量化的系數(shù)，X表示有關(guān)當(dāng)前塊的像素信息，并且y表示 有關(guān)預(yù)先解碼的塊的像素信息。在運(yùn)種情況下，G、H表示對(duì)訓(xùn)練集合優(yōu)化的矩陣。此外，矩陣 G可W由非正交的變換矩陣表示。
[0220] 由在原始信號(hào)和重建的信號(hào)之間的差值表示的誤差矢量可W在步驟S920基于最 初量化的系數(shù)獲得。在運(yùn)種情況下，當(dāng)前塊的像素信息X和預(yù)先解碼的塊的像素信息y可W 使用，其可W如在公式26中表示的。
[0扣。[公式26]
[0222] en = X-Hy-G 化-1
[0223] 在公式26中，en表示誤差矢量，并且n = 0、l、2、…，其可W被重復(fù)執(zhí)行直到獲得優(yōu) 化的系數(shù)為止。對(duì)于運(yùn)樣的迭代過程，臨時(shí)的矢量可W如在公式27中限定的。
[0224] [公式 27]
[02 巧]t = en+gkQi-Uk)
[0226] 在公式27中，t表示臨時(shí)的矢量，并且gk表示矩陣G的第K個(gè)列矢量。此外，Cn-I (k) 表示第(n-1)個(gè)量化的系數(shù)。
[0227] 第n個(gè)量化的系數(shù)化可W在步驟S930基于臨時(shí)的矢量t和量化步長信息Mk)獲得。 在運(yùn)種情況下，可W使用公式28。
[0。8][公式 28]
[02巧]化化）=MlOround(址TtA化）（址Tgk) Kk = I ,2,... ,B2)
[0230] 在公式28中，Mk)表示用于第K個(gè)變換系數(shù)的量化步長。
[0231] 此外，誤差矢量en可W在步驟S940如在公式29中被更新。
[02創(chuàng)[公式29]
[0233] en+ =址(化-1化)-化化））
[0234] 如果第n個(gè)量化的系數(shù)Cn經(jīng)由運(yùn)樣的過程被獲得，則是否特定的條件滿足可W通 過將第n個(gè)量化的系數(shù)化與先前的系數(shù)化-1比較檢查。第n個(gè)量化的系數(shù)化可W基于該比較 的結(jié)果確定為是優(yōu)化的系數(shù)。例如，是否在第n個(gè)量化的系數(shù)Cn和先前的系數(shù)Cn-I之間的差 值化-1-化收斂于9可W在步驟S950被檢查。
[0235] 作為檢查的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)差值化-1-化收斂于0,則第n個(gè)量化的系數(shù)化可W在步 驟S960被確定為是優(yōu)化的系數(shù)，并且被發(fā)送給解碼器。相比之下，作為檢查的結(jié)果，如果發(fā) 現(xiàn)差值化-1-化沒有收斂于0,則第n個(gè)量化的系數(shù)化可W被返回使得先前的步驟被迭代。
[0236] 在又一個(gè)特定的條件下，優(yōu)化的系數(shù)可W通過將在當(dāng)前的系數(shù)和先前的系數(shù)之間 的差值化-1 -化與特定的闊值比較確定。例如，運(yùn)可W如在公式30中表示的。
[0237] [公式 30]
[023引 //Cn-Cn-I//2〉T
[0239] 如果差值//Cn-Cn-I//2大于特定的闊值T，則當(dāng)前的系數(shù)Cn可W被返回使得先前 的步驟被迭代。相比之下，如果差值//Cn-Cn-I//2等于或者小于特定的闊值T，則當(dāng)前的系 數(shù)化可W確定為是優(yōu)化的系數(shù)，并且被發(fā)送給解碼器。
[0240] 圖10圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示獲得優(yōu)化的量化步長過程的 流程圖。
[0241] 如上參考圖9所述，優(yōu)化的量化步長可W在由編碼器執(zhí)行量化W便獲得優(yōu)化的系 數(shù)的過程中導(dǎo)出。
[0242] 首先，量化步長信息可W在步驟SlOlO從量化參數(shù)值中獲得。例如，量化步長信息 可W如在公式31中表示的。
[02創(chuàng)[公式31]
[0244] A (k)=2(QP-4)/6(k = l,2,---,62)
[0245] 在公式31中，A化)表示第K個(gè)量化步長，并且QP表示量化參數(shù)。
[0246] 用于獲得優(yōu)化的系數(shù)的矩陣和矢量可W在步驟S1020被初始化。例如，矢量和矩陣 可W如在公式32和33中表示的。
[0247] [公式 32]
[024引 U化）= Kk = I ,2,... ,B2)
[0249] 「公式 331
[0巧0]
[0251]
[0252]優(yōu)化器可W在步驟S1030基于第K個(gè)量化步長A化)和初始化的矢量U化）W及矩陣
I獲得優(yōu)化的量化步長。在運(yùn)種情況下，可W使用凸最優(yōu)化算法。
[0253] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可W提供導(dǎo)出最佳量化器步長的方法。
[0254] 量化器步長的率失真最佳設(shè)計(jì)通常是難題，因?yàn)橛糜谒俾屎褪д嬉滋幚淼谋硎臼?編解碼器相關(guān)的，并且難W獲得。在運(yùn)個(gè)實(shí)施例中，高速率近似值可W使用，W便優(yōu)化步長入 的矢量。
[02W]繼之W成功的圖像和視頻編碼器的變換編碼方法利用標(biāo)量賭編碼器。因此，在e中 傳送量化的系數(shù)需要的速率可W近似為公式34。
[0巧6][公式34]
[0 巧 7]
[0258] 在公式34中，HO表示賭。因?yàn)橄禂?shù)f是使用步長M標(biāo)量量化的，所W近似值可W W 高的比特率調(diào)用。
