СПОСОБ ЦИКЛИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ДВИЖЕНИЯ С ПЕРЕДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ ОПОРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
METHOD FOR CYCLIC MOTION COMPENSATION WITH OVERSAMPLING OF THE REFERENCE IMAGE

Перекрестная ссылка на родственную заявку
[1] По этой заявке испрашивается приоритет согласно предварительной заявке на выдачу патента США №62/955,520, поданной 31 декабря 2019 года, и заявке на выдачу патента США №17/064,172, поданной 6 октября 2020 года, содержание которых полностью включено в настоящее описание.
Область техники
[2] Изобретение относится к кодированию и декодированию видеоданных и, в частности, к включению и отключению циклической компенсации движения.
Предпосылки создания изобретения
[3] Кодирование и декодирование видеоданных может осуществляться с использованием внешнего предсказания изображения с компенсацией движения. Цифровое видео без сжатия может включать в себя последовательность изображений, каждое из которых имеет пространственный размер, например, 1920×1080 отсчетов яркости и связанных с ними отсчетов цветности. Последовательность изображений может иметь фиксированную или переменную частоту смены изображений (неформально также называемую частотой кадров), например, 60 изображений в секунду, или 60 Гц. Видео без сжатия предъявляет значительные требования к битовой скорости. Например, видео 1080р60 4:2:0 с 8 битами на отсчет (разрешение отсчетов яркости 1920×1080 при частоте кадров 60 Гц) требует полосы около 1,5 Гбит/с. Час такого видео требует объема памяти более 600 ГБ.
[4] Одной из целей кодирования и декодирования видеоданных может являться снижение избыточности во входном видеосигнале путем сжатия. Сжатие может способствовать смягчению вышеупомянутых требований к полосе или объему памяти, в ряде случаев на два порядка величины или более. Можно использовать как сжатие без потерь, так и сжатие с потерями, а также их комбинацию. Сжатие без потерь относится к методам реконструкции точной копии исходного сигнала из сжатого исходного сигнала. При использовании сжатия с потерями реконструированный сигнал может быть не идентичен исходному сигналу, но расхождение между исходным и реконструированным сигналами достаточно мало, так что реконструированный сигнал можно использовать для намеченного применения. Сжатие с потерями широко применяется для видео. Допустимая степень искажения зависит от применения; например, пользователи некоторых заказных потоковых приложений могут мириться с большими искажениями по сравнению с пользователями телевещательных приложений. Более высокое разрешенное/допустимое искажение позволяет достичь более высокой степени сжатия.
[5] Кодер и декодер видеоданных могут использовать методы из нескольких широких категорий, включая, например, компенсацию движения, преобразование, квантование и энтропийное кодирование, некоторые из них будут представлены ниже.
[6] Исторически сложилось так, что видеокодеры и декодеры, как правило, работали с данным размером изображения, который в большинстве случаев был задан и оставался постоянным для кодированной видеопоследовательности (CVS, coded video sequence), группы изображений (GOP, Group of Pictures) или аналогичного временного интервала с несколькими изображениями. Например, в MPEG-2 известны системы, которые изменяют разрешение по горизонтали (и, следовательно, размер изображения) в зависимости от таких факторов, как активность в кадре, но только на I-изображениях, следовательно, обычно для GOP. Передискретизация опорных изображений для использования различных разрешений в CVS известна, например, из Рекомендации МСЭ-Т Н.263, Приложение Р. Однако здесь размер изображения не меняется, передискретизируются только опорные изображения, в результате чего потенциально могут использоваться только части изображения (в случае понижающей дискретизации) или только части снимаемого кадра (в случае повышающей дискретизации). Кроме того, приложение Q стандарта Н.263 позволяет производить передискретизацию отдельного макроблока с коэффициентом 2 (в каждом измерении) в направлении вверх или вниз. Опять же, размер изображения остается прежним. Размер макроблока в Н.263 фиксирован, и поэтому его не нужно сигнализировать.
[7] Изменение размера изображения для предсказываемых изображений получило широко распространение в современном кодировании видеоданных. Например, VP9 позволяет выполнять передискретизацию опорного изображения и изменять разрешение для всего изображения. Аналогичным образом, некоторые предложения, сделанные в отношении VVC (в том числе, например, Hendry, et. al, "On adaptive resolution change (ARC) for VVC", документ JVET-M0135-vl, 9-19 января 2019 года, полностью включенный в настоящий документ), позволяют выполнять передискретизацию целых опорных изображений с различными - более высокими или более низкими - разрешениями. В настоящем документе предлагается кодировать различные возможные разрешения в наборе параметров последовательности и ссылаться на синтаксические элементы для каждого изображения в наборе параметров изображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[8] В варианте осуществления изобретения предоставляется способ формирования битового потока кодированных видеоданных с использованием по меньшей мере одного процессора, включающий выполнение первого определения в отношении того, является ли текущий уровень текущего изображения независимым уровнем; выполнение второго определения в отношении того, включена ли передискретизация опорного изображения для текущего уровня; на основе первого определения и второго определения, отключение циклической компенсации для текущего уровня и кодирование текущего уровня без циклической компенсации.
[9] В варианте осуществления изобретения предоставляется устройство для формирования битового потока кодированных видеоданных, содержащее по меньшей мере одну память, сконфигурированную для хранения программного кода, и по меньшей мере один процессор, сконфигурированный для считывания программного кода и работы в соответствии с инструкциями программного кода, при этом программный код включает: первый код определения, сконфигурированный для обеспечения, меньшей мере одним процессором, выполнения первого определения в отношении того, является ли текущий уровень текущего изображения независимым уровнем; второй код определения, сконфигурированный для обеспечения, меньшей мере одним процессором, выполнения второго определения в отношении того, включена ли передискретизация опорного изображения для текущего уровня; код отключения, сконфигурированный для обеспечения, меньшей мере одним процессором, на основе первого определения и второго определения, отключения циклической компенсации для текущего уровня, и код кодирования, сконфигурированный для обеспечения, меньшей мере одним процессором, кодирования текущего уровня без циклической компенсации.
[10] В одном варианте осуществления изобретения предоставляется машиночитаемый носитель, на котором хранятся инструкции, включающие одну или более инструкций, которые, при их исполнении одним или более процессорами устройства для формирования битового потока кодированных видеоданных, обеспечивают осуществление, одним или более процессорами, следующего: выполнения первого определения в отношении того, является ли текущий уровень текущего изображения независимым уровнем; выполнения второго определения в отношении того, включена ли передискретизация опорного изображения для текущего уровня; на основе первого определения и второго определения, отключения циклической компенсации для текущего уровня и кодирования текущего уровня без циклической компенсации.
Краткое описание чертежей
[11] Дополнительные особенности, характер и различные преимущества настоящего изобретения будут понятны из последующего подробного описания и прилагаемых чертежей.
[12] Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию упрощенной структурной схемы системы связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[13] Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию упрощенной структурной схемы системы связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[14] Фиг. 3 представляет собой схематическую иллюстрацию упрощенной структурной схемы декодера в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[15] Фиг. 4 представляет собой схематическую иллюстрацию упрощенной структурной схемы кодера в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[16] Фиг. 5А-5Е - схематические иллюстрации опций для сигнализации параметров ARC в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[17] Фиг. 6А-6В - схематические иллюстрации примеров таблиц синтаксиса в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[18] Фиг. 7 - схематическая иллюстрация примера таблицы синтаксиса в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[19] Фиг. 8А-8С являются блок-схемами примеров способов формирования битового потока кодированных видеоданных в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[20] Фиг. 9 - схематическая иллюстрация компьютерной системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
[21] На фиг. 1 показана упрощенная структурная схема системы связи (100) согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система (100) может включать по меньшей мере два терминала (110-120), соединенных между собой через сеть (150). Для однонаправленной передачи данных первый терминал (110) может кодировать видеоданные в локальном местоположении для передачи на другой терминал (120) через сеть (150). Второй терминал (120) может принимать кодированные видеоданные другого терминала из сети (150), декодировать кодированные данные и отображать восстановленные видеоданные. Однонаправленная передача данных может быть свойственна приложениям служб массовой информации и т.п.
[22] Фиг. 1 иллюстрирует вторую пару терминалов (130, 140), поддерживающих двунаправленную передачу кодированных видеоданных, которая может происходить, например, во время видеоконференций. Для двунаправленной передачи данных каждый терминал (130, 140) может кодировать видеоданные, снятые в локальном местоположении, для передачи другому терминалу по сети (150). Каждый терминал (130, 140) также может принимать кодированные видеоданные, передаваемые другим терминалом, декодировать кодированные данные и отображать восстановленные видеоданные на локальном устройстве отображения.
