在视频编码中依据量化矩阵处理变换区块的方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种视频编码系统中依据量化矩阵处理区块变换的方法及其系统。本发明的实施方式从一个或多个初始量化矩阵或者一个先前的导出量化矩阵获得一个或多个导出量化矩阵。本发明的一个实施方式中，初始量化矩阵包含4x4以及8x8量化矩阵，可以是预设或者用户定义的。所有大于8x8的量化矩阵从4x4以及8x8初始量化矩阵获得。非方形量化矩阵可从至少一个初始方形量化矩阵或者至少一个导出的方形量化矩阵获得。各个初始量化矩阵可用来获得各自对应的较大的量化矩阵。更进一步，各个初始量化矩阵可从设计为相应变换尺寸的较大量化矩阵获得。同时描述了使能上述量化矩阵的语法设计。
【专利说明】在视频编码中依据量化矩阵处理变换区块的方法与系统
[0001]交叉引用
[0002]依据2011年8月23日提出的申请号为61/526,453，标题为“Quantizationmatrix representation for video coding in HEVC”的美国专利临时申请以及依据 2012年 2 月 8 日提出的申请号为 61/596，350,标题为 “Quantization matrix representationfor video coding in HEVC”的美国专利临时申请,本申请享有优先权。
【技术领域】
[0003]本发明与视频编码有关。具体来说，本发明与视频编码中依据量化矩阵处理变换区块有关。
【背景技术】
[0004]量化矩阵已在多种视频编码标准中采用，例如MEPG2、H.264/AVC中，来提高目标视频质量。每一变换系数依据其各自的量化步长(quantization step)来量化,该量化步长由量化矩阵(或缩放矩阵(scaling matrix)来详细说明。由于其有效性,量化矩阵已在高效能视频编码(High Efficiency Video Coding,以下简称为HEVC)系统中使用。量化矩阵通常与系统所使用的变换具有相同的维度。举例来说，在MEPG2与H.264/AVC中，变换尺寸包含8x8与4x4。因此，量化矩阵的尺寸也支持4x4与8x8。预设量化矩阵以及用户定义量化矩阵在H.264/AVC中被使用。更进一步，H.264/AVC中针对帧内模式(intra mode)以及中贞间模式(inter mode)分别选择量化矩阵。针对巾贞内4x4区块、巾贞间4x4区块、巾贞内8x8区块以及帧间8x8区块的量化矩阵分别在图1A-1D中显示。编码器能够决定当前图像使用平坦量化矩阵(flat quantization matrices),预设量化矩阵或者用户定义量化矩阵。如果选择一个用户定义量化矩阵，与量化矩阵有关的信息需合并至比特流，以使得解码器能够修复相关的量化矩阵。
[0005]在MEPG2与H.264/AVC中，量化矩阵的最大尺寸是8x8。用来存储预设量化矩阵的存储器相对较小，并且对于编码系统来说并非是一个重要的问题。当使用一个用户定义量化矩阵时，与用户定义量化矩阵相关的数据大小也并非是一个难题。然而，在HEVC中，使用的变换尺寸增加至32x32。举例来说，为了存储两个(帧内以及帧间)4x4预设量化矩阵以及两个8x8预设量化矩阵仅仅需要160字节。使用相同的方法来仅仅存储两个32x32预设量化矩阵将需要2048字节。对于MPEG2/H264/AVC以及HEVC的量化矩阵的总体存储需求分别在表I与表2描述。如表I与表2所示，在HEVC中的量化矩阵所需的数据大小显著增加(增加至18倍之多)。对于高速硬件实现，量化矩阵可以是硬件实现的，并且与量化矩阵有关的数据大小将显著影响系统的性能。因此，需要开发一种新的量化矩阵表达方案，使存储量化矩阵所需的存储空间减少。当使用用户定义量化矩阵时，大的量化矩阵可能消耗更多的珍贵的比特率。因此，对于用户定义量化矩阵的变换来说，也需要开发一种新的量化矩阵表达方案。
[0006]表I
【权利要求】
1.一种视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，该方法包含: 接收一个或多个初始量化矩阵，该一个或多个初始量化矩阵具有多个第一尺寸； 从该一个或多个初始量化矩阵，获得一个或多个导出量化矩阵，该一个或多个导出量化矩阵具有多个第二尺寸； 接收具有一个区块尺寸的一个变换区块，其中该变换区块与图像相关，并且其中该区块尺寸等于多个第一尺寸之一或者多个第二尺寸之一； 如果该区块尺寸等于该多个第一尺寸之一，依据该一个或者多个初始量化矩阵中独自对应的一个处理该变换区块；并且 如果该区块尺寸等于该多个第二尺寸之一，依据该一个或者多个导出量化矩阵中独自对应的一个处理该变换区块。
2.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵，其中该4x4量化矩阵以及该8x8量化矩阵是预设量化矩阵，并且其中该一个或多个导出量化矩阵对应至所有区块尺寸大于8x8的方形变换区块。
3.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含一个或多个方形初始量化矩阵，其中该一个或多个方形初始量化矩阵是预设量化矩阵，并且其中该一个或多个导出量化矩阵对应至所有矩形尺寸的变换区块。
4.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵，其中该4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵是用户定义量化矩阵，并且其中该一个或多个导出量化矩阵对应至所有区块尺寸大于8x8的方形变 换区块。
5.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含一个或多个方形初始量化矩阵，其中该一个或多个方形初始量化矩阵是用户定义量化矩阵，并且其中该一个或多个导出量化矩阵对应至所有矩形尺寸的变换区块。
6.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在序列层合并一个标志来指示对于单独的一个序列是否使用预设量化矩阵。
