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CN107079166A - 用于视频编码的引导交叉分量预测的方法 - Google Patents

用于视频编码的引导交叉分量预测的方法 Download PDF

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CN107079166A
CN107079166A CN201580058756.4A CN201580058756A CN107079166A CN 107079166 A CN107079166 A CN 107079166A CN 201580058756 A CN201580058756 A CN 201580058756A CN 107079166 A CN107079166 A CN 107079166A
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CN
China
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component
prediction
residual
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cross
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CN201580058756.4A
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黄晗
张凯
张贤国
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MediaTek Singapore Pte Ltd
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MediaTek Singapore Pte Ltd
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Abstract

本发明揭露了一种用于包括两个或者更多分量的视频数据的交叉分量残差预测的方法。接收分别用于当前块的第一分量以及第二分量的第一预测数据以及第二预测数据。交叉分量函数的一个或多个参数是基于第一预测数据以及第二预测数据来导出。交叉分量函数是关于第一分量以及第二分量，其中，第一分量作为交叉分量函数的输入，且第二分量作为交叉分量函数的输出。使用以第一分量的第一重建残差作为交叉分量函数的输入的交叉分量函数来导出用于第二分量的第二残差的残差预测子。编码或解码第二分量的第二残差以及残差预测子之间的预测差值。

Description

用于视频编码的引导交叉分量预测的方法
【相关申请的交叉引用】
本发明主张申请于2014年10月28日，序列号为PCT/CN2014/089716的PCT专利申请，以及申请于2015年1月23日，序列号为PCT/CN2015/071440的PCT专利申请的优先权。将以上PCT专利申请以参考的方式并入本文中。
【技术领域】
本发明涉及视频编码。特别地，本发明涉及与用于提高编码效率的交叉分量残差预测的编码技术。
【背景技术】
运动补偿帧间编码已经被广泛地应用到各种编码标准中，例如：MPEG-1/2/4以及H.261/H.263/H.264/AVC。虽然运动补偿帧间编码可以有效地降低压缩视频的比特率，但是需要帧内编码来压缩具有高运动或场景变化的区域。此外，帧内编码还被用于处理初始图片或周期性地插入I图片(I-picture)或I块(I-blocks)以用于随机存取或用于缓解(alleviation)误差传播。帧内预测利用图片内或图片区域内的空间相关性。于实践中，图片或图片区域被分割为块，且帧内预测是以块为基础来执行。用于当前块的帧内预测可依赖于(rely on)已经被处理的相邻块中的像素。例如，如果图片或图片区域中的块首先从左至右然后从顶(top)到底(bottom)被逐行处理，则当前块顶部的相邻块以及左侧的相邻块可被用于形成用于当前块中像素的帧内预测。虽然所处理的相邻块中的任何像素都可被用作为当前块中像素的帧内预测子，但是通常只有邻近当前块顶部以及左侧边界的相邻块的像素被使用。
帧内预测子通常被设计以利用图片的空间特征，例如：平滑区域(DC模式)、垂直线或边缘、水平线或边缘、以及对角线或边缘。此外，亮度(luma)以及色度(chroma)分量之间通常存在交叉分量相关(cross-components correlation)。因此，交叉分量预测通过亮度样本的线性组合来估计色度样本，如式子(1)所示，
PC＝α·PL+β。 (1)
其中，PC以及PL分别表示色度样本以及亮度样本，且α以及β是两个参数。