[23] В примере, приведенном на фиг. 1, терминалы (110-140) могут быть проиллюстрированы как серверы, персональные компьютеры и смартфоны, но это не ограничивает принципы настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения находят применение для портативных компьютеров, планшетных компьютеров, медиаплееров и/или оборудования, используемого для видеоконференцсвязи. Сеть (150) представляет любое количество сетей, которые переносят кодированные видеоданные между терминалами (110-140), включая, например, проводные и/или беспроводные сети связи. Сеть (150) связи позволяет обмениваться данными в режиме канальной коммутации и/или пакетной коммутации. Примеры сетей включают телекоммуникационные сети, локальные сети, глобальные сети и/или интернет. В целях настоящего рассмотрения, архитектура и топология сети (150) могут не иметь отношения к настоящему изобретению, если конкретно не указаны ниже.
[24] На фиг. 2 показано, в порядке примера применения настоящего изобретения, размещение видеокодера и видеодекодера в окружении потоковой передачи. Настоящее изобретение может быть в равной степени применимо к другим применениям обработки видеоданных, включая, например, видеоконференцсвязь, цифровое телевидение, хранение сжатого видео на цифровых носителях, в том числе CD, DVD, карте памяти и т.п.
[25] Система потоковой передачи может включать подсистему (213) захвата, которая может включать источник (201) видеоданных, например цифровую камеру, создающую, например, несжатый поток (202) отсчетов видеоданных. Этот поток (202) отсчетов, изображенный жирной линией, чтобы подчеркнуть большой объем данных по сравнению с битовыми потоками кодированных видеоданных, может быть обработан кодером (203), соединенным с камерой (201). Кодер (203) может включать в себя оборудование, программное обеспечение или их комбинацию для обеспечения или реализации аспектов настоящего изобретения, как более подробно описано ниже. Битовый поток (204) кодированных видеоданных, изображенный в виде тонкой линии, чтобы подчеркнуть меньший объем данных по сравнению с потоком отсчетов, может быть сохранен на сервере (205) потоковой передачи для дальнейшего использования. Один или более клиентов (206, 208) потоковой передачи могут получить доступ к серверу (205) потоковой передачи для извлечения копий (207, 209) битового потока (204) кодированных видеоданных. Клиент (206) может включать в себя видеодекодер (210), декодирующий входящую копию битового потока (207) кодированных видеоданных и создающий исходящий поток (211) отсчетов видеоданных, который может быть отображен на дисплее (212) или другом устройстве визуализации (не показано). В некоторых системах потоковой передачи битовые потоки (204, 207, 209) видеоданных могут кодироваться в соответствии с определенными стандартами кодирования/сжатия видеоданных. Примеры этих стандартов включают Рекомендацию МСЭ-Т Н.265. В стадии разработки находится стандарт кодирования видеоданных, неофициально известный как Универсальное кодирование видеоданных или VVC (Versatile Video Coding). Настоящее изобретение может использоваться в контексте VVC.
[26] На фиг. 3 показана функциональная схема видеодекодера (210) согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[27] Приемник (310) может принимать одну или более кодированных видеопоследовательностей для декодирования видеодекодером (210), в том же или другом варианте осуществления изобретения, по одной кодированной видеопоследовательности за раз, при этом декодирование каждой кодированной видеопоследовательности не зависит от других кодированных видеопоследовательностей. Кодированная видеопоследовательность может приниматься из канала (312), который может быть аппаратной/программной линией связи с запоминающим устройством, где хранятся кодированные видеоданные. Приемник (310) может принимать кодированные видеоданные с другими данными, например, кодированными аудиоданными и/или вспомогательными потоками данных, которые могут перенаправляться на соответствующие использующие их объекты (не показаны). Приемник (310) может отделять кодированную видеопоследовательность от других данных. Для борьбы с джиттером сети между приемником (310) и энтропийным декодером / анализатором (320) (далее "анализатором") может быть подключена буферная память (315). Когда приемник (310) принимает данные от устройства хранения/перенаправления с достаточной полосой и управляемостью или из изосинхронной сети, буферная память (315) может быть не нужна или может быть мала. Для использования в пакетных сетях наилучшей попытки, таких как интернет, может потребоваться буфер (315), который может быть сравнительно большим и может предпочтительно иметь адаптивный размер.
[28] Видеодекодер (210) может включать анализатор (320) для реконструкции символов (321) из энтропийно-кодированной видеопоследовательности. Категории этих символов включают информацию, используемую для управления работой декодера (210), и, возможно, информацию для управления устройством визуализации, например дисплеем (212), который не является неотъемлемой частью декодера, но может быть подключен к нему, как показано на фиг. 3. Информация управления для устройств(а) визуализации может представлять собой сообщения информации дополнительного улучшения (SEI, Supplemental Enhancement Information) или фрагменты набора параметров информации о возможности использования видео (VUI, Video Usability Information) (не показаны). Анализатор (320) может анализировать / энтропийно декодировать принятую кодированную видеопоследовательность. Кодирование видеопоследовательности может осуществляться в соответствии с технологией или стандартом видеокодирования и может следовать принципам, известным специалисту в данной области техники, включая кодирование с переменной длиной серии, кодирование Хаффмана, арифметическое кодирование с контекстной чувствительностью или без нее и т.д. Анализатор (320) может извлекать из кодированной видеопоследовательности набор параметров подгруппы для по меньшей мере одной из подгрупп пикселей в видеодекодере на основе по меньшей мере одного параметра, соответствующего группе. Подгруппы могут включать группы изображений (GOP, Groups of Pictures), изображения, субизображения, тайлы, слайсы, модули, макроблоки, единицы дерева кодирования (CTU, Coding Tree Unit), единицы кодирования (CU, Coding Unit), блоки, единицы преобразования (TU, Transform Unit), единицы предсказания (PU, Prediction Unit) и т.д. Тайл может указывать на прямоугольную область CU/CTU в определенном столбце и строке тайла на изображении. Модуль может указывать на прямоугольную область строк CU/CTU внутри определенного тайла. Слайс может указывать на один или более модулей изображения, которые содержатся в блоке NAL. Субизображение может указывать на прямоугольную область одного или более слайсов на изображении. Энтропийный декодер / анализатор также может извлекать из кодированной видеопоследовательности информацию, например, коэффициенты преобразования, значения параметров квантователя, векторы движения и т.д.
[29] Анализатор (320) может выполнять операцию энтропийного декодирования / анализа видеопоследовательности, полученной из буфера (315), для создания символов (321).
[30] Для реконструкции символов (321) могут использоваться несколько различных модулей в зависимости от типа кодированного видеоизображения или его частей (например: изображения с внутренним и внешним кодированием, блоки с внутренним и внешним кодированием) и других факторов. Какие модули и как используются, может определяться информацией управления подгруппами, полученной из кодированной видеопоследовательности анализатором (320). Поток такой информации управления подгруппами между анализатором (320) и модулями для простоты в дальнейшем не показан.
[31] Помимо ранее упомянутых функциональных блоков, видеодекодер 210 может принципиально разделяться на несколько функциональных модулей, как описано ниже. В практической реализации в условиях коммерческих ограничений многие из этих модулей тесно взаимодействуют друг с другом и могут, по меньшей мере частично, встраиваться один в другой. Однако в целях описания настоящего изобретения уместно принципиальное разделение на перечисленные ниже функциональные модули.
[32] Первым модулем является модуль (351) масштабирования / обратного преобразования. Модуль (351) масштабирования / обратного преобразования принимает квантованный коэффициент преобразования, а также информацию управления, включающую используемое преобразование, размер блока, коэффициент квантования, матрицы масштабирования квантования и т.д. в качестве символа(ов) (321) от анализатора (320). Он может выводить блоки, содержащие значения отсчетов, которые можно вводить в агрегатор (355).
[33] В ряде случаев выходные отсчеты модуля (351) масштабирования / обратного преобразования могут относиться к блоку с внутренним кодированием, то есть к блоку, который не использует предсказанную информацию из ранее реконструированных изображений, но может использовать предсказанную информацию из ранее реконструированных частей текущего изображения. Такая предсказанная информация может обеспечиваться модулем (352) внутреннего предсказания изображения. В ряде случаев модуль (352) внутреннего предсказания изображения формирует блок такого же размера и формы, как у блока, подлежащего реконструкции, с использованием информации уже реконструированного окружения, извлеченной из текущего (частично реконструированного) изображения (358). Агрегатор (355) в ряде случаев добавляет, для каждого отсчета, информацию предсказания, сформированную модулем (352) внутреннего предсказания, в информацию выходных отсчетов, предоставленную модулем (351) масштабирования / обратного преобразования.
[34] В других случаях выходные отсчеты модуля (351) масштабирования / обратного преобразования могут относиться к блоку с внутренним кодированием, возможно, с компенсацией движения. В таком случае модуль (353) предсказания с компенсацией движения может осуществлять доступ к памяти (357) опорных изображений для извлечения отсчетов, используемых для предсказания. После применения компенсации движения к извлеченным отсчетам в соответствии с символами (321), относящимися к блоку, эти отсчеты могут добавляться агрегатором (355) к выходному сигналу модуля масштабирования / обратного преобразования (в этом случае называемому отсчетами остатка или сигналом остатка) для формирования информации выходных отсчетов. Адреса в памяти опорных изображений, откуда модуль предсказания с компенсацией движения извлекает отсчеты для предсказания, могут управляться векторами движения, доступными модулю предсказания с компенсацией движения, в форме символов (321), которые могут иметь, например, компоненты X, Y и компоненты опорного изображения. Компенсация движения также может включать интерполяцию значений отсчетов, извлеченных из памяти опорных изображений, когда используются точные векторы движения подотсчетов, механизмы предсказания векторов движения и т.д.
