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CN110708555B - 视频解码方法、装置、计算机设备以及存储介质 - Google Patents

视频解码方法、装置、计算机设备以及存储介质 Download PDF

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CN110708555B CN201910579004.2A CN201910579004A CN110708555B CN 110708555 B CN110708555 B CN 110708555B CN 201910579004 A CN201910579004 A CN 201910579004A CN 110708555 B CN110708555 B CN 110708555B
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Abstract

本申请实施例提供视频解码的方法和装置、计算机设备及存储介质。该方法包括：重建与第一块相邻的一个或多个块，该第一块为矩形而非正方形；根据第一块的形状确定第一块的帧内预测所需的参考样本的范围，该范围包括具有坐标x＝[‑1],y＝[‑1至(dimension1*2+m)]、以及x＝[0至(dimension2*2+n)],y＝[‑1]的样本，dimension1表示第一块的第一边的长度，dimension2表示第一块的第二边的长度，第一块的第二边垂直于第一块的第一边，且m和n是大于或等于0的整数；根据所述确定的范围内的参考样本执行该第一块的帧内预测。

Description

视频解码方法、装置、计算机设备以及存储介质
通过引用并入本文
本申请要求于2018年7月10日提交的、申请号为62/696,212、发明名称为“视频压缩中用于帧内预测的参考样本的填充和滤波”的美国临时申请、于2018年7月16日提交的、申请号为62/698,526、发明名称为“视频压缩中用于帧内预测的参考样本的填充和滤波”的美国临时申请、以及于2018年9月28日提交的、申请号为16/147,122、发明名称为“视频编码中采用广角度模式的帧内预测”的美国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请中。
技术领域
本申请涉及视频编解码技术，尤其涉及视频解码的方法、装置、计算机设备以及存储介质。
背景技术
本文所提供的背景描述旨在整体呈现本申请的背景。在背景技术部分以及本说明书的各个方面中所描述的目前已署名的发明人的工作所进行的程度，并不表明其在本申请提交时作为现有技术，且从未明示或暗示其被承认为本申请的现有技术。
几十年以来，使用具有运动补偿的帧间图片预测来进行视频编码和解码已经众所周知。未压缩的数字视频可包括一系列图片，每个图片具有例如1920×1080亮度样本及相关色度样本的空间维度。所述系列图片具有固定的或可变的图片速率(也非正式地称为帧率)，例如每秒60个图片或60Hz。未压缩的视频具有非常大的比特率要求。例如，每个样本8比特的1080p604:2:0的视频(1920x1080亮度样本分辨率，60Hz帧率)要求接近1.5Gbit/s带宽。一小时这样的视频就需要超过600GB的存储空间。
视频编码和解码的一个目的是通过压缩减少输入视频信号的冗余信息。视频压缩可以帮助降低对上述带宽或存储空间的要求，在某些情况下可减少两个数量级或更多。无损和有损压缩，以及两者的组合均可采用。无损压缩是指从压缩的原始信号中重建原始信号精确副本的技术。当使用有损压缩时，重建信号可能与原始信号不完全相同，但是原始信号和重建信号之间的失真足够小，使得重建信号可用于预期应用。有损压缩广泛应用于视频。容许的失真量取决于应用。例如，相比于电视应用的用户，某些消费流媒体应用的用户可以容忍更高的失真。可实现的压缩比反映出：较高的允许/容许失真可产生较高的压缩比。
视频编码器和解码器可利用几大类技术，例如包括：运动补偿、变换、量化和熵编码，下面将介绍其中的一些技术。
视频编解码器技术可包括已知的帧内编码技术。在帧内编码中，在不参考先前重建的参考图片的样本或其它数据的情况下表示样本值。在一些视频编解码器中，图片在空间上被细分为样本块。当所有的样本块都以帧内模式编码时，该图片可以为帧内图片。帧内图片及其衍生(例如独立解码器刷新图片)可用于复位解码器状态，并且因此可用作编码视频比特流和视频会话中的第一图片，或用作静止图像。帧内块的样本可用于变换，且可在熵编码之前量化变换系数。帧内预测可以是使预变换域中的样本值最小化的技术。在某些情形下，变换后的DC值越小，且AC系数越小，则在给定的量化步长尺寸下需要越少的比特来表示熵编码之后的块。
如同从诸如MPEG-2代编码技术中所获知的，传统帧内编码不使用帧内预测。然而，一些较新的视频压缩技术包括：试图从例如周围样本数据和/或元数据中得到数据块的技术，其中周围样本数据和/或元数据是在空间相邻的编码/解码期间、且在解码顺序之前获得的。这种技术后来被称为"帧内预测"技术。需要注意的是，至少在某些情形下，帧内预测仅使用正在重建的当前图片的参考数据，而不使用参考图片的参考数据。
可以存在许多不同形式的帧内预测。当在给定的视频编码技术中可以使用超过一种这样的技术时，所使用的技术可以按帧内预测模式进行编码。在某些情形下，模式可具有子模式和/或参数，且这些模式可单独编码或包含在模式码字中。将哪个码字用于给定模式/子模式/参数组合会通过帧内预测影响编码效率增益，因此用于将码字转换成比特流的熵编码技术也会出现这种情况。
H.264引入了一种帧内预测模式，其在H.265中进行了改进，且在诸如被称为JEM/VVC/BMS的更新的编码技术中进一步被改进。通过使用属于已经可用的样本的相邻样本值可以形成预测块。在一些示例中，将相邻样本的样本值按照某一方向复制到预测块中。对所使用方向的引用可以被编码在比特流中，或者本身可以被预测。
发明内容
本申请实施例提供了视频解码的方法、装置、计算机设备以及存储介质，旨在解决现有视频压缩中用于帧内预测的参考样本在应用于广角度帧内预测时，无法获得较佳的预测效果的问题。
根据本申请实施例，提供一种视频解码的方法，包括：
重建与第一块相邻的一个或多个块，所述第一块为矩形而非正方形；
根据所述第一块的形状确定所述第一块的帧内预测所需的参考样本的范围，所述范围包括具有坐标x＝[-1],y＝[-1至(dimension1*2+m)]、以及x＝[0至(dimension2*2+n)],y＝[-1]的样本，dimension1表示所述第一块的高度，dimension2表示所述第一块的宽度，且m和n是大于或等于0的整数；以及
根据所述确定的范围内的参考样本执行所述第一块的帧内预测。
根据本申请实施例，提供一种视频解码的装置，包括：
重建模块，用于重建与第一块相邻的一个或多个块，该第一块为矩形而非正方形；
参考样本确定模块，用于根据第一块的形状确定第一块的帧内预测所需的参考样本的范围，该范围包括具有坐标x＝[-1],y＝[-1，(dimension1*2+m)]、以及x＝[0，(dimension2*2+n)],y＝[-1]的样本，dimension1表示第一块的高度，dimension2表示第一块的宽度，且m和n是大于或等于0的整数；以及
帧内预测模块，用于根据所确定的范围内的参考样本进行第一块的帧内预测。
根据本申请实施例，提供一种计算机设备，所述设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储装器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如上所述的视频解码的方法。
根据本申请实施例，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其存储有指令，当该指令被用于视频解码的计算机执行时，使得计算机执行如上所述的视频解码的方法。
通过本申请的实施例，根据块的形状确定块的帧内预测所需的参考样本的范围，并根据所确定的范围内的参考样本对块进行帧内预测，可获得较佳的预测效果。
附图说明
根据以下详细描述和附图，所公开的主题的其他特征、性质和各种优点将进一步明显，其中：
图1是根据H.265的帧内预测模式的子集的示意图；
图2是根据一实施例的通信系统的简化框图的示意图；
图3是根据另一实施例的通信系统的简化框图的示意图；
图4是根据一实施例的解码器的简化框图的示意图；
图5是根据一实施例的编码器的简化框图的示意图；
图6示出了根据另一实施例的编码器的框图；
图7示出了根据另一实施例的解码器的框图；
图8A示出了H.265/HEVC中规定的帧内预测方向的实施例；
图8B示出了帧内预测方向的实施例，其为多功能视频编码(VVC)中提出的帧内预测方案的一部分；
图9示出了一个对块进行帧内预测的实施例；
图10示出了另一个对块进行帧内预测的实施例；
图11示出了一个对样本进行帧内预测的实施例，其中在右上方添加超过45度的角度方向用于帧内预测；
图12描述了根据本申请实施例的用于非正方形块的广角度帧内预测模式的示例；
图13示出了根据本申请实施例的在使用35种帧内预测模式时，用广角度模式替换的帧内预测模式的列表；
图14示出了根据本申请实施例的在使用67种帧内预测模式时，用广角度模式替换的帧内预测模式的列表；
图15描述了根据实施例的块以及用于块的帧内预测的参考样本；
图16示出了根据本申请实施例的定义用于非正方形块的帧内预测的参考样本范围的示例；
图17示出了根据本申请另一实施例的定义用于非正方形块的帧内预测的参考样本范围的示例；
图18示出了根据本申请实施例的参考样本缓存填充过程的示例；
图19示出了根据本申请实施例的用于广角度帧内预测的帧内预测模式替换的示例；
图20示出了用对应于不同块形状(宽度/高度比)的广角度模式替换35种帧内预测模式的列表示意图；
图21示出了用对应于不同块形状(宽度/高度比)的广角度模式替换67种帧内预测模式的列表示意图；
图22示出了一个块的预测方向实施例，其中去除位于块的短边处的几个传统角度(例如35或67帧内模式配置)，并且在块的长边处添加相同数量的广角度；
图23示出了根据本申请实施例在35个帧内预测模式的情况下修正的角度列表；
图24示出了根据本申请实施例在67个帧内预测模式的情况下修正的角度表；
图25为根据实施例的计算机系统的示意图。
具体实施方式
参照图1，右下方描绘了来自H.265的35个可能的预测方向中已知的八个预测方向的集合。箭头会聚的点(101)表示正在被预测的样本。箭头表示样本正在被预测的方向。例如，箭头(102)表示根据右上方与水平方向成45度角的一个或多个样本，预测样本(101)。类似地，箭头(103)表示根据左下方与水平方向成22.5度角的一个或多个样本，预测样本(101)。
仍然参考图1，在左上方示出了一个包括4×4个样本的正方形块(104)(由粗虚线表示)。使用二维坐标系来标识图1中的样本，其中将块(104)左上方的样本作为原点。正方形块(104)由16个样本组成，每个样本用“S”、以及其在X维度上的位置和在Y纬度上的位置来标记。例如，样本S10是X维度上的第二个样本(从左侧开始)和Y维度上的第一个(最上方)样本。类似地，样本S33在X维度和Y维度上都是块(104)中的第四个样本。由于该块为4×4大小的样本，因此S33位于右下角。还示出了遵循类似编号方案的参考样本。参考样本用"R"、以及其相对于S00的X位置和Y位置来标记。
