技术领域
[0001] 本
发明有关于
视频编码，且特别地，本发明有关于高效视频编码(High-Efficiency Video coding，HEVC)中与编码单元(coding unit，CU)和变换单元(transform unit，TU)相关的编码块旗标(coded block flag，cbf)语法(syntax)的编码方法与装置以及视频比特流的解码方法与装置。
背景技术
[0002] HEVC是由来自ITU-T研究组的视频编码专家组成的视频编码联合组(Joint Collaborative Team on Video Coding，以下简称JCT-VC)开发的一种先进的视频编码系统。在HEVC测试版本5.0(HM-5.0)中，
帧间编码(inter-coded)和帧内编码(intra-coded)的残差是利用基于块的变换编码方式来编码。上述块(称为变换单元)是利用四叉树结构从根块(根变换单元)分割而来。上述四叉树分割可被递归地应用直到产生叶块(leaf block)或者最小块。之后，二维变换被应用至每一变换单元。每一变换单元(TU)可被分成四个子TU，即叶TU。对于每一TU来说，需要传送一个叫做cbf(编码块旗标)的语法元素以指示此TU是否具有非零变换系数，其中“1”表示存在至少一个非零变换系数，“0”则表示不存在非零变换系数。
[0003] 在HM-5.0中，对于
亮度分量来说，cbf只会针对残差四叉树的叶TU发信(signaled)。而对于
色度分量来说，cbf则针对根TU和叶TU都会发信，然而，cbf也仅在尺寸小于或者等于最大色度TU尺寸的TU中发信。图1至图3显示了cbf发信(signalling)的范例。
在图1中，块110显示了TU的残差四叉树分割，其中利用四叉树分割，根TU被分割成子TU(TU
0～TU 6)。块120显示对应的cbf位元，其中TU 1、TU 3、TU 5和TU 6具有非零变换系数，而TU
0、TU 2和TU 4则不具有非零变换系数。若此TU为亮度TU，则cbf位元只针对叶TU发信。图2A是用于亮度TU的cbf发信(cbf编码)的范例，其中四组位元“0”、“1”、“0101”以及“1”分别对应于根TU 210的四个叶TU的cbf位元。上述cbf位元是按照循序扫描(raster-scan)顺序发信的，即按照左上TU、右上TU、左下TU、右下TU的顺序。对于左下叶TU来说，其进一步被分割成4个叶TU。在循序扫描顺序中，此叶TU的cbf位元为“0101”。相应地，图2A显示了cbf位元
220的四个分组。图2B所示为用于色度TU的cbf发信范例，其中cbf位元会针对根TU和叶TU传送。根TU 230被分割成四个叶TU，且左下叶TU进一步被分割成四个叶TU。因此，对应于TU的三个层级会有三个层级的cbf位元。对于根TU(即，深度＝0)来说，cbf位元“1”(由编号240表示)被发信。对于根TU的四个叶TU来说，按照循序扫描顺序，cbf位元分别为“0”、“1”、“1”和“1”(由编号250表示)。对于左下叶TU来说，其进一步被分割成四个叶TU，按照循序扫描顺序，上述四个叶TU分别对应于cbf位元“0”、“1”、“0”和“1”(由编号260表示)。如图2A和图2B所示，虽然亮度TU和色度TU使用相同的RQT(残差四叉树)，但cbf的发信是不同的。图2B所示范例适用于根块尺寸小于或等于最大色度TU尺寸的状况。举例来说，假定最大色度TU尺寸为16×16且最小色度TU尺寸为4×4，则根TU 230的尺寸为16×16，每一左下叶TU中每一叶TU的尺寸为4×4。当色度叶TU的尺寸大于最大色度TU尺寸时，譬如32×32，则在32×32的层级不会进行cbf发信。
[0004] 为了减少cbf位元的数量，可将一种推断方法应用与亮度与色度TU，此方法中，根TU的第四叶TU的cbf可利用其它TU的cbf推断出来。从而，无需对第四叶TU的cbf进行发信。
[0005] 对于亮度TU来说，第四叶TU的cbf可由先前的三个叶TU的cbf以及相关的根TU的cbf推断出来。图3中的块310显示了第四叶TU的cbf可被推断出来的范例。由粗线框312表示的左下TU被分割成四个叶TU，其中第四叶TU的cbf为1。由于TU 312被分割成四个叶TU，因此在四个叶TU中存在至少一个非零变换系数。当三个先前叶TU的cbf都是0时(按照循序扫描顺序)，最后一个叶TU(即，第四叶TU)的cbf必然是1。因此，在此状况下，第四叶TU的cbf可被推断出来。为简便起见，叶TU的cbf也被称为叶cbf。