[0259] [公式 35]
[0260]
[0261]在公式35中，h(ci)是連續(xù)定值的系數(shù)的微分賭。因此，為了滿足速率約束條件，可 能需要公式36。
[02創(chuàng)[公式36]
[0%3]
[0264] 由干G戸,經(jīng)市?；?，在A方面用于平均失真的直接的近似值將是
其通過采用均勻分布的量化誤差獲得。
[0265] 借助于非正交的G，信號(hào)域和系數(shù)域失真不相同，并且人們無法使用運(yùn)個(gè)近似值。 假設(shè)所有數(shù)值是零均值。信號(hào)域平均失真可W書寫為其中E[]表示期望值，并且化（.）是矩 陣的跡。使用
可W獲得公式37。
[0%6]
[0%7]
[0268] 在公式37中，P=C-按已經(jīng)設(shè)置表示系數(shù)域誤差。假設(shè)系數(shù)域誤差被去相關(guān)，即，E
[PPT]是對(duì)角的，具有對(duì)角項(xiàng)JTi，i = 1、…、N，直接的代數(shù)得到公式38。
[0269] [公式 38]
[0270]
[0271] 因?yàn)榱炕?jīng)由量化算法實(shí)現(xiàn)，所W形式3i = M2/12的近似值不是有效的。為了相關(guān) n與A，讓我們集中在由量化算法導(dǎo)出的舍入誤差上。在關(guān)注點(diǎn)上，可W獲得公式39。
[0272] 「公古391
[0273]
[0274] 吳差。
[02巧] 、誤差是均勻的，則可W獲得公式40。
[0276][公式 40]
[0277]
[027引令孩是具有第i個(gè)列的矩陣?？蒞獲得公式41。
[0279] [公式 41]
[0284] 考慮公式42的對(duì)角元素可W導(dǎo)致公式43。[0285] [公式 43]
[0280]
[0281]
[0282]
[0283]
[0286]
[0287] 令霞和攝表示分別具有G和H的平方的矩陣元素的矩陣。公式38和43變?yōu)楣?4。
[028引[公式44]
[0289]
[0290]
[0291] 在公式44中，U是全一的矢量，并占
，
[0292] 因此，可W獲得公式45。
[0293] 「公擊 451
[0294]
[0295] 可W W受制于速率約束條件的平均失真（公式45)的最小化的形式賦予優(yōu)化W獲 得公式46。
[0巧6][公式46]
[0297]
[0298] 在公式46中，丫是拉格朗日乘數(shù)。公式46的優(yōu)化得到W下的公式47。
[0299] 「公才 471
[0300]
[0301] 圖11和12圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，其中圖11圖示本發(fā)明已經(jīng)適用于其 的測試圖像，和圖12圖示速率增益對(duì)測試圖像的百分比。
[0302] 如上所述，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，具有邊緣和方向結(jié)構(gòu)的信號(hào)可W通過與預(yù) 測的信號(hào)一起使用變換編碼信號(hào)非因果地預(yù)測視頻信號(hào)更加有效地編碼。
[0303] 在給出的模擬中，對(duì)在塊內(nèi)的1像素厚度的層執(zhí)行內(nèi)部預(yù)測，并且參考圖3至10描 述的預(yù)測過程和量化過程被適用于該模擬。
[0304] 圖11圖示6個(gè)測試圖像(a)~(f)，并且6個(gè)圖像的每個(gè)具有圖像特點(diǎn)。
[0305] 與其他常見的圖像相比，6個(gè)測試圖像的每個(gè)可W被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于邊緣和方向的特 性的至少一個(gè)顯著出現(xiàn)的信號(hào)。
[0306] 作為測量運(yùn)樣的測試圖像的速率增益的結(jié)果，可W發(fā)現(xiàn)諸如圖12(a)的結(jié)果。也就 是說，從圖12(a)中，可W看到，與相對(duì)于所有6個(gè)測試圖像的現(xiàn)有的編解碼器的效率相比， 效果已經(jīng)改善。
[0307] 也可W看到，與圖11 (C)、ll(d)和11(f)的剩余的圖像相比，圖11(a)、11(b)和11 (e)的圖像具有極大的方向特性。因此，從圖12(a)中，可W看到，圖ll(a)、ll(b)和11(e)的 圖像具有相對(duì)更高的速率增益。
[0308] 同樣地，從圖12(b)中，可W看到，在用于視頻序列模擬的情況下，與現(xiàn)有的編解碼 器的效率相比，效果已經(jīng)改善。
[0309] 圖13圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示改進(jìn)的預(yù)測編碼方法的簡略 流程圖。
[0310] 首先，當(dāng)在步驟S1310接收到原始視頻信號(hào)時(shí)，編碼器可W在步驟S1320將原始視 頻信號(hào)與可用的重建的信號(hào)比較。并且，編碼器可W基于比較的結(jié)果確定校正信號(hào)。
[0311] 在運(yùn)種情況下，校正信號(hào)可W被確定為最小化失真分量和速率分量的總和。失真 分量由在原始視頻信號(hào)和校正信號(hào)之間的總的失真表示，并且速率分量由發(fā)送變換編碼的 校正信號(hào)需要的比特?cái)?shù)表示。為了確定校正信號(hào)，編碼器可W執(zhí)行解碼模擬。
[0312] 編碼器可W在步驟S1330基于比較的結(jié)果產(chǎn)生變換編碼的校正信號(hào)。
[0313] 并且，編碼器可W在步驟S1340基于變換編碼的校正信號(hào)和可用的重建的信號(hào)產(chǎn) 生預(yù)測信號(hào)。
