[发明专利]视频编码设备和视频解码设备

说明书

技术领域

本发明涉及应用了用于减轻轮廓(contour)和阶梯伪影(stair-step artifact)的视频编码技术的视频编码设备和视频解码设备。

背景技术

一般地，视频编码设备对外部输入的动画信号进行数字化，然后对其执行符合预定的视频编码体系的编码处理，从而生成编码数据或比特流。

预定的视频编码体系可以是非专利文献1中描述的ISO/IEC 14496-10高级视频编码(Advanced Video Coding，AVC)。已知联合模型体系作为AVC编码设备的参考模型(其将被称为一般视频编码设备)。

将参考图21来描述以数字化的视频的每个帧作为输入来输出比特流的一般视频编码设备的结构和操作。

如图21中所示，一般视频编码设备包括MB缓冲器101、频率变换单元102、量化单元103、熵编码器104、逆量化单元105、逆频率变换单元106、图片缓冲器107、解块滤波器单元108、解码图片缓冲器109、内预测(intra prediction)单元110、帧间预测(inter-frame prediction)单元111、编码器控制单元112以及开关100。

一般视频编码设备将每个帧分割成具有16×16像素大小的被称为MB(Macro Block，宏块)的块，将MB进一步分割成具有4×4像素大小的块，并且采取分割获得的4×4块作为编码的最小构成单位。

图22是示出当帧空间分辨率是QCIF(Quarter Common Intermediate Format，四分之一通用中间格式)时的示例性块分割的说明图。以下为了简明将只关注亮度像素值来描述图21中所示的各个单元的操作。

MB缓冲器101中存储输入图像帧的要编码的MB的像素值。要编码的MB将被称为输入MB。

对于从MB缓冲器101提供来的输入MB，减去经由开关100从内预测单元110或帧间预测单元111提供来的预测信号。减去了预测信号的输入MB在下文中将被称为预测误差图像块。

内预测单元110利用存储在图片缓冲器107中的与当前帧具有相同显示时刻的重构图像生成内预测信号。用内预测信号编码的MB在下文中将被称为内MB(intra MB)。

帧间预测单元111利用与当前帧具有不同显示时刻并存储在解码图片缓冲器109中的参考图像来生成帧间预测信号。用帧间预测信号编码的MB在下文中将被称为间MB(inter MB)。

仅用内MB编码的帧将被称为I帧。用内MB和间MB两者编码的帧将被称为P帧。对于帧间预测同时使用两个参考图像而不只是一个参考图像的用间MB编码的帧将被称为B帧。

编码器控制单元112把内预测信号和帧间预测信号与存储在MB缓冲器101中的输入MB相比较，选择预测误差图像块的能量低的预测信号，并且控制开关100。关于所选的预测信号的信息被提供给熵编码器104。

编码器控制单元112基于输入MB或预测误差图像块选择适用于预测误差图像块的频率变换的整数DCT的基底块(base block)大小。整数DCT指的是在一般视频编码设备中利用通过用整数值近似DCT基底获得的基底进行的频率变换。基底块大小的选项包括16×16、8×8和4×4这三个块大小。输入MB或预测误差图像块的像素值越平坦，就选择越大的基底块大小。关于所选的整数DCT的基底大小的信息被提供给频率变换单元102和熵编码器104。关于所选的预测信号的信息和关于所选的整数DCT的基底大小的信息在下文中将被称为辅助信息。

另外，为了按目标比特数目或更少的比特数目对帧编码，编码器控制单元112监视熵编码器104输出的比特流中的比特的数目。然后，当输出比特流中的比特的数目大于目标比特数目时，输出用于增大量化步长的量化参数，相反，当输出比特流中的比特的数目小于目标比特数目时，输出用于减小量化步长的量化参数。这样，输出比特流被编码到接近目标比特数目。

频率变换单元102按所选的整数DCT的基底大小对预测误差图像块进行频率变换，从而将其从空间域变换到频率域。被变换到频率域的预测误差被称为转换系数。频率变换可使用诸如DCT(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)或阿达玛(Hadamard)变换之类的正交变换。

量化单元103按与从编码器控制单元112提供来的量化参数相对应的量化步长对转换系数进行量化。经量化的转换系数的量化索引也被称为位阶(level)

熵编码器104对辅助信息和量化索引进行熵编码以作为比特串或比特流输出。