[35] К выходным отсчетам агрегатора (355) можно применять различные методы контурной фильтрации в модуле (356) контурного фильтра. Технологии сжатия видеоданных могут включать технологии контурного фильтра под управлением с помощью параметров, включенных в битовый поток кодированных видеоданных и доступных модулю (356) контурного фильтра в качестве символов (321) от анализатора (320), но также могут реагировать на метаинформацию, полученную в ходе декодирования предыдущих (в порядке декодирования) частей кодированного изображения или кодированной видеопоследовательности, а также реагировать на ранее реконструированные и подвергнутые контурной фильтрации значения отсчетов.
[36] Модуль (356) контурного фильтра может выдавать поток отсчетов, который может поступать на устройство (212) визуализации, а также сохраняться в памяти 557 опорных изображений для использования в будущем внешнем предсказании изображения.
[37] Некоторые кодированные изображения, будучи полностью реконструированы, могут использоваться в качестве опорных изображений для будущего предсказания. Например, когда кодированное изображение полностью реконструировано и идентифицировано как опорное изображение (например, анализатором (320)), текущее опорное изображение (358) может становиться частью буферной памяти (357) опорных изображений, и может повторно выделяться свежая память для текущего изображения до начала реконструкции следующего кодированного изображения.
[38] Видеодекодер 210 может осуществлять операции декодирования согласно заранее заданной технологии сжатия видеоданных, задокументированной в стандарте, таком как Рекомендация МСЭ-Т Н.265. Кодированная видеопоследовательность может соответствовать синтаксису, заданному используемой технологией или используемым стандартом сжатия видеоданных, в том смысле, что кодированная видеопоследовательность может придерживаться синтаксиса технологии или стандарта сжатия видеоданных, указанного в документе технологии сжатия видеоданных или в стандарте и, в частности, в документе, касающемся профилей. Также для согласованности может быть необходимо, чтобы сложность кодированной видеопоследовательности оставалась в границах, заданных уровнем технологии или стандарта сжатия видеоданных. В ряде случаев, уровни ограничивают максимальный размер изображения, максимальную частоту кадров, максимальную частоту отсчетов для реконструкции (измеряемую, например, в мегаотсчетах в секунду), максимальный размер опорного изображения и т.д. Пределы, установленные уровнями, в ряде случаев могут дополнительно ограничиваться спецификациями гипотетического эталонного декодера (HRD, Hypothetical Reference Decoder) и метаданными для управления буфером HRD, сигнализируемыми в кодированной видеопоследовательности.
[39] Согласно варианту осуществления изобретения, приемник (310) может принимать дополнительные (избыточные) данные с кодированными видеоданными. Дополнительные данные могут быть включены как часть кодированной(ых) видеопоследовательности(ей). Дополнительные данные могут использоваться видеодекодером (210) для правильного декодирования данных и/или более точной реконструкции исходных видеоданных. Дополнительные данные могут представлять собой, например, временные уровни улучшения, пространственные уровни улучшения или уровни улучшения отношения "сигнал/шум" (SNR, signal noise ratio), избыточные слайсы, избыточные изображения, коды прямой коррекции ошибок и т.д.
[40] На фиг. 4 показана функциональная схема видеокодера (203) согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[41] Кодер (203) может принимать отсчеты видеоданных от источника (201) видеоданных (который не входит в состав кодера), который может захватывать видеоизображение(я), подлежащее(ие) кодированию видеокодером (203).
[42] Источник (201) видеоданных может обеспечивать исходную видеопоследовательность, подлежащую кодированию видеокодером (203), в форме потока отсчетов цифровых видеоданных любой подходящей битовой глубины (например: 8 битов, 10 битов, 12 битов, …), любого цветового пространства (например, ВТ.601 Y CrCB, RGB, …) и любой подходящей структуры дискретизации (например, Y CrCb 4:2:0, Y CrCb 4:4:4). В системе службы массовой информации источником (201) видеоданных может быть запоминающее устройство, где хранится ранее подготовленное видео. В системе видеоконференцсвязи источником (203) видеоданных может быть камера, которая захватывает информацию локального изображения в виде видеопоследовательности. Видеоданные могут предоставляться как множество отдельных изображений, которые создают ощущение движения при наблюдении в последовательности. Сами изображения могут быть организованы как пространственный массив пикселей, где каждый пиксель может содержать один или более отсчетов в зависимости от используемой структуры дискретизации, цветового пространства и т.д. Специалисту в данной области техники нетрудно понять соотношение между пикселями и отсчетами. Последующее описание посвящено отсчетам.
[43] Согласно варианту осуществления изобретения, кодер (203) может кодировать и сжимать изображения исходной видеопоследовательности в кодированную видеопоследовательность (443) в реальном времени или с учетом любых других временных ограничений, налагаемых применением. Установление надлежащей скорости кодирования является одной из функций контроллера (450). Контроллер управляет другими функциональными модулями, как описано ниже, и функционально подключен к ним. Подключение для простоты не показано. Параметры, установленные контроллером, могут включать параметры, связанные с регулировкой частоты (пропуск изображения, квантователь, значение лямбда, применяемое в методах оптимизации "скорость-искажения", и т.д.), размер изображения, организацию групп изображений (GOP, group of pictures), максимальную зону поиска вектора движения и т.д. Специалисту в данной области техники понятно, что контроллер (450) может иметь другие подходящие функции, относящиеся к видеокодеру (203), оптимизированному для конкретной конструкции системы.
[44] Некоторые видеокодеры могут работать в "контуре кодирования", как понятно специалисту в данной области техники. В качестве очень упрощенного описания, например, контур кодирования может включать кодирующую часть кодера (430) (называемую здесь "кодером источника") (отвечающую за создание символов, например, потока символов на основе входного изображения, подлежащего кодированию, и опорного(ых) изображения(ий)) и (локальный) декодер (433), встроенный в кодер (203), который реконструирует символы для создания данных отсчетов, как это делал бы (удаленный) декодер (поскольку любое сжатие символов в битовый поток кодированных видеоданных происходит без потерь в технологиях сжатия видеоданных, рассматриваемых в данном описании). Реконструированный поток отсчетов поступает в память (434) опорных изображений. Поскольку декодирование потока символов приводит к результатам, с точностью до бита, которые не зависят от положения (локального или удаленного) декодера, содержимое буфера опорных изображений также будет одинаковым с точностью до бита для локального кодера и удаленного кодера. Другими словами, часть предсказания кодера "видит" в качестве отсчетов опорного изображения точно такие же значения отсчетов, как "видел" бы декодер при использовании предсказания в ходе декодирования. Этот фундаментальный принцип синхронизма опорного изображения (и, в итоге, дрейф, если синхронизм не удается поддерживать, например, вследствие канальных ошибок) хорошо известен специалисту в данной области техники.
[45] "Локальный" декодер (433) может действовать таким же образом, как "удаленный" декодер (210), подробно описанный выше со ссылкой на фиг. 3. Однако, опять же, согласно фиг. 4, поскольку символы доступны, и кодирование/декодирование символов в кодированную видеопоследовательность энтропийным кодером (445) и анализатором (320) может осуществляться без потерь, части энтропийного декодирования декодера (210), включающие канал (312), приемник (310), буфер (315) и анализатор (320), могут быть не полностью реализованы в локальном декодере (433).
[46] При этом можно сделать вывод, что любая технология декодирования, присутствующая в декодере, за исключением анализа / энтропийного декодирования, также обязательно должна присутствовать по существу в идентичной функциональной форме в соответствующем кодере. По этой причине настоящее изобретение сконцентрировано на работе декодера. Описание технологий кодирования может быть сокращено, поскольку они являются обратными подробно описанным технологиям декодирования. Лишь в некоторых областях требуется более подробное описание, которое приведено ниже.
[47] В ходе работы кодер (430) источника может осуществлять кодирование с предсказанием и компенсацией движения, при котором входной кадр кодируется с предсказанием на основе одного или более ранее кодированных кадров из видеопоследовательности, указанных как "опорные кадры". Таким образом, механизм (432) кодирования кодирует разности между блоками пикселей входного кадра и блоками пикселей опорного кадра(ов), который(ые) может(ут) выбираться в качестве ссылки(ок) предсказания на входной кадр.
[48] Локальный видеодекодер (433) может декодировать кодированные видеоданные кадров, которые могут быть указаны как опорные кадры, на основе символов, созданных кодером (430) источника. Операции механизма (432) кодирования могут быть преимущественно способами с потерями. Когда кодированные видеоданные могут декодироваться в видеодекодере (не показан на фиг. 4), реконструированная видеопоследовательность обычно может представлять собой копию исходной видеопоследовательности с некоторыми ошибками. Локальный видеодекодер (433) дублирует процессы декодирования, которые могут осуществляться видеодекодером на опорных кадрах, и может обеспечивать сохранение реконструированных опорных кадров в кэш-памяти (434) опорных изображений. Таким образом, кодер (203) может локально сохранять копии реконструированных опорных кадров, имеющие такое же содержимое, как реконструированные опорные кадры, которые будут получены удаленным видеодекодером (в отсутствие ошибок передачи).