[0006] 对于色度TU来说，则由于需要为所有残差四叉树层级进行cbf传送而有所不同。对于与每一根TU相关的四个叶TU来说，根TU的cbf会被传送。若TU(图3中的块312)的cbf为1，则四个叶TU中必然有至少一个非零叶TU。因此，若前三个叶TU的cbf都是0，则最后一个叶TU(圆圈所示)的cbf必然是1。在此状况下，最后一个cbf可被推断出来而无需被发信。进一步来说，色度分量的帧内和帧间编码TU皆可应用上述推断机制。
[0007] 在HEVC中，存在一个用于帧间编码CU的根残差旗标(root residual flag)。当残差旗标为假(false)时，则不需要发信Y、U、V分量的全部cbf。当残差旗标为真且当前CU的TU深度为0时，若色度cbf都为0时则可推断亮度cbf为1。因此，若U(块320)及V(块330)的cbf都是0，则亮度TU在深度为0时的cbf可被推断为1，如图3所示。
[0008] 在HM-5.0中，色度分量及亮度分量的最大TU尺寸分别为16×16和32×32。然而，色度分量的最大CU尺寸为32×32。因此，其最大CU尺寸和最大TU不相同。进一步来说，在HM-5.0中，色度cbf仅针对尺寸小于或等于最大TU尺寸的TU发信。举例来说，当CU尺寸为64×
64，即，色度CU尺寸为32×32，最大TU尺寸则对应于16×16。因此，四个根cbf将针对32×
32CU中的四个16×16色度TU而传送。在此状况下，即使四个cbf都是0，cbf也会被传送，如图
4所示，其中色度CU 410的尺寸为32×32。
[0009] 如上所述，用于亮度TU和色度TU的cbf发信方法是不同的。因此，需要一种统一的cbf发信方法以简化上述过程。此外，现有cbf发信方法中存在一些冗余，因此也需要进一步提升现有cbf发信方法的效率。
发明内容
[0010] 有鉴于此，特提供以下技术方案：
[0011] 本发明的
实施例提供一种视频比特流的解码方法和装置，其中方法包含：从媒体或者处理器接收该视频比特流；根据第一上下文形成，基于上下文自适应二进制算术编码的解码
进程从该视频比特流中还原第一编码块旗标，其中该第一编码块旗标与第一色彩分量的第一变换单元相关，该第一编码块旗标指示该第一色彩分量的该第一变换单元是否具有至少一非零变换系数；以及根据第二上下文形成，基于该上下文自适应二进制算术编码的解码进程从该视频比特流中还原第二编码块旗标，其中该第二编码块旗标与第二色彩分量的第二变换单元相关，该第二编码块旗标指示该第二色彩分量的该第二变换单元是否具有至少一非零变换系数，其中该第一色彩分量与该第二色彩分量不同，且该第一上下文形成和该第二上下文形成均取决于残差四叉树的深度。
[0012] 本发明的实施例提供一种编码块旗标的编码方法和装置，其中方法包含：从媒体或者处理器接收第一色彩分量的第一变换单元和第二色彩分量的第二变换单元；决定与该第一变换单元相关的第一残差四叉树和与该第二变换单元相关的第二残差四叉树；决定对应于该第一变换单元的第一编码块旗标以及对应于该第二变换单元的第二编码块旗标，其中该第一编码块旗标指示该第一变换单元是否具有至少一非零变换系数，该第二编码块旗标指示该第二变换单元是否具有至少一非零变换系数；以及根据第一上下文形成，基于上下文自适应二进制算术编码的编码进程对该第一编码块旗标进行编码，并根据第二上下文形成，基于该上下文自适应二进制算术编码的编码进程对该第二编码块旗标进行编码，从而生成视频比特流，其中该第一色彩分量与该第二色彩分量不同，且该第一上下文形成和该第二上下文形成均取决于残差四叉树的深度。
[0013] 以上所述的方法和装置能够简化编码块旗标的发信方法并提升效率。
附图说明
[0014] 图1是叶变换单元的残差四叉树结构及编码块旗标范例的示意图。
[0015] 图2A是依据HM-5.0的、用于亮度变换单元的编码块旗标发信方法范例的示意图。
[0016] 图2B是依据HM-5.0的、用于色度变换单元的编码块旗标发信方法范例的示意图。
[0017] 图3是基于推断的亮度变换单元与色度变换单元的编码块旗标发信范例的示意图。
[0018] 图4是用于四个16×16色度根变换单元的编码块旗标的编码块旗标发信范例的示意图。
[0019] 图5是依据本发明实施例的、用于帧间编码单元的编码块旗标推断机制范例的示意图。
[0020] 图6A和6B是依据本发明实施例的、色度分量的编码块旗标于编码单元层级发信的范例的示意图。
[0021] 图7是整合本发明实施例的
编码器的范例性流程的示意图。