在高效视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)的开发过程中，基于同位(co-located)重建亮度块的色度帧内预测方法已经被揭露(Chen，et al.，“Chromaintra prediction by reconstructed luma samples”，Joint Collaborative Team onVideo Coding(JCT-VC)of ITU-T SG16 WP3and ISO/IEC JTC1/SC29/WG1 3rd Meeting：Guangzhou，CN，7-15 October，2010，Document：JCTVC-C206)。色度帧内预测的类型被称为LM预测。主要概念是使用重建的亮度像素来产生对应色度像素的预测子。图1A以及图1B所示为预测过程。首先，图1A中同位亮度块的相邻重建像素以及图1B中的色度块的相邻重建像素被用于导出多个块之间的相关参数。接着，如式子(2)所示，使用参数以及亮度块的重建像素(即，RecL[x，y])来产生色度块的预测像素(即，PredC[x，y])，
PredC[x，y]＝α·RecL[x，y]+β。 (2)
于参数导出过程中，当前亮度块的第一上方重建像素行(above reconstructedpixel row)以及第二左侧重建像素列(left reconstructed pixel column)被使用。亮度块的特定行以及列被使用以匹配色度分量的4∶2∶0取样格式。
随着HEVC标准的开发，HEVC的扩展(extension)的开发也开始进行。HEVC扩展包括范围扩展(range extensions，RExt)，其针对非4∶2∶0的颜色格式，例如4∶2∶2以及4∶4∶4，以及更高比特深度的视频，例如，每个样本12、14以及16比特。一种被开发用于RExt的编码工具是帧间分量预测，其可以提高编码效率，特别是对于多个具有高比特深度的颜色分量。帧间分量预测可利用多个颜色分量之间的冗余，且因此能提高编码效率。被开发用于RExt的帧间分量预测的一种形式是帧间分量残差预测(Inter-component Residual Prediction，IRP)，其由Pu等作者于JCTVC-N0266(“Non-RCE1：Inter Color Component ResidualPrediction”，in Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-T SG 16WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，14th Meeting：Vienna，AT，25July-2Aug.2013Document：JCTVC-N0266)中揭露。
于帧间分量残差预测中，色度残差于编码器侧被预测为：
rC′(x，y)＝rC(x，y)-(α×rL(x，y))。 (3)
于式子(3)中，rC(x，y)表示位置(x，y)的最终色度重建残差样本，rC′(x，y)表示来自位置(x，y)的比特流的重建色度残差样本，rL(x，y)表示位置(x，y)的亮度分量的重建残差样本，且α为缩放参数(也称为alpha参数，或比例因子)。缩放参数α于编码器侧被计算，并被标识(signaled)。于解码器侧，从比特流中恢复参数，并根据式子(4)导出最终色度重建残差样本：
rC(x，y)＝rC′(x，y)+(α×rL(x，y))。 (4)
虽然使用YUV格式作为示例来说明帧间分量残差预测导出，但是也可以使用任何其它颜色格式。例如，可以使用RGB格式。如果R分量首先被编码，则R分量是以与上述示例中亮度分量相同的方式被处理。类似地，如果G分量首先被编码，则G分量是以与亮度分量相同的方式被处理。
图2所示为于当前HEVC-RExt中，用于当前单元(current unit)的转换单元(transform unit，TU)的IRP的示范性解码过程。当前编码单元的所有TU的已解码系数都被提供以用于多个分量。对于第一分量(例如，Y分量)，已解码转换系数被逆转换(方框210)以恢复第一颜色分量的帧内/帧间编码残差。接着，帧间/帧内编码第一颜色分量(Inter/Intra coded first color component)由第一分量帧间/帧内补偿220处理以产生最终重建的第一分量。第一分量帧间/帧内补偿220所需的帧间/帧内参考样本是由缓冲器或存储器提供。于图2中，这意味着第一颜色分量是帧间/帧内编码，以使帧间/帧内补偿被用于从重建的残差中重建第一分量。对于第二颜色分量，已解码转换系数使用第二分量解码过程(方框212)来解码，以恢复帧间分量编码第二分量(Inter-component coded secondcomponent)。由于第二分量是基于第一分量残差来进行帧间分量残差预测，所以基于来自方框210以及方框212的输出，使用用于第二分量(方框222)的帧间分量预测来重建第二分量残差。如上所述，帧间分量残差预测需要已编码的缩放参数。因此，第一颜色分量以及第二颜色分量之间的已解码α参数被提供到方框222。来自方框222的输出对应于第二分量的帧间/帧内预测残差。因此，使用第二分量帧间/帧内补偿(块232)来重建最终的第二分量。对于第三分量，可使用类似的过程(即，方框214、224以及234)来重建最终的第三分量。根据解码过程，可以容易地导出编码过程。