7.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在图像层合并一个标志来指示对于当前图像是否使用序列层量化矩阵。
8.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在适应层合并一个标志来指示对于当前图像是否使用序列层量化矩阵。
9.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在图像层合并一个标志来指示是否从该一个或多个初始量化矩阵获得序列层量化矩阵，其中该一个或多个初始量化矩阵包含4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵。
10.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在适应层合并一个标志来指示是否从该一个或多个初始量化矩阵获得序列层量化矩阵，其中该一个或多个初始量化矩阵包含4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵。
11.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含4x4量化矩阵以及8x8量化矩阵，并且该一个或多个导出量化矩阵包含16x16量化矩阵以及32x32量化矩阵。
12.根据权利要求11所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个导出量化矩阵进一步包含16x4、4xl6、32x8以及8x32量化矩阵。
13.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在视频比特流中，合并语法信息来指示该一个或多个第二尺寸包含与该区块尺寸相关的所有矩形尺寸。
14.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，在视频比特流中，合并语法信息来指示该一个或多个第二尺寸包含与该区块尺寸相关的所有大于8x8的尺寸。
15.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该获得该一个或多个导出量化矩阵的步骤是通过空间频率上采样以及线性内插/外插、或者空间频率上采样以及重复采样来转换一个方形初始量化矩阵至一个方形导出量化矩阵，其中该方形初始量化矩阵的尺寸小于该方形导出量化矩阵的尺寸。
16.根据权利要求15所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该空间频率上采样包含尾部对准空间频率上采样。
17.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该获得该一个或多个导出量化矩阵的步骤是通过将一个方形初始量化矩阵的最低空间频率对应的元素与一个方形导出量化矩阵的最低空间频率对应的元素对准，来将该方形初始量化矩阵映射至该方形导出量化矩阵的低频部分，该获得该一个或多个导出量化矩阵的步骤使用数据外插产生该方形导出量化矩阵的剩余元素，其中该方形初始量化矩阵的尺寸小于该方形导出量化矩阵的尺寸。
18.根据权利要求1所述的视频编`码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个导出量化矩阵包含一个或多个导出的矩形量化矩阵，并且该一个或多个导出的矩形量化矩阵是使用空间频率抽取来从各自对应的方形导出量化矩阵获得。
19.根据权利要求1所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含一个或多个方形初始量化矩阵，其中该一个或多个方形初始量化矩阵是从各自对应的一个或多个较大方形初始量化矩阵转换而来，其中该一个或多个较大方形初始量化矩阵不包含该一个或多个初始量化矩阵。
20.根据权利要求19所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个初始量化矩阵包含第一 8x8方形初始量化矩阵以及第二 8x8方形初始量化矩阵，其中该第一 8x8方形初始量化矩阵从一个16x16方形初始量化矩阵转换而来，并且其中该第二 8x8方形初始量化矩阵从一个32x32方形初始量化矩阵转换而来。
21.根据权利要求19所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个方形初始量化矩阵是从各自对应的一个或多个较大方形初始量化矩阵通过空间频率抽取而获得。
22.根据权利要求19所述的视频编码系统中依据量化矩阵处理变换区块的方法，其特征在于，该一个或多个方形初始量化矩阵是依据将该各自对应的一个或多个较大方形初始量化矩阵的低空间频率元素对应到该一个或多个方形初始量化矩阵而获得，其中该一个或多个方形初始量化矩阵与其各自对应的一个或多个较大方形初始量化矩阵的最低空间频率对准。
23.一种依据量化矩阵处理变换区块的视频编码系统，该系统包含: 第一电路，配置为: 接收一个或多个初始量化矩阵，该一个或多个初始量化矩阵具有多个第一尺寸； 用于从该一个或多个初始量化矩阵获得一个或多个导出量化矩阵的装置，该一个或多个导出量化矩阵具有多个第二尺寸； 接收具有区块尺寸的变换区块，其中该区块尺寸等于多个第一尺寸之一或者多个第二尺寸之一； 如果该区块尺寸等于该多个第一尺寸之一，依据该一个或者多个初始量化矩阵中各自对应的一个处理该变换区块；并且 如果该区块尺寸等于该多个第二尺寸之一，依据该一个或者多个导出量化矩阵中各自对应的一个处理该变换区块。
24.根据权利要求23所述的依据量化矩阵处理变换区块的视频编码系统，其特征在于，进一步包含第二电路，其中该一个或多个初始量化矩阵包含一个或多个方形初始量化矩阵，并且该一个或多个方形初始量化矩阵在该第二电路中硬件编码。
【文档编号】H04N11/02GK103765788SQ201280040738
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月21日 优先权日:2011年8月23日
【发明者】张习民, 刘衫 申请人:联发科技（新加坡）私人有限公司