[发明专利]变换单元内的多符号位隐藏

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技术领域

本申请总体涉及数据压缩，具体地涉及用于在对残差视频数据进行编码和解码时进行符号位隐藏的方法和设备。

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、传输和复制信息。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，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，当前正在开发称为“高效视频编码(HEVC)”的下一代视频编码标准。

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)。期望MPEG-H将也具有这些特征。

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)或基于它的一些变型。然后使用量化器对所得DCT系数进行量化，以产生量化后的变换域系数或索引。

然后，使用特定的上下文模型对量化后的变换域系数的块或矩阵(有时称为“变换单元”)进行熵编码。在H.264/AVC中和在针对MPEG-H的当前开发工作中，量化后的变换系数通过下述方式来编码：(a)对指示变换单元中的最后一个非零系数的位置的末位有效系数位置进行编码；(b)对指示变换单元中的包含非零系数的位置(除了末位有效系数位置)的有效图进行编码；(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。对量化后的变换系数的编码常常占到比特流中的编码数据的30-80％。

变换单元通常是N×N。常见大小包括4×4、8×8、16×16和32×32，但其他大小也是可能的，包括在某些实施例中的非正方形大小，如8×32或32×8。按每个非零系数使用一个符号位，对块中的每个非零系数的符号进行编码。

发明内容

本申请描述了使用符号位隐藏对视频数据进行编码和解码的方法和编码器/解码器。在一些实施例中，编码器和解码器可以使用多级有效图对有效系数标记进行编码。使用奇偶校验技术，对于变换单元中的每个系数子集，可以隐藏至少一个系数的符号位。在一些情形下，系数子集与例如在有效图编码和解码中使用的多级图中使用的系数组相对应。在至少一种情形下，多级图与较大的变换单元(诸如16×16和32×32TU)一起使用。在一些情形下，多级图与8×8TU、非正方形TU和其他大小的TU一起使用。符号位隐藏技术可被用于包含超过阈值数目的非零系数的那些系数子集。在一些实施例中，即使TU不使用多级有效图编码，也可以针对这些TU使用基于子集的符号位隐藏技术，特别是在对TU的有效系数编码是针对有效系数标记子集模块化实现的情况下，更是如此。

在一个方面，本申请描述了一种通过重构变换单元的系数对编码视频的比特流进行解码的方法，所述比特流编码所述变换单元的两个或更多符号位集合，每个集合与所述变换单元的相应系数集合相对应，其中每个符号位指示相应集合内的对应的非零系数的符号。所述方法包括：针对所述两个或更多符号位集合中的每一个，对与该符号位集合相对应的相应集合中的系数的绝对值进行求和，以获得奇偶校验值；以及基于所述奇偶校验值是偶数还是奇数，向所述相应集合内的系数之一分派符号。

在另一方面，本申请描述了一种通过对变换单元的系数的符号位进行编码来编码视频的比特流的方法。所述方法包括：针对所述变换单元的两个或更多系数集合中的每一个，对该集合中的系数的绝对值进行求和，以获得奇偶校验值；确定该集合中的系数之一的符号不对应于所述奇偶校验值；以及，将该集合中的系数的级别进行值为1的调整，以便将所述奇偶校验值改变为与所述系数之一的符号相对应。

在又一方面，本申请描述了配置为执行这种编码和解码方法的编码器和解码器。