[49] Предсказатель (435) может осуществлять поиски предсказания для механизма (432) кодирования. Таким образом, для нового кадра, подлежащего кодированию, предсказатель (435) может искать в памяти (434) опорных изображений данные отсчетов (в качестве кандидатов на роль опорных блоков пикселей) или конкретные метаданные, например, векторы движения опорного изображения, формы блоков и т.д., которые могут служить надлежащей ссылкой для предсказания новых изображений. Предсказатель (435) может работать на основе "блоки отсчетов × блоки пикселей" для нахождения надлежащих ссылок для предсказания. В ряде случаев, согласно результатам поиска, полученным предсказателем (435), входное изображение может иметь ссылки для предсказания, извлеченные из множества опорных изображений, хранящихся в памяти (434) опорных изображений.
[50] Контроллер (450) может управлять операциями кодирования видеокодера (430), включая, например, установление параметров, а также параметров подгруппы, используемых для кодирования видеоданных.
[51] Выходной сигнал всех вышеупомянутых функциональных модулей может подвергаться энтропийному кодированию в энтропийном кодере (445). Энтропийный кодер переводит символы, сформированные различными функциональными модулями, в кодированную видеопоследовательность путем сжатия символов без потерь согласно, например, технологиям, известным специалисту в данной области техники, например, согласно кодированию Хаффмана, кодированию с переменной длиной серии, арифметическому кодированию и т.д.
[52] Передатчик (440) может буферизовать кодированную(ые) видеопоследовательность(и), созданную(ые) энтропийным кодером (445), для подготовки к передаче через канал (460) связи, который может быть аппаратной/программной линией связи с запоминающим устройством, где хранятся кодированные видеоданные. Передатчик (440) может объединять кодированные видеоданные от видеокодера (430) с другими данными, подлежащими передаче, например, с кодированными аудиоданными и/или вспомогательными потоками данных (источники не показаны).
[53] Контроллер (450) может управлять работой кодера (203). В ходе кодирования контроллер (450) может назначать каждому кодированному изображению тот или иной тип кодированного изображения, который может определять методы кодирования, применимые к соответствующему изображению. Например, изображениям часто могут назначаться следующие типы кадров.
[54] Изображение с внутренним кодированием (I-изображение), которое можно кодировать и декодировать без использования какого-либо другого кадра в последовательности в качестве источника для предсказания. Некоторые видеокодеки допускают разные типы изображений с внутренним кодированием, включая, например, изображения в формате независимого обновления декодера (IDR, Independent Decoder Refresh). Специалисту в данной области техники известны разновидности I-изображений и их соответствующие варианты применения и особенности.
[55] Изображение с предсказанием (Р-изображение), которое можно кодировать и декодировать с использованием внутреннего предсказания или внешнего предсказания с использованием не более одного вектора движения и опорного индекса для предсказания значений отсчетов каждого блока.
[56] Изображение с двунаправленным предсказанием (В-изображение), которое можно кодировать и декодировать с использованием внутреннего предсказания или внешнего предсказания с использованием не более двух векторов движения и опорных индексов для предсказания значений отсчетов каждого блока. Аналогично, изображения с множеством предсказаний могут использовать более двух опорных изображений и соответствующие метаданные для реконструкции одного блока.
[57] Исходные изображения обычно допускают пространственное разделение на множество блоков отсчетов (например, блоки 4×4, 8×8, 4×8 или 16×16 отсчетов каждый) и кодирование на поблочной основе (блок за блоком). Блоки могут кодироваться с предсказанием со ссылкой на другие (ранее кодированные) блоки, определенные назначением кодирования, применяемым к соответствующим изображениям этих блоков. Например, блоки I-изображений могут кодироваться без предсказания или с предсказанием со ссылкой на ранее кодированные блоки того же изображения (с пространственным предсказанием или внутренним предсказанием). Блоки пикселей Р-изображений могут кодироваться без предсказания, посредством пространственного предсказания или временного предсказания со ссылкой на одно ранее кодированное опорное изображение. Блоки В-изображений могут кодироваться без предсказания, посредством пространственного предсказания или временного предсказания со ссылкой на одно или два ранее кодированных опорных изображения.
[58] Видеокодер (203) может осуществлять операции кодирования согласно заранее заданной технологии или стандарту кодирования видеоданных, например, Рекомендации МСЭ-Т Н.265. В своей работе видеокодер (203) может осуществлять различные операции сжатия, в том числе операции кодирования с предсказанием, которые используют временную и пространственную избыточность во входной видеопоследовательности. Поэтому кодированные видеоданные могут соответствовать синтаксису, заданному используемой технологией или используемым стандартом кодирования видеоданных.
[59] Согласно варианту осуществления изобретения, передатчик (440) может передавать дополнительные данные с кодированными видеоданными. Видеокодер (430) источника может включать такие данные как часть кодированной видеопоследовательности. Дополнительные данные могут содержать временные/пространственные/SNR уровни улучшения, другие формы избыточных данных, например, избыточные изображения и слайсы, сообщения дополнительной информации улучшения (SEI), фрагменты набора параметров информации о возможности использования видео (VUI) и т.д.
[60] В последнее время некоторое внимание привлекает объединение сжатых областей или извлечение нескольких семантически независимых частей изображения с формированием одного видеоизображения. В частности, в контексте, например, 360-градусного кодирования или определенных приложений наблюдения, несколько семантически независимых исходных изображений (например, поверхность из шести граней 360-градусного изображения, спроецированного на куб, или отдельные входы камеры в случае установки наблюдения с несколькими камерами) могут потребовать отдельных настроек адаптивного разрешения, чтобы учесть различную активность для каждого изображения в данный момент времени. Другими словами, кодеры в данный момент времени могут использовать различные коэффициенты передискретизации для различных семантически независимых изображений, составляющих все 360-градусное изображение или сцену наблюдения. При объединении в одно изображение это, в свою очередь, требует выполнения передискретизации опорного изображения и сигнализации кодирования с адаптивным разрешением для частей кодированного изображения.
[61] Ниже будет введено несколько терминов, которые будут использоваться в остальной части этого описания.
[62] Субизображение может относиться, в некоторых случаях, к прямоугольной организации отсчетов, блоков, макроблоков, единиц кодирования или аналогичных объектов, которые семантически сгруппированы и могут независимо кодироваться в измененном разрешении. Одно или более субизображений могут образовывать изображение. Одно или более кодированных субизображений могут образовывать кодированное изображение. Одно или более субизображений могут быть собраны в изображение, и одно или более субизображений могут быть извлечены из изображения. В определенных средах одно или более кодированных субизображений могут быть собраны в кодированное изображение в области сжатия без перекодирования в уровень отсчетов, и в том же или других случаях одно или более кодированных субизображений могут быть извлечены из кодированного изображения в области сжатия.
[63] Адаптивное изменение разрешения (ARC, Adaptive Resolution Change) может относиться к механизмам, которые позволяют изменять разрешение изображения или субизображения в кодированной видеопоследовательности, например, посредством передискретизации опорного изображения. Параметры ARC в дальнейшем относятся к управляющей информации, которая необходима для выполнения адаптивного изменения разрешения и может включать, например, параметры фильтра, коэффициенты масштабирования, разрешения выходных и/или опорных изображений, различные флаги управления и т.д.
[64] В вариантах осуществления изобретения кодирование и декодирование могут выполняться для одного семантически независимого кодированного видеоизображения. Перед описанием последствий кодирования/декодирования нескольких субизображений с независимыми параметрами ARC и их предполагаемой дополнительной сложностью должны быть описаны опции для сигнализации параметров ARC.
[65] На фиг. 5А-5Е показаны несколько вариантов осуществления изобретения для сигнализации параметров ARC. Как было отмечено, в каждом из вариантов осуществления изобретения они могут иметь определенные преимущества и определенные недостатки с точки зрения эффективности кодирования, сложности и архитектуры. Стандарт или технология кодирования видеоданных может выбрать один или более из этих вариантов осуществления изобретения или опций, известных из уровня техники, для сигнализации параметров ARC. Варианты осуществления изобретения не могут быть взаимоисключающими и, возможно, могут быть взаимозаменяемыми в зависимости от требований в области применения, используемой технологии стандартов или выбора кодера.