希望能开发出一种能进一步提高与帧间分量残差预测相关的编码效率的技术。
【发明内容】
本发明揭露了一种用于包括两个或者更多分量的视频数据的交叉分量残差预测的方法。根据本发明，接收分别用于当前块的第一分量以及第二分量的第一预测数据以及第二预测数据。交叉分量函数的一个或多个参数是基于第一预测数据以及第二预测数据来导出。交叉分量函数是关于第一分量以及第二分量，其中，第一分量作为交叉分量函数的输入，且第二分量作为交叉分量函数的输出。使用以第一分量的第一重建残差作为交叉分量函数的输入的交叉分量函数来导出用于第二分量的第二残差的残差预测子，其中，第二分量的第二残差对应于原始第二分量与第二预测数据之间的第二差值。编码或解码第二分量的第二残差以及残差预测子之间的预测差值(predicted difference)。
第一预测数据以及第二预测数据可分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的运动补偿预测块、重建的相邻样本、或重建相邻残差。用于第一分量以及第二分量的当前块的运动补偿预测块分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的帧间、帧间视图、或帧内块复制预测子。视频数据可具有对应于YUV、YCrCb、或RGB的三个分量，且第一分量以及第二分量是从三个分量中选择。例如，当三个分量对应于YUV或YCrCb时，第一分量可对应于Y，且第二分量可对应于从UV或CrCb中选择的一个色度分量。于另一示例中，第一分量可对应于从UV或CrCb中选择的第一色度分量，且第二分量分别对应于从UV或CrCb中选择的第二色度分量。
交叉分量函数可对应于包括α参数或包括α参数以及β参数的线性函数，其中，α参数对应于与第一分量相乘的缩放项(scaling term)，且β参数对应于偏置项(offsetterm)。参数可基于交叉分量函数并使用最小二乘法来确定，其中，第一预测数据作为交叉分量函数的输入，且第二预测数据作为交叉分量函数的输出。第一预测数据以及第二预测数据可分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的运动补偿预测块、重建的相邻样本，或重建相邻残差。
本发明的一个方面解决了第一分量以及第二分量之间不同的空间分辨率的问题。如果第一分量比第二分量具有更精细(finer)的空间分辨率，则可将第一预测数据子取样(subsample)到与第二分量相同的空间分辨率。例如，第一分量具有N个第一样本，且第二分量具有M个第二样本，其中，N＞M。当第一预测数据以及第二预测数据分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的重建的相邻样本或重建相邻残差时，如果M等于N/2，则用于第一分量的当前块的每两个重建的相邻样本或重建相邻残差的平均值可被用于导出α参数、β参数、或α参数以及β参数。当第一预测数据以及第二预测数据分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的运动补偿预测块的预测样本(predicted sample)时，如果M等于N/2，则可使用用于第一分量的当前块的运动补偿预测块的每两个垂直相邻预测样本的平均值来导出参数。当第一预测数据以及第二预测数据分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的运动补偿预测块的预测样本时，如果M等于N/4，则用于第一分量的当前块的运动补偿预测块的每四个样本群集(every four-sample cluster)的左上(left-up)以及左下(left-down)样本的平均值可被用于导出参数。
对于参数导出，第一预测数据以及第二预测数据可分别对应于用于第一分量以及第二分量的当前块的子取样或滤波的(filtered)运动补偿预测块。可为每个预测单元(prediction unit，PU)或编码单元(coding unit，CU)确定以及传送参数。可为每个帧内编码的CU(Intra coded CU)中的每个TU，以及为每个帧间或帧内块复制编码的CU中的每个PU或CU确定以及传送参数。交叉分量残差预测可被应用到每个帧内编码CU的每个TU中，以及被应用到每个帧间、帧间视图或帧内块复制编码的CU中的每个PU或CU中。用于指示是否应用交叉分量残差预测的模式旗标可被标识于用于每个帧内编码的CU的TU等级，以及被标识于用于每个帧间、帧间视图或帧内块复制编码的CU的PU或CU等级。