在H.264与H.265中，用于帧内预测的参考样本都来自相邻的重建块，并且都与正在重建的块相邻。
通过从信号通知的预测方向所占用的相邻样本来复制参考样本值，可以进行帧内图片预测。例如，假设编码视频比特流包括信令，对于该块，该信令指示与箭头(102)一致的预测方向，即，根据右上方与水平方向成45度角的一个或多个预测样本来预测样本。在这种情况下，根据同一R(4,-1)，预测样本S30、S21、S12和S03。根据R(7,-1)(箭头105)，预测样本S33。
在某些情况下，例如通过内插，可以合并多个参考样本的值，以便计算参考样本，尤其是当方向不能被45度整除时。
随着视频编码技术的发展，可能的方向的数量已经增加了。在H.264(2003年)中，可以表示九种不同的方向。在H.265(2013年)和JEM/VVC/BMS中增加到了33个，而在此申请时，可以支持多达65个方向。已经进行了实验来识别最可能的方向，并且熵编码中的某些技术被用于使用少量比特来表示那些可能的方向，对于较不可能的方向则接受某些代价。此外，有时可以根据在相邻的、已经解码的块中所使用的相邻方向来预测方向本身。
表示方向的编码视频比特流中的帧内预测方向比特的映射可以因视频编码技术的不同而不同，并且，例如可以从对帧内预测模式到码字的预测方向的简单直接映射，到包括最可能的模式和类似技术的复杂的自适应方案。然而，在所有情况下，视频内容中可能存在某些方向，其在统计学上比其它方向更不可能出现。由于视频压缩的目的是减少冗余，所以在运行良好的视频编码技术中，与更可能的方向相比，那些不太可能的方向将使用更多数量的比特来表示。
图2是根据本申请公开的实施例的通信系统(200)的简化框图。通信系统(200)包括多个终端装置，所述终端装置可通过例如网络(250)彼此通信。举例来说，通信系统(200)包括通过网络(250)互连的终端装置(210)和终端装置(220)。在图2的实施例中，终端装置(210)和终端装置(220)执行单向数据传输。举例来说，终端装置(210)可对视频数据(例如由终端装置(210)采集的视频图片流)进行编码以通过网络(250)传输到另一终端装置(220)。已编码的视频数据以一个或多个已编码视频码流形式传输。终端装置(220)可从网络(250)接收已编码视频数据，对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据显示视频图片。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。
在另一实施例中，通信系统(200)包括执行已编码视频数据的双向传输的终端装置(230)和(240)，所述双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输，终端装置(230)和终端装置(240)中的每个终端装置可对视频数据(例如由终端装置采集的视频图片流)进行编码以通过网络(250)传输到终端装置(230)和终端装置(240)中的另一终端装置。终端装置(230)和终端装置(240)中的每个终端装置还可接收由终端装置(230)和终端装置(240)中的另一终端装置传输的已编码视频数据，且可对所述已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，且可根据恢复的视频数据在可访问的显示装置上显示视频图片。
在图2的实施例中，终端装置(210)、终端装置(220)、终端装置(230)和终端装置(240)可为服务器、个人计算机和智能电话，但本申请公开的原理可不限于此。本申请公开的实施例适用于膝上型计算机、平板电脑、媒体播放器和/或专用视频会议设备。网络(250)表示在终端装置(210)、终端装置(220)、终端装置(230)和终端装置(240)之间传送已编码视频数据的任何数目的网络，包括例如有线(连线的)和/或无线通信网络。通信网络(250)可在电路交换和/或分组交换信道中交换数据。该网络可包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。出于本论述的目的，除非在下文中有所解释，否则网络(250)的架构和拓扑对于本申请公开的操作来说可能是无关紧要的。
作为实施例，图3示出视频编码器和视频解码器在流式传输环境中的放置方式。本申请所公开主题可同等地适用于其它支持视频的应用，包括例如视频会议、数字TV、在包括CD、DVD、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。
流式传输系统可包括采集子系统(313)，所述采集子系统可包括数码相机等视频源(301)，所述视频源创建未压缩的视频图片流(302)。在实施例中，视频图片流(302)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流)，视频图片流(302)被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流，视频图片流(302)可由电子装置(320)处理，所述电子装置(320)包括耦接到视频源(301)的视频编码器(303)。视频编码器(303)可包括硬件、软件或软硬件组合以实现或实施如下文更详细地描述的所公开主题的各方面。相较于视频图片流(302)，已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流(304))被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据(304)(或已编码的视频码流(304))，其可存储在流式传输服务器(305)上以供将来使用。一个或多个流式传输客户端子系统，例如图3中的客户端子系统(306)和客户端子系统(308)，可访问流式传输服务器(305)以检索已编码的视频数据(304)的副本(307)和副本(309)。客户端子系统(306)可包括例如电子装置(330)中的视频解码器(310)。视频解码器(310)对已编码的视频数据的传入副本(307)进行解码，且产生可在显示器(312)(例如显示屏)或另一呈现装置(未描绘)上呈现的输出视频图片流(311)。在一些流式传输系统中，可根据某些视频编码/压缩标准对已编码的视频数据(304)、视频数据(307)和视频数据(309)(例如视频码流)进行编码。该些标准的实施例包括ITU-TH.265。在实施例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，本申请可用于VVC标准的上下文中。
应注意，电子装置(320)和电子装置(330)可包括其它组件(未示出)。举例来说，电子装置(320)可包括视频解码器(未示出)，且电子装置(330)还可包括视频编码器(未示出)。
图4是根据本申请公开的实施例的视频解码器(410)的框图。视频解码器(410)可设置在电子装置(430)中。电子装置(430)可包括接收器(431)(例如接收电路)。视频解码器(410)可用于代替图3实施例中的视频解码器(310)。
接收器(431)可接收将由视频解码器(410)解码的一个或多个已编码视频序列；在同一实施例或另一实施例中，一次接收一个已编码视频序列，其中每个已编码视频序列的解码独立于其它已编码视频序列。可从信道(401)接收已编码视频序列，所述信道可以是通向存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。接收器(431)可接收已编码的视频数据以及其它数据，例如，可转发到它们各自的使用实体(未标示)的已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(431)可将已编码视频序列与其它数据分开。为了防止网络抖动，缓冲存储器(415)可耦接在接收器(431)与熵解码器/解析器(420)(此后称为“解析器(420)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(415)是视频解码器(410)的一部分。在其它情况下，所述缓冲存储器(415)可设置在视频解码器(410)外部(未标示)。而在其它情况下，视频解码器(410)的外部设置缓冲存储器(未标示)以例如防止网络抖动，且在视频解码器(410)的内部可配置另一缓冲存储器(415)以例如处理播出定时。而当接收器(431)从具有足够带宽和可控性的存储/转发装置或从等时同步网络接收数据时，也可能不需要配置缓冲存储器(415)，或可以将所述缓冲存储器做得较小。当然，为了在互联网等业务分组网络上使用，也可能需要缓冲存储器(415)，所述缓冲存储器可相对较大且可具有自适应性大小，且可至少部分地实施于操作系统或视频解码器(410)外部的类似元件(未标示)中。
视频解码器(410)可包括解析器(420)以根据已编码视频序列重建符号(421)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(410)的操作的信息，以及用以控制显示装置(412)(例如，显示屏)等显示装置的潜在信息，所述显示装置不是电子装置(430)的组成部分，但可耦接到电子装置(430)，如图4中所示。用于显示装置的控制信息可以是辅助增强信息(Supplemental Enhancement Information，SEI消息)或视频可用性信息(VideoUsability Information，VUI)的参数集片段(未标示)。解析器(420)可对接收到的已编码视频序列进行解析/熵解码。已编码视频序列的编码可根据视频编码技术或标准进行，且可遵循各种原理，包括可变长度编码、霍夫曼编码(Huffman coding)、具有或不具有上下文灵敏度的算术编码等等。解析器(420)可基于对应于群组的至少一个参数，从已编码视频序列提取用于视频解码器中的像素的子群中的至少一个子群的子群参数集。子群可包括图片群组(Group of Pictures，GOP)、图片、图块、条带、宏块、编码单元(Coding Unit，CU)、块、变换单元(Transform Unit，TU)、预测单元(Prediction Unit，PU)等等。解析器(420)还可从已编码视频序列提取信息，例如变换系数、量化器参数值、运动矢量等等。
解析器(420)可对从缓冲存储器(415)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(421)。
取决于已编码视频图片或一部分已编码视频图片(例如：帧间图片和帧内图片、帧间块和帧内块)的类型以及其它因素，符号(421)的重建可涉及多个不同单元。涉及哪些单元以及涉及方式可由解析器(420)从已编码视频序列解析的子群控制信息控制。为了简洁起见，未描述解析器(420)与下文的多个单元之间的此类子群控制信息流。
除已经提及的功能块以外，视频解码器(410)可在概念上细分成如下文所描述的数个功能单元。在商业约束下运行的实际实施例中，这些单元中的许多单元彼此紧密交互并且可以彼此集成。然而，出于描述所公开主题的目的，概念上细分成下文的功能单元是适当的。
第一单元是缩放器/逆变换单元(451)。缩放器/逆变换单元(451)从解析器(420)接收作为符号(421)的量化变换系数以及控制信息，包括使用哪种变换方式、块大小、量化因子、量化缩放矩阵等。缩放器/逆变换单元(451)可输出包括样本值的块，所述样本值可输入到聚合器(455)中。