[0022] 图8是整合本发明实施例的
解码器的范例性流程的示意图。
[0023] 图9是整合本发明另一实施例的编码器的范例性流程的示意图。
[0024] 图10是整合本发明另一实施例的解码器的范例性流程的示意图。
具体实施方式
[0025] 在本发明的一个实施例中，通过将色度cbf编码方法扩展至亮度cbf，亮度及色度cbf的发信方法得以统一。因此，亮度和色度cbf皆会针对残差四叉树的每一层级发信。换句话说，cbf发信会针对根TU和叶TU进行。在此状况下，用于亮度和色度分量的推断方法也得到统一。因此，亮度TU和色度TU使用相同的推断方法。换句话说，若前三个叶TU的cbf都是0，则最后一个叶TU的cbf必然为1。
[0026] 在另一实施例中，用于帧间CU的残差旗标推断方法被应用至统一的发信方法。因此，当残差旗标为真且色度TU的cbf皆为0时，顶层根亮度TU的cbf被推断为1而不管此顶层根TU是否能够被进一步分割。进一步来说，上述用于帧间CU的残差旗标推断方法也可被应用至除了深度0以外的其他TU深度。换句话说，当TU被进一步分割且色度cbf都是0时，亮度TU的cbf可被推断为1。如图5所示，当残差旗标为1且用于色度根TU(U 520和V530)的cbf都为0时，亮度根TU 510的cbf可被推断为1。
[0027] 进一步来说，色度cbf的上下文形成(context formation)也可与色度cbf相统一，以使基于上下文自适应二进制算术编码(context-based adaptive arithmetic coding，CABAC)的cbf编码的上下文形成对于亮度和色度分量来说都取决于TU深度。为了降低cbf旗标的
熵编码的复杂度，上下文的数量可被减少。此外，旁路编码模式(bypass coding mode)也可用于基于CABAC的cbf编码。
[0028] 在另一实施例中，根cbf总是在CU层级被发信而无视最大TU尺寸。因此，每一CU中总是存在根cbf。图6A和6B是当色度CU尺寸为32×32且最大TU尺寸为16×16时cbf编码过程的范例。在图6A中，色度CU对应于32×32的块，其大于最大色度TU尺寸(即16×16)。由于与CU相关的所有色度TU都没有非零变换系数(以0表示)，则用于色度CU的根cbf为0。依据本发明的实施例，每一CU中的根cbf总是被发信，因此0会被发信以用于CU，而无需其他的cbf发信。图6B所示为另一范例，其中左下TU包含至少一个非零变换系数。在此状况下，1被发送以用于根色度CU，且另外的cbf位元“0 0 1 0”也被发信以表示哪一TU包含非零变换系数。基于HM-5.0的编码系统中，亮度和色度分量的最大TU尺寸是已知的。最大TU尺寸的信息也可于比特流中发信，例如在比特流的序列级(例如，SPS)。
[0029] 在又一实施例中，通过将亮度cbf编码方法扩展至色度cbf，亮度及色度cbf的发信方法得以统一。从而，亮度和色度cbf都仅针对叶TU发信。
[0030] 以上所述的cbf发信方法可被应用于视频编码器中，同样也可被应用于视频解码器中。图7是整合本发明实施例的编码器的范例性流程的示意图。在步骤710中，决定当前CU的残差，其中当前CU的尺寸大于最大TU尺寸。在步骤720中，决定色彩分量的第一cbf，第一cbf指示当前CU(深度＝0)是否具有至少一非零变换系数。如步骤730所示，依据第一cbf的结果可选择不同的处理路径。若色彩分量的当前CU具有至少一非零变换系数，则在步骤740中决定色彩分量的四个第二cbf，其中每一第二cbf指示当前CU中的色彩分量的四个子块(深度＝1)之一是否具有至少一非零变换系数。在此状况下，如步骤750所示，第一cbf和四个第二cbf都会被整合至视频比特流中。若当前CU不具有非零变换系数，则如步骤760所示，仅第一cbf被整合至视频比特流中。通过将cbf整合至视频比特流中的cbf发信将允许解码器还原残差四叉树结构并执行相应的解码程序。在一些实施例中，若色彩分量的至少一个子块具有至少一非零变换系数，且此子块并未达到色彩分量的最小TU尺寸，则具有非零变换系数的子块进一步被分割成4个叶块(深度＝2)。对于每一个具有非零变换系数的子块来说，四个第三cbf被决定，其中每一第三cbf指示色彩分量的四个叶块之一是否具有至少一非零变换系数。上述色彩分量的四个第三cbf也被整合至视频比特流。上述子块和叶块可以是当前CU中的根TU和叶TU。上述色彩分量可以是亮度或色度分量。