当第一分量具有比第二分量更高的空间分辨率时，为参数导出提出的子取样技术也可被应用到用于第二分量的第二残差的残差预测子的导出。例如，当第一分量的第一重建残差包括N个第一样本，且第二分量的第二残差包括M个第二样本(其中，M等于N/4)时，第一分量的第一重建残差的每四个样本群集的左上以及左下样本的平均值可被用于残差预测子。第一分量的第一重建残差的每四个样本群集的平均值、每四个样本群集的两个水平相邻样本的平均值、或每四个样本群集的一个角样本(corner sample)也可被用于残差预测子。
【附图说明】
图1A所示为根据HEVC RExt的基于重建的亮度像素的色度帧内预测导出的示例。
图1B所示为根据HEVC RExt的相邻色度像素以及与待预测的对应色度块相关联的色度像素的示例。
图2所示为于HEVC RExt中用于当前单元的TU的IRP的解码过程的示例。
图3所示为根据本发明的引导交叉分量残差预测的示范性系统结构。
图4所示为根据本发明实施例的基于重建的相邻样本的用于参数导出的示范性系统结构。
图5所示为根据本发明实施例的基于重建的预测样本的每四个样本群集的左上以及左下样本的平均值的用于参数导出的示范性系统结构。
图6A所示为根据本发明实施例的基于重建的预测样本的每四个样本群集的一个角样本的用于参数导出的示范性系统结构。
图6B所示为根据本发明实施例的基于重建的预测样本的每四个样本群集的两个水平样本的平均值的用于参数导出的示范性系统结构。
图6C所示为根据本发明实施例的基于重建的预测样本的每四个样本群集的平均值的用于参数导出的示范性系统结构。
图7所示为结合本发明实施例的用于引导交叉分量残差预测的示范性流程图。
【具体实施方式】
下文的描述是实施本发明的最佳预期模式。这种描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被理解成对本发明的限制。本发明的范围可通过参考所附权利要求做最好的确定。
如上所述，于JCTVC-C206中揭露的帧间分量预测被限制于帧内色度编码。此外，参数导出是基于亮度以及色度块的重建的相邻样本。另一方面，JCTVC-N0266揭露了用于帧内以及帧间编码块的帧间分量残差预测，且α参数总是于编码器侧被导出且于视频流中传送。根据HEVC标准，α参数被传送，且不需要在解码器侧导出参数。此外，HEVC标准还采用了IRP以用于4∶4∶4格式的视频数据。然而，对于其它格式(例如：4∶2∶0格式)的视频数据，IRP也可提高编码效率。当IRP扩展到4∶2∶0格式时，关于如何确定亮度以及当前色度样本之间的对应(correspondence)、参数导出、以及预测子生成的问题尚未得到解决。因此，本申请中公开了提高IRP编码效率的各种技术。
虽然现有的IRP过程包括TU等级的参数导出以及预测子生成，但IRP也可被应用到CU或PU中，其中，由于标识此模式以及参数传送所产生的较小的开销(smaller overhead)，IRP会更有效率。此外，HEVC采用的IRP仅利用重建的亮度残差来预测当前色度残差。然而，利用重建的非第一色度残差来预测当前色度残差也是可行的。如上所述，现存的LM模式并不灵活，且当色度像素不对应于4∶2∶0取样格式时，此方法是无效的，其中，LM模式是指使用同位重建亮度块作为预测子的帧内色度预测。
因此，基于本发明的实施例提供了灵活的基于LM的色度帧内预测(LM-basedchroma Intra prediction)，其可以自适应地支持不同的色度取样格式。图3所示为根据本发明的帧间分量残差预测的基础结构。预测数据310被用于在参数估计器320导出一组参数。接着，参数被用于当前块的交叉分量预测子330。于本公开中，术语帧间分量以及交叉分量可以互换使用。根据图3中的编码结构，预测数据被用作为当前块的编码指引(guide)，其中，预测数据可对应于由现有预测编码使用的预测块。例如，预测数据可对应于帧间编码的参考块(即，运动补偿预测块)。然而，其它预测数据也可被使用。根据本发明的系统被称为引导帧间分量预测。
假设线性函数可被用于建模两个分量PX以及PZ之间的关系，即，由式子(5)表示的关系，
PX＝α·PZ+β。 (5)
以用于预测信号(PredX以及PredZ)以及重建信号(RecoX以及RecoZ)。换句话说，以下关系成立：
PredX＝α·PredZ+β， (6)以及
RecoX＝α·RecoZ+β。 (7)
因此，用于分量X的重建以及预测信号之间的差值可根据式子(8)通过替换(substituting)式子(6)以及(7)中的预测以及重建信号来确定：
RecoX-PredX＝α·(RecoX-PredX)，即，ResiX＝α·ResiZ， (8)
其中，ResiX为用于分量X的残差信号，且ResiZ为用于分量Z的残差信号。因此，如果用于分量Z的残差信号的函数(即，f(ResiZ))被用于预测用于分量X的残差，则函数可被表示为：f(ResiZ)＝α·ResiZ。
在一个实施例中，待编码的分量X的残差可被计算如下：
ResiX’＝ResiX-f(ResiZ)， (9)