在一些情况下，缩放器/逆变换单元(451)的输出样本可属于帧内编码块；即：不使用来自先前重建的图片的预测性信息，但可使用来自当前图片的先前重建部分的预测性信息的块。此类预测性信息可由帧内图片预测单元(452)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(452)采用从当前图片缓冲器(458)提取的已重建信息生成大小和形状与正在重建的块相同的周围块。举例来说，当前图片缓冲器(458)缓冲部分重建的当前图片和/或完全重建的当前图片。在一些情况下，聚合器(455)基于每个样本，将帧内预测单元(452)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(451)提供的输出样本信息中。
在其它情况下，缩放器/逆变换单元(451)的输出样本可属于帧间编码和潜在运动补偿块。在此情况下，运动补偿预测单元(453)可访问参考图片存储器(457)以提取用于预测的样本。在根据符号(421)对提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(455)添加到缩放器/逆变换单元(451)的输出(在这种情况下被称作残差样本或残差信号)，从而生成输出样本信息。运动补偿预测单元(453)从参考图片存储器(457)内的地址获取预测样本可受到运动矢量控制，且所述运动矢量以所述符号(421)的形式而供运动补偿预测单元(453)使用，所述符号(421)例如是包括X、Y和参考图片分量。运动补偿还可包括在使用子样本精确运动矢量时，从参考图片存储器(457)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。
聚合器(455)的输出样本可在环路滤波器单元(456)中被各种环路滤波技术采用。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术，所述环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(也称作已编码视频码流)中的参数，且所述参数作为来自解析器(420)的符号(421)可用于环路滤波器单元(456)。然而，在其他实施例中，视频压缩技术还可响应于在解码已编码图片或已编码视频序列的先前(按解码次序)部分期间获得的元信息，以及响应于先前重建且经过环路滤波的样本值。
环路滤波器单元(456)的输出可以是样本流，所述样本流可输出到显示装置(412)以及存储在参考图片存储器(457)，以用于后续的帧间图片预测。
一旦完全重建，某些已编码图片就可用作参考图片以用于将来预测。举例来说，一旦对应于当前图片的已编码图片被完全重建，且已编码图片(通过例如解析器(420))被识别为参考图片，则当前图片缓冲器(458)可变为参考图片存储器(457)的一部分，且可在开始重建后续已编码图片之前重新分配新的当前图片缓冲器。
视频解码器(410)可根据例如ITU-T H.265标准中的预定视频压缩技术执行解码操作。在已编码视频序列遵循视频压缩技术或标准的语法以及视频压缩技术或标准中记录的配置文件的意义上，已编码视频序列可符合所使用的视频压缩技术或标准指定的语法。具体地说，配置文件可从视频压缩技术或标准中可用的所有工具中选择某些工具作为在所述配置文件下可供使用的仅有工具。对于合规性，还要求已编码视频序列的复杂度处于视频压缩技术或标准的层级所限定的范围内。在一些情况下，层级限制最大图片大小、最大帧率、最大重建取样率(以例如每秒兆(mega)个样本为单位进行测量)、最大参考图片大小等。在一些情况下，由层级设定的限制可通过假想参考解码器(Hypothetical ReferenceDecoder，HRD)规范和在已编码视频序列中用信号表示的HRD缓冲器管理的元数据来进一步限定。
在实施例中，接收器(431)可连同已编码视频一起接收附加(冗余)数据。所述附加数据可以是已编码视频序列的一部分。所述附加数据可由视频解码器(410)用以对数据进行适当解码和/或较准确地重建原始视频数据。附加数据可呈例如时间、空间或信噪比(signal noise ratio，SNR)增强层、冗余条带、冗余图片、前向纠错码等形式。
图5是根据本申请公开的实施例的视频编码器(503)的框图。视频编码器(503)设置于电子装置(520)中。电子装置(520)包括传输器(540)(例如传输电路)。视频编码器(503)可用于代替图3实施例中的视频编码器(303)。
视频编码器(503)可从视频源(501)(并非图5实施例中的电子装置(520)的一部分)接收视频样本，所述视频源可采集将由视频编码器(503)编码的视频图像。在另一实施例中，视频源(501)是电子装置(520)的一部分。
视频源(501)可提供将由视频编码器(503)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列，所述数字视频样本流可具有任何合适位深度(例如：8位、10位、12位……)、任何色彩空间(例如BT.601Y CrCB、RGB……)和任何合适取样结构(例如Y CrCb 4:2:0、Y CrCb 4:4:4)。在媒体服务系统中，视频源(501)可以是存储先前已准备的视频的存储装置。在视频会议系统中，视频源(501)可以是采集本地图像信息作为视频序列的相机。可将视频数据提供为多个单独的图片，当按顺序观看时，这些图片被赋予运动。图片自身可构建为空间像素阵列，其中取决于所用的取样结构、色彩空间等，每个像素可包括一个或多个样本。所属领域的技术人员可以很容易理解像素与样本之间的关系。下文侧重于描述样本。
根据实施例，视频编码器(503)可实时或在由应用所要求的任何其它时间约束下，将源视频序列的图片编码且压缩成已编码视频序列(543)。施行适当的编码速度是控制器(550)的一个功能。在一些实施例中，控制器(550)控制如下文所描述的其它功能单元且在功能上耦接到这些单元。为了简洁起见，图中未标示耦接。由控制器(550)设置的参数可包括速率控制相关参数(图片跳过、量化器、率失真优化技术的λ值等)、图片大小、图片群组(group of pictures，GOP)布局，最大运动矢量搜索范围等。控制器(550)可用于具有其它合适的功能，这些功能涉及针对某一系统设计优化的视频编码器(503)。
在一些实施例中，视频编码器(503)在编码环路中进行操作。作为简单的描述，在实施例中，编码环路可包括源编码器(530)(例如，负责基于待编码的输入图片和参考图片创建符号，例如符号流)和嵌入于视频编码器(503)中的(本地)解码器(533)。解码器(533)以类似于(远程)解码器创建样本数据的方式重建符号以创建样本数据(因为在本申请所考虑的视频压缩技术中，符号与已编码视频码流之间的任何压缩是无损的)。将重建的样本流(样本数据)输入到参考图片存储器(534)。由于符号流的解码产生与解码器位置(本地或远程)无关的位精确结果，因此参考图片存储器(534)中的内容在本地编码器与远程编码器之间也是按比特位精确对应的。换句话说，编码器的预测部分“看到”的参考图片样本与解码器将在解码期间使用预测时所“看到”的样本值完全相同。这种参考图片同步性基本原理(以及在例如因信道误差而无法维持同步性的情况下产生的漂移)也用于一些相关技术。
“本地”解码器(533)的操作可与例如已在上文结合图4详细描述视频解码器(410)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图4，当符号可用且熵编码器(545)和解析器(420)能够无损地将符号编码/解码为已编码视频序列时，包括缓冲存储器(415)和解析器(420)在内的视频解码器(410)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(533)中实施。
此时可以观察到，除存在于解码器中的解析/熵解码之外的任何解码器技术，也必定以基本上相同的功能形式存在于对应的编码器中。出于此原因，本申请侧重于解码器操作。可简化编码器技术的描述，因为编码器技术与全面地描述的解码器技术互逆。仅在某些区域中需要更详细的描述，并且在下文提供。
在操作期间，在一些实施例中，源编码器(530)可执行运动补偿预测编码。参考来自视频序列中被指定为“参考图片”的一个或多个先前已编码图片，所述运动补偿预测编码对输入图片进行预测性编码。以此方式，编码引擎(532)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差异进行编码，所述参考图片可被选作所述输入图片的预测参考。
本地视频解码器(533)可基于源编码器(530)创建的符号，对可指定为参考图片的已编码视频数据进行解码。编码引擎(532)的操作可为有损过程。当已编码视频数据可在视频解码器(图5中未示)处被解码时，重建的视频序列通常可以是带有一些误差的源视频序列的副本。本地视频解码器(533)复制解码过程，所述解码过程可由视频解码器对参考图片执行，且可使重建的参考图片存储在参考图片高速缓存(534)中。以此方式，视频编码器(503)可在本地存储重建的参考图片的副本，所述副本与将由远端视频解码器获得的重建参考图片具有共同内容(不存在传输误差)。
预测器(535)可针对编码引擎(532)执行预测搜索。即，对于将要编码的新图片，预测器(535)可在参考图片存储器(534)中搜索可作为所述新图片的适当预测参考的样本数据(作为候选参考像素块)或某些元数据，例如参考图片运动矢量、块形状等。预测器(535)可基于样本块逐像素块操作，以找到合适的预测参考。在一些情况下，根据预测器(535)获得的搜索结果，可确定输入图片可具有从参考图片存储器(534)中存储的多个参考图片取得的预测参考。
控制器(550)可管理源编码器(530)的编码操作，包括例如设置用于对视频数据进行编码的参数和子群参数。
可在熵编码器(545)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(545)根据例如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等技术对各种功能单元生成的符号进行无损压缩，从而将所述符号转换成已编码视频序列。
传输器(540)可缓冲由熵编码器(545)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(560)进行传输做准备，所述通信信道可以是通向将存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。传输器(540)可将来自视频编码器(503)的已编码视频数据与要传输的其它数据合并，所述其它数据例如是已编码音频数据和/或辅助数据流(未示出来源)。
控制器(550)可管理视频编码器(503)的操作。在编码期间，控制器(550)可以为每个已编码图片分配某一已编码图片类型，但这可能影响可应用于相应的图片的编码技术。例如，通常可将图片分配为以下任一种图片类型：
帧内图片(I图片)，其可以是不将序列中的任何其它图片用作预测源就可被编码和解码的图片。一些视频编解码器容许不同类型的帧内图片，包括例如独立解码器刷新(Independent Decoder Refresh，“IDR”)图片。所属领域的技术人员了解I图片的变体及其相应的应用和特征。
