[发明专利]使用基于历史的运动向量预测进行视频编码的方法和装置

说明书

一种计算设备执行一种通过获取视频比特流对视频数据进行解码的方法，视频比特流包括与多个经编码图片相关联的数据，每个图片包括多个编码树单元(CTU)行，并且每个CTU包括一个或多个编码单元(CU)。存储多个基于历史的运动向量预测值的数据缓冲器用于对CTU行进行编码，并且解码过程在对当前CTU行中的第一个CU进行解码之前重置缓冲器。对于CTU行中的当前CU，通过利用相邻编码单元的运动向量的空间和时间相关性以及缓冲器中的基于历史的运动向量预测值，构造运动向量候选列表。最后，从运动向量候选列表中选择一个运动向量预测值，以对当前CU进行解码，并且基于所选的运动向量预测值来更新缓冲器。

技术领域

本申请总体上涉及视频数据编码和解码，并且具体地，涉及使用基于历史的运动向量预测进行视频编码的方法和系统。

背景技术

如数字电视、膝上型计算机或台式计算机、平板计算机、数码相机、数字记录设备、数字媒体播放器、视频游戏机、智能手机、视频电话会议设备、视频流式传输设备等各种电子设备都支持数字视频。电子设备通过实施如由MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4第10部分、高级视频编码(AVC)、高效视频编码(HEVC)和通用视频编码(VVC)标准定义的视频压缩/解压缩标准来传输、接收、编码、解码和/或存储数字视频数据。视频压缩典型地包括执行空间(帧内)预测和/或时间(帧间)预测以减少或移除视频数据中固有的冗余。对于基于块的视频编码，将视频帧分区为一个或多个条带，每个条带具有多个视频块，所述视频块也可以被称为编码树单元(CTU)。每个CTU可以包含一个编码单元(CU)或递归地分割成较小的CU，直到达到预设的最小CU大小。每个CU(也称为叶子CU)包含一个或多个变换单元(TU)，并且每个CU还包含一个或多个预测单元(PU)。可以以帧内、帧间或IBC模式对每个CU进行编码。视频帧的帧内编码(I)条带中的视频块使用相对于该同一视频帧内的相邻块中的参考样点的空间预测来进行编码。视频帧的帧间编码(P或B)条带中的视频块可以使用相对于该同一视频帧内的相邻块中的参考样点的空间预测或相对于其他先前和/或未来参考视频帧中的参考样点的时间预测。

基于先前已被编码的参考块(例如，相邻块)的空间或时间预测产生针对待编码的当前视频块的预测块。查找参考块的过程可以通过块匹配算法来完成。表示待编码的当前块与预测块之间的像素差的残差数据被称为残差块或预测误差。根据指向形成预测块的参考帧中的参考块的运动向量、以及残差块来对帧间编码块进行编码。确定运动向量的过程典型地被称为运动估计。根据帧内预测模式和残差块对帧内编码块进行编码。为了进一步压缩，将残差块从像素域变换到变换域，例如频域，从而产生残差变换系数，然后可以对所述残差变换系数进行量化。可以扫描最初布置为二维阵列的经量化的变换系数，以产生变换系数的一维向量，并且然后将其熵编码为视频比特流，以实现更多的压缩。

然后，将经编码视频比特流保存在计算机可读存储介质(例如，闪速存储器)中，以被具有数字视频能力的另一个电子设备访问，或者直接以有线或无线方式传输到电子设备。然后，电子设备通过例如解析经编码视频比特流以从比特流获得语义(syntax)元素并且至少部分地基于从比特流获得的语义元素将数字视频数据从经编码视频比特流重构为其原始格式来执行视频解压缩(其是与上文描述的视频压缩相反的过程)，并且在电子设备的显示器上渲染重构的数字视频数据。

随着数字视频质量从高清到4K×2K或甚至8K×4K，要编码/解码的视频数据量呈指数增长。在如何保持解码视频数据的图像质量的同时更高效地对视频数据进行编码/解码方面，一直是挑战。

发明内容

本申请描述了与视频数据编码和解码有关的实施方式，并且更具体地，与在使用基于历史的运动向量预测进行视频编码和解码期间并行处理视频数据的系统和方法有关的实施方式。