[0314] 然后，編碼器可W在步驟S1350通過將變換編碼的校正信號(hào)與預(yù)測信號(hào)相加來重 建信號(hào)。
[0315] 圖14圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示基于優(yōu)化的量化步長執(zhí)行量 化的方法的簡略流程圖。
[0316] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供在執(zhí)行量化W便獲得優(yōu)化的系數(shù)的過程中導(dǎo)出優(yōu)化的 量化步長的方法?？蒞基于導(dǎo)出的量化步長執(zhí)行量化。
[0317] 首先，有關(guān)量化步長的信息可W從量化參數(shù)值中獲得。在運(yùn)種情況下，量化步長信 息可W指的是縮放參數(shù)。縮放參數(shù)可W使用率失真(RD)優(yōu)化的算法獲得。例如，縮放參數(shù)可 W在步驟S1410被確定為最小化失真分量和速率分量的總和的值。
[0318] 變換編碼的校正信號(hào)可W按照如上參考圖8至10所述的實(shí)施例獲得。例如，變換編 碼的校正信號(hào)可W包括優(yōu)化的變換系數(shù)。
[0319] 在步驟S1420,可W基于在步驟S1410確定的縮放參數(shù)對(duì)變換編碼的校正信號(hào)執(zhí)行 量化。
[0320] 量化的系數(shù)可W經(jīng)歷賭編碼，并且在步驟S1430被發(fā)送。
[0321] 圖15和16圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是改進(jìn)的編碼方法經(jīng)由量化誤 差的控制已經(jīng)適用于其的編碼器和解碼器的簡略方框圖。
[0322] 本發(fā)明通過在=個(gè)空間：空間、頻譜和網(wǎng)格范數(shù)中同時(shí)地操縱因素，來限定控制量 化效果的一組編碼參數(shù)。改進(jìn)的壓縮可W通過找到使用特定的類型和圖像壓縮方法的訓(xùn)練 技術(shù)確定的優(yōu)化的參數(shù)提供。
[0323] 在圖1中，包括用于預(yù)測編碼、變換編碼和混合編碼需要的所有因素。
[0324] 預(yù)測編碼基于W信號(hào)元素被使用預(yù)先編碼的部分預(yù)測，W及在預(yù)測值和實(shí)際值之 間的差值被編碼。n維的矢量X用于表示編碼的數(shù)據(jù)(例如，圖像或者視頻帖），并且矢量P用 于表示從n維的矢量X預(yù)測的值。運(yùn)樣的預(yù)測使用由重建的矢量襲的過去的值形成的矢量y 執(zhí)行。
[0325] 首先，由預(yù)測殘留表示的差值矢量可W如在W下公式48中計(jì)算。
[0326] [公式4引
[0327] d = x-p(y)
[0328] 通常，運(yùn)樣的差值被另外使用由NXN矩陣T表示的正交線性變換變換。此后，矢量 系數(shù)被轉(zhuǎn)換為用于賭編碼的整數(shù)。
[0329] 具有整數(shù)系數(shù)的矢量由C表示，并且可W如在W下的公式49中限定的。
[0330] [公式 49]
[0331 ] c = Q(T[x-p]) ,ciEZ,i = l,2,...,N
[0332]通常，量化被使用正交縮放矩陣Q執(zhí)行，并且可W如在W下公式50中限定的。
[0；3削[公式50]
[0334] C = [ [ QT (x-p)]]
[0335] 在公式50中，雙括號(hào)[[]]表示如在W下的公式51中的每個(gè)元素取整。
[0336] 「公式 511
[0337]
[0338] 重建的矢量X可W由編碼器和解碼器兩者使用W下的公式52計(jì)算。
[0339] 「公式 521
[0340]
[CX341]在公式52中，繁表示重建的矢量，P表示預(yù)測矢量，T表示變換矩陣，Q表示量化矩 陣，W及C表示變換系數(shù)。
[0342] 如果矩陣T通過變換，諸如DCT限定，則運(yùn)樣的變換的應(yīng)用差不多與計(jì)算殘留矢量d 的頻譜分量的應(yīng)用相同。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在頻率域中量化誤差的分配可W 使用對(duì)角矩陣Q的不同的值變化。
[0343] 當(dāng)執(zhí)行中間塊預(yù)測時(shí)，在圖像或者視頻塊的矢量內(nèi)的所有元素不能W相同的方式 使用。因此，由于存在于塊的邊緣中某些元素的誤差，預(yù)測精度可能顯著地降低。
[0344] 此外，如果線性變換，諸如DCT被獨(dú)立地適用于矢量，則塊偽影可能在塊的邊緣上 產(chǎn)生。
[0345] 在運(yùn)種情況下，在塊的其他部分出現(xiàn)的誤差的每個(gè)中的重要性是不同的。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，塊偽影可W通過對(duì)空間域提供更加精細(xì)地控制量化誤差的方法降低。 但是，使用對(duì)角矩陣Q的方法可W僅僅在頻率域中控制。因此，本發(fā)明可W通過在空間域和 頻率域兩者中控制量化誤差解決運(yùn)樣的問題。
[0346] 參考圖15,本發(fā)明可W適用于其的編碼器1500可W包括優(yōu)化器1520、去量化單元 1530、反變換單元1540、緩存器1550、預(yù)測單元1560和賭編碼單元1570。在運(yùn)種情況下，反變 換單元1540可W包括空間縮放單元1545。
[0347] 參考圖15的編碼器1500,優(yōu)化器1520可W獲得最佳地量化的變換系數(shù)。