预测性图片(P图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，所述帧内预测或帧间预测使用至多一个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。
双向预测性图片(B图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，所述帧内预测或帧间预测使用至多两个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。类似地，多个预测性图片可使用多于两个参考图片和相关联元数据以用于重建单个块。
源图片通常可在空间上细分成多个样本块(例如，4×4、8×8、4×8或16×16个样本的块)，且逐块进行编码。这些块可参考其它(已编码)块进行预测编码，根据应用于块的相应图片的编码分配来确定所述其它块。举例来说，I图片的块可进行非预测编码，或所述块可参考同一图片的已经编码的块来进行预测编码(空间预测或帧内预测)。P图片的像素块可参考一个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。B图片的块可参考一个或两个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。
视频编码器(503)可根据例如ITU-T H.265建议书的预定视频编码技术或标准执行编码操作。在操作中，视频编码器(503)可执行各种压缩操作，包括利用输入视频序列中的时间和空间冗余的预测编码操作。因此，已编码视频数据可符合所用视频编码技术或标准指定的语法。
在实施例中，传输器(540)可传输附加数据和已编码的视频。此类数据可以是已编码视频序列的一部分。附加数据可包括时间/空间/SNR增强层、冗余图片和条带等其它形式的冗余数据、SEI(Supplementary Enhancement Information补充增强信息)消息、VUI(视觉可用性信息)参数集片段等。
采集到的视频可作为呈时间序列的多个源图片(视频图片)。帧内图片预测(常常简化为帧内预测)利用给定图片中的空间相关性，而帧间图片预测则利用图片之间的(时间或其它)相关性。在实施例中，将正在编码/解码的特定图片分割成块，正在编码/解码的特定图片被称作当前图片。在当前图片中的块类似于视频中先前已编码且仍被缓冲的参考图片中的参考块时，可通过称作运动矢量的矢量对当前图片中的块进行编码。所述运动矢量指向参考图片中的参考块，且在使用多个参考图片的情况下，所述运动矢量可具有识别参考图片的第三维度。
在一些实施例中，双向预测技术可用于帧间图片预测中。根据双向预测技术，使用两个参考图片，例如按解码次序都在视频中的当前图片之前(但按显示次序可能分别是过去和将来)第一参考图片和第二参考图片。可通过指向第一参考图片中的第一参考块的第一运动矢量和指向第二参考图片中的第二参考块的第二运动矢量对当前图片中的块进行编码。具体来说，可通过第一参考块和第二参考块的组合来预测所述块。
此外，合并模式技术可用于帧间图片预测中以改善编码效率。
根据本申请公开的一些实施例，帧间图片预测和帧内图片预测等预测的执行以块为单位。举例来说，根据HEVC标准，将视频图片序列中的图片分割成编码树单元(codingtree unit，CTU)以用于压缩，图片中的CTU具有相同大小，例如64×64像素、32×32像素或16×16像素。一般来说，CTU包括三个编码树块(coding tree block，CTB)，所述三个编码树块是一个亮度CTB和两个色度CTB。更进一步的，还可将每个CTU以四叉树拆分为一个或多个编码单元(coding unit，CU)。举例来说，可将64×64像素的CTU拆分为一个64×64像素的CU，或4个32×32像素的CU，或16个16×16像素的CU。在实施例中，分析每个CU以确定用于CU的预测类型，例如帧间预测类型或帧内预测类型。此外，取决于时间和/或空间可预测性，将CU拆分为一个或多个预测单元(prediction unit，PU)。通常，每个PU包括亮度预测块(prediction block，PB)和两个色度PB。在实施例中，编码(编码/解码)中的预测操作以预测块为单位来执行。以亮度预测块作为预测块为例，预测块包括像素值(例如，亮度值)的矩阵，例如8×8像素、16×16像素、8×16像素、16×8像素等等。
图6是根据本申请公开的另一实施例的视频编码器(603)的图。视频编码器(603)用于接收视频图片序列中的当前视频图片内的样本值的处理块(例如预测块)，且将所述处理块编码到作为已编码视频序列的一部分的已编码图片中。在本实施例中，视频编码器(603)用于代替图3实施例中的视频编码器(303)。
在HEVC实施例中，视频编码器(603)接收用于处理块的样本值的矩阵，所述处理块为例如8×8样本的预测块等。视频编码器(603)使用例如率失真(rate-distortion，RD)优化来确定是否使用帧内模式、帧间模式或双向预测模式来编码所述处理块。当在帧内模式中编码处理块时，视频编码器(603)可使用帧内预测技术以将处理块编码到已编码图片中；且当在帧间模式或双向预测模式中编码处理块时，视频编码器(603)可分别使用帧间预测或双向预测技术将处理块编码到已编码图片中。在某些视频编码技术中，合并模式可以是帧间图片预测子模式，其中，在不借助预测值外部的已编码运动矢量分量的情况下，从一个或多个运动矢量预测值导出运动矢量。在某些其它视频编码技术中，可存在适用于主题块的运动矢量分量。在实施例中，视频编码器(603)包括其它组件，例如用于确定处理块模式的模式决策模块(未示出)。
在图6的实施例中，视频编码器(603)包括如图6所示的耦接到一起的帧间编码器(630)、帧内编码器(622)、残差计算器(623)、开关(626)、残差编码器(624)、通用控制器(621)和熵编码器(625)。
帧间编码器(630)用于接收当前块(例如处理块)的样本、比较所述块与参考图片中的一个或多个参考块(例如先前图片和后来图片中的块)、生成帧间预测信息(例如根据帧间编码技术的冗余信息描述、运动矢量、合并模式信息)、以及基于帧间预测信息使用任何合适的技术计算帧间预测结果(例如已预测块)。
帧内编码器(622)用于接收当前块(例如处理块)的样本、在一些情况下比较所述块与同一图片中已编码的块、在变换之后生成量化系数、以及在一些情况下还(例如根据一个或多个帧内编码技术的帧内预测方向信息)生成帧内预测信息。
通用控制器(621)用于确定通用控制数据，且基于所述通用控制数据控制视频编码器(603)的其它组件。在实施例中，通用控制器(621)确定块的模式，且基于所述模式将控制信号提供到开关(626)。举例来说，当所述模式是帧内模式时，通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(625)以选择帧内预测信息且将所述帧内预测信息添加在码流中；以及当所述模式是帧间模式时，通用控制器(621)控制开关(626)以选择供残差计算器(623)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(625)以选择帧间预测信息且将所述帧间预测信息添加在码流中。
残差计算器(623)用于计算所接收的块与选自帧内编码器(622)或帧间编码器(630)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(624)用于基于残差数据操作，以对残差数据进行编码以生成变换系数。在实施例中，残差编码器(624)用于将残差数据在频域中进行变换，且生成变换系数。变换系数接着经由量化处理以获得量化的变换系数。
熵编码器(625)用于将码流格式化以产生已编码的块。熵编码器(625)根据HEVC标准等合适标准产生各种信息。在实施例中，熵编码器(625)用于获得通用控制数据、所选预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和码流中的其它合适的信息。应注意，根据所公开的主题，当在帧间模式或双向预测模式的合并子模式中对块进行编码时，不存在残差信息。
图7是根据本申请公开的另一实施例的视频解码器(710)的图。视频解码器(710)用于接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图像，且对所述已编码图像进行解码以生成重建的图片。在实施例中，视频解码器(710)用于代替图3实施例中的视频解码器(310)。
在图7实施例中，视频解码器(710)包括如图7中所示耦接到一起的熵解码器(771)、帧间解码器(780)、残差解码器(773)、重建模块(774)和帧内解码器(772)。
熵解码器(771)可用于根据已编码图片来重建某些符号，这些符号表示构成所述已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如用于对所述块进行编码的模式(例如帧内模式、帧间模式、双向预测模式、后两者的合并子模式或另一子模式)、可分别识别供帧内解码器(772)或帧间解码器(780)用以进行预测的某些样本或元数据的预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、呈例如量化的变换系数形式的残差信息等等。在实施例中，当预测模式是帧间或双向预测模式时，将帧间预测信息提供到帧间解码器(780)；以及当预测类型是帧内预测类型时，将帧内预测信息提供到帧内解码器(772)。残差信息可经由逆量化并提供到残差解码器(773)。
帧间解码器(780)用于接收帧间预测信息，且基于所述帧间预测信息生成帧间预测结果。
帧内解码器(772)用于接收帧内预测信息，且基于所述帧内预测信息生成预测结果。
残差解码器(773)用于执行逆量化以提取解量化的变换系数，且处理所述解量化的变换系数，以将残差从频域转换到空间域。残差解码器(773)还可能需要某些控制信息(用以获得量化器参数QP)，且所述信息可由熵解码器(771)提供(未标示数据路径，因为这仅仅是低量控制信息)。
重建模块(774)用于在空间域中组合由残差解码器(773)输出的残差与预测结果(可由帧间预测模块或帧内预测模块输出)以形成重建的块，所述重建的块可以是重建的图片的一部分，所述重建的图片继而可以是重建的视频的一部分。应注意，可执行解块操作等其它合适的操作来改善视觉质量。
应注意，可使用任何合适的技术来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。在实施例中，可使用一个或多个集成电路来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。在另一实施例中，可使用执行软件指令的一个或多个处理器来实施视频编码器(303)、视频编码器(503)和视频编码器(603)以及视频解码器(310)、视频解码器(410)和视频解码器(710)。
图8A示出了H.265/HEVC中规定的帧内预测方向的实施例。HEVC定义了两类帧内模式：(1)角度模式，(2)平面模式和DC模式。存在33种角度模式，其为编解码器提供了多种选择，从而对具有各种方向边缘的结构准确地建模。每个角度模式采用从2到34的模式索引(或数字)来标识，并且与图8A中的箭头所指示的预测方向对应。编号分别为0和1的平面模式和DC模式可用于推导估计平滑图像内容的预测值。对于范围从4×4到32×32的样本的块大小，HEVC允许使用全部定义的帧内模式。