[66] Классы параметров ARC могут включать:
[67] - коэффициенты повышающей/понижающей дискретизации, по отдельности или в комбинации в измерениях X и Y,
[68] - коэффициенты повышающей/понижающей дискретизации с добавлением временного измерения, указывающие на увеличение/уменьшение масштаба с постоянной скоростью для данного количества изображений,
[69] - любой из вышеперечисленных двух классов может включать кодирование одного или более предположительно коротких синтаксических элементов, которые могут указывать на таблицу, содержащую коэффициент(ы),
[70] - разрешение, по оси X или Y, в единицах отсчетов, блоков, макроблоков, единиц кодирования (CU) или любой другой подходящей степени разбиения входного изображения, выходного изображения, опорного изображения, кодированного изображения, рассматриваемых в комбинации или по отдельности. Если существует более одного разрешения (например, одно для входного изображения, одно для опорного изображения), то в некоторых случаях один набор значений может быть получен из другого набора значений. Это может управляться, например, с помощью флагов. Более подробный пример описан ниже,
[71] - координаты "деформации" аналогичны координатам, используемым в Приложении Р стандарта Н.263, опять же с подходящей степенью разбиения, как упомянуто выше. В Приложении Р стандарта Н.263 определен эффективный способ кодирования таких координат деформации, но, возможно, могут быть разработаны и другие, потенциально более эффективные, способы. Например, обратимое кодирование переменной длины в стиле Хаффмана координат деформации из Приложения Р может быть заменено двоичным кодированием подходящей длины, где длина слова двоичного кода может быть, например, получена из максимального размера изображения, возможно, умноженного на определенный коэффициент и смещенного на определенное значение, чтобы сделать возможной "деформацию" за пределами границ максимального размера изображения,
[72] - параметры фильтра повышающей/понижающей дискретизации. В вариантах осуществления изобретения может присутствовать только один фильтр для повышающей/понижающей дискретизации. Однако в вариантах осуществления изобретения может быть желательно обеспечить большую гибкость в конструкции фильтра, и для этого может потребоваться сигнализация параметров фильтра. Такие параметры могут быть выбраны с помощью индекса в списке возможных конструкций фильтров, фильтр может быть полностью задан (например, с помощью списка коэффициентов фильтра, с использованием подходящих методов энтропийного кодирования), фильтр может быть неявно выбран с помощью коэффициентов повышающей/понижающей дискретизации, которые, в свою очередь, сигнализируются в соответствии с любым из механизмов, упомянутых выше, и т.д.
[73] Последующее описание предполагает кодирование конечного набора коэффициентов повышающей/понижающей дискретизации (один и тот же коэффициент используется как в измерении X, так и в измерении Y), которые указаны посредством кодового слова. Это кодовое слово может кодироваться кодами переменной длины, например, с использованием экспоненциального кода Голомба, принятого для определенных синтаксических элементов в спецификациях кодирования видеоданных, таких как Н.264 и Н.265. Подходящее преобразование значений в коэффициенты повышающей/понижающей дискретизации может, например, соответствовать таблице 1:
[74] Многие подобные преобразования могут быть получены в соответствии с потребностями приложения и возможностями механизмов увеличения и уменьшения масштаба, доступных в технологии или стандарте сжатия видеоданных. Таблицу можно было бы расширить до большего количества значений. Значения также могут быть представлены механизмами энтропийного кодирования, отличными от экспоненциальных кодов Голомба, например, с использованием двоичного кодирования. Это может иметь определенные преимущества, когда коэффициенты передискретизации представляют интерес за пределами самих механизмов обработки видеоданных (в первую очередь, кодера и декодера), например, MANE. Следует отметить, что в ситуациях, когда изменение разрешения не требуется, можно выбрать короткий экспоненциальный код Голомба; в приведенной выше таблице это только один бит. Это может иметь преимущество в эффективности кодирования по сравнению с использованием двоичных кодов в наиболее распространенном случае.
[75] Количество записей в таблице, а также их семантика могут быть полностью или частично настраиваемыми. Например, основные данные таблицы могут быть переданы в "высоком" наборе параметров, таком как набор параметров последовательности или декодера. В некоторых вариантах осуществления изобретения одна или более таких таблиц могут быть определены в технологии или стандарте кодирования видеоданных и могут быть выбраны, например, с помощью набора параметров декодера или последовательности.
[76] Ниже описано, как коэффициент повышающей/понижающей дискретизации (информация ARC), кодированный, как описано выше, может быть включен в синтаксис технологии или стандарта кодирования видеоданных. Аналогичное рассмотрение может быть применимо к одному или более кодовым словам, управляющим фильтрами повышающей/понижающей дискретизации. Ниже приведено обсуждение случая, когда для фильтра или других структур данных требуются сравнительно большие объемы данных.
[77] Как показано на фиг. 5А, приложение Р стандарта Н.263 включает информацию ARC (502) в виде четырех координат деформации в заголовок (501) изображения, а именно в расширение заголовка Н.263 PLUSPTYPE (503). Это может быть разумным выбором при проектировании, если а) имеется заголовок изображения, и b) ожидается частая смена информации ARC. Однако накладные расходы при использовании сигнализации в соответствии с Н.263 могут быть довольно высокими, а коэффициенты масштабирования могут не относиться к границам изображения, поскольку заголовок изображения может иметь переходный характер.
[78] Как показано на фиг. 5В, JVCET-M135-v1 включает опорную информацию ARC (505) (индекс), расположенную в наборе (504) параметров изображения и указывающую на таблицу (506), включающую целевые разрешения, которая, в свою очередь, находится внутри набора (507) параметров последовательности. Размещение возможного разрешения в таблице (506) в наборе (507) параметров последовательности, в соответствии с заявлениями, сделанными авторами, может быть оправдано использованием SPS для обеспечения совместимости при обмене возможностями. Разрешение может изменяться от изображения к изображению в пределах, установленных значениями в таблице (506), путем обращения к соответствующему набору (504) параметров изображения.
[79] Как показано на фиг. 5С-5Е, следующие варианты осуществления изобретения могут предусматривать передачу информации ARC в битовом потоке видеоданных. Каждый из этих вариантов имеет определенные преимущества по сравнению с вариантами, описанными выше. Варианты осуществления изобретения могут одновременно использоваться в одной и той же технологии или одном и том же стандарте кодирования видеоданных.
[80] В вариантах осуществления изобретения, например, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5С, информация ARC (509), такая как коэффициент передискретизации (масштабирования), может присутствовать в заголовке слайса, заголовке GOP, заголовке тайла или заголовке группы тайлов. Фиг. 5С иллюстрирует вариант осуществления изобретения, в котором используется заголовок (508) группы тайлов. Этого может быть достаточно, если информация ARC небольшая, например, представляет собой одиночное кодовое слово переменной длины ue(v) или кодовое слово фиксированной длины из небольшого числа битов, например, как показано выше. Наличие информации ARC непосредственно в заголовке группы тайлов имеет дополнительное преимущество, поскольку информация ARC может быть применима к субизображению, представленному, например, этой группой тайлов, а не ко всему изображению. См. также описание ниже. Кроме того, даже если технология или стандарт сжатия видеоданных предусматривает только адаптивное изменение разрешения всего изображения (в отличие, например, от адаптивного изменения разрешения на основе группы тайлов), размещение информации ARC в заголовке группы тайлов по сравнению с помещением ее в заголовок изображения в стиле Н.263 имеет определенные преимущества с точки зрения устойчивости к ошибкам.
[81] В вариантах осуществления изобретения, например в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5D, сама информация (512) ARC может присутствовать в соответствующем наборе параметров, таком как, например, набор параметров изображения, набор параметров заголовка, набор параметров тайла, набор параметров адаптации и т.д. Фиг. 5D иллюстрирует вариант осуществления изобретения, в котором используется набор (511) параметров адаптации. Область действия этого набора параметров предпочтительно может быть не больше, чем изображение, например, может распространяться на группу тайлов. Информация ARC используется неявно путем активации соответствующего набора параметров. Например, когда технология или стандарт кодирования видеоданных рассматривают ARC только на основе изображения, тогда может быть подходящим набор параметров изображения или эквивалентный набор.
[82] В вариантах осуществления изобретения, например, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5Е, опорная информация (513) ARC может присутствовать в заголовке (514) группы тайлов или аналогичной структуре данных. Эта опорная информация (513) может относиться к подмножеству информации ARC (515), доступной в наборе (516) параметров, с областью действия, выходящей за пределы одного изображения, например, в наборе параметров последовательности или наборе параметров декодера.
[83] Дополнительный уровень косвенной активации PPS из заголовка группы тайлов, PPS, SPS, как используется в JVET-M0135-v1, кажется ненужным, поскольку наборы параметров изображения, как и наборы параметров последовательности, могут (и должны в определенных стандартах, таких как RFC3984) использоваться для согласования возможностей или объявлений. Если, однако, информация ARC должна быть применима к субизображению, представленному, например, также группами тайлов, набор параметров с областью активации, ограниченной группой тайлов, например набор параметров адаптации или набор параметров заголовка, может быть более подходящим выбором. Кроме того, если размер информации ARC не является незначительным, например, содержит информацию управления фильтром, такую как многочисленные коэффициенты фильтра, - тогда параметр может быть более подходящим выбором, чем непосредственное использование заголовка (508), с точки зрения эффективности кодирования, поскольку эти настройки могут быть повторно использованы для будущих изображений или субизображений со ссылкой на тот же набор параметров.