[0348] 首先，優(yōu)化器1520可W經(jīng)由訓(xùn)練步驟獲得最佳地量化的變換系數(shù)。例如，優(yōu)化器 1520可W從率失真(RD)的視點(diǎn)計(jì)算優(yōu)化的對(duì)角矩陣S、W和Q的集合。
[0349] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供增加另一個(gè)對(duì)角矩陣S，即，在空間域上的縮放因子的方 法。在運(yùn)樣的情況下，用于重建信號(hào)的過程可W如在W下的公式53中變化。
[0；350][公式 53]
[0：351] x = p+ST-lQ-lc
[0352]有關(guān)優(yōu)化的變換系數(shù)使用如在公式3中的簡化取整計(jì)算的正交條件可W變化。因 此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化的變換系數(shù)可W基于W下的公式54計(jì)算。
[0；353] 「公式 541
[0354]
[0355] 在公式54中，W表示用于在空間域中區(qū)分誤差重要性的另一個(gè)對(duì)角矩陣。
[0356] 此外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了找到優(yōu)化對(duì)角矩陣S、W和Q的集合，客觀失真 測量，諸如均方誤差(MSE)，和包括主觀因素的另一個(gè)失真測量，諸如塊偽影的可見性，可W 被使用。
[0357] 此外，在編碼圖像或者圖像帖之前，對(duì)角矩陣S、W和Q的值，即側(cè)信息，可W被編碼。 在運(yùn)種情況下，可W使用可W由解碼器識(shí)別的適當(dāng)?shù)膮f(xié)議。
[0358] 去量化單元1530可W通過對(duì)最佳地量化的變換系數(shù)執(zhí)行去量化獲得變換系數(shù)。
[0359] 反變換單元1540可W通過對(duì)變換系數(shù)執(zhí)行反變換獲得預(yù)測誤差矢量。在運(yùn)種情況 下，反變換可W包括縮放正交矩陣S。通過在如上所述的空間域上增加縮放矩陣，量化誤差 可W甚至在空間域上被控制。
[0360] 使用縮放正交矩陣S的縮放可W由反變換單元1540的空間縮放單元1545執(zhí)行。此 夕h空間縮放單元1545可W放置在反變換單元1540的反變換過程之后。
[0361] 重建的信號(hào)可W通過將獲得的預(yù)測的誤差矢量加到由預(yù)測單元1560輸出的預(yù)測 信號(hào)而產(chǎn)生。
[0362] 緩存器1550存儲(chǔ)重建的信號(hào)用于預(yù)測單元1560的將來參考。預(yù)測單元1560使用存 儲(chǔ)在緩存器1550中預(yù)先重建的信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。
[0363] 由優(yōu)化器1520獲得的最佳地量化的變換系數(shù)可W發(fā)送給賭編碼單元1570。賭編碼 單元1570可W對(duì)最佳地量化的變換系數(shù)執(zhí)行賭編碼，并且輸出該結(jié)果變換系數(shù)。
[0364] 參考圖16,本發(fā)明可W適用于其的解碼器1600可W包括賭解碼單元1610、去量化 單元1620、反變換單元1630、緩存器1640和預(yù)測單元1650。在運(yùn)種情況下，反變換單元1630 可W包括空間縮放單元1635。
[0365] 圖16的解碼器1600接收由圖15的編碼器1500輸出的信號(hào)。接收的信號(hào)經(jīng)由賭解碼 單元1610經(jīng)歷賭解碼。
[0366] 去量化單元1620使用量化步長信息從賭解碼的信號(hào)中獲得變換系數(shù)。反變換單元 1630通過對(duì)變換系數(shù)執(zhí)行反變換獲得預(yù)測的誤差。在運(yùn)種情況下，反變換可W包括縮放正 交矩陣s。
[0367] 使用縮放正交矩陣S的縮放可W由反變換單元1630的空間縮放單元1635執(zhí)行?？?間縮放單元1635可W放置在反變換單元1630的反變換過程之后。此外，可W適用參考圖15 描述的實(shí)施例。
[0368] 重建的信號(hào)通過將獲得的預(yù)測的誤差加到由預(yù)測單元1650輸出的預(yù)測信號(hào)而產(chǎn) 生。
[0369] 緩存器1640存儲(chǔ)重建的信號(hào)用于預(yù)測單元1650的將來參考。預(yù)測單元1650可W使 用存儲(chǔ)在緩存器1640中預(yù)先重建的信號(hào)產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。
[0370] 圖17圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示經(jīng)由率失真(RD)優(yōu)化過程獲 得縮放對(duì)角矩陣過程的流程圖。
[0371] W由公式46限定的編碼的形式，可W獲得像素值的近似再現(xiàn)，因?yàn)閏eZN，即，要編 碼的數(shù)據(jù)的矢量可W僅僅具有整數(shù)值。
[0372] 本發(fā)明可W通過限定附加誤差矢量e使用統(tǒng)計(jì)方法模擬近似值。
[037；3][公式5引
[0374] T-lQ-lc = x-p+e
[0375] 在C的每個(gè)分量中的舍入誤差可W經(jīng)由乘W正交矩陣T合并。對(duì)于高速率近似值， 我們可W假設(shè)e的分量是具有零均值和相同的變化的單獨(dú)的隨機(jī)高斯變量。因此，從公式46 中獲得的值得到公式56。
[0376] [公式 56]
[0377]
[0378] 公式56指的是對(duì)于在塊中的所有像素誤差具有大致相同的分布。
