Способ, устройство и система для кодирования и декодирования поднабора единиц преобразования кодированных видеоданных

Способ, устройство и система для кодирования и декодирования поднабора единиц преобразования кодированных видеоданных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к обработке цифрового видеосигнала и в частности к способу, устройству и системе для кодирования и декодирования поднабора единиц преобразования видеоданных.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время существует множество приложений для видеокодирования, включающих в себя приложения для передачи и хранения видеоданных. Также уже разработано множество стандартов видеокодирования, кроме того, все новые разрабатываются в настоящее время. Последние разработки в стандартизации видеокодирования привели к формированию группы, названной «Объединенная рабочая группа по видеокодированию» («Joint Collaborative Team on Video Coding», JCT-VC). Объединенная рабочая группа (JCT-VC) по видеокодированию включает в себя участников Исследовательской группы 16, Вопрос 6 (Study Group 16, Question 6, SG16/Q6) Сектора стандартизации электросвязи (Telecommunication Standardisation Sector) (ITU-T) Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union, ITU), известной в качестве Экспертной группы по видеокодированию (Video Coding Experts Group, VCEG), и участников Международной организации по стандартизации/Объединенного технического комитета 1 Международной электротехнической комиссии/Подкомиссии 29/Рабочей группы 11 (International Organisations for Standardisation/International Electrotechnical Commission Joint Technical Committee 1/Subcommittee 29/Working Group 11, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11), также известных в качестве Экспертной группы по движущимся изображениям (Moving Picture Experts Group, MPEG).

Объединенная рабочая группа (JCT-VC) по видеокодированию имеет целью создание нового стандарта видеокодирования, чтобы значительно превосходить существующий в настоящее время стандарт видеокодирования, известный как «H.264/MPEG-4 AVC». Стандарт H.264/MPEG-4 AVC сам по себе является большим улучшением над предыдущими стандартами видеокодирования, такими как MPEG-4 и ITU-T H.263. Новый разрабатываемый стандарт видеокодирования назвали «высокоэффективным видеокодированием (high efficiency video coding, HEVC)». Объединенная рабочая группа JCT-VC по видеокодированию также рассматривает проблемы реализации, возникающие из-за предлагаемой для высокоэффективного видеокодирования (HEVC) технологии, которая создает трудности при масштабировании вариантов реализации стандартов для функционирования с высоким разрешением или высокой частотой кадров.

Стандарт видеокодирования H.264/MPEG-4 AVC вызывает трудности в достижении высокой эффективности сжатия при кодировании остаточных коэффициентов для представления видеоданных.

Видеоданные образуются последовательностью кадров, причем каждый кадр имеет двумерный массив отсчетов (дискретизации). Как правило, кадры включают в себя один канал яркости и два канала цветности. Информация о цвете обычно представляется с использованием цветового пространства, такого как YUV, где Y является каналом яркости, а UV являются двумя каналами цветности. Цветовое пространство, такое как YUV, обеспечивает преимущество в том, что большая часть содержимого кадра содержится в каналах яркости, а относительно более малая часть содержимого, хранящегося в каналах UV, является достаточной для восстановления цветного кадра. Каналы цветности могут также дискретизироваться с понижением частоты в более низкое пространственное разрешение с незначительной потерей качества восприятия.

Широко используемый формат цветности, известный в качестве 4:2:0, приводит в результате к тому, что каждый канал цветности имеет половину разрешающей способности по вертикали и по горизонтали. Каждый кадр раскладывается в массив наибольших единиц кодирования (LCU). Наибольшие единицы кодирования (LCU) имеют фиксированный размер, причем размерности краев являются степенью двух и имеют равную ширину и высоту, такую как 64 отсчета яркости. Дерево кодирования делает возможным подразделение каждой наибольшей единицы кодирования (LCU) на четыре единицы кодирования (CU), причем каждая имеет половину ширины и высоты родительской наибольшей единицы кодирования (LCU). Каждая из единиц кодирования (CU) может быть дополнительно подразделена на четыре единицы кодирования (CU) одинаково размера. Такой процесс подразделения может применяться рекурсивно, пока не будет достигнут размер наименьшей единицы кодирования (SCU), позволяя задавать единицы кодирования (CU) вплоть до минимального поддерживаемого размера. Рекурсивное подразделение наибольшей единицы кодирования в иерархию единиц кодирования имеет структуру дерева квадрантов и упоминается в качестве дерева кодирования. Процесс подразделения кодируется в битовом потоке передачи данных в качестве последовательности флагов, кодируемых в качестве бинов (ячеек). Поэтому единицы кодирования имеют квадратную форму.

