视频编码设备、视频解码设备、视频编码方法、视频解码方法,以及程序的制作方法

视频编码设备、视频解码设备、视频编码方法、视频解码方法,以及程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于自动分割编码树单元的视频编码设备和视频解码设备。
【背景技术】
[0002]基于非专利文献(NPL) I中所描述的系统的视频编码系统将数字化视频的每一帧划分成编码树单元(CTU)，并且每个CTU按光栅扫描顺序被编码。每个CTU按四叉树结构被分割成编码单元(CU)并且被编码。每个CU被分割成预测单元(PU)并且被预测。此外，每个CU的预测误差按四叉树结构被分割成变换单元(TU)并且被变换。
[0003]CU是帧内预测/帧间预测的编码单元。帧内预测和帧间预测在下面将被描述。
[0004]帧内预测是根据要被编码的帧的重构的图像的预测。在NPL I中所描述的系统中，在要被编码的块周围的重构的像素被外推以生成帧内预测信号。下文中，使用帧内预测的⑶被称为帧内⑶。注意，在NPL I中，帧内⑶的pred_mode_flag语法的值为I。
[0005]此外，不使用帧内预测的帧内⑶被称为I_PCM (帧内脉冲码调制)⑶。在I_PCM⑶中，⑶的图像被完好地发送，而不是发送⑶的预测误差。注意，在NPL I中，I_PCM⑶的pcm_flag语法的值为I。
[0006]帧间预测是基于与要被编码的帧在显示时间上不同的重构的帧(参考图片)的图像的预测。在下文中，帧间预测也被称为间预测。图10是描述帧间预测的示例的说明性示图。运动矢量MV= (mvx,mvy)指示参考图片的重构的图像块相对于要被编码的块的平移量。在帧间预测中，帧间预测信号基于参考图片的重构的图像块而被生成(在必要的情况下使用像素插值)。下文中，使用帧间预测的CU被称为帧间CU。注意，在NPL I中，帧间CU的pred_mode_flag 语法的值为 O。
[0007]使用帧间预测不发送运动矢量差别信息和⑶预测误差的帧间⑶被称为Skip⑶。在NPL I中，Skip CU的skip_flag语法的值为I。
[0008]只利用以上所提到的帧内⑶编码的帧被称为I帧(或I图片)。包括帧间⑶以及帧内CU的编码的帧被称为P帧(或P图片)。包括帧间CU的编码的帧被称为B帧(或B图片)，对于该B帧，不只是一个参考图片而是两个参考图片被同时用于块的帧间预测。
[0009]帧内预测和帧间预测如上所述。
[0010]参考图11，典型的视频编码设备的配置和操作将被描述，该视频编码设备接收数字化视频的每个帧的每个CU作为输入图像并且输出比特流。
[0011]图11中所示的视频编码设备包括变换器/量化器102、熵编码器103、逆变换器/逆量化器104、缓冲器105、预测器106、PCM编码器107、PCM解码器108、复用数据选择器109、复用器110、开关121和开关122。
[0012]如图12中所示，帧由IXU(最大编码单元)构成。IXU由⑶(编码单元)构成。图12是示出了在帧的空间分辨率为CIF (共用中间格式)并且CTU尺寸为64时帧t的CTU分割的示例和帧t中的CTU8的CU分割的示例。CTU8的四叉树结构可以通过以下来表示:在CUDepth = O处的cu_split_flag = 1，指示64X64区域被分割；在CUDepth = I处的三个cu_split_flag = O，指示前三个 32X32 的 CU(CUO、CUl 和 CU2)未被分割；在 CUDepth =I处的cu_split_flag = 1，指示最后一个32X32的CU被分割；在CUD^th = 2处的三个cu_split_flag = O，指示前三个 16X16 的 CU(CU3、CU4 和 CU5)未被分割的、在 CUD^th =2处的cu_split_flag = 1，指示最后一个16X 16的CU被分割；以及在CUDepth = 3处的四个cu_split_flag = O，指示所有的8X8的CU(CU6、CU7、CU8和CU9)未被分割。
[0013]图11中所示的视频编码设备按光栅扫描顺序编码LCU，并且按Z-扫描顺序编码构成每个IXU的⑶。⑶的尺寸为64X64、32X32、16X16和8X8中的任一个。最小的⑶被称为最小编码单兀(SCU)。
[0014]变换器/量化器102对图像(预测误差图像)进行频率变换，预测信号从所述图像中被减掉以获得预测误差图像的频率变换系数。
[0015]变换器/量化器102还利用预定的量化步进尺寸Qs对来量化频率变换系数。下文中，经量化的频率变换系数被称为系数量化值或者量化水平值。
[0016]熵编码器103熵编码预测参数和量化水平值。预测参数是与关于以上所提到的CU和被包括在CU中的PU(预测单元)的预测类型(帧内预测或帧间预测)的信息相关的信息。
[0017]逆变换器/逆量化器104利用量化步进尺寸Qs来逆量化量化水平值。逆变换器/逆量化器104还对通过逆量化所获得的频率变换系数进行逆频率变换。预测信号被加到通过逆变换所获得的重构的预测误差图像上，并且重构的预测误差图像被提供给开关122。
[0018]复用数据选择器109监测与要被编码的⑶对应的熵编码器103的输入数据的量。在熵编码器103能够在CU的处理时间内熵编码输入数据时，复用数据选择器109选择熵编码器103的输出数据，并通过开关121将该输出数据供给复用器110。复用数据选择器109还选择逆变换器/逆量化器104的输出数据，并通过开关122将该输出数据供给缓冲器105。
[0019]在熵编码器103不能在⑶的处理时间内熵编码输入数据时，复用数据选择器109选择PCM编码器107的输出数据，并通过开关121将该输出数据供给复用器110。复用数据选择器109还选择由PCM解码器108获得的输出数据，该PCM解码器108PCM解码PCM编码器107的输出数据，并通过开关122将该输出数据供给缓冲器105。
[0020]缓冲器105存储通过开关122提供的重构的图像。针对一帧的重构的图像被称为重构的图片。
[0021]复用器110复用熵编码器103和PCM编码器107的输出数据，并输出经复用的输出数据。
[0022]基于以上所提到的操作，视频编码设备中的复用器110生成比特流。
[0023]文献引用列表
[0024]非专利文献
[0025]NPL I:Benjamin Brossj Woo-Jin Han，Jens-Rainer Ohm, Gary J.Sullivan, andThomas Wiegandj “High Efficiency Video Coding (HEVC) text specificat1n draft9，”JCTVC-K1003—vlO，Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-TSG16WP3and IS0/IEC JTCl/SC29/WG116th Meeting:Shanghai，CN， 10-19，October 2012.