其中，用于分量X的残差信号(即，ResiX)对应于原始信号(即，OrigX)以及预测信号(即，PredX)之间的差值，且ResiZ为用于分量Z的重建残差信号。ResiX如式子(10)所示被导出：
ResiX＝OrigX-PredX。 (10)
于解码器侧，用于分量X的重建信号是根据PredX+ResiX’+f(ResiZ)来计算。分量Z于分量X之前分别于编码器侧或解码器侧被编码或解码。函数f可通过分析PredX以及PredZ被导出，其中，PredX以及PredZ分别为用于分量X以及分量Z的预测信号。
在另一实施例中，最小二乘法可被用于通过最小化均方误差(mean squareerror)并根据PredX＝α·PredZ+β.来估计参数。
子取样预测块可被用于参数估计。例如，预测数据可对应于YUV 4∶2∶0格式的亮度分量，且当前分量可对应于色度分量。在此情况下，子取样可被应用到亮度预测信号。然而，子取样也可被应用到两个分量具有相同空间分辨率的情形。在此情形下，子取样可减少估计参数所需的计算。
参数估计还可基于与滤波的运动补偿预测块对应的预测信号。滤波器可以是平滑滤波器。
在一个实施例中，当分量Z具有比分量X更高的分辨率时，子取样的分量Z可被用于参数估计。
在另一实施例中，旗标可被编码以指示帧间分量残差预测是否被应用。例如，旗标被标识于编码树单元(coding tree unit，CTU)、最大编码单元(largest coding unit，LCU)，CU等级、PU等级、子PU或TU等级。旗标可被编码以单独用于每个预测的帧间分量，或只有一个旗标被编码以用于所有预测的帧间分量。在又一实施例中，旗标仅在分量Z的残差信号有意义(significant)(即，分量Z具有至少一个非零残差)时被编码。在又一实施例中，旗标是从合并模式继承(inherited)。在当前块被编码于合并模式时，旗标是基于其合并候选被导出，使得旗标不被显式地编码。
指示是否应用帧间分量残差预测的旗标也可从由运动向量(motion vector，MV)、视差向量(disparity vector，DV)、或帧内块复制位移向量(displacement vector，BV)引用的参考块继承。令(x，y)为当前块的左上(top-left)样本的位置，W以及H为当前块的宽度以及高度，且(u，v)为运动向量或位移向量，则参考块被定位于(x+u，y+v)或(x+W/2+u，y+H/2+v)。
当应用色度帧间分量残差预测时，用于色度分量的量化参数(quantizationparameter，QP)可增加N。N可以是0、1、2、3，或任何其它预定义的整数数字。N也可被编码于序列参数集(sequence parameter set，SPS)、图片参数集(picture parameter set，PPS)、视频参数集(video parameter set，VPS)、应用参数集(application parameter set、APS)、或条带标头(slice header)等。
以上揭露的引导交叉分量残差预测可被应用于CTU、LCU、CU等级、PU等级、或TU等级。
因此，指示是否应用引导帧间分量残差预测的旗标可被标识于CTU、LCU、CU、PU、子PU、或TU等级。此外，指示是否应用引导帧间分量残差预测的旗标可被标识于CU等级。然而，引导帧间分量残差预测也可被应用于PU、TU、或子PU等级。
分量X以及分量Z可以从任何颜色空间中选择。颜色空间可对应于(Y，U，V)、(Y，Cb，Cr)、(R，G，B)、或其它颜色空间。例如，X可对应于Cb，且Z可对应于Y。于另一示例中，X可对应于Cr，且Z可对应于Y。于又一示例中，X可对应于Y，且Z可对应于Cb。于又一示例中，X可对应于Y，且Z可对应于Cr。于又一示例中，X可对应于Y，且Z可对应于Cb以及Cr。
引导帧间分量残差预测方法可被应用到不同的视频格式，例如：YUV444、YUV420、YUV422、RGB、BGR等。
虽然如式子(1)所示的特定线性模型被举例，但其它线性模型也可被应用。在同位块(co-located block)的重建的相邻样本之外，重建的预测块也可被用于参数估计。例如，重建的预测块可对应于帧间编码、帧间视图编码、或帧内块复制编码中的参考块，其中，重建的预测块表示根据帧间编码中的对应运动向量、帧间视图编码中的位移向量、或帧内块复制编码中的块向量定位的运动补偿块。
虽然使用基于最小二乘法的方法作为示例来估计参数，但也可采用其它参数估计方法。
在一个实施例中，不仅是α参数被使用，根据rC(x，y)＝rC’(x，y)+(α·r(x，y)+β)，β(也被称为偏置)参数也被用于导出帧间分量残差预测子，其中，r(x，y)可对应于另一色度分量的重建残差亮度分量、rL(x，y)、或重建的残差块。
当帧间分量残差预测被使用时，参数β可于比特流中被传送。当帧间分量残差预测被使用时，可以使用一个或多个附加的旗标于比特流中传送参数β。
在另一实施例中，所需参数可以从当前块的重建的相邻样本、相邻样本的重建残差、或预测样本导出。