Набор единиц кодирования существует в дереве кодирования, которые дополнительно не подразделяются, занимая листовые узлы дерева кодирования. Деревья преобразования существуют в единицах кодирования. Дерево преобразования может дополнительно разлагать единицу кодирования с использованием структуры дерева квадрантов, используемой для дерева кодирования. В листовых узлах дерева преобразования остаточные данные кодируются с использованием единиц преобразования (TU). В отличие от дерева кодирования дерево преобразования может подразделять единицы кодирования в единицы преобразования, имеющие не квадратную форму. Дополнительно, структура дерева преобразования не требует, чтобы единицы преобразования (TU) занимали всю область, предоставляемую родительской единицей кодирования.

Каждая единица кодирования в листовых узлах деревьев кодирования подразделяется на один или более массивов предсказанных отсчетов данных, при этом каждый известен в качестве единицы предсказания (PU). Каждая единица предсказания (PU) содержит предсказание части данных введенного видеокадра, извлеченной посредством применения процесса внутреннего (интра-) предсказания или внешнего (интер-) предсказания.

Несколько способов могут использоваться для кодирования единицы предсказания (PU) внутри единицы кодирования (CU). Одиночная единица предсказания (PU) может занимать всю область единицы кодирования (CU), либо единица кодирования (CU) может быть разделена на две прямоугольных единицы предсказания (PU) с равными размерами, либо по горизонтали, либо по вертикали. Дополнительно, единицы кодирования (CU) могут быть разделены на четыре квадратных единицы предсказания (PU) с равными размерами.

Видеокодер сжимает видеоданные в битовый поток посредством преобразования видеоданных в последовательность синтаксических элементов. Схема контекстно-адаптивного двоичного арифметического кодирования (CABAC) определена внутри разрабатываемого стандарта высокоэффективного видеокодирования (HEVC) с использованием идентичной схемы арифметического кодирования, которая определена в стандарте видеосжатия MPEG4-AVC/H.264. В разрабатываемом стандарте высокоэффективного видеокодирования (HEVC), когда используется контекстно-адаптивное двоичное арифметическое кодирование (CABAC), каждый синтаксический элемент выражается в качестве последовательности бинов. Каждый бин либо кодируется с обходом, либо кодируется арифметически. Обходное кодирование используется, когда бин равновероятно является 0 или 1. В данном случае никакого дополнительного сжатия не достигается. Арифметическое кодирование используется для бинов, которые имеют неравновероятностное распределение. Каждый арифметически кодированный бин связан с информацией, известной в качестве «контекста». Контексты содержат вероятностное значение бина («valMPS») и вероятностное состояние, целое число, которое отображается в оцененную вероятность вероятностного значения бина. Создание такой последовательности бинов, содержащей сочетание кодированных с обходом бинов и арифметически кодированных бинов, из синтаксического элемента известно в качестве «бинаризации» («преобразования в двоичную форму») синтаксического элемента.

В видеокодере или видеодекодере, поскольку информация отдельного контекста доступна для каждого бина, выбор контекста для бинов обеспечивает средство для улучшения эффективности кодирования. В частности эффективность кодирования может быть улучшена посредством выбора конкретного бина так, чтобы статистические свойства от предыдущих экземпляров бина, в которых использовалась информация связанного контекста, коррелировались со статистическими свойствами текущего экземпляра бина. Такой выбор контекста часто использует пространственно локальную информацию для определения оптимального контекста.

В разрабатываемом стандарте высокоэффективного видеокодирования (HEVC) и в H.264/MPEG-4 AVC извлекается предсказание для текущего блока на основе данных опорных отсчетов или из других кадров, или из соседних зон внутри текущего блока, которые были предварительно декодированы. Разность между предсказанием и искомыми данными отсчета дискретизации известна в качестве остатка. Представление остатка в частотной области является двумерным массивом остаточных коэффициентов. Принято считать, что верхний левый угол двумерного массива содержит остаточные коэффициенты, представляющие собой низкочастотную информацию.