如图所示，模式10为水平模式，模式26为垂直模式，且模式2、18和34为对角线模式。因为主要的预测源在水平方向上，所以模式2-18表示为水平预测模式集。模式19-34表示为垂直预测模式集。
图8B描述了帧内预测方向的实施例，其为VVC中提出的帧内预测方案的一部分。如图所示，针对VVC中的帧内预测，定义了65种角度(或方向)模式，其为捕获自然视频中呈现的任意边缘方向提供了更多选择。除了这65种角度模式之外，平面模式和DC模式仍包含在针对所提出的帧内预测方案所定义的帧内模式集中。
可以对给定图片的多个样本进行帧内预测，此后称为"单元"。关于其成员样本，单元可以是任何形状，连续的或非连续的。单元的形状可以限制为矩形样本块。块的维数是正整数值。
在每个维度X和Y上，块的大小可进一步限制为2的幂(例如：4个样本，8个样本，16个样本，…)。
块的形状可以进一步限制为正方形，即，块在X和Y维度上的大小相等，并且可以是或不是2的幂。
在进一步描述本申请之前，需要引入术语"可用的"和"可用性"。考虑一个样本单元。这些样本可以排列成正方形、矩形或任何其它形状。某些预测样本(参考样本)或其它预测实体的元数据(例如周围单元的预测方向)可以或者不可以“可用于”预测该单元的样本或其它预测实体，这取决于(除其它因素外)图片中的预测单元的空间位置、以及编码比特流结构(包括划分成条带或瓦片的比特流)等。在一些视频编码技术中，单元(例如CTU)的解码顺序遵循从左到右、从上到下的扫描顺序。CTU(例如CU、PU、变换单元等)中的子块的处理也可遵循特定的顺序。在这样的视频编码技术中，解码顺序处于正在重建的单元之后的单元的潜在参考信息和样本自然是不可用的。这导致预测单元右侧和下方的一些预测数据可能不可用。
然而，即使某些样本和其它预测实体属于在解码顺序上处于正在重建的单元之前并且位于该单元的左侧和上方的单元，它们也可能不可用。
例如，当当前单元处于图片切割(例如条带或(独立)瓦片)的边界时，样本或预测实体可能不可用。这里，出于预测的目的，像图片边界一样处理瓦片边界。类似地，如果参考单元以不允许生成或使用预测实体的模式进行编码，则即使预测样本可用，除了样本之外的预测实体也可能不可用。例如，在一些编码技术中，以跳过模式编码的预测单元将不具有相关预测方向。
在其他一些实施例中，可以采用限制帧内模式。在这种配置下，仅允许参考先前帧内预测的相邻块，而禁止帧内块依赖帧间块。因此，可以在有损环境中防止来自先前损坏的图片的错误传播。
当预测样本(指用于帧内预测的参考样本)或预测实体不可用时，至少在某些情况下，该预测样本或实体本身的值可从相邻样本预测或推导出。当然，当根据本身被预测的预测样本/实体来预测样本/实体时，整个预测机制的准确性可能是次优的。然而，由于编码器基于状态信息选择预测模式，其中该状态信息包括预测样本值和如何产生该值(包括根据由于不可用而本身被预测的样本进行的预测)，所以其可在至少一些情况下使用根本不依赖于帧内预测的模式。速率失真优化技术可用于选择适当的模式。
被预测的样本和相邻的可用样本例如可以是亮度样本、色度样本、属于给定颜色平面的样本等。例如，在一些采用视频解码器的视频处理系统中，采用YCrCb[4：2：0]采样结构中对视频进行采样，其中色度样本Cr和Cb在其各自的色度平面中被采样和处理。在这种情况下，帧内预测可以在Y、CR、CB颜色平面的每一个中独立发生。在一些情况下，帧内预测的控制可以基于Y平面在编码器中生成，在与Y平面相关的编码视频比特流中发出信号，并且在解码器中分别应用于Y平面和CR/CB平面样本。在另一实施例中，样本可以是使用RGB色彩空间的图片的绿色样本，且红色和蓝色样本在其各自的色彩平面中被再次处理。在其它情形中，通过编码器和解码器，针对独立于其它颜色平面的一个或多个颜色平面，进行帧内预测。
参照图9，在一实施例中，正在重建的单元(此后称为"块")(901)可以为矩形，而不是正方形。由于块901的非正方形形状，帧内方向的角度子范围被选择的概率很小。第一组样本p[x][y]，其中x＝[-1]，且y＝[-1至6]，位于块901左侧与块901相邻的列906中。第二组样本p[x][y]，其中x＝[-1至8]，且y＝[-1]，位于块901上方与块901相邻的行907中。
可针对正方形块优化帧内预测方向。因为正在重建的块(901)的样本与预测样本之间的空间相关性低，因此当使用非正方形块时，某些可用于正方形块的预测方向对于非正方形块可能不太有用或无用。考虑预测方向(902)。在该方向上，只有样本S00和S01根据与该块直接相邻的样本进行预测，即分别根据R(-1,1)和R(-1,2)进行预测。其它样本将根据直接相邻关系之外的样本进行预测。例如，如箭头908所指示的，样本S31将根据样本R(-1,5)进行预测，与例如来自R(2,-1)至R(6,-1)的样本相比，样本R(-1,5)在空间上非常远。
由于参考样本与块的空间关系越紧密，帧内预测的效果越好，所以速率失真优化编码器不太可能选择诸如方向(902)的预测方向。然而，当使用从方向到为正方形块设计和优化的预测模式的相同映射时，对预测方向有价值的"短"模式对于诸如方向(902)的预测方向来说是没用的。在此意义上，"短"模式可以是有可能被速率失真优化编码器选择的模式。当在模式和可变长度码字之间存在直接映射时，"短"模式将由短的可变长度码字表示。即使使用在一些视频压缩技术中涉及的复杂的自适应技术，本领域技术人员仍可容易地从"较长"模式中识别出"短"模式。例如，图9中的帧内模式902在为正方形块设计和优化的预测模式中被分配了短的可变长度码字。
在相同或另一实施例中，帧内方向的角度范围内的某些帧内预测方向不被使用，其中该帧内方向位于针对正方形块大小所使用的所有帧内预测方向的角度范围的末端处，且这些帧内预测方向由于低空间相关性而不太可能被速率失真优化编码器选择。例如，对于某些块大小(同样参见下文所述)，在方向(包括方向902(45度))的右下象限中、与水平方向成45度与22.5度之间的方向，以及除22.5度角处的方向(903)之外的任何方向(例如：方向(904)，其在45度与22.5度之间的方向(902)与方向(903)之间)，可以形成角度子范围(905)。这种帧内方向的角度子范围905很少用于具有类似于块901的形状的非正方形块。
在相同或另一实施例中，上述角度子范围(905)可取决于块的空间特征。在相同或另一实施例中，块的空间特征可以是块大小在X维度和Y维度上的关系。作为示例，在相同或另一实施例中，对于诸如图9所示的、X:Y关系为2:1的块，不太可能使用的预测方向的角度子范围可位于左下象限内45度和22.5度之间。在相同或另一实施例中，对于X:Y关系为1:2的块，不太可能使用的预测方向的角度范围可位于右上象限内45度与22.5度之间。这可基于沿着从左上象限到右下象限的轴的对称性。
参考图10，示出了另一实施例，其中由于块1001的非正方形形状，帧内方向的角度子范围被选择的概率很小。块(1001)具有1×4个样本的大小，表示为具有X:Y关系为1:4的块尺寸。在这种情况下，未使用的方向的角度子范围(1002)可位于45度(1003)与11.25度(1004)之间。
其它的角度子范围可从其它块大小和/或块大小中的X:Y关系中推导出来。
在相同或另一实施例中，针对作为角度子范围的一部分的方向的正方形块所识别的模式不被使用。作为实施例，简要地参考图9，与作为角度子范围(905)的一部分的方向(904)相关的模式不被使用。模式列表可相应地缩短，这能够减小用于模式的编号空间，从而有可能优化熵编码且获得较好编码效率。在相同或另一实施例中，可根据仍在列表中表示的方向的可能性来重新对列表进行排序。
在相同或另一实施例中，当不使用角度子范围中的预测方向时，可出于其它目的重新分配相关模式。这些其它目的可以，例如包括：先前未使用的方向的信令，不直接与预测方向相关的模式，与参考样本或帧内预测样本有关的滤波器控制等。
在相同或另一实施例中，将某些预测方向添加到用于正方形块的预测方向集合中。这些添加的预测方向的数量可以与去除的预测方向的数量相同，其中去除的预测方向是由于它们属于上面介绍的角度子范围(此后称为"去除角度子范围")而被去除。添加的方向可以包括它们自己的角度子范围(此后称为“添加角度子范围”)。添加的角度子范围可以与去除的角度子范围具有相同的几何形状，且经适当镜像。
参照图11，示出了与图9所示类似的块布局，其具有正在重建的4×2块(1101)。图11还示出了预测方向(1102)。因为，例如，方向属于如虚线所示的去除角度子范围(1103)，则从预测方向集合中去除这些预测方向。描述了两个这样去除的预测方向(1104，1105)。用于表示这些去除的预测方向(1104，1105)的预测模式可重新被使用，在此实施例中，用来表示在添加角度子范围(1108)中添加的两个预测方向(1106，1107)。
本领域技术人员可以容易地理解，当用于所示的块布局时，添加的预测方向可以是有益的。例如，考虑预测方向(1107)。使用该预测方向，可以根据参考样本R(2,-1)来预测样本S00，并且可以根据样本R(5,-1)来预测样本S30。与用于正方形块大小的预测模式的数量相比，无需增加预测模式的数量，即可获得所有所述益处。某些预测模式简单地重新分配给那些在非正方形块大小的编码中更有益的预测方向。
为了预测第二行样本(S01,…,S31)中的样本，当使用预测方向(1106)或(1107)时，可以有利地采用某些内插/滤波技术，以便根据多于一个的参考样本来预测这些样本，或者避免混淆假象。示例性内插/滤波技术包括为特定预测方向规定的内插/滤波技术，而不是H.265中规定的被45度整除的内插/滤波技术。
本领域技术人员可以很容易地理解，先前在去除预测方向的上下文中所描述的对称性考虑可以同样适用于添加预测方向。类似地，本领域技术人员可以很容易地理解，与去除角度子范围的大小取决于块大小的方式相类似，添加角度子范围的大小可以取决于块形状。
图12描述了根据本申请实施例的用于非正方形块的广角度帧内预测模式(1210)和(1220)的示例。在图8A和图8B中，所有的帧内预测方向都位于右上和左下方向45度之内。与之相反，定义了广角度的角度帧内模式(1210)和(1220)，该广角度超出了图8A和图8B中所示的预测范围。图8A和图8B中的帧内模式可称为传统帧内预测模式，而广角度的角度帧内模式(1210)和(1220)可称为广角度帧内预测模式或广角帧内预测模式。
在图12中，每个方向(传统的或广角的)可以与角度参数所指定的角度相关联。沿着图12的上边缘和左边缘示出了角度参数的刻度。如图所示，对于帧内方向的范围的每个分支，角度参数可以具有从-32到114的值。
对于非正方形块，广角帧内预测模式可用于自适应地替换传统帧内预测模式。例如，如果块宽度大于块高度，则可以使用在右上方向上超过45度的角度。如果块高度大于块宽度，则可以使用在左下方向上超过45度的角度。每个广角帧内预测方向与一个传统帧内预测方向相关联。每个广角帧内预测方向及其相关联的帧内预测方向捕获相同的方向性，但使用参考样本的相对边(左列或顶行)。对于具有可用的广角度"翻转模式"的那些相关联的方向，通过发送1-bin的标志符，可以通过信号通知广角度帧内预测方向的使用。以此方式，可以保持相同数量的需要发送信号通知的帧内模式。
