[发明专利]视频编码设备、视频解码设备、视频编码方法以及视频解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频编码技术，并且特别涉及一种参考重构的图像进行预测并且通过量化执行数据压缩的视频编码技术。

背景技术

典型的视频编码设备执行编码过程，该编码过程遵照预定的视频编码方案来生成编码数据，即比特流。在非专利文献(NPL)1中作为预定视频编码方案的代表性示例加以描述的ISO／IEC14496-10先进视频编码(AVC)中，每一帧被分成16×16像素大小的块(称为MBs(宏块))，并且每个MB进一步被分成4×4像素大小的块，将MB设为编码的最小单元。图23示出了在帧的色彩格式是YCbCr4：2：0格式和空间分辨率是QCIF(四分之一通用中间格式)的情况下块划分的示例。

每个划分的图像块按顺序输入到视频编码设备并且被编码。图24是示出了用于生成符合AVC的比特流的典型视频编码设备的结构的示例的框图。参考图24，典型视频编码设备的结构和操作描述如下。

图24中所示的视频编码设备包括变频器、量化器102、可变长度编码器103、量化控制器104、逆量化器105、逆变频器106、帧存储器107、帧内预测器108、帧间预测器109以及预测选择器110。

在从输入图像减去经过预测选择器110由帧内预测器108或帧间预测器109提供的预测图像后，至视频编码设备的输入图像作为预测误差图像输入到变频器101。

变频器101将输入预测误差图像从空间域变换到频率域，并且输出结果作为系数图像。

量化器102使用由控制量化的粒度的量化控制器104提供的量化步长来量化由变频器101提供的系数图像，并且输出作为量化的系数图像的结果。

可变长度编码器103熵编码由量化器102提供的量化的系数图像。可变长度的编码器103还编码以上由量化控制器104提供的量化步长和由预测选择器110提供的图像预测参数。这些编码的数据块被多路复用并且作为比特流从视频编码设备输出。

这里参考图25描述在可变长度编码器103处的用于量化步长的编码过程。在可变长度编码器103中，用于编码量化步长的量化步长编码器包括如图25中所示的量化步长缓冲器10311和熵编码器10312。

量化步长缓冲器10311保持量化步长Q(i-1)，其被分配给恰好在将要被编码的图像块之前被编码的先前的图像块。

如下面的式(1)中所示，从输入量化步长Q(i)减去由量化步长缓冲器10311提供的先前的量化步长Q(i-1)，并且将结果作为差值量化步长dQ(i)输入到熵编码器10312。

dQ(i)=Q(i)-Q(i-1)...(1)

熵编码器10312熵编码输入差值量化步长dQ(i)，并且输出作为对应于量化步长的码的结果。

以上描述了用于量化步长的编码过程。

量化控制器104确定用于当前输入图像块的量化步长。一般来说，量化控制器104监测可变长度编码器103的输出码率用于增加量化步长以便减少用于所关注的图像块的输出码率，或者相反地，用于减少量化步长以便增加用于所关注的图像块的输出码率。量化步长的增加或减少使视频编码设备能够以目标速率编码输入运动图像。确定的量化步长被提供至量化器102和可变长度编码器103。

由量化器102输出的量化的系数图像被逆量化器105逆量化以获得用于在编码随后的图像块中的预测的系数图像。由逆量化器105输出的系数图像被逆变频器106设置回空间域以获得预测误差图像。该预测图像被加到预测误差图像，并且结果作为重构图像被输入到帧存储器107和帧内预测器108。

帧存储器107存储在过去输入的编码图像帧的重构图像。存储在帧存储器107中的图像帧被称为参考帧。

帧内预测器108参考图像块的重构图像来生成预测图像，该图像块在当前正在被编码的图像帧内在过去被编码。

帧间预测器109参考由帧存储器107提供的参考帧来生成预测图像。

预测选择器110比较由帧内预测器108提供的预测图像与由帧间预测器109提供的预测图像，选择并且输出一个更接近于输入图像的预测图像。预测选择器110还输出关于由帧内预测器108或帧间预测器109使用的预测方法的信息(称为图像预测参数)，并且向可变长度编码器103提供该信息。

根据上面所提到的处理，典型视频编码设备压缩地编码输入移动图像以生成比特流。