В типичных видеоданных большинство изменений в значениях отсчетов являются постепенными, приводя в результате к преобладанию низкочастотной информации внутри остатка. Это проявляется в том, что более большие абсолютные значения остаточных коэффициентов располагаются в верхнем левом углу двумерного массива.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в существенном преодолении, или по меньшей мере улучшении, одного или более недостатков существующих вариантов выполнений.

Согласно одному аспекту настоящего раскрытия предложен способ декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом способ содержит этапы, на которых:

определяют значимые остаточные коэффициенты для поднабора единицы преобразования;

выбирают предварительно определенный параметр Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенное количество значимых остаточных коэффициентов выше предварительно определенной пороговой величины; и

декодируют поднабор единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложено устройство для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом устройство содержит:

средство для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

средство для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенное количество значимых остаточных коэффициентов выше предварительно определенной пороговой величины; и

средство для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложена система для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом система содержит:

память для хранения данных и компьютерной программы;

процессор, соединенный с упомянутой памятью для исполнения упомянутой компьютерной программы, причем упомянутая компьютерная программа содержит инструкции для:

определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенное количество значимых остаточных коэффициентов выше предварительно определенной пороговой величины; и

декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен считываемый компьютером носитель, имеющий сохраненную на себе компьютерную программу для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом программа содержит:

код для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

код для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенное количество значимых остаточных коэффициентов выше предварительно определенной пороговой величины; и

код для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен способ декодирования потока видеоданных для определения значения текущего остаточного коэффициента в декодированном потоке видеоданных, при этом способ содержит этапы, на которых:

принимают единицу преобразования остаточных коэффициентов из потока видеоданных;

определяют позицию текущего остаточного коэффициента единицы преобразования;

декодируют текущий остаточный коэффициент с использованием свободного от зависимости декодирования Голомба-Райса, когда позиция текущего остаточного коэффициента в единице преобразования больше предварительно определенной пороговой величины, причем свободное от зависимости декодирование Голомба-Райса использует предварительно определенное значение Голомба-Райса;

декодируют текущий остаточный коэффициент с использованием основанного на зависимости декодирования Голомба-Райса для текущего коэффициента, когда позиция текущего остаточного коэффициента в единице преобразования меньше предварительно определенной пороговой величины, при этом основанное на зависимости декодирование Голомба-Райса использует значение ранее декодированного остаточного коэффициента для выбора значения Голомба-Райса; и

определяют значение для текущего остаточного коэффициента с использованием выбранного значения декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен способ декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом способ содержит этапы, на которых:

определяют параметр квантования для единицы преобразования;

определяют значимые остаточные коэффициенты для поднабора единицы преобразования;

выбирают предварительно определенный параметр Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже предварительно определенной пороговой величины; и

декодируют поднабор единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложено устройство для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом устройство содержит:

средство для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

средство для определения параметра квантования для единицы преобразования;

средство для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже предварительно определенной пороговой величины; и

средство для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложена система для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом система содержит:

память для хранения данных и компьютерной программы;

процессор, соединенный с упомянутой памятью для исполнения упомянутой компьютерной программы, причем упомянутая компьютерная программа содержит инструкции для:

определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

определения параметра квантования для единицы преобразования;

выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже предварительно определенной пороговой величины; и

декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен считываемый компьютером носитель, имеющий сохраненную на себе компьютерную программу для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом программа содержит:

код для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

код для определения параметра квантования для единицы преобразования;

код для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже предварительно определенной пороговой величины; и

код для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен способ декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом способ содержит этапы, на которых:

определяют параметр квантования для единицы преобразования;

определяют ширину и высоту для единицы преобразования;

определяют значимые остаточные коэффициенты для поднабора единицы преобразования;

выбирают предварительно определенный параметр Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже или равен предварительно определенной пороговой величине, причем ширина больше предварительно определенной пороговой величины и высота больше предварительно определенной пороговой величины; и

декодируют поднабор единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложено устройство для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом устройство содержит:

средство для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

средство для определения параметра квантования для единицы преобразования;

средство для определения ширины и высоты для единицы преобразования;

средство для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже или равен предварительно определенной пороговой величине, причем ширина больше предварительно определенной пороговой величины и высота больше предварительно определенной пороговой величины; и