例如，于解码器侧，可根据(α，β)＝f(RNL，RNCb)、(α，β)＝f(RNL，RNCr)、或(α，β)＝f(RNCb，RNCr)使用当前块的重建的相邻样本或相邻样本的重建残差来导出参数，其中，RNL可以是重建的亮度相邻样本或亮度相邻样本的重建残差，RNCb可以是相邻重建的第一色度分量样本或第一色度分量样本的相邻重建残差，且RNCr可以是相邻重建的第二色度分量样本或第二色度分量样本的相邻重建残差。图4所示为根据本发明实施例的参数导出的示例，其中，(α，β)是基于块440中的Y分量410以及Cr分量430的残差来导出，且(α，β)是基于块450的Y分量410以及Cb分量420的残差来导出。
于另一示例中，于解码器侧，可根据(α，β)＝f(RPL，RPCb)，(α，β)＝f(RPL，RPC.)，或(α，β)＝f(RPCb，RPCr.)使用当前块的预测像素(predicted pixel)来导出参数，其中，RPL对应于预测亮度块的样本，RPCb对应于预测Cb块的样本，且RPCr对应于预测Cr块的样本。图5所示为根据本发明实施例的参数导出530的示例，其中，(α，β)是基于块510的预测Y分量以及块520的预测C(Cr或Cb)分量来导出。
于另一示例中，引导帧间分量残差预测被应用到非4∶4∶4视频信号。亮度分量被降取样(down sample)以与色度分量具有相同的分辨率，以用于参数导出以及预测子生成。
例如，当存在N个亮度样本以及M(M＜N)个对应的色度样本时，进行一个降取样操作来选择或产生M个亮度样本以用于参数导出的。
于参数导出过程的另一示例中，N个亮度样本对应于同位亮度块的N个重建的相邻亮度样本，且M(M＜N)个色度样本对应于当前色度块的M个重建的相邻色度样本。可使用一个降取样操作来选择或产生M个亮度样本以用于参数导出。
于参数导出过程的又一示例中，于降取样N个亮度相邻样本以产生M(M等于N/2)个样本的过程中，选择每两个亮度相邻样本的平均值。图4中的示例对应于降取样N个亮度相邻样本以产生M(M等于N/2)个样本的情形。
于参数导出过程的又一示例中，于降取样N个预测亮度样本以产生M(M等于N/2)个样本的过程中，选择每两个垂直相邻亮度样本的平均值。
于参数导出过程的又一示例中，于降取样N个预测亮度样本以产生M(M等于N/4)个样本的过程中，选择每四个样本群集540的左上以及左下样本的平均值。图5中的示例对应于通过使用四个样本群集的左上样本以及左下样本的平均值来降取样N个预测亮度样本以产生M(M等于N/4)个样本的情形。
于另一示例中，当用于参考块的总共N个亮度样本中仅有M(M＜N)个待产生的预测样本用于当前色度块时，可以进行一次降取样操作来选择或产生M个亮度样本以用于预测子生成。
在本发明的又一实施例中，对于参数导出过程或预测子生成过程，降取样N个亮度样本以产生M个样本可以基于四个点平均、中心点(comer-point)选择、或水平平均。图6A至图6C所示为根据本实施例的示例。于图6A中，降取样过程选择亮度块610的每四个样本群集的左上角样本来产生所希望的色度块620的分辨率。图6B所示为使用亮度块630的每四个样本群集的两个上水平样本(two upper horizontal sample)作为所选择样本以产生所希望的色度块640的分辨率的示例。图6C所示为使用亮度块650的每四个样本群集的四个点平均来作为所选择样本以产生所希望的色度块660的分辨率的示例。
参数导出过程以及预测子生成过程可以使用相同的降取样过程。
在又一实施例中，参数估计以及帧间分量残差预测于PU或CU等级被应用到当前色度块。例如，帧间、帧间视图、或帧内块复制编码的CU中的每个PU或每个CU。
例如，帧间分量残差预测模式旗标被传送于PU或CU等级。于另一示例中，所使用的参数被传送于PU或CU等级。可以对PU或CU的所有(x，y)位置进行式子rC(x，y)＝rC′(x，y)+(α×r(x，y)+β)的残差补偿处理。
于另一示例中，用于帧内CU的残差预测仍然可以于TU等级进行。然而，对于帧间CU或帧内块复制CU，残差预测是于CU或PU等级进行。
于又一示例中，标识于帧内CU的模式旗标信号仍然于TU等级进行。然而，对于帧间或帧内块复制CU，模式旗标的标识是于CU或PU等级进行。
一个或多个语法元素可以被使用于VPS、SPS、PPS、APS、或条带标头，以指示交叉分量残差预测是否被启用。
图7所示为结合本发明实施例的用于引导交叉分量残差预测的示范性流程图。于步骤710中，系统接收分别用于当前块的第一分量以及第二分量的第一预测数据以及第二预测数据。第一预测数据以及第二预测数据可从存储器(例如，缓冲器(RAM或DRAM)的计算机存储器)中获取。第一分量的重建的残差还可从处理器(例如：处理单元或数字信号)中接收。于步骤720中，基于第一预测数据以及第二预测数据，确定交叉分量函数的一个或多个参数。交叉分量函数是关于第一分量以及第二分量，其中，第一分量作为交叉分量函数的输入，且第二分量作为交叉分量函数的输出。于步骤730中，使用以第一分量的第一重建残差作为交叉分量函数的输入的交叉分量函数来导出用于第二分量的第二残差的残差预测子。第二分量的第二残差对应于原始第二分量以及第二预测数据之间的第二差值。接着，于步骤740中，编码或解码第二分量的第二残差与残差预测子之间的预测差值。