[84] При использовании набора параметров последовательности или другого набора параметров более высокого уровня с областью действия, охватывающей несколько изображений, могут применяться определенные соображения:
[85] 1. Набор параметров для хранения таблицы (516) с информацией ARC в некоторых случаях может быть набором параметров последовательности, но в других случаях предпочтительно может быть набором параметров декодера. Набор параметров декодера может иметь область активации нескольких видеопоследовательностей CVS, а именно потока кодированных видеоданных, то есть всех кодированных битов видеоданных от начала сеанса до разрыва сеанса. Такой объем может быть более подходящим, потому что возможные коэффициенты ARC могут быть характеристикой декодера, возможно, реализованной в аппаратном обеспечении, а аппаратные функции, как правило, не зависят от видеопоследовательности CVS (которая по меньшей мере в некоторых развлекательных системах, представляет собой группу изображений длительностью в одну секунду или менее). Тем не менее, помещение таблицы в набор параметров последовательности явно включено в варианты размещения, описанные здесь, в частности, в связи с пунктом 2 ниже.
[86] 2. Опорная информация ARC (513) может быть предпочтительно помещена непосредственно в заголовок изображения/слайса тайла/GOP/группы тайлов, например, в заголовок (514) группы тайлов, а не в набор параметров изображения, как в JVCET-M0135-v1. Например, когда кодеру нужно изменить одно значение в наборе параметров изображения, такое как, например, опорная информация ARC, он должен создать новый набор PPS и ссылаться на этот новый набор PPS. Предположим, что изменяется только опорная информация ARC, но другая информация, такая как, например, информация матрицы квантования в PPS, остается неизменной. Такая информация может быть значительного размера, и ее необходимо будет повторно передать, чтобы сделать полным новый набор PPS. Поскольку опорная информация ARC (513) может быть единственным кодовым словом, например индексом в таблице, и это будет единственное значение, которое изменяется, было бы обременительно и расточительно повторно передавать, например, всю информацию матрицы квантования. В этом отношении может быть значительно лучше с точки зрения эффективности кодирования, избежать косвенного обращения через PPS, как предлагается в JVET-M0135-v1. Аналогично, размещение опорной информации ARC в PPS имеет дополнительный недостаток, заключающийся в том, что информация ARC, на которую ссылается опорная информация ARC (513), может применяться ко всему изображению, а не к субизображению, поскольку областью активации набора параметров изображения является изображение.
[87] В том же или другом варианте осуществления изобретения сигнализация параметров ARC может следовать подробному примеру, показанному на фиг. 6А-6В. На фиг. 6А-6В изображены синтаксические диаграммы в виде представления с использованием системы обозначений, которая примерно соответствует программированию в стиле С, используемому, например, в стандартах кодирования видеоданных по меньшей мере с 1993 года. Строки, выделенные жирным шрифтом, указывают на синтаксические элементы, присутствующие в битовом потоке, строки без жирного шрифта часто указывают на поток данных управления или установку переменных.
[88] Как показано на фиг. 6А, заголовок (601) группы тайлов в качестве примера синтаксической структуры заголовка, применимого к (возможно, прямоугольной) части изображения, может условно содержать синтаксический элемент dec_pic_size_idx (602) (выделен жирным шрифтом) переменной длины, кодированный экспоненциальным кодом Голомба. Наличие этого синтаксического элемента в заголовке группы тайлов может быть обусловлено использованием адаптивного разрешения (603) - здесь значение флага не выделено жирным шрифтом, что означает, что флаг присутствует в битовом потоке в том месте, где он встречается в синтаксической диаграмме. О том, используется ли адаптивное разрешение для данного изображения или его части, может сигнализироваться в любой синтаксической структуре высокого уровня внутри или вне битового потока. В показанном примере это сигнализируется в наборе параметров последовательности, как описано ниже.
[89] На фиг. 6В также показан фрагмент набора (610) параметров последовательности. Первый показанный синтаксический элемент - adaptive_pic_resolution_change_flag (611). В случае значения "истина" этот флаг может указывать на использование адаптивного разрешения, что, в свою очередь, может потребовать определенной управляющей информации. В примере такая управляющая информация условно присутствует на основе значения флага, основанного на конструкции if() в наборе (612) параметров и заголовке (601) группы тайлов.
[90] При использовании адаптивного разрешения в данном примере кодируется выходное разрешение в единицах отсчетов (613). Цифра 613 относится как к output_pic_width_in_luma_samples, так и к output_pic_height_in_luma_samples, которые вместе могут задавать разрешение выходного изображения. В других местах технологии или стандарта кодирования видеоданных могут быть определены некоторые ограничения для любого из этих значений. Например, задание уровня может ограничить количество общих выходных отсчетов, которое может быть произведением значения этих двух синтаксических элементов. Кроме того, определенные технологии или стандарты кодирования видеоданных или внешние технологии или стандарты, такие как, например, стандарты, касающиеся систем, могут ограничивать диапазон нумерации (например, одно или оба измерения должны быть кратны степени числа 2) или соотношение сторон (например, соотношение ширины и высоты 4:3 или 16:9). Такие ограничения могут быть введены для облегчения аппаратных реализаций или по другим причинам и хорошо известны в данной области техники.
[91] В некоторых приложениях может быть целесообразно, чтобы кодер инструктировал декодер использовать определенный размер опорного изображения вместо неявного принятия этого размера в качестве размера выходного изображения. В этом примере синтаксический элемент reference_pic_size_present_flag (614) управляет условным наличием размеров опорного изображения (615) (опять же, цифра относится как к ширине, так и к высоте).
[92] Наконец, показана таблица возможных значений ширины и высоты изображения при декодировании. Такая таблица может быть выражена, например, указанием таблицы (num_dec_pic_size_in_luma_samples_minus1) (616). Здесь "minusl" может относиться к интерпретации значения этого синтаксического элемента. Например, если кодированное значение равно нулю, то присутствует одна запись таблицы. Если значение равно пяти, то в таблице присутствует шесть записей. Для каждой "строки" в таблице ширина и высота декодированного изображения затем включаются в синтаксис (617).
[93] Представленные записи (617) таблицы могут быть проиндексированы с использованием синтаксического элемента dec_pic_size_idx (602) в заголовке группы тайлов, что позволяет использовать различные декодированные размеры - по сути, коэффициенты масштабирования - для каждой группы тайлов.
[94] В реализациях VVC известного уровня техники может возникнуть проблема, заключающаяся в том, что циклическая компенсация движения не может работать правильно, когда ширина опорного изображения отличается от ширины текущего изображения. В вариантах осуществления изобретения циклическая компенсация движения может быть отключена в синтаксисе высокого уровня, когда уровень текущего изображения является зависимым уровнем или включена передискретизация RPR для текущего уровня. В вариантах осуществления изобретения циклическая обработка может быть отключена во время процесса интерполяции для компенсации движения, когда ширина опорного изображения отличается от ширины текущего изображения.
[95] Циклическая компенсация движения может быть полезной функцией для кодирования, например, 360-градусного изображения, проецируемого в формате равнопрямоугольной проекции (ERP, equirectangular projection). Она может уменьшить некоторые визуальные артефакты на линии "сшивания", а также повысить эффективность кодирования. В текущем проекте спецификации VVC JVET-P2001 (новая редакция JVET-Q0041), параметр sps_ref_wraparound_offset_minusl в SPS указывает смещение, используемое для вычисления горизонтального положения циклического перехода.
[96] Может возникнуть проблема, связанная с тем, что значение смещения циклического перехода определяется в зависимости от ширины изображения. Если ширина изображения опорного изображения отличается от ширины текущего изображения, значение смещения циклического перехода должно быть изменено пропорционально коэффициенту масштабирования между текущим изображением и опорным изображением. На практике, однако, это может значительно увеличить сложность реализации и вычислений для регулировки значения смещения в соответствии с шириной изображения каждого опорного изображения по сравнению с преимуществом циклической компенсации движения. Межуровневое предсказание с разными размерами изображения и передискретизация опорного изображения (RPR) может привести к весьма различным комбинациям разных разрешений изображения по уровням и по временным изображениям.
[97] Варианты осуществления изобретения могут решить эту проблему. Например, в вариантах осуществления изобретения циклическая компенсация движения может быть отключена путем установки флага sps_ref_wraparound_enabled_flag равным 0, когда уровень текущего изображения является зависимым уровнем или включена передискретизация RPR для текущего уровня. Таким образом, циклическая компенсация движения может использоваться только тогда, когда текущий уровень является независимым уровнем и RPR отключена. При этом условии размер опорного изображения должен быть равен размеру текущего изображения. Кроме того, в вариантах осуществления изобретения процесс циклической компенсации движения может быть отключен во время процесса интерполяции для компенсации движения, когда ширина опорного изображения отличается от ширины текущего изображения.
[98] Варианты осуществления изобретения можно использовать по отдельности или комбинировать в любом порядке. Кроме того, каждый из способов (или вариантов осуществления изобретения), кодера и декодера может быть реализован схемой обработки (например, одним или более процессорами или одной или более интегральными схемами). В одном примере один или более процессоров выполняют программу, которая хранится на машиночитаемом носителе.