【发明内容】

[0026]技术问题
[0027]在图11中所示的视频编码设备中，CU的块头部被熵编码。换言之，在I_PCM CU的块头部(I_PCM模式头部)要被发送时，需要两个过程，即输出熵编码器103的编码引擎的非输出符号的过程(在pcm_flag被熵编码之后)和重置编码引擎的过程。从NPL I中的章节7.3.9.4编码四叉树语法和章节7.3.9.5编码单元语法明显可见，I_PCM模式头部一般由QJ分割信息(cu_split_flag语法)、⑶预测类型(skip_flag语法、pred_mode_f lag语法和pred_mode语法、part_mode语法)和针对PU的PCM标志(pcm_flag语法)组成。
[0028]参考图13，将描述在CTU中对I_PCM⑶按编码顺序连续的编码。如图13的(A)中所示，假设在要被编码的CTU中，该CTU中按编码顺序0、1、2和3连续的⑶(⑶(O)、⑶(I)、⑶(2)和⑶(3))是I_PCM⑶。对应的CTU比特流通过将每个⑶的I_PCM模式头部的视频比特流、对准数据(pcm_alignment_zero_bit)和PCM数据(pcm_sample_luma/pcm_sample_chroma)进行交织而被构成。换言之，图13中的(A)中所示的CTU比特流由以下构成:CU (O)的 cu_split_flag = K cu_split_flag = 0、skip_flag = 0、pred_mode_flag = l、part_mode = 2Nx2N、pcm_flag = Kpcm_aIignment_zero_bit 和 pcm_sample_luma/pcm_sample_chroma ；CU (I)的 cu_split_flag = 0、skip_flag = 0、pred_mode_flag = l、part_mode =2Nx2N、pcm_flag = l、pcm_alignment_zero_bit 和 pcm_sample_luma/pcm_sample_chroma ；CU(2)的 cu_split_flag = 0、skip_flag = 0、pred_mode_flag = l、part_mode = 2Nx2N、pcm_flag = 1、pcm_alignment_zero_bit 和 pcm_sample_luma/pcm_sample_chroma ；及CU(3)的 cu_split_flag = 0、skip_flag = 0、pred_mode_flag = l、part_mode = 2Nx2N、pcm_f lag = Kpcm_aIignment_zero_bit 和 pcm_sample_luma/pcm_sample_chroma0 从 NPLI中的章节7.3.9.5编码单元语法和章节7.3.9.7PCM采样语法明显可见，pcm_alignment_zero_bit、pcm_sample_luma 和 pcm_sample_chroma 是要被非火商编石马的语法。
[0029]由于CTU中按编码顺序连续的I_PCM的⑶(O)、⑶(I)、⑶⑵和⑶(3)中的每一个的I_PCM模式头部被熵编码，所以上面所提到的输出编码引擎的非输出符号的过程和重置编码引擎的过程被重复。因此，即使CU(O)、CU(I)、CU⑵和CU (3)是在CTU中按编码