средство для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложена система для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом система содержит:

память для хранения данных и компьютерной программы;

процессор, соединенный с упомянутой памятью для исполнения упомянутой компьютерной программы, причем упомянутая компьютерная программа содержит инструкции для:

определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

определения параметра квантования для единицы преобразования;

определения ширины и высоты для единицы преобразования;

выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже или равен предварительно определенной пороговой величине, причем ширина больше предварительно определенной пороговой величины и высота больше предварительно определенной пороговой величины; и

декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Согласно другому аспекту настоящего раскрытия предложен считываемый компьютером носитель, имеющий сохраненную на себе компьютерную программу для декодирования единицы преобразования кодированных видеоданных с использованием декодирования Голомба-Райса, при этом программа содержит:

код для определения значимых остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования;

код для определения параметра квантования для единицы преобразования;

код для определения ширины и высоты для единицы преобразования;

код для выбора предварительно определенного параметра Райса для декодирования Голомба-Райса поднабора единицы преобразования, причем предварительно определенный параметр Райса смещен от установки на ноль, когда определенный параметр квантования ниже или равен предварительно определенной пороговой величине, при этом ширина больше предварительно определенной пороговой величины и высота больше предварительно определенной пороговой величины; и

код для декодирования поднабора единицы преобразования с использованием предварительно определенного параметра Райса в качестве начального параметра для декодирования Голомба-Райса.

Также раскрыты и другие аспекты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на следующие чертежи, на которых:

Фиг. 1 является принципиальной блок-схемой, изображающей функциональные модули видеокодера;

Фиг. 2 является принципиальной блок-схемой, изображающей функциональные модули видеодекодера;

Фиг. 3A и 3B образуют принципиальную блок-схему компьютерной системы общего назначения, в которой могут применяться кодер и декодер с Фиг. 1 и 2, соответственно;

На Фиг. 4A и 4B изображена пространственная структура примерной единицы преобразования;

Фиг. 5 является принципиальной блок-схемой, изображающей структуру синтаксического элемента примерной единицы преобразования;

Фиг. 6A является принципиальной блок-схемой, изображающей способ кодирования единицы преобразования (TU);

Фиг. 6B является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ декодирования единицы преобразования (TU);

Фиг. 7 является принципиальной блок-схемой, изображающей структуру синтаксического элемента поднабора примерной единицы преобразования с Фиг. 5;

Фиг. 8A является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ кодирования поднабора единицы преобразования;

Фиг. 8B является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ декодирования поднабора единицы преобразования;

Фиг. 9 является таблицей, изображающей двоичные представления остаточных коэффициентов с кодовыми словами Голомба-Райса;

Фиг. 10 является таблицей, изображающей двоичные представления остаточных коэффициентов с экспоненциальными кодовыми словами Голомба нулевого порядка;

Фиг. 11 является таблицей, изображающей таблицу поиска для определения значения параметра Голомба-Райса на основе текущего значения параметра Голомба-Райса и значения предыдущего остаточного коэффициента;

Фиг. 12A является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ кодирования остаточного коэффициента;

Фиг. 12B является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ декодирования остаточного коэффициента;

Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций, изображающей способ определения значения параметра K, используемого способом декодирования остаточного коэффициента с использованием декодирования Голомба-Райса;

На Фиг. 14A изображено средство бинаризации для декодирования оставшихся абсолютных значений остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования (TU);

На Фиг. 14B изображено другое средство бинаризации для декодирования оставшихся абсолютных значений остаточных коэффициентов для поднабора единицы преобразования (TU); и

На Фиг. 15 изображена другая примерная единица преобразования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ЛУЧШИЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Там, где делается ссылка на любом одном или более сопроводительных чертежах на этапы и/или признаки, которые имеют одни и те же ссылочные позиции, такие этапы и/или признаки для данного описания имеют одну и ту же функцию(и) или действие(я), пока не появляется противоположный смысл.

Свойство преобладания низкочастотной информации в верхнем левом углу двумерного массива остаточных коэффициентов может использоваться схемой бинаризации для минимизации размера остаточных коэффициентов в битовом потоке.