[99] Фиг. 7 иллюстрирует пример таблицы синтаксиса согласно вариантам осуществления изобретения. В вариантах осуществления изобретения флаг sps_ref_wraparound_enabled_flag (701), равный 1, может указывать на то, что горизонтальная циклическая компенсация движения применяется во внешнем предсказании. Флаг sps_ref_wraparound_enabled_flag (701), равный 0, может указывать на то, что горизонтальная циклическая компенсация движения не применяется. Когда значение (CtbSizeY / MinCbSizeY+1) меньше или равно (pic_width_in_luma_samples / MinCbSize Y-1), где pic_width_in_luma_samples - это значение pic_width_in_luma_samples в любом PPS, который относится к SPS, значение sps_ref_wraparound_enabled_flag (701) может быть равно 0. Требование соответствия битового потока может заключаться в том, что, когда значение vps_independent_layer_flag[GeneralLayerIdx[nuh_layer_id]] равно 0, значение sps_ref_wraparound_enabled_flag (701) должно быть равно 0. При его отсутствии, может быть сделан вывод, что значение sps_ref_wraparound_enabled_flag (701) равно 0.
[100] В вариантах осуществления изобретения значение refPicWidthInLumaSamples может быть значением pic_width_in_luma_samples текущего опорного изображения текущего изображения. В вариантах осуществления изобретения, если значение refPicWidthInLumaSamples равно значению pic_width_in_luma_samples текущего изображения, флаг refWraparoundEnabledFlag может быть установлен равным sps_ref_wraparound_enabled_flag. В противном случае флаг refWraparoundEnabledFlag может быть установлен равным 0.
[101] Расположение яркости в единицах полных отсчетов (xIniti, yInti) может быть получено следующим образом для i=0…1:
[102] Если значение subpic_treated_as_pic_flag[SubPicIdx] равно 1, может применяться следующее:
[103] В противном случае (значение subpic_treated_as_pic_flag[SubPicIdx] равно 0) может применяться следующее:
[104] Расположение яркости в единицах полных отсчетов (xInt, yInt) может быть получено следующим образом:
[105] Если значение subpic_treated_as_pic_flag[SubPicIdx] равно 1, применяется следующее:
[106] В противном случае может применяться следующее:
[107] Предсказанное значение отсчета яркости predSampleLXL может быть получено следующим образом: predSampleLXL=refPicLXL[xInit][yInt] <<shift3.
[108] Положения цветности в единицах полных отсчетов (xIniti, yInti) могут быть получены следующим образом для i=0…3:
[109] Если значение subpic_treated_as_pic_flag[SubPicIdx] равно 1, может применяться следующее:
[110] В противном случае (значение subpic_treated_as_pic_flag[SubPicIdx] равно 0) может применяться следующее:
[111] Расположение цветности в единицах полных отсчетов (xIniti, yInti) может быть дополнительно изменено следующим образом для i=0…3:
[112] Фиг. 8А-8С являются блок-схемами примеров способов 800А, 800В и 800С формирования битового потока кодированных видеоданных согласно вариантам осуществления изобретения. В вариантах осуществления изобретения любой из способов 800А, 800В и 800С или любые части способов 800А, 800В и 800С могут быть объединены в любой комбинации или перестановке и в любом порядке по желанию. В некоторых реализациях, один или более этапов способов на фиг. 8А-8С могут выполняться декодером 210. В некоторых реализациях один или более этапов способов на фиг. 8А-8С могут выполняться другим устройством или группой устройств, отдельных от декодера 210 или включающих его, например кодером 203.
[113] Как показано на фиг. 8А, способ 800А может включать выполнение первого определения в отношении того, является ли текущий уровень текущего изображения независимым уровнем (этап 811).
[114] Как показано на фиг. 8А, способ 800А может включать выполнение второго определения в отношении того, включена ли передискретизация опорного изображения для текущего уровня (этап 812).
[115] Как показано на фиг. 8А, способ 800А может включать, на основе первого определения и второго определения, отключение циклической компенсации для текущего изображения (этап 813).
[116] Как показано на фиг. 8А, способ 800А может включать кодирование текущего изображения без циклической компенсации (этап 814).
[117] В варианте осуществления изобретения первое определение может быть выполнено на основе первого флага, сигнализированного в первой синтаксической структуре, а второе определение может быть выполнено на основе второго флага, сигнализированного во второй синтаксической структуре ниже первой синтаксической структуры.
[118] В варианте осуществления изобретения первый флаг может сигнализироваться в наборе параметров видео, а второй флаг может сигнализироваться в наборе параметров последовательности.
[119] В варианте осуществления изобретения циклическая компенсация может быть отключена на основе отсутствия второго флага в наборе параметров последовательности.
[120] Как показано на фиг. 8В, способ 800В может включать определение, является ли текущий уровень текущего изображения независимым уровнем (этап 821).
[121] Как показано на фиг. 8В, если определено, что текущий уровень не является независимым уровнем ("Нет" на этапе 821), способ 800В может перейти к этапу 822, на котором циклическая компенсация движения может быть отключена.
[122] Как показано на фиг. 8В, если текущий уровень определен как независимый уровень ("Да" на этапе 821), способ 800В может перейти к этапу 823.
[123] Как далее показано на фиг. 8В, способ 800В может включать определение, включена ли передискретизация опорного изображения (этап 823).
[124] Как показано на фиг. 8В, если определено, что передискретизация опорного изображения включена ("Да" на этапе 823), способ 800В может перейти к этапу 822, на котором циклическая компенсация движения может быть отключена.
[125] Как показано на фиг. 8В, если определено, что передискретизация опорного изображения не включена ("Нет" на этапе 823), способ 800В может перейти к этапу 824, на котором может быть включена циклическая компенсация движения.
[126] Как показано на фиг. 8С, способ 800С может включать определение того, что текущий уровень текущего изображения является независимым уровнем (этап 831).
[127] Как показано на фиг. 8С, способ 800С может включать определение того, что включена передискретизация опорного изображения (этап 832).
[128] Как показано на фиг. 8С, способ 800С может включать определение, отличается ли ширина текущего изображения от ширины текущего опорного изображения (этап 833).
[129] Как показано на фиг. 8С, если определено, что ширина текущего изображения отличается от ширины текущего опорного изображения ("Да" на этапе 833), способ 800С может перейти к этапу 834, на котором циклическая компенсация движения может быть отключена.
[130] Как показано на фиг. 8С, если определено, что ширина текущего изображения равна ширине текущего опорного изображения ("Нет" на этапе 821), способ 800С может перейти к этапу 835, на котором может быть включена циклическая компенсация движения.
[131] В варианте осуществления изобретения этап 833 может выполняться во время процесса интерполяции для компенсации движения.
[132] Хотя на фиг. 8А-8С показаны примеры этапов способов 800А, 800В и 800С, в некоторых вариантах осуществления изобретения способы 800 могут включать дополнительные этапы, меньшее количество этапов, другие этапы или этапы, расположенные по-другому, чем показано на фиг. 8А-8С. Дополнительно или альтернативно два или более этапов способов 800А, 800В и 800С могут выполняться параллельно.
[133] Кроме того, предлагаемые способы могут быть реализованы с помощью схем обработки (например, одного или более процессоров или одной или более интегральных схем). В одном из примеров один или более процессоров выполняют программу, которая хранится на машиночитаемом носителе, для выполнения одного или более предлагаемых способов.
[134] Вышеописанные способы могут быть реализованы в виде компьютерного программного обеспечения, использующего машиночитаемые инструкции и физически хранящегося на одном или более машиночитаемых носителях. Например, на фиг. 9 показана компьютерная система 900, пригодная для осуществления некоторых вариантов осуществления изобретения.
[135] Компьютерное программное обеспечение может кодироваться с использованием любого подходящего машинного кода или компьютерного языка, который может подвергаться ассемблированию, компиляции, редактированию связей или аналогичной обработке для создания кода, содержащего инструкции, которые могут выполняться напрямую или посредством интерпретации, выполнения микрокода и т.п., компьютерными центральными процессорами (CPU, central processing units), графическими процессорами (GPU, Graphics Processing Units) и т.п.
[136] Инструкции могут выполняться на компьютерах различных типов или их компонентах, включая, например, персональные компьютеры, планшетные компьютеры, серверы, смартфоны, игровые устройства, устройства интернета вещей и т.п.
[137] Компоненты компьютерной системы 900, показанные на фиг. 9, носят иллюстративный характер и не призваны налагать какое-либо ограничение на объем применения или функциональные возможности компьютерного программного обеспечения, реализующего варианты осуществления настоящего изобретения. Конфигурацию компонентов также не следует интерпретировать как имеющую какую-либо зависимость или требование в связи с любым компонентом или комбинацией компонентов, показанных в примере осуществления компьютерной системы 900.