[0031] 图8是整合本发明实施例的解码器的范例性流程的示意图。在步骤810中，从媒体(media)或处理器(processor)接收视频比特流。上述视频比特流可被存储于媒体中，例如存储媒体(
硬盘、光盘、闪存卡)，或计算机
存储器(RAM、PROM、DRAM或闪存)中。视频比特流也可被处理器接收及/或处理。举例来说，在广播环境中，信道接收机(channel receiver)可接收调制的
信号，解调及解复用以还原所需比特流。在此状况下，视频比特流接收自处理器(即，信道接收机)。在步骤830中，解码色彩分量的第一cbf，第一cbf指示此色彩分量的当前CU(深度＝0)是否具有至少一非零变换系数。如步骤840所示，依据解码结果可选择不同的解码路径。若色彩分量的第一cbf不为0，则在步骤850中解码色彩分量的四个第二cbf，其中每一第二cbf指示当前CU中的色彩分量的四个子块(深度＝1)之一是否具有至少一非零变换系数。在步骤860中，基于第一cbf和四个第二cbf决定色彩分量的当前CU的残差四叉树结构。若色彩分量的四个第二cbf都为0，则如步骤870所示，仅基于第一cbf来决定色彩分量的当前CU的残差四叉树结构。在一些实施例中，若色彩分量在深度＝1的一个子块具有至少一非零变换系数，且此子块的尺寸大于色彩分量的最小TU尺寸，则解码色彩分量的四个第三cbf。其中色彩分量的每一第三cbf指示色彩分量的四个叶块之一是否具有至少一非零变换系数。此时，色彩分量的当前CU的残差四叉树结构是基于上述第一cbf、第二cbf以及第三cbf来决定。上述子块和叶块可以是当前CU中的根TU和叶TU。上述色彩分量可以是亮度或色度分量。
[0032] 图9是整合本发明另一实施例的编码器的范例性流程的示意图。在步骤910中，从媒体或处理器接收TU。随后在步骤920中决定与此TU相关的RQT(残差四叉树)。在步骤930中，决定对应于此TU的RQT的一或多个cbf，其中用于亮度分量和色度分量的cbf的发信是相同的。
[0033] 图10是整合本发明另一实施例的解码器的范例性流程的示意图。在步骤1010中，从媒体或处理器接收视频比特流。在步骤1020中，决定与TU相关的cbf，其中此cbf是从视频比特流中还原的。在步骤1030中，基于上述cbf决定与TU相关的残差四叉树，其中用于亮度分量和色度分量的cbf的发信是相同的。
[0034] 以上所述的流程仅仅是为了描述用于整合了本发明实施例的编码器和解码器的cbf发信的范例。在不脱离本发明精神的前提下，本领域的技术人员可
修改每一步骤，对上述步骤重新排序，拆分一个步骤，或者整合多个步骤以实现本发明。
[0035] 以上描述是为了使本领域的技术人员能够以上下文中的特定实施方式及其需求来实现本发明。然而，本领域的技术人员应可对其进行各种变型与修饰，而本发明的基本精神也可以应用至其他实施例中。因此，本发明并非以所述特定实施例为限，而应以符合本发明宗旨及新特征的最广的范围为界。在上述详细描述中，阐述各种特定细节是为了便于对本发明有全面的了解，然而，本领域的技术人员应可理解本发明可以在不限定这些具体细节中的一部分或者全部的情况下实施。
[0036] 上述的根据本发明的实施例可以不同
硬件、
软件代码、或两者的结合来实施。举例来说，依据本发明的一实施例，其可以是用来实施所述方法的、整合至视频压缩芯片中的
电路，或是整合至视频压缩软件中的程序代码。依据本发明的另一实施例，其也可以是
数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)上执行的、用来实施所述方法的程序代码。本发明亦可包含由计算机处理器、DSP、
微处理器、或现场可编程
门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的一系列功能。依据本发明，通过执行定义了本发明实施例特定方法的机器可读
软件代码或
固件代码，这些处理器可被设置为执行特定的任务。所述软件代码或固件代码可通过不同的编程语言及不同格式/样式来开发。所述软件代码亦可符合不同的目标平台。然而，执行与本发明相应的任务的、具有不同代码格式、样式及语言的软件代码，以及其他方式形成的代码都应包含在本发明的范围内。
[0037] 在不脱离本发明的精神及基本特征的前提下，本发明亦可用其他特定形式来实施。以上所述的实施例仅仅是为了例示本发明，并非本发明的限制。本发明的范围当所附的
权利要求为准，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