[0379] 借助于由公式57限定的新的方法，由S-I預(yù)先縮放的殘留值x-pW獲得適當(dāng)?shù)脑?現(xiàn)。
[0380] [公式 57]
[0381] ST-lQ-lc = S[S-l (x-p)+e]
[0382] e的元素是具有零均值和相同的變化的單獨(dú)的隨機(jī)高斯變量。
[0383] 但是，在運(yùn)種情況下，我們具有由公式58給出的再現(xiàn)的像素。
[0384] 「公古 Wl
[0385]
[0386] 公式52指的是與在對(duì)角矩陣S中的縮放因子成正比，現(xiàn)在在每個(gè)像素中的誤差具 有不同的變化。較大的Si, i的值因此生成相對(duì)更大的誤差方差，并且反之亦然。
[0387] 在下文中，我們給出本發(fā)明稍微更加詳細(xì)的描述。本發(fā)明可W適用于每個(gè)預(yù)先限 定的視頻分割，例如，編碼單元、帖、貼片、片等等。
[0388] 在編碼器上，本發(fā)明可W按照W下的步驟執(zhí)行。首先，編碼器可W選擇用于編碼在 分割內(nèi)的像素塊的矩陣S、W和Q。
[0389] 接下來，在編碼在每個(gè)分割中的像素之前，編碼器可W將有關(guān)矩陣S和Q的信息加 到壓縮的比特流。例如，T假設(shè)是恒定的，并且W僅僅由編碼器使用。
[0390] 然后，對(duì)于每個(gè)像素塊，編碼器可W發(fā)現(xiàn)最佳矢量C e ZN，賭編碼其值，并且將其加 到壓縮的比特流。
[0391 ]在解碼器，本發(fā)明可W按照W下的步驟執(zhí)行。
[0392] 首先，在解碼在每個(gè)分割中的像素之前，解碼器可W從壓縮的比特流中讀取有關(guān) 矩陣S和Q的信息。
[0393] 然后，對(duì)于每個(gè)像素塊，解碼器可W賭解碼矢量ceZN，并且使用公式59計(jì)算重建 的像素值。
[0394] 「公式 591
[0395]
[0396] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供經(jīng)由率失真(RD)優(yōu)化過程獲得縮放對(duì)角矩陣的過程。
[0397] 首先，編碼器可W在步驟S1710經(jīng)由訓(xùn)練執(zhí)行RD優(yōu)化過程。例如，運(yùn)樣的RD優(yōu)化過 程可W由優(yōu)化器1520執(zhí)行。
[0398] 優(yōu)化的對(duì)角矩陣S、W和Q的集合可W在步驟S1720經(jīng)由RD優(yōu)化過程計(jì)算。
[0399] 對(duì)角矩陣S、W和Q的值可W在步驟S1730被編碼為側(cè)信息。
[0400] 此后，視頻信號(hào)可W在步驟S1740上按照參考圖15和16描述的過程編碼或者解碼。
[0401] 例如，對(duì)角矩陣的縮放對(duì)角矩陣S可W在編碼器1500的反變換單元1540,或者解碼 器1600的反變換單元1630中使用，使得甚至在空間域上控制量化誤差。
[0402] 圖18圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示在使用優(yōu)化的縮放矩陣執(zhí)行 編碼的情形下，和在使用現(xiàn)有的方法執(zhí)行編碼的情形下，在相應(yīng)的圖像的編碼增益之間的 比較的圖形。
[0403] 圖18圖示在誤差轉(zhuǎn)移的控制和編碼增益之間的關(guān)系。
[0404] 在該圖形中的虛線表示通用的編解碼器的編碼增益，并且實(shí)線表示當(dāng)使用優(yōu)化的 對(duì)角矩陣時(shí)的編碼增益。
[0405] 當(dāng)前的實(shí)施例對(duì)應(yīng)于使用平面預(yù)測和4X4DCT的情形?？蒞看到，當(dāng)在S個(gè)測試圖 像，"婦女"、"自行車"和"咖啡館"中使用所有優(yōu)化的對(duì)角矩陣時(shí)，獲得更好的編碼效率。
[0406] 運(yùn)僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，并且本發(fā)明不局限于前面提到的條件，并且可W 適用于具有其它條件的實(shí)施例。
[0407] 圖19和20是本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示改進(jìn)的編碼方法可W適用 于其的編碼器和解碼器的簡略方框圖。
[040引圖19的編碼器1900包括優(yōu)化器1910、量化單元1920和賭編碼單元1930。圖20的解 碼器2000包括賭解碼單元2010、去量化單元2020、反變換單元2030和重建單元2040。
[0409] 參考圖19的編碼器1900,優(yōu)化器1910獲得優(yōu)化的變換編碼的校正信號(hào)。優(yōu)化器 1910可W使用W下的實(shí)施例W便獲得優(yōu)化的變換編碼的校正信號(hào)。
[0410] 為了圖示本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，首先，用于重建信號(hào)的重建函數(shù)可W限 定如下。
[0411] 「A 井GfH
[0412]
[0413] 在公式60中，墓表示重建的信號(hào)，C表示解碼的變換編碼的校正信號(hào)，W及y表示上 下文信號(hào)。R(c，y)表示使用C和yW便產(chǎn)生重建的信號(hào)的重建函數(shù)。
[0414] 在當(dāng)前的實(shí)施例中，重建函數(shù)可W限定為在預(yù)先重建的值和變換編碼的校正信號(hào) 之間的關(guān)系。因此，解碼的校正信號(hào)不僅影響重建值，而且影響整個(gè)重建過程和重建函數(shù)的 選擇。