[138] Компьютерная система 900 может включать некоторые устройства ввода с человеко-машинным интерфейсом. Такое устройство ввода может отвечать за ввод одним или более пользователями посредством, например, тактильного ввода (например, нажатий на клавиши, махов, движений информационной перчатки), аудио-ввода (например, голосового, хлопков), визуального ввода (например, жестов), обонятельного ввода (не показан). Устройства интерфейса также могут использоваться для захвата некоторых информационных носителей, не обязательно напрямую связанных с осознанным вводом человеком, например звука (например, речи, музыки, внешнего звука), изображений (например, отсканированных изображений, фотографических изображений, полученных от камеры неподвижных изображений), видео (например, двумерного видео, трехмерного видео, включая стереоскопическое видео).
[139] Входной человеко-машинный интерфейс устройства может включать одно или более из следующего (показано по одному): клавиатура 901, мышь 902, сенсорная панель 903, сенсорный экран 910 и связанный с ним графический адаптер 950, информационная перчатка, джойстик 905, микрофон 906, сканер 907 и камера 908.
[140] Компьютерная система 900 также может включать в себя некоторые устройства вывода с человеко-машинным интерфейсом. Такие устройства вывода могут стимулировать органы чувств одного или более пользователей посредством, например, тактильного вывода, звука, света и запаха/вкуса. Такие устройства вывода могут включать устройства тактильного вывода (например, тактильной обратной связи посредством сенсорного экрана 910, информационной перчатки или джойстика 905, а также устройства тактильной обратной связи, которые не служат устройствами ввода), устройства вывода аудио (например: динамики 909, наушники (не показаны)), устройства визуального вывода (например, экраны 910, в том числе экраны на электронно-лучевых трубках (CRT, cathode ray tube), жидкокристаллические экраны (LCD, liquid-crystal display), плазменные экраны, экраны на органических светодиодах (OLED, organic light-emitting diode), каждый с возможностями сенсорного экранного ввода или без них, каждый с возможностями тактильной обратной связи или без них, некоторые из них способны к двумерному визуальному выводу или более чем трехмерному выводу посредством, например, стереографическому выводу, очки виртуальной реальности (не показаны), голо графические дисплеи, дымовые баки (не показаны) и принтеры (не показаны).
[141] Компьютерная система 900 также может включать доступные человеку запоминающие устройства и связанные с ними носители, например, оптические носители, включающие CD/DVD ROM/RW 920 с носителями 921 CD/DVD и т.п., карты 922 флэш-памяти, сменный жесткий диск или твердотельный диск 923, традиционные магнитные носители, например, ленту и магнитный диск (не показан), специализированные устройства на основе ROM/ASIC/PLD, например, защитные аппаратные ключи (не показаны) и т.п.
[142] Специалисты в данной области техники также должны понимать, что термин "машиночитаемые носители", используемый в связи с настоящим изобретением, не охватывает среды передачи, несущие волны или другие временные сигналы.
[143] Компьютерная система 900 также может включать интерфейс(ы) к одной или более сетям (955) связи. Сети могут быть, например, беспроводными, проводными, оптическими. Сети могут быть также локальными, глобальными, городскими, транспортными и промышленными, реального времени, допускающими задержку и т.д. Примеры сетей включают локальные сети, например, Ethernet, беспроводные сети LAN, сотовые сети, в том числе глобальные системы мобильной связи (GSM, global systems for mobile communications), сети поколений 3G, 4G и 5G, сети технологии долгосрочного развития (LTE, Long-Term Evolution) и т.п., глобальные цифровые сети проводного или беспроводного телевидения, в том числе кабельное телевидение, спутниковое телевидение и наземное телевещание, транспортные и промышленные сети, включающие CANBus и т.д. Некоторые сети обычно требуют внешних адаптеров (954) сетевого интерфейса, которые подключены к некоторым портам данных общего назначения или периферийным шинам (949) (например, порты универсальной последовательной шины (USB, universal serial bus) компьютерной системы 900); другие обычно встраиваются в ядро компьютерной системы 900 путем подключения к системной шине, как описано ниже (например, интерфейс Ethernet в компьютерную систему PC или интерфейс сотовой сети в компьютерную систему смартфона). Например, сеть 955 может быть подключена к периферийной шине 949 с использованием сетевого интерфейса 954. Используя любую из этих сетей, компьютерная система 900 может осуществлять связь с другими объектами. Такая связь может быть однонаправленной с возможностью только приема (например, телевещания), однонаправленной с возможностью только передачи (например, CANbus к некоторым устройствам CANbus) или двунаправленной, например, к другим компьютерным системам с использованием локальной или глобальной цифровой сети. Некоторые протоколы и стеки протоколов могут использоваться в каждой из этих сетей и вышеописанных сетевых интерфейсов (954).
[144] Вышеупомянутые устройства человеко-машинного интерфейса, доступные человеку запоминающие устройства и сетевые интерфейсы могут подключаться к ядру 940 компьютерной системы 900.
[145] Ядро 940 может включать один или более центральных процессоров (CPU) 941, графические процессоры (GPU) 942, специализированные программируемые модули обработки в форме вентильных матриц, программируемых пользователем (FPGA, Field Programmable Gate Arrays) 943, аппаратные ускорители 944 для некоторых задач и т.д. Эти устройства, совместно с постоянной памятью (ROM) 945, оперативной памятью 946 (RAM), внутренним хранилищем данных большой емкости, например, внутренними жесткими дисками, недоступными пользователю, твердотельными накопителями (SSD, solid-state drives) и т.п. 947, могут соединяться посредством системной шины 948. В некоторых компьютерных системах системная шина 948 может быть доступна в форме одного или более физических разъемов для обеспечения расширений за счет дополнительных процессоров CPU, GPU и т.п. Периферийные устройства могут подключаться либо напрямую к системной шине 948 ядра, либо через периферийную шину 949. Архитектуры периферийной шины включают шину соединения периферийных компонентов (PCI, peripheral component interconnect), USB и т.п.
[146] Устройства CPU 941, GPU 942, FPGA 943 и ускорители 944 могут выполнять некоторые инструкции, которые совместно могут составлять вышеупомянутый компьютерный код. Этот компьютерный код может храниться в памяти ROM 945 или RAM 946. Временные данные также могут храниться в памяти RAM 946, тогда как постоянные данные могут храниться, например, во внутреннем хранилище 947 данных большой емкости. Быстрое сохранение и извлечение из любого запоминающего устройства может обеспечиваться за счет использования кэш-памяти, которая может быть тесно связана с одним или более процессорами CPU 941, GPU 942, хранилищем 947 данных большой емкости, памятью ROM 945, RAM 946 и т.п.
[147] На машиночитаемых носителях может храниться компьютерный код для осуществления различных выполняемых компьютером операций. Носители и компьютерный код могут быть специально созданы в целях настоящего изобретения или могут относиться к хорошо известным и доступным специалистам в области компьютерного программного обеспечения.
[148] В порядке примера, но не ограничения изобретения, компьютерная система, имеющая архитектуру 900, и, в частности, ядро 940 может обеспечивать функциональные возможности благодаря выполнению процессором(ами) (включающим(и) в себя CPU, GPU, FPGA, ускорители и т.п.) программного обеспечения, воплощенного в одном или более материальных машиночитаемых носителей. Такие машиночитаемые носители могут быть носителями, связанными с доступным пользователю хранилищем данных большой емкости, представленным выше, а также некоторым постоянным хранилищем ядра 940, например, внутренним хранилищем 947 данных большой емкости или ROM 945. Программное обеспечение, реализующее различные варианты осуществления настоящего изобретения, может храниться в таких устройствах и выполняться ядром 940. Машиночитаемый носитель может включать одно или более запоминающих устройств или микросхем, в соответствии с конкретными нуждами. Программное обеспечение может предписывать ядру 940 и, в частности, его процессорам (включая CPU, GPU, FPGA и т.п.) выполнять конкретные способы или конкретные части описанных здесь конкретных способов, включая задание структур данных, хранящихся в памяти RAM 946, и модификацию таких структур данных согласно способам, заданным программным обеспечением. Дополнительно или альтернативно, компьютерная система может обеспечивать функциональные возможности благодаря логике, зашитой или иным образом воплощенной в схеме (например, ускоритель 944), которая может действовать вместо программного обеспечения или совместно с программным обеспечением для выполнения конкретных способов или конкретных частей описанных здесь конкретных способов. Ссылка на программное обеспечение может охватывать логику, и наоборот, когда это уместно. Ссылка на машиночитаемые носители может охватывать схему (например, интегральную схему (IC, integrated circuit)), где хранится программное обеспечение для выполнения, схему, воплощающую логику для выполнения, или обе схемы, когда это уместно. Настоящее изобретение охватывает любую подходящую комбинацию аппаратного и программного обеспечения.
[149] Хотя здесь были описаны некоторые варианты осуществления изобретения, возможны изменения, перестановки и различные эквивалентные замены в пределах объема изобретения. Таким образом, специалисты в данной области техники могут предложить многочисленные системы и способы, которые, хотя в явном виде здесь не показаны и не описаны, воплощают принципы изобретения и, таким образом, соответствуют его сущности и объему.