结合本发明的实施例，以上所示的流程图旨在说明用于视频编码器以及解码器的引导帧间分量残差预测的示例。本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神实质的情况下修改每个步骤，重新排列所述步骤，分割步骤，或合并步骤来实施本发明。
以上描述可使本领域的普通技术人员如特定应用及其要求的上下文提供的来实践本发明。对本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改是显而易见的，且本文定义的一般原理可被应用于其它实施例。因此，本发明并非意在限定于以上所示及所描述的特定实施例，而是要符合与此公开揭露的原理和新颖特征相一致的最宽范围。在以上详细描述中，各种具体细节被示出以便提供本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应知晓本发明是可被实践的。
如上所述，本发明的实施例可以由各种硬件，软件代码，或两者的组合来实现。例如，本发明的实施例可以是被集成到视频压缩芯片的电路，或被集成于视频压缩软件的程序代码以执行本文所描述的处理过程。本发明的实施例还可以是执行于数字信号处理器上的程序代码，以执行本文所描述的处理过程。本发明还可包含由计算机处理器，数字信号处理器，微处理器，或现场可编程门阵列执行的多个功能。根据本发明，通过执行定义本发明所体现的特定方法的机器可读软件代码或固件代码，这些处理器可被配置为执行特定任务。软件代码或固件代码可被开发为不同的编程语言以及不同的格式或风格。软件代码还可被编译以用于不同的目标平台。然而，根据本发明的不同的软件代码的代码格式、风格及语言，以及用于配置代码以执行任务的其他方式，均不会背离本发明的精神以及范围。
在不脱离其精神或本质特征的情况下，本发明可以其它特定形式来体现。所描述的示例在所考虑的所有的方面都只是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由其所附的权利要求来指示的，而不是由上文的描述来指示的。在权利要求的等效范围及含义内的所有改变均包含于本发明范围之内。

Claims (22)

1.一种用于包括两个或者更多分量的视频数据的交叉分量残差预测的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收分别用于当前块的第一分量以及第二分量的第一预测数据以及第二预测数据；
基于所述第一预测数据以及所述第二预测数据，确定与所述第一分量以及所述第二分量相关的交叉分量函数的一个或多个参数，其中，所述第一分量作为所述交叉分量函数的输入，且所述第二分量作为所述交叉分量函数的输出；
使用以所述第一分量的第一重建残差作为所述交叉分量函数的所述输入的所述交叉分量函数来导出用于所述第二分量的第二残差的残差预测子，其中，所述第二分量的所述第二残差对应于原始第二分量以及所述第二预测数据之间的第二差值；以及
编码或解码所述第二分量的所述第二残差与所述残差预测子之间的预测差值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的运动补偿预测块、重建的相邻样本、或重建相邻残差。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的所述运动补偿预测块分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的帧间、帧间视图、或帧内块复制预测子。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频数据具有对应于YUV、YCrCb、或RGB的三个分量，且所述第一分量以及所述第二分量是从所述三个分量中选择。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述三个分量对应于YUV或YCrCb时，所述第一分量对应于Y，且所述第二分量对应于从UV或CrCb中选择的一个色度分量，或所述第一分量对应于从UV或CrCb中选择的第一色度分量，且所述第二分量分别对应于从UV或CrCb中选择的第二色度分量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交叉分量函数是包括α参数或包括所述α参数以及β参数的线性函数，且其中，所述α参数对应于与所述第一分量相乘的缩放项，且所述β参数对应于偏置项。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述α参数、所述β参数、或所述α参数以及所述β参数是基于所述交叉分量函数使用最小二乘法来确定，其中，所述第一预测数据作为所述交叉分量函数的所述输入，且所述第二预测数据作为所述交叉分量函数的所述输出。