[0415] 例如，校正信號(hào)可W限定如下。
[0416] [公式 61]
[0417] G = Tc
[0418] 在公式61中，e表示校正信號(hào)，C表示變換編碼的校正信號(hào)，W及T表示變換矩陣。此 夕h在某些情況下，校正信號(hào)可W指的是誤差信號(hào)或者預(yù)測誤差信號(hào)。
[0419] 在運(yùn)種情況下，重建的信號(hào)可W限定如下。
[0420] [公式 62]
[0421]
[0422] 在公式62中，荀1表示重建的信號(hào)的第n個(gè)分量，e表示校正信號(hào)，W及y表示上下文 信號(hào)。化表示使用e、y和愛W便產(chǎn)生重建的信號(hào)的重建函數(shù)。
[0423] 在一個(gè)實(shí)施例中，重建函數(shù)化可W限定如下。
[0424] [公式 63]
[04 巧]
[0426] 在公式63中，Pn表示由參數(shù)形成W便產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)的預(yù)測函數(shù)的類型。
[0427] 該預(yù)測函數(shù)例如可W是中值函數(shù)、級(jí)系濾波器和非線性的函數(shù)的組合，或者線性 函數(shù)的組合。此外，非線性預(yù)測函數(shù)化O的每個(gè)可W是不同的非線性的函數(shù)。
[0428] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，量化單元1920可W被包括在優(yōu)化器1910中，或者優(yōu) 化器1910可W包括變換單元。
[0429] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，編碼器1900和解碼器2000可W包括用于選擇非線性 預(yù)測函數(shù)的候選者函數(shù)的存儲(chǔ)單元。
[0430] 在運(yùn)種情況下，優(yōu)化的非線性預(yù)測函數(shù)可W是從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的候選函數(shù)中 選擇出來的。
[0431] 當(dāng)優(yōu)化的非線性預(yù)測函數(shù)如上所述選擇時(shí)，優(yōu)化器1910可W使用優(yōu)化的非線性預(yù) 測函數(shù)產(chǎn)生優(yōu)化的預(yù)測信號(hào)。并且，優(yōu)化器1910可W基于優(yōu)化的預(yù)測信號(hào)產(chǎn)生優(yōu)化的預(yù)測 誤差信號(hào)，并且可W對(duì)優(yōu)化的預(yù)測誤差信號(hào)執(zhí)行變換編碼。優(yōu)化器1910可W經(jīng)由變換編碼 輸出變換編碼的系數(shù)。在運(yùn)種情況下，變換編碼的系數(shù)可W指的是優(yōu)化的變換系數(shù)。
[0432] 輸出的變換系數(shù)被發(fā)送給量化單元1920。量化單元1920量化該變換系數(shù)，并且將 量化的變換系數(shù)發(fā)送給賭編碼單元1930。
[0433] 賭編碼單元1930可W對(duì)量化的變換系數(shù)執(zhí)行賭編碼，并且輸出壓縮的比特流。
[0434] 圖20的解碼器2000可W從圖19的編碼器接收壓縮的比特流，可W經(jīng)由賭解碼單元 2010執(zhí)行賭解碼，并且可W經(jīng)由去量化單元2020執(zhí)行去量化。在運(yùn)種情況下，由去量化單元 2020輸出的信號(hào)可W指的是優(yōu)化的變換系數(shù)。
[0435] 反變換單元2030接收優(yōu)化的變換系數(shù)，執(zhí)行反變換過程，并且可W經(jīng)由反變換過 程獲得預(yù)測誤差信號(hào)。
[0436] 重建單元2040可W通過將預(yù)測誤差信號(hào)和預(yù)測信號(hào)相加在一起獲得重建的信號(hào)。 在運(yùn)種情況下，參考圖19描述的各種實(shí)施例可W適用于該預(yù)測信號(hào)。
[0437] 圖21是本發(fā)明可W適用于其的實(shí)施例，并且是圖示改進(jìn)的視頻編碼方法的簡略流 程圖。
[0438] 首先，當(dāng)在步驟S2110接收到原始視頻信號(hào)時(shí)，編碼器可W在步驟S2120將原始視 頻信號(hào)與可用的重建的信號(hào)比較。并且，編碼器可W在步驟S2130基于該比較的結(jié)果確定校 正信號(hào)。
[0439] 在運(yùn)種情況下，校正信號(hào)可W被確定為最小化失真分量和速率分量的總和。失真 分量由在原始視頻信號(hào)和校正信號(hào)之間的總的失真表示，并且速率分量由發(fā)送變換編碼的 校正信號(hào)需要的比特?cái)?shù)表示。為了確定校正信號(hào)，編碼器可W執(zhí)行解碼模擬。
[0440] 本發(fā)明可W進(jìn)一步包括確定用于信號(hào)重建的重建函數(shù)，并且重建函數(shù)包括線性分 量和非線性分量的至少一個(gè)。
[0441] 并且，重建函數(shù)可W基于所有預(yù)先重建的采樣和校正信號(hào)確定。
[0442] 然后，編碼器可W在步驟S2140產(chǎn)生變換編碼的校正信號(hào)W發(fā)送用于信號(hào)重建。在 運(yùn)里，變換編碼的校正信號(hào)可W乘W去量化矩陣和反變換矩陣，并且其中去量化矩陣可W 選擇用于控制比特率和量化誤差。
[0443] 此外，變換編碼的校正信號(hào)可W對(duì)應(yīng)于用于一組圖片的校正信號(hào)，并且空間與時(shí) 間的變換編碼可W適用于校正信號(hào)。