在图12中所描述的35种方向角度帧内预测的情况下，对于扁平(宽度W>高度H)的非正方形块，可采用最接近于45度对角线右上模式的五个广角方向模式(1210)，其对应于五个相关联的传统帧内预测模式(1211)。相反，对于高(宽度W<高度H)的非正方形块，可采用最接近于45度对角左下模式的五个广角方向模式(1220)，其对应于五个相关联的传统帧内预测模式(1221)。在具有65种方向角度帧内预测的情况下，可为非正方形块定义更多的广角度模式，例如从水平或垂直模式集合延伸的10个附加的广角度模式。
图13示出了根据本申请实施例的在使用35种帧内预测模式时，用广角度模式替换的帧内预测模式的列表。图14示出了根据本申请实施例的在使用67种帧内预测模式时，用广角度模式替换的帧内预测模式的列表。在列表中，W表示非正方形块的宽度，而H表示非正方形块的高度。对应于不同的宽高比，可以采用不同的广角帧内预测模式。
图15描述了根据实施例的块(1510)以及用于块(1510)的帧内预测的参考样本。块(1510)是非正方形块，且具有W×H的大小，其中W和H分别表示块1510的宽度和高度。以下以类似方式在本申请中使用W和H的符号。在一个实施例中，用于帧内预测的参考样本被定义在一个范围内，该范围为在水平或垂直方向上延伸超过W+H个样本并加上紧邻块(1510)的左上角相邻角样本。因此，在垂直或水平方向上，总共有W+H+1个参考样本。可以使用类似于图9示例的坐标系来标识样本。
在一个实施例中，在后续的帧内预测处理之前将参考样本存储到缓冲器中。该操作因此被称为填充存储缓冲器。在存储器填充操作期间，获得参考样本以填充缓冲器。
如上所述，在如上定义的范围内的一些或全部参考样本可能不可用于帧内预测。在填充操作之前或期间，可能必须检查参考样本的可用性。在一个实施例中，对于不可用的参考样本，可以用最接近的可用参考样本来填充缓冲器中与不可用参考样本对应的位置。这个过程被称为参考样本替换过程，其中用某些样本值替换不可用样本。
在图15所示的实施例中，在垂直方向上可用的预测样本具有样本值A和B，而在水平方向上可用的预测样本具有从C到D的样本值。然而，如图15中阴影单元所示，预测样本包括样本[-1][-1]和垂直方向上从p[-1][H]到p[-1][W+H-1]的样本以及水平方向上从p[W][-1]到p[W+H-1][-1]的样本，这些预测样本均不可用。因此，使用最近的可用参考样本来填充缓冲器中的相应位置。在可选实施例中，样本值可使用预定义函数(例如线性外推)从可用参考样本中推导出来，并用于替换不可用参考样本。这样，可使用包括37或67个角度预测模式的完整集合，而不管相邻参考样本的可用性如何。
在将所获得的参考样本应用于实际的帧内预测过程之前，将低通滤波有条件地应用于参考样本。通过避免参考样本值的步骤，滤波过程可以改善预测块的视觉外观，否则参考样本值的步骤会对预测块产生不需要的方向边缘。平滑滤波器的激活取决于，例如，可应用的帧内预测模式和块大小。
实施例I：用于广角帧内预测的参考样本范围
图16示出了根据本申请实施例的定义用于非正方形块(1610)的帧内预测的参考样本范围的示例。非正方形块(1610)具有W×H个样本的大小，其中W和H分别表示块(1610)的宽度和高度。虽然在图16中示出的非正方形块(1610)为具有4×2样本大小的块，但在其它实施例中，W和H可以采用其它不同的值，使得非正方形块(1610)的大小或形状不同于4×2样本块。因此，用于生成块(1610)的帧内预测的参考样本p[x][y]的范围被定义为在垂直方向上x＝[-1],y＝[-1至2H+m)]，在水平方向上x＝[-1至(2W+n)],y＝[-1]。
与图15所示实施例中定义的范围相比，图16所示实施例中定义的范围更适合于采用广角度帧内预测模式的目的。在图15的实施例中，用于帧内预测的参考样本被定义为位于一个范围内，该范围包括在垂直方向或水平方向上相同数量的W+H+1个样本。这样的参考样本范围不适合支持使用广角帧内预测模式。例如，对于块(1510)的右下角样本的帧内预测，考虑右上方向延伸超过45度的广角方向时，在参考样本p[W+H-1][-1]之后，在水平方向上将没有可用的参考样本。这样，广角帧内预测方案就不能正常工作。
相反，在图16的实施例中，参考样本范围定义为该范围根据块(1610)在参考样本的垂直或水平方向上的形状而自适应地变化。例如，在垂直和水平方向(或称为高度方向和宽度方向)上的参考样本的数量可以不同，且可以分别取决于块(1610)的高度H或宽度W。例如，对于宽度W大于高度H的块大小，可以在水平方向(沿宽度方向)上比在垂直方向上定义更多数量的参考样本。
此外，采用附加参数n和m来进一步提高参考样本范围的灵活性。n和m可以根据块(1610)的宽度、高度或形状(例如由宽度/高度比表示)进行调整。例如，当块(1610)较扁平时，可以将m加到水平方向上的参考样本的数量上，并且可以给m赋予一个可进一步在水平方向上扩展参考样本的值。
以下是如何根据块大小，例如块(1610)的宽度、高度或宽度/高度比，来调整m和n的一些实施例。在一个实施例中，当宽度等于高度(假设不同于块(1610)的正方形块)时，m被设置为等于n。在一实施中，当宽度大于高度时，m被设置为小于n。在一实施例中，当宽度小于高度时，m被设置为大于n。在一实施例中，当宽度大于高度且宽度/高度比等于或小于2时，n被设置为等于0。在一实施例中，当宽度小于高度且宽度/高度比等于或大于1/2时，m被设置为等于0。
在一实施例中，当宽度大于高度且宽度/高度比大于2时，n可被设置为大于10，例如在10、11、12、13、14或15的范围内。在一实施例中，当高度大于宽度且高度/宽度大于2时，m可被设置为大于10，例如在10、11、12、13、14或15的范围内。在一实施例中，当宽度大于高度时，n可被设置为大于10，例如在10、11、12、13、14或15的范围内。在一实施例中，当高度大于宽度时，m可被设置为大于10，例如在10、11、12、13、14或15的范围内。
在一实施例中，当2*L+1抽头水平滤波器(例如平滑滤波器)应用于水平方向上的参考样本的所有像素(包括最右边的像素)时，n可以被设置为等于L。在一实施例中，当2*K+1抽头垂直滤波器(例如平滑滤波器)应用于沿垂直参考样本线的所有像素(包括最底部像素)时，m可以被设置为等于K。
实施例II：用于广角帧内预测的参考样本范围
图17示出了根据本申请实施例的定义用于非正方形块(1710)的帧内预测的参考样本范围的另一示例。类似地，块1710具有用W表示的宽度和用H表示的高度。参考样本p[x][y]定义为，对于垂直方向样本，处于x＝[-1],y＝[-1至(W+H+m)]的范围内，且对于水平方向样本，处于x＝[-1至(W+H+m)],y＝[-1]的范围内。
m的值可以根据块(1710)的大小来调整，例如块(1710)的宽度、高度或宽度/高度比。下面举一些实施例。在一实施例中，当宽度等于高度(假设不同于块(1710)的正方形块)时，m被设置为零。在一实施例中，当宽度不等于高度时，m大于0。在另一实施例中，m被设置为特定值，例如3。
实施例III：用于广角帧内预测的参考样本范围
在一实施例中，用于非正方形块(WxH样本)的帧内预测的参考样本p[x][y]被定义为处于x＝[-1]，y＝[-1至w]，和x＝[0至v]的范围内。w和v的值取决于块的块大小，例如块的宽度、高度或宽度/高度比。在一实施例中，当宽度大于高度时，v可被定义为H+(1/2)W、H+(1/2)W+1、或H+(1/2)W+2。在一实施例中，当高度大于宽度时，w可被定义为W+(1/2)H、W+(1/2)H+1、或W+(1/2)H+2。
实施例IV：用于帧内样本预测的参考样本替换过程
描述了针对块的帧内预测的参考样本替换过程。在本说明书中，nWidth表示正在处理的块的宽度，而nHeight表示正在处理的块的高度。本申请的下文以类似方式使用nWidth和nHeight的符号。
该过程的输入为：用于帧内样本预测的参考样本p[x][y]，其中x＝[-1],y＝[-1至nWidth+nHeight+3]以及x＝[0至nWidth+nHeight+3],y＝[-1]；指定块宽度和高度的变量nWidth和nHeight；指定当前块的颜色分量的变量cIdx。
该过程的输出为：用于帧间样本预测的修改后的参考样本p[x][y]，其中x＝[-1],y＝[-1至nWidth+nHeight+3]，以及x＝[0至nWidth+nHeight+3],y＝[-1]。
根据变量cIdx确定变量bitDepth。对于不同的颜色分量，可以获得不同的比特深度值。
样本p[x][y]的值修改如下：
(1)如果将所有样本p[x][y]标记为"不可用于帧内预测"，则用针对给定深度的标称平均样本值(例如值1<<(位深度-1))替换所有样本p[x][y]的值。
(2)否则(至少一个但不是所有样本p[x][y]被标记为”不可用于帧内预测“)，使用可用参考样本来替换不可用参考样本。通过在顺时针方向上扫描参考样本并使用最新的可用样本值来替换不可用参考样本。具体地，执行以下顺序的步骤：
1.当p[-1][nWidth+nHeight+3]被标记为”不可用于帧内预测“时，从x＝[-1],y＝[nWidth+nHeight+3]至x＝[-1],y＝[-1]，然后从x＝[0],y＝[-1]至x＝[nWidth+nHeight+3],y＝[-1]依次搜索。一旦找到标记为"可用于帧内预测"的样本p[x][y]，则终止搜索，并将p[x][y]的值赋为p[-1][nWidth+nHeight+3]。
2.从x＝[-1],y＝[nWidth+nHeight+2]到x＝[-1],y＝[-1]依次搜索。当p[x][y]被标记为"不可用于帧内预测"时，用p[x][y+1]的值替换p[x][y]的值。
3.对于x＝[0至nWidth+nHeight+3],y＝[-1]，当p[x][y]被标记为”不可用于帧内预测“时，用p[x-1][y]的值替换p[x][y]的值。
作为上述过程的结果，具有x＝[-1],y＝[-1至nWidth+nHeight+3]以及x＝[0至nWidth+nHeight+3],y＝[-1]的所有样本p[x][y]被标记为"可用于帧内预测"。输出样本随后可被输入到帧内预测处理，用于生成正在处理的块的预测块。
实施例V：用于广角帧内预测的参考样本缓冲器填充过程
图18示出了根据本申请实施例的参考样本缓冲器填充过程1800的示例。过程1800可以在视频解码器或视频编码器上执行。过程1800采用适用于广角帧内预测的参考样本范围确定方案。因此，可以适当地定义参考样本范围以支持广角方向。作为过程1800的结果，可以获得非正方形块的预测值。在下面的描述中，非正方形块称为当前块。过程1800可以从S1801开始，并且执行到S1810。
在S1810，重建当前块的一个或多个相邻块。例如，可以将图片分割成块，并根据某个顺序进行处理。一些相邻块(例如当前块顶部或左侧的块)可以在当前块被处理之前重建。重建块包括重建样本，其一部分可用作当前块的帧内预测的参考样本。
在S1812，基于当前块的形状/尺寸来确定参样本范围。如在本申请中所描述的，可以存在用于定义参考样本范围的各种方式，该参考样本范围适于支持广角帧内预测。例如，用于处理当前块的参考样本范围在垂直方向上可以为x＝[-1],y＝[-1至(2H+m)]，且在水平方向上可以为x＝[-1至(2W+n)],y＝[-1]，如实施例I中所述。参数m和n可以根据当前块的形状确定，例如由当前块的宽度、高度或宽度/高度比指示，如实施例I中所述。
