[发明专利]视帧内预测模式而定的残差块的自适应变换

说明书

相关申请案

本申请案主张2007年6月15日申请的美国临时申请案第60/944,470号及2007年10月12日申请的美国临时申请案第60/979,762号的权利，所述申请案中的每一者的全部内容以引用的方式并入本文中。 

技术领域

本发明涉及数字视频译码，且更明确地说涉及视频块系数的熵译码。 

背景技术

可将数字视频能力并入广泛范围的装置中，所述装置包括数字电视、数字直接广播系统、无线通信装置(例如无线电话手持机)、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、数码相机、数字记录装置、视频游戏装置、视频游戏控制台等。数字视频装置实施视频压缩技术(例如MPEG-2、MPEG-4或H.264/MPEG-4(第10部分，高级视频译码(AVC))，以更有效地发射及接收数字视频。视频压缩技术执行空间与时间预测以减少或移除视频序列中所固有的冗余。 

视频压缩大体包括空间预测及/或时间预测。明确地说，帧内译码依赖于空间预测以减少或移除给定译码单元内的视频块之间的空间冗余，所述译码单元可包含视频帧、视频帧的切片(slice)等。相比来说，帧间译码依赖于时间预测以减少或移除视频序列的连续译码单元的视频块之间的时间冗余。对于帧内译码来说，视频编码器执行空间预测以基于同一译码单元内的其它数据来压缩数据。对于帧间译码来说，视频编码器执行运动估计及运动补偿以追踪两个或两个以上邻近译码单元的匹配视频块的移动。 

在空间或时间预测之后，通过从所译码的原始视频块减去在预测过程期间所产生的预测视频块而产生残差块(residual block)。所述残差块因此指示预测块与所译码的当前块之间的差异。视频编码器可应用变换、量化及熵译码过程以进一步减小与残差块的通信相关联的位速率。变换技术可将像素值集合改变为变换系数，所述变换系数表示频域中像素值的能量。将量化应用于所述变换系数，且所述量化大体涉及限制与任何给定系数相关联的位数目的过程。在熵编码之前，视频编码器将经量化的系数块扫描为一维系数向量。视频编码器对经量化的变换系数的向量进行熵编码以进一步压缩残差数据。 

视频解码器可执行逆熵译码操作以检索系数。还可在解码器处执行逆扫描以从所接收的一维系数向量形成二维块。视频解码器接着对系数进行逆量化及逆变换以获得经重构的残差块。视频解码器接着基于预测信息及运动信息来解码预测视频块。视频解码器接着将所述预测视频块添加到对应残差块以便产生经重构的视频块及产生视频信息的经解码序列。 

发明内容

本发明描述用于变换视频块的残差像素值(有时称作残差块)的技术。明确地说，保持多个不同变换并基于视频块的预测模式而将所述多个不同变换选择性地应用于残差块。可(例如)针对每一预测模式而特定训练方向性变换以为给定预测模式的残差块提供更好的能量压紧。根据本发明，所述多个方向性变换的至少一部分为可分离方向性变换。所述可分离方向性变换中的每一者可包括行变换矩阵及列变换矩阵。所述行变换矩阵与所述列变换矩阵可为与所述变换矩阵中的每一者被应用到的残差块相同的维度。在4像素×4像素块的情况下，行矩阵与列矩阵具有4×4维度。与使用非可分离方向性变换相比，使用可分离方向性变换提供较低的计算复杂性及存储要求的益处。 

然而，可分离方向性变换可能在残差块以及非可分离方向性变换的使用中未捕捉方向性。因此，所产生的残差变换系数块可保持方向性中的一些。因而，应用固定扫描次序以将残差变换系数的二维表示扫描为系数的一维系数向量可能未有效地将非零系数朝向系数向量的开始压紧。根据本发明的另一方面，可基于先前使用同一预测模式而编码的视频块的系数统计资料来调整扫描次序以更有效地将系数块的非零系数朝向一维系数向量的开始压紧。 

在一方面中，一种对视频数据进行译码的方法包含存储多个变换以用于在于视频块的残差像素值与所述视频块的残差变换系数之间进行变换中使用。所述多个变换中的每一者与至少一个预测模式相关联且所述多个变换的至少一部分为可分离方向性变换。所述方法还包括基于视频块的预测模式针对所述视频块而选择所述多个变换中的一者，及将所选变换应用于视频块以在视频块的残差像素值与视频块的残差变换系数之间进行变换。所述方法进一步包括对视频块的残差变换系数进行熵译码。