[0444] 按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，解碼器可W接收包括按照本發(fā)明獲得的變換編碼的校 正信號(hào)的比特流，可W經(jīng)由賭解碼單元執(zhí)行賭解碼，可W經(jīng)由去量化單元執(zhí)行去量化，并且 可W經(jīng)由反變換單元執(zhí)行反變換。解碼器可W通過對(duì)變換編碼的校正信號(hào)執(zhí)行反變換獲得 校正信號(hào)。
[0445] 然后，解碼器可W使用重建函數(shù)獲得重建的信號(hào)，重建函數(shù)合并獲得的校正信號(hào) 和上下文信號(hào)。在運(yùn)里，上下文信號(hào)可W基于所有預(yù)先重建的采樣獲得。
[0446] 此外，解碼器可W確定用于信號(hào)重建的重建函數(shù)，并且重建函數(shù)可W包括線性分 量和非線性分量的至少一個(gè)。在運(yùn)里，重建函數(shù)可W基于所有預(yù)先重建的采樣和校正信號(hào) 確定。
[0447] 變換編碼的校正信號(hào)可W乘W去量化矩陣和反變換矩陣。此外，變換編碼的校正 信號(hào)可W對(duì)應(yīng)于用于一組圖片的校正信號(hào)，并且空間與時(shí)間的變換編碼已經(jīng)適用于校正信 號(hào)。
[0448] 如上所述，本發(fā)明可W適用于其的解碼器和編碼器可W包括在多媒體廣播傳輸/ 接收裝置、移動(dòng)通信終端、家庭影院視頻裝置、數(shù)字影院視頻裝置、監(jiān)視照相機(jī)、視頻聊天裝 置、諸如視頻通信的實(shí)時(shí)通信裝置、移動(dòng)流裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)、攝錄一體機(jī)、VoD服務(wù)提供裝置、 因特網(wǎng)流服務(wù)提供裝置、=維(3D)視頻裝置、電話會(huì)議視頻裝置，和醫(yī)學(xué)視頻裝置中，并且 可用于編碼視頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0449] 此外，本發(fā)明可W適用于其的解碼/編碼方法可W W由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，并且可W存儲(chǔ) 在計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)中的程序的形式生成。具有按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的多媒體數(shù)據(jù) 也可W存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)中。計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)包括由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其中的所有類型的存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)例如可W包括BD、USB、 ROM、RAM、CD-ROM、磁帶、軟盤，和光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。此外，計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)包括W載波 (例如，經(jīng)由因特網(wǎng)傳輸)的形式實(shí)現(xiàn)的介質(zhì)。此外，由編碼方法產(chǎn)生的比特流可W存儲(chǔ)在計(jì) 算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)中，或者可W經(jīng)有線/無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。
[0450] 工業(yè)實(shí)用性
[0451] 為了說明性的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明示范的實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在 附加的權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的技術(shù)精神和范圍內(nèi)改進(jìn)、變化、替換或者增加各種其它 的實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種編碼視頻信號(hào)的方法，包括： 接收原始視頻信號(hào)； 將所述原始視頻信號(hào)與預(yù)先重建的信號(hào)比較； 產(chǎn)生校正信號(hào)以最小化失真分量和速率分量的總和；以及 熵編碼所述校正信號(hào)，所述校正信號(hào)被發(fā)送給解碼器用于視頻信號(hào)重建， 其中，已經(jīng)通過另外使用縮放對(duì)角矩陣反變換所述預(yù)先重建的信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于用于在空間域中區(qū)分誤差的權(quán)重的另一個(gè)對(duì) 角矩陣產(chǎn)生所述校正信號(hào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 計(jì)算包括所述縮放對(duì)角矩陣的多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合， 其中，基于所述多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合產(chǎn)生所述校正信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合被編碼為側(cè)信息， 并且被發(fā)送給解碼器。