在S1814，执行样本缓冲器的填充操作。例如，基于在S1812确定的参考样本范围，可以从存储器位置获取在确定的参考采样范围上的当前块的相邻块的重建样本，并将其存储到样本缓冲器。应该注意的是，在确定的参考样本范围内的部分或全部参考样本可能不可用。例如，当前块可能位于图片或条带的边缘，因此相邻块可能不存在或不可用。可以限制当前块的帧内预测使用帧间编码的相邻块。当前块的一些相邻块尚未被处理。在上述情形下，在确定的范围内、并且是当前块的帧内预测所需的参考样本可能是不可用的。在一实施例中，对于不可用参考样本，可在样本缓冲器中对应的存储器位置进行标记。例如，标志可以存储在那些位置中并用作指示不可用的标记。
在S1816，例如基于样本缓冲器中的标记，确定处理当前块所需的所有样本(在S1812确定的参考样本范围内的所有样本)是否可用。当所有所需的样本都可用时，过程1800可以执行S1820。否则，该过程执行S1818。
在S1818，可以执行与实施例IV类似的参考样本替换过程，以使用适合的样本值替换样本缓冲器中的不可用样本。结果，用于处理当前块的所有所需样本现在都可用了。
在S1820，执行帧内预测以获得当前参考块的预测块。例如，在编码器侧，可以测试不同的帧内预测，并且可以基于速率失真优化评估来选择一个帧内预测。指示选定的帧内模式的标志可以稍后包含在已编码的比特流中并且通过信号通知给解码器。在解码器侧，可从解码器接收用于处理当前块的帧内预测模式，且因此用于处理当前块。根据当前块的大小和所应用的帧内预测，可以执行低通滤波处理以平滑样本缓冲器中的参考样本。对应于所应用的帧内预测模式，样本缓冲器中的参考样本可用于计算帧内预测样本。例如，可以执行后处理过程以减少或消除预测块边界处的不连续性。作为S1820的结果，可以获得当前块的预测值。过程1800可以执行S1899并在S1899结束。
实施例VI：用于广角帧内预测的参考样本范围
根据当前块的编码信息，包括但不限于块大小、块宽度(nWidth)、块高度(nHeight)、块宽高比，块面积大小或帧内预测方向，执行将不同数目的参考样本填充到缓冲存储器。
在一实施例中，对于块的上(垂直)和左(水平)相邻参考样本填充2*max(nWidth,nHeight)+1个样本。在一实施例中，为长边填充2*max(nWidth,nHeight)+1个样本且为短边填充nWidth+nHeight+1个样本。如果宽度等于或大于高度，则将对应于宽度的块的顶行称为长边，而将对应于高度的块的左列称为短边。否则，将块的顶行称为短边，将块的左列称为长边。在本申请的下文中类似地使用长边或短边的表述。
在一实施例中，为上方参考样本填充2*nWidth+3个样本，为左侧参考样本填充2*nHeight+3个样本。在一实施例中，当宽度/高度≤4或高度/宽度≤4时，为上方参考样本填充2*nWidth+3个样本，为左侧参考样本填充2*nHeight+3个样本。否则，为长边填充2*max(nWidth,nHeight)+1个样本，为短边填充2*min(nWidth,nHeight)+1+M个样本，其中M可以是10、11、12、13或14。
在一实施例中，为上方参考样本填充2*nWidth+M个样本，为左侧参考样本填充2*nHeight+N个样本，其中M和N取决于编码信息，编码信息包括但不限于块大小、块宽度、块高度、块宽度高度比、块面积大小，帧内预测方向。
实施例VII：用于广角帧内预测的帧内预测模式替换
如图19所示，在短边处去除几个传统的角度，并且在长边处添加相同数量的广角。在去除短边处的角度之后，其余的角度都在各个块形状的对角线方向内，其中对角线方向由连接各个块的右上角和左下角的线表示。位于左上方纹理化三角形区域内的预测角度(实线箭头)是实施例VII中采用的对角线方向内的帧内预测角度。位于左上方纹理化三角形区域之外的预测角度(虚线角度)是实施例VII中未采用的超出对角线方向的帧内预测角度。
对应于图19中所示的方案，图20示出了一个实施例，其中用对应于不同块形状(宽度/高度比)的广角模式替换35种帧内预测模式。
对应于图19中所示的方案，图21示出了一个实施例，其中用对应于不同块形状(宽度/高度比)的广角度模式替换67种帧内预测模式。
实施例VIII：用于广角帧内预测的帧内预测模式替换
如图22所示，在短边处去除几个传统角度(例如第35个或第67个帧内模式配置)，并且在长边处添加相同数量的广角度。在去除短边处的角度之后，除了N个预测角度之外，其余的角度都在每个块形状的对角线角度内。N的示例值包括但不限于1、2、3、4。此后，对N个预测角度进行进一步调整使其在对角线角度内。如图22所示，将超出对角线方向(虚线箭头)的预测角度调整为在对角线方向(左上三角形区域)内的预测角度(加粗箭头)。在调整一个或多个预测角度的情况下，还进一步调整那些已经在对角线方向内的角度，以均衡所有可用预测的分布。
实施例IX：根据参考样本范围约束帧内预测角度
如图19和图22所示，不将预测角度限制在对角线方向内，而是可以以以下方式来限制预测角度：可用预测角度仅利用参考样本的先前定义的范围(或组或数量)内的参考样本。
在一实施例中，所限制的是，仅顶部m*nWidth+1+offsetX(包括左上角)个参考样本可用于帧内预测，而可能不允许使用除顶部n*nWidth+1+offset个参考样本之外的参考样本的任何帧内预测角度。OffsetX的示例值可以包括但不限于1、2、3、4、…14，…48。m和n的示例值可以包括但不限于1、2、3、4。
在一实施例中，所限制的是，仅顶部m*nHeight+1+offsetY(包括左上角)个参考样本可用于帧内预测，而可能不允许使用除顶部n*nHeight+1+offset个参考样本之外的参考样本的任何帧内预测角度。OffsetY的示例值可以包括但不限于1、2、3、4、…14、…48。m和n的示例值可以包括但不限于1、2、3、4。
在一实施例中，所限制的是，仅m*max(nHeight,nWidth)+1+offset(包括左上角)个参考样本可用于帧内预测，而可能不允许使用除n*max(nHeight,nWidth)+1+offset个样本之外的参考样本的任何帧内预测角度。Offset(偏移)的示例值可以包括但不限于1、2、3、4、…14、…48。m和n的示例值可以包括但不限于1、2、3、4。
在一实施例中，所限制的是，仅m*min(nHeight,nWidth)+1+offset(包括左上角)个参考样本可用于帧内预测，可能不允许使用除n*min(nHeight,nWidth)+1+offset个样本之外的参考样本的任何帧内预测角度。Offset(偏移)的示例值可以包括但不限于1、2、3、4、…14、…48。m和n的示例值可以包括但不限于1、2、3、4。
实施例X：将帧内预测角度限制在非正方形块的对角线方向内
在具有35个帧内预测模式的情况下，当宽度/高度比为2(或1/2)、4(或1/4)、8(或1/8)、16(或1/16)、32(1/32)等时，可以去除非正方形块的短边中的一些模式，例如模式3、5、6、7、8或33、31、30、29、28。在具有67个帧内预测模式的情况下，当宽度/高度比为2(或1/2)、4(或1/4)、8(或1/8)、16(或1/16)、32(1/32)等时，可以去除短边中的一些模式，例如模式6、10、12、14、16或62、58、56、54、52。
在一实施例中，对于短边中的剩余模式，如果该模式的角度超出了该块的对角线方向，则该角度将被映射到该块的对角线方向。
在一实施例中，在具有35个帧内预测模式的情况下，当宽度/高度＝2(或1/2)时，模式5(或31)的角度是17/32，其超出了所述块的对角线方向，模式5(或31)的角度被映射到16/32。当宽度/高度＝4(或1/4)时，模式7(或29)的角度为9/32，其超出了该块的对角线方向，模式7(或29)的角度被映射到8/32。当宽度/高度＝8(或1/8)时，模式8(或28)的角度为5/32，超出了该块的对角线方向，模式8(或28)的角度被映射为4/32。
在一实施例中，在具有67种帧内预测模式的情况下，当宽度/高度＝2(或1/2)时，模式8(或60)的角度为17/32，其超出了该块的对角线方向，模式8(或60)的角度被映射到16/32。当宽度/高度＝4(或1/4)时，模式12(或56)的角度为9/32，其超出了块的对角线方向，模式12(或56)的角度被映射为8/32。当宽度/高度＝8(或1/8)时，模式14(或54)的角度是5/32，其超出了该块的对角线方向，模式14(或54)的角度被映射到4/32。
实施例XI：进行角度列表修改以包含各种块形状的对角线方向
修改帧内预测模式的角度，使得角度包含所有块形状的对角线方向。在一实施例中，角度{1/32，2/32，4/32，8/32，16/32，32/32}包含在角度列表中。在另一实施例中，预测角度精度从1/32增加到1/64样本，并且角度{1/64，2/64，4/64，8/64，16/64，32/64，64/64}包含在角度列表中。在另一实施例中，预测角度精度从1/32增加到1/128样本，并且角度{1/128，2/128，4/128，8/128，16/128，32/128，64/128，128/128}包含在角度列表中。在另一实施例中，在具有35种帧内预测模式的情况下，修改角度列表并在图23中示出。在另一实施例中，在具有67种帧内预测模式的情况下，修改角度列表并在图24中示出。
上述技术可以通过计算机可读指令实现为计算机软件，并且物理地存储在一个或多个计算机可读介质中。例如，图25示出了计算机系统(2500)，其适于实现所公开主题的某些实施例。
所述计算机软件可通过任何合适的机器代码或计算机语言进行编码，通过汇编、编译、链接等机制创建包括指令的代码，所述指令可由一个或多个计算机中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等直接执行或通过译码、微代码等方式执行。
所述指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行，包括：例如个人计算机、平板电脑、服务器、智能手机、游戏设备、物联网设备等。
图25中所示的用于计算机系统(2500)的组件本质上是示例性的，并不用于对实现本申请实施例的计算机软件的使用范围或功能进行任何限制。也不应将组件的配置解释为与计算机系统(2500)的示例性实施例中所示的任一组件或其组合具有任何依赖性或要求。
计算机系统(2500)可以包括某些人机界面输入设备。这种人机界面输入设备可以通过触觉输入(如：键盘输入、滑动、数据手套移动)、音频输入(如：声音、掌声)、视觉输入(如：手势)、嗅觉输入(未示出)，对一个或多个人类用户的输入做出响应。所述人机界面设备还可用于捕获某些媒体，气与人类有意识的输入不必直接相关，如音频(例如：语音、音乐、环境声音)、图像(例如：扫描图像、从静止影像相机获得的摄影图像)、视频(例如二维视频、包括立体视频的三维视频)。
人机界面输入设备可包括以下装置中的一个或多个(仅描绘其中一个)：键盘(2501)、鼠标(2502)、跟踪板(2503)、触摸屏(2510)、数据手套(未示出)、操纵杆(2505)、麦克风(2506)、扫描仪(2507)、照相机(2508)。
