[发明专利]实现模块化处理的上下文建模方法和装置

说明书

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技术领域

本申请大体上涉及数据压缩，具体地涉及当对残差视频数据进行编码和解码时进行上下文建模的方法和装置。

背景技术

数据压缩发生在众多上下文中。在通信和计算机联网中非常普遍地使用数据压缩，以有效地存储、传输和再现信息。其在图像、音频和视频的编码方面得到了具体应用。由于每个视频帧所需的大量数据以及经常需要发生的编码和解码的速度，因此视频对数据压缩提出相当大的挑战。视频编码的当前最新技术是ITU-T H.264/AVC视频编码标准。该标准定义了针对不同应用的多个不同简档，包括主简档、基线简档等等。通过MPEG-ITU的联合发起，当前正在开发下一代视频编码标准：称作高效视频编码(HEVC)。所述发起最终可能导致常称作MPEG-H的视频编码标准。

存在用于编码/解码图像和视频的多个标准，包括H.264，其使用基于块的编码过程。在这些过程中，图像或帧被分割成块，通常是4×4或8×8，并且块被频谱变换成系数、量化、和熵编码。在许多情况中，被变换的数据不是实际像素数据，而是预测操作之后的残差数据。预测可以是：帧内的，即帧/图像内的块到块；或者帧间的，即在帧之间(也称为运动预测)。预计MPEG-H也将具有这些特征。

当对残差数据进行频谱变换时，这些标准中的多个标准规定了使用离散余弦变换(DCT)或基于它的一些变形。然后使用量化器对所得DCT系数进行量化，以产生量化的变换域系数或索引。

然后，使用具体的上下文模型对量化的变换域系数的块或者矩阵(有时也称作“变换单元”)进行熵编码。在H.264/AVC和对于MPEG-H的当前研发工作中，通过以下步骤对量化的变换系数进行编码：(a)在变换单元中对末位非零系数的位置加以表示的末位有效位系数位置进行编码，(b)在变换单元中对包含非零系数位置(除了末位有效位置之外的)加以表示的有效位映射进行编码，(c)对非零系数的幅度进行编码，以及(d)对非零系数的符号进行编码。量化的变换系数的这种编码通常占用比特流中已编码数据的30-80％。

发明内容

本申请描述了使用多级有效位映射和系数级别编码对残差视频数据进行编码和解码的方法和编码器/解码器。描述了一种当对有效位系数标志(有效位系数标志)进行编码和解码时用于确定上下文的上下文推导方法。还描述了一种对系数级别数据进行编码和解码时用于确定上下文的上下文推导方法。

在第一个方面，本申请提出了一种通过重构针对变换单元的有效位系数标志来对编码视频的比特流进行解码的方法，所述变换单元被划分为多个基于块的系数组，所述方法应用于当前系数组内的有效位系数标志。所述方法包括：确定针对有效位系数标志的上下文，其中所述确定包括：设置初始上下文索引；以及基于相邻有效位系数标志的值有条件地递增初始上下文索引，其中所述递增有条件地基于当前系数组内有效位系数标志的位置，以确保在递增中使用的任意相邻有效位系数标志在当前的系数组内；以及使用确定的上下文对所述有效位系数标志进行解码。

在另一个方面，本申请描述了一种通过重构针对变换单元的有效位系数标志来对编码视频的比特流进行解码的方法，所述变换单元被划分为多个基于块的系数组，所述系数组具有列和行，所述方法应用于当前系数组内的有效位系数标志。所述方法包括：基于位置上相对于所述有效位系数标志的相邻标志的集合来确定针对有效位系数标志的上下文；以及使用确定的上下文对有效位系数标志进行解码。如果所述有效位系数标志不在当前系数组的最右侧列，则所述集合包括所述有效位系数标志的右侧位置的标志；如果所述有效位系数标志不在当前系数组的最底部列中，则所述集合包括所述有效位系数标志下方位置的标志；如果所述有效位系数标志不在当前系数组的最右侧列也不在当前系数组的最底部的行中，则所述集合包括所述有效位系数标志的右侧一列和下方一行位置的标志；如果所述有效位系数标志不在当前系数组的最右侧列也不在次右侧列中，则所述集合包括所述有效位系数标志的右侧两列位置的标志；以及如果所述有效位系数标志不在当前系数组的最底部行也不在次底部行中，所述集合包括所述有效位系数标志下方两行位置的标志。