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的运动补偿预测块、重建的相邻样本、或重建相邻残差。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述第一分量具有比所述第二分量更高的空间分辨率，则将所述第一预测数据子取样到与所述第二分量相同的空间分辨率。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的所述重建的相邻样本或所述重建相邻残差，所述第一预测数据包括N个第一样本，且所述第二预测数据包括M个第二样本，其中，M等于N/2，且用于所述第一分量的所述当前块的每两个重建的相邻样本或重建相邻残差的平均值被用于导出所述α参数、所述β参数、或所述α参数以及所述β参数。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的所述运动补偿预测块的预测样本，所述第一预测数据包括N个第一样本，且所述第二预测数据包括M个第二样本，其中，M等于N/2，且用于所述第一分量的所述当前块的所述运动补偿预测块的每两个垂直相邻预测样本的平均值被用于导出所述α参数、所述β参数、或所述α参数以及所述β参数。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的所述运动补偿预测块的预测样本，所述第一预测数据包括N个第一样本，且所述第二预测数据包括M个第二样本，其中，M等于N/4，且用于所述第一分量的所述当前块的所述运动补偿预测块的每四个样本群集的左上以及左下样本的平均值被用于导出所述α参数、所述β参数、或所述α参数以及所述β参数。
13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一预测数据以及所述第二预测数据分别对应于用于所述第一分量以及所述第二分量的所述当前块的子取样或滤波的运动补偿预测块。
14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述α参数、所述β参数、或所述α参数以及所述β参数被确定以用于每个转换单元、每个预测单元、或每个编码单元。
15.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述交叉分量残差预测被应用到每个帧内编码的编码单元中的每个转换单元，以及被应用到每个帧间、帧间视图、或帧内块复制编码的编码单元中的每个预测单元或每个编码单元。
16.如权利要求6所述的方法，其特征在于，用于指示是否应用所述交叉分量残差预测的模式旗标被标识于用于每个帧内编码的编码单元的转换单元等级，以及被标识于用于每个帧间、帧间视图或帧内块复制编码的编码单元的预测单元或编码单元等级。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第一分量具有比所述第二分量更高的空间分辨率，在应用所述交叉分量函数来匹配所述第二分量的空间分辨率之前，所述第一分量的所述第一重建残差被子取样以导出用于所述第二分量的所述第二残差的所述残差预测子。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一分量的所述第一重建残差包括N个第一样本，且所述第二分量的所述第二残差包括M个第二样本，其中，M等于N/4，且所述第一分量的所述第一重建残差的每四个样本群集的左上以及左下样本的平均值、每四个样本群集的平均值、每四个样本群集的两个水平相邻样本的平均值、或每四个样本群集的一个角样本被用于所述残差预测子。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交叉分量残差预测被应用于编码树单元、最大编码单元、编码单元等级、预测单元等级、或转换单元等级。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，旗标被用于指示是否应用所述交叉分量残差预测，且其中，所述旗标被标识于编码树单元、最大编码单元、编码单元等级、预测单元等级、子预测单元或转换单元等级。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据是否应用所述交叉分量残差预测来选择量化参数以编码所述第二分量的所述第二残差。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个或多个语法元素被用于视频参数集、序列参数集、图片参数集、应用参数集、或条带标头以指示所述交叉分量残差预测是否被启用。
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