计算机系统(2500)还可以包括某些人机界面输出设备。这种人机界面输出设备可以通过例如触觉输出、声音、光和嗅觉/味觉来刺激一个或多个人类用户的感觉。这样的人机界面输出设备可以包括触觉输出设备(例如利用触摸屏(2510)、数据手套(未示出)或操纵杆(2505)的触觉反馈，但是也可以有不用作输入设备的触觉反馈设备)、音频输出设备(例如，扬声器(2509)、耳机(未示出))、视觉输出设备(例如，包括CRT屏幕、LCD屏幕、等离子屏幕、OLED屏的屏幕(2510)，其中每一个都具有或没有触摸屏输入功能、每一个都具有或没有触觉反馈功能——其中一些可通过诸如立体画面输出的手段输出二维视觉输出或三维以上的输出；虚拟现实眼镜(未示出)、全息显示器和放烟箱(未示出))以及打印机(未示出)。
计算机系统(2500)还可以包括人可访问的存储设备及其相关的介质，例如包括具有CD/DVD的CD/DVD ROM/RW(2520)或类似介质(2521)的光学介质、拇指驱动器(2522)、可移动硬盘驱动器或固态驱动器(2523)、诸如磁带和软盘(未示出)的传统磁介质、诸如安全软件保护器(未示出)的基于ROM/ASIC/PLD的专用设备，等等。
本领域技术人员还应当理解，结合所公开的主题使用的术语“计算机可读介质”不包括传输介质、载波或其它瞬时信号。
计算机系统(2500)还可以包括通往一个或多个通信网络的接口。例如，网络可以是无线的、有线的、光学的。网络还可为局域网、广域网、城域网、车载网络和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等等。网络示例还包括诸如以太网、无线局域网、蜂窝网络(GSM、3G、4G、5G、LTE等)等局域网、电视有线或无线广域数字网络(包括有线电视、卫星电视、和地面广播电视)、车载和工业网络(包括CANBus)等等。某些网络通常需要外部网络接口适配器，该适配器连接到某些通用数据端口或外围总线(2549)(例如计算机系统(2500)的USB端口)；而其它系统通常通过连接到如下所述的系统总线而集成到计算机系统(2500)的核心(例如，以太网接口集成到PC计算机系统或蜂窝网络接口集成到智能电话计算机系统)。使用这些网络中的任何一个，计算机系统(2500)都可以与其它实体通信。所述通信可以是单向的仅用于接收(例如，无线电视)，单向的仅用于发送(例如CAN总线到某些CAN总线设备)，或双向的，例如通过局域或广域数字网络到其它计算机系统。上述的每个网络和网络接口可使用某些协议和协议栈。
上述人机界面设备、人可访问的存储设备以及网络接口可以连接到计算机系统(2500)的核心(2540)。
核心(2540)可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)(2541)、图形处理单元(GPU)(2542)、现场可编程门阵列(FPGA)(2543)形式的专用可编程处理单元，用于特定任务的硬件加速器(2544)等。这些设备，连同只读存储器(ROM)(2545)、随机存取存储器(2546)、内部大容量存储器(例如内部非用户可访问硬盘驱动器、SSD等)(2547)，可以通过系统总线(2548)连接。在一些计算机系统中，系统总线(2548)可以以一个或多个物理插头的形式访问，以使得可通过附加CPU、GPU等进行扩展。外围设备可直接连接到核心的系统总线(2548)，或通过外围总线(2549)连接。外围总线的体系结构包括外部控制器接口PCI、通用串行总线USB等。
CPU(2541)、GPU(2542)、FPGA(2543)和加速器(2544)可以执行某些指令，这些指令组合起来可以组成上述计算机代码。该计算机代码可以存储在ROM(2545)或RAM(2546)中。过渡数据也可以存储在RAM(2546)中，而永久数据可以存储在，例如内部大容量存储器(2547)中。通过使用高速缓冲存储器可以实现对任何存储器设备的快速存储和获取，该高速缓冲存储器可与一个或多个CPU(2541)、GPU(2542)、大容量存储器(2547)、ROM(2545)、RAM(2546)等紧密关联。
所述计算机可读介质上可具有计算机代码，用于执行各种计算机实现的操作。介质和计算机代码可以是为本申请的目的而特别设计和创建的，也可以是计算机软件领域的技术人员所熟知和可用的介质和代码。
作为实施例而非限制，具有结构(2500)的计算机系统，特别是核心(2540)，可以作为处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行包含在一个或多个有形计算机可读介质中的软件的结果，提供功能。这样的计算机可读介质可以是与上述的用户可访问的大容量存储器相关联的介质，以及具有非易失性质的核心(2540)的某些存储器，例如核心内部大容量存储器(2547)或ROM(2545)。实现本申请的各种实施例的软件可以存储在这样的设备中并且由核心(2540)执行。根据特定需要，计算机可读介质可包括一个或一个以上存储设备或芯片。该软件可以使得核心(2540)特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等)执行本文所描述的特定过程或特定过程的特定部分，包括定义的存储在RAM(2546)中的数据结构并且根据该软件定义的过程修改这样的数据结构。此外或作为可选，计算机系统可以作为逻辑硬连线或以其他方式包含在电路(例如：加速器(2544))中的结果而提供功能，该电路可以代替软件或与软件一起操作以执行在此描述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，对软件的引用可以包括逻辑，反之亦然。在适当的情况下，对计算机可读介质的引用可包括存储执行软件的电路(如集成电路(IC))，包含执行逻辑的电路，或两者兼备。本申请包括任何合适的硬件和软件组合。
虽然本申请已对多个示例性实施例进行了描述，但实施例的各种变更、排列和等同替换均属于本申请的范围内。因此应当理解，本领域技术人员能够设计多种系统和方法，所述系统和方法虽然未在本文中明确示出或描述，但其体现了本申请的原则，因此属于本申请的精神和范围之内。
附录A：首字母缩略词
MV：运动矢量
HEVC：高效视频编码
SEI：补充增强信息
VUI：视频可用性信息
GOP：图片组
TU：变换单元，
PU：预测单元
CTU：编码树单元
CTB：编码树块
PB：预测块
HRD：假设参考解码器
SNR：信噪比
CPU：中央处理单元
GPU：图形处理单元
CRT：阴极射线管
LCD：液晶显示器
OLED：有机发光二极管
CD：光盘
DVD：数字化视频光盘
ROM：只读存储器
RAM：随机存取存储器
ASIC：专用集成电路
PLD：可编程逻辑设备
LAN：局域网
GSM：全球移动通信系统
LTE：长期演进
CANBus：控制器局域网总线
USB：通用串行总线
PCI：外围设备互连
FPGA：现场可编程门阵列
SSD：固体状态驱动器
IC：集成电路
CU：编码单元

Claims (18)

1.一种视频解码的方法，其特征在于，包括：
重建与第一块相邻的一个或多个块，所述第一块为矩形而非正方形；
根据所述第一块的形状确定所述第一块的帧内预测所需的参考样本的范围，所述范围包括具有坐标x＝[-1],y＝[-1至(dimension1*2+m)]、以及x＝[0至(dimension2*2+n)],y＝[-1]的样本，dimension1表示所述第一块的高度，dimension2表示所述第一块的宽度，且m和n是大于或等于0的整数；以及
根据所述确定的范围内的参考样本执行所述第一块的帧内预测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的帧内预测所需的参考样本中的至少一个参考样本不可用时，根据确定为可用的参考样本中的至少一个参考样本、和根据所述重建的一个或多个块的至少一个样本而产生的替代参考样本，执行所述第一块的帧内预测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述确定的范围内的所有参考样本对于与所述第一块相邻的一个或多个块不可用时，根据标称(nominal)平均样本值执行所述第一块的帧内预测。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，m或n的值取决于所述第一块的大小，其中所述第一块由所述第一块的宽度、高度或宽度/高度比指示。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度大于所述第一块的高度时，m小于n；当所述第一块的宽度小于所述第一块的高度时，m大于n。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度大于所述第一块的高度，且所述第一块的宽度/高度比等于或小于2时，n等于0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度小于所述第一块的高度，且所述第一块的宽度/高度比等于或大于1/2时，m等于0。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度大于所述第一块的高度时，n大于10。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度大于所述第一块的高度时，n的范围为从10到15。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度/高度比大于2时，n大于10。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述第一块的宽度/高度比大于2时，n的范围为从10到15。
12.根据权利要求所述1的方法，其特征在于，当所述第一块的高度大于所述第一块的宽度时，m大于10。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述第一块的高度大于所述第一块的宽度时，m在10到15的范围内。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一块的高度/宽度比大于2时，m大于10。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述第一块的高度/宽度比大于2时，m的范围为从10到15。
16.一种视频解码的装置，其特征在于，包括：
重建模块，用于重建与第一块相邻的一个或多个块，所述第一块为矩形而非正方形；
参考样本确定模块，用于根据所述第一块的形状确定所述第一块的帧内预测所需的参考样本的范围，所述范围包括具有坐标x＝[-1],y＝[-1至(dimension1*2+m)]、以及x＝[0至(dimension2*2+n)],y＝[-1]的样本，dimension1表示所述第一块的高度，dimension2表示所述第一块的宽度，且m和n是大于或等于0的整数；以及
帧内预测模块，用于根据所述确定的范围内的参考样本执行所述第一块的帧内预测。
17.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储装器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如权利要求1至权利要求15任一项所述的视频解码的方法。
18.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有指令，当所述指令由用于视频解码的计算机执行时使所述计算机执行如权利要求1-15任一项所述的视频解码的方法。
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