Одним аспектом бинаризации является выбор контекстов для использования при кодировании синтаксических элементов, соответствующих отдельным флагам. Один флаг может использовать более одного контекста. Определение, какой контекст должен использоваться для конкретного экземпляра флага, зависит от другой уже доступной информации и известно в качестве «моделирования контекста». Моделирование контекста является процессом, посредством которого выбирается контекст, который наиболее точно представляет статистические свойства настоящего экземпляра флага. Например, зачастую значение флага подвержено влиянию значений соседних экземпляров одного и того же флага, при этом в таких случаях контекст может быть выбран на основе значений соседних экземпляров флага. Из-за того, что большинство информации кадра содержится в канале яркости, при моделировании контекста зачастую используются отдельные контексты для канала яркости в отличие от каналов цветности. Однако контексты обычно совместно используются каналами цветности, поскольку статистические свойства двух каналов цветности относительно схожи.

В версии 6 экспериментальной модели высокоэффективного видеокодирования (HEVC) («HM-6.0») единица преобразования (TU) разделяется на некоторое количество поднаборов, и остаточные коэффициенты сканируются в каждом поднаборе за два прохода. В первом проходе кодируются флаги, указывающие состояние остаточных коэффициентов, в виде имеющих ненулевое значение (значимых) или имеющих нулевое значение (незначимых). Эти данные известны в качестве карты значимости. Во втором проходе осуществляется кодирование абсолютного значения и знака значимых остаточных коэффициентов, которое известно в качестве уровней коэффициентов.

Предоставляемый шаблон сканирования обеспечивает сканирование двумерного массива остаточных коэффициентов в одномерный массив. В HM 6.0 предоставляемый шаблон сканирования используется для обработки, как карты значимости, так и уровней коэффициентов. Посредством сканирования карты значимости с использованием предоставляемого шаблона сканирования может быть определено местоположение последнего значимого коэффициента на двумерной карте значимости. Шаблоны сканирования могут быть горизонтальными, вертикальными или диагональными.

В HM-6.0 обеспечивается поддержка остаточных блоков, также известных в качестве единиц преобразования (TU), имеющих как квадратную форму, так и не квадратную форму. Каждая единица преобразования (TU) содержит набор остаточных коэффициентов. Остаточные блоки, имеющие размерности сторон одинакового размера, известны в качестве квадратных единиц преобразования (TU), а остаточные блоки, имеющие размерности сторон не одинакового размера, известны в качестве не квадратных единиц преобразования (TU).

Размеры единицы преобразования (TU), поддерживаемые в HM-6.0, составляют 4x4, 8x8, 16x16, 32x32, 4x16, 16x4, 8x32 и 32x8. Размеры единицы преобразования (TU) обычно описываются с точки зрения отсчетов яркости. Однако, когда используется формат цветности 4:2:0, каждый отсчет дискретизации цветности занимает область в 2x2 отсчетов яркости. Соответственно, при сканировании единиц преобразования (TU) для кодирования остаточных данных цветности используются шаблоны сканирования половины размерностей по горизонтали и по вертикали, такие как 2x2 для остаточного блока яркости 4x4. С целью сканирования и кодирования остаточных коэффициентов единицы преобразования (TU) 16x16, 32x32, 4x16, 16x4, 8x32 и 32x8 разделяются на некоторое количество подблоков, то есть: до нижнего уровня сканирования единицы преобразования (TU), имеющего размер 4x4 с соответствующей картой, существующей внутри HM-6.0.

В HM 6.0 подблоки для вышеупомянутых размеров единиц преобразования (TU) совместно располагаются с поднаборами в единице преобразования (TU). В другом варианте реализации поднаборы могут не располагаться совместно с подблоками, имеющими размеры, отличающиеся от размеров подблоков. Установленные флаги значимых коэффициентов внутри части карты значимости, совместно расположенных внутри одного подблока, называются группой значимых коэффициентов.

Для единиц преобразования (TU) 16x16, 32x32, 4x16, 16x4, 8x32 и 32x8 кодирование карты значимости использует двухуровневое сканирование. Сканирование верхнего уровня выполняет сканирование, такое как сканирование обратно по диагонали вниз влево, для кодирования или вывода флагов, представляющих группы значимых коэффициентов каждого подблока. Внутри подблоков сканирование, такое как сканирование обратно по диагонали вниз влево, выполняются для кодирования флагов значимых коэффициентов для подблоков, имеющих флаг группы значимый коэффициентов со значением один. Для единицы преобразования (TU) 16x16 используется сканирование 4x4 верхнего уровня. Для единицы преобразования (TU) 32x32 используется сканирование 8x8 верхнего уровня. Для размеров единиц преобразования (TU) 16x4, 4x16, 32x8 и 8x32, используются, соответственно, сканирования 4x1, 1x4, 8x2 и 2x8 верхнего уровня.