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在編碼所述原始視頻信號(hào)的幀之前編碼所述多個(gè) 對(duì)角矩陣的最佳集合。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述失真分量由在所述原始視頻信號(hào)和重建的信號(hào)之間總的失真表示，以及 所述速率分量由發(fā)送量化的系數(shù)需要的比特?cái)?shù)表示。7. -種解碼視頻信號(hào)的方法，包括： 接收包括校正信號(hào)的視頻信號(hào)； 從所述視頻信號(hào)讀取包括多個(gè)對(duì)角矩陣的側(cè)信息； 通過熵解碼所述視頻信號(hào)獲得所述校正信號(hào)；以及 基于所述校正信號(hào)和所述多個(gè)對(duì)角矩陣重建信號(hào)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多個(gè)對(duì)角矩陣包括縮放對(duì)角矩陣。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括： 通過另外使用所述縮放對(duì)角矩陣對(duì)所述校正信號(hào)執(zhí)行反變換。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多個(gè)對(duì)角矩陣包括用于在空間域中區(qū)分誤 差權(quán)重的對(duì)角矩陣。11. 根據(jù)權(quán)利要求所述7的方法，其中，所述校正信號(hào)包括最佳系數(shù)值，所述最佳系數(shù)值 最小化失真分量和速率分量的總和。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中： 所述失真分量由在所述原始視頻信號(hào)和重建的信號(hào)之間總的失真表示，以及 所述速率分量由發(fā)送量化的系數(shù)需要的比特?cái)?shù)表示。13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在解碼所述視頻信號(hào)的幀之前讀取所述多個(gè)對(duì) 角矩陣。14. 一種編碼視頻信號(hào)的裝置，包括： 接收單元，所述接收單元被配置為接收原始視頻信號(hào)； 優(yōu)化器，所述優(yōu)化器被配置為將所述原始視頻信號(hào)與預(yù)先重建的信號(hào)比較，并產(chǎn)生校 正信號(hào)以最小化失真分量和速率分量的總和；以及 熵編碼單元，所述熵編碼單元被配置為熵編碼所述校正信號(hào)，所述校正信號(hào)被發(fā)送給 解碼器用于視頻信號(hào)重建， 其中，已經(jīng)通過另外使用縮放對(duì)角矩陣反變換所述預(yù)先重建的信號(hào)。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，基于用于在空間域中區(qū)分誤差的權(quán)重的另一個(gè) 對(duì)角矩陣產(chǎn)生所述校正信號(hào)。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，進(jìn)一步包括： 優(yōu)化器，所述優(yōu)化器被配置為計(jì)算包括所述縮放對(duì)角矩陣的多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集 合， 其中，基于所述多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合產(chǎn)生所述校正信號(hào)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述多個(gè)對(duì)角矩陣的最佳集合被編碼為側(cè)信 息，并且被發(fā)送給解碼器。18. -種解碼視頻信號(hào)的裝置，包括： 接收單元，所述接收單元被配置為接收包括校正信號(hào)的視頻信號(hào)，并從所述視頻信號(hào) 讀取包括多個(gè)對(duì)角矩陣的側(cè)信息； 熵解碼單元，所述熵解碼單元被配置為通過熵解碼所述視頻信號(hào)獲得所述校正信號(hào)； 以及 重建單元，所述重建單元被配置為基于所述校正信號(hào)和所述多個(gè)對(duì)角矩陣重建信號(hào)。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，進(jìn)一步包括： 反變換單元，所述反變換單元被配置為通過另外使用縮放對(duì)角矩陣對(duì)所述校正信號(hào)執(zhí) 行反變換。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述多個(gè)對(duì)角矩陣包括用于在空間域中區(qū)分誤 差權(quán)重的對(duì)角矩陣。
【文檔編號(hào)】H04N19/13GK105850124SQ201480070463
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】阿米爾·賽義德, 奧努爾·格嫩·居萊爾于茲, 芮世薰
【申請(qǐng)人】Lg電子株式會(huì)社