В каждой единице преобразования (TU) данные остаточного коэффициента могут кодироваться в битовый поток. Каждый «остаточный коэффициент» является некоторым количеством, представляющим характеристики изображения внутри единицы преобразования в частотной (DCT) области и занимающим уникальное местоположение внутри единицы преобразования. Единица преобразования является блоком отсчетов остаточных данных, которые могут преобразовываться между пространственной и частотной областями. В частотной области единица преобразования (TU) кодирует отсчеты остаточных данных в качестве данных остаточных коэффициентов. Размерности сторон единиц преобразования имеют размеры степени двух (2), находясь в диапазоне от 4 отсчетов до 32 отсчетов для канала «Яркость», и от 2 до 16 отсчетов для канала «Цветность». Листовые узлы дерева единицы преобразования (TU) могут содержать либо единицу преобразования (TU), либо вообще ничего в случае, когда не требуется никаких данных остаточных коэффициентов.

Поскольку пространственное представление единицы преобразования является двумерным массивом отсчетов остаточных данных, как описано подробно ниже, то представление в частотной области, являющееся результатом преобразования, такого как модифицированное дискретное косинусное преобразование (DCT), также является двумерным массивом остаточных коэффициентов. Спектральные характеристики данных типичных отсчетов внутри единицы преобразования (TU) являются такими, что представление в частотной области более компактно, чем пространственное представление. Дополнительно, преобладание низкочастотной спектральной информации, типичной для единицы преобразования (TU), приводит в результате к кластеризации остаточных коэффициентов с большими значениями по направлению к верхнему левому углу единицы преобразования (TU), где представлены низкочастотные остаточные коэффициенты.

Модифицированные дискретные косинусные преобразования (DCT) или модифицированные дискретные синусные преобразования (DST) могут использоваться для реализации остаточного преобразования. Варианты реализации остаточного преобразования сконфигурированы с возможностью поддержки каждого требуемого размера единицы преобразования (TU). В видеокодере остаточные коэффициенты от остаточного преобразования масштабируются и квантуются. Масштабирование и квантование уменьшают абсолютное значение остаточных коэффициентов, уменьшая размер данных, кодированных в битовый поток, за счет снижения качества изображения.

После выполнения остаточного преобразования выполняется процесс квантования. Цель процесса квантования состоит в достижении более высокой степени сжатия посредством понижения точности абсолютных значений остаточных коэффициентов. Данное понижение точности абсолютных значений является процессом с потерями и таким образом оказывает влияние на визуальное качество. Уровнем понижения точности управляют посредством параметра квантования (QP). Чем выше значение параметра, тем сильнее ухудшается визуальное качество. Параметр квантования можно изменять на уровне единицы преобразования (TU) посредством использования синтаксического элемента дельта-qp, описываемого ниже.

Разрабатываемый стандарт высокоэффективного видеокодирования (HEVC) стремится к достижению высокоэффективного сжатия видеоданных. Оценка и анализ статистических данных могут использоваться для достижения высокоэффективного сжатия видеоданных. Разрабатываемый стандарт высокоэффективного видеокодирования (HEVC) стремится к кодированию или декодированию видеоданных при высоких скоростях передачи битов. Схема контекстно-адаптивного двоичного арифметического кодирования (CABAC), используемая в разрабатываемом стандарте высокоэффективного видеокодирования (HEVC), поддерживает «равновероятностный» режим функционирования, называемый «обходным кодированием». В данном режиме бин не связывается с контекстом из модели контекстов, и таким образом этап обновления модели контекстов отсутствует. В таком режиме множество смежных бинов могут параллельно считываться из битового потока при условии, что каждый бин кодирован с обходом, что увеличивает пропускную способность. Например, варианты реализации аппаратного обеспечения могут параллельно записывать/считывать группы смежных кодированных с обходом данных для увеличения пропускной способности кодирования/декодирования битового потока.

Фиг. 1 является принципиальной блок-схемой, изображающей функциональные мо