[发明专利]以帧间预测模式编码的块的视频编码和解码方法

说明书

本发明提供一种利用单向预测运动矢量和与合并候选相关联的第二运动矢量的双向预测帧间预测模式的方法。在编码器侧，使用从运动矢量预测(MVP)候选列表中选择的运动矢量预测子来产生用于当前块的单个预测运动矢量的已编码的运动信息。此外，根据合并索引来识别具有指向另一预测方向的第二运动矢量的合并候选。单向预测运动矢量和来自合并候选的第二运动矢量用于当前块的双向预测编码。在解码器侧，揭示了相应的解码处理。

交叉引用

本发明主张在2014年11月18日提出的申请号为62/081,128的美国临时专利申请的优先权。因此在全文中合并参考这些专利申请案。

技术领域

本发明是有关于视频编码，特别是有关于组合单向预测模式和其他预测方向上的合并模式以形成新型的双向预测的技术。

背景技术

高效率视频编码(High-Efficiency Video Coding,HEVC)是由视频编码联合协作小组(JCT-VC)开发的新的国际视频编码标准。HEVC依据基于混合块的运动补偿的类DCT变换编码架构。称为编码单元(coding unit,CU)的基本压缩单元是2Nx2N的正方形块。CU可以以最大编码单元(largest CU,LCU)开始，其也被称为HEVC中的编码树单元(coded treeunit,CTU)，并且每个CU可以递归地分成四个较小的CU，直到达到预定的最小尺寸为止。一旦完成了CU分层树的分割，每个CU根据预测类型和预测单元(prediction units,PU)分区进一步分为一个或多个PU。

为了实现HEVC中混合编码架构的最佳编码效率，针对每个PU自适应地确定预测模式以选择帧内预测或帧间预测。对于帧内预测模式，空间相邻重建像素可用于产生方向预测。HEVC最多有35个方向。对于帧间预测模式，时间重建参考帧可用于产生运动补偿预测。有三种不同的帧间模式，包括跳过(Skip)，合并(Merge)和帧间高级运动矢量预测(Advanced Motion Vector Prediction, AMVP)模式。

当PU以帧间AMVP模式编码时，利用已传输的运动矢量差值(motion vectordifferences,MVD)与运动矢量预测子(Motion Vector Predictors,MVP)一起使用来推导运动矢量，从而被执行运动补偿预测。为了在帧间AMVP模式中决定 MVP，使用高级运动矢量预测(AMVP)方案来在AMVP候选集之间来选择运动矢量预测子，AMVP候选集包括两个空间MVP和一个时间MVP。在AMVP 模式下，MVP的MVP索引和相应的MVD需要进行编码和传输。此外，帧间预测方向用于指定双向预测和单向预测(即，列表0(L0)或列表1(L1))之间的预测方向，帧间预测方向被编码并被发送。此外，每个列表的参考帧索引也被编码和发送。

当PU以跳过或合并模式编码时，除了所选择的候选的合并索引之外，不发送运动信息。在跳过和合并模式下，运动矢量差值为零，无需传输运动矢量差值。因此，由于运动矢量差值等于零，所以使用运动推断方法(motion inference methods)来恢复解码的运动矢量(即MV＝MVP)。运动矢量预测子可以对应于位于同位置(co-located)图像中的空间相邻块(空间候选)或时间块(时间候选)。根据HEVC，同位置的图像是列表0或列表1中的第一个参考图像，如切片头中被发送。在跳过PU的情况下，也省略了残留信号。为了确定跳过和合并模式的合并索引，合并方案用于在包含四个空间MVP和一个时间MVP的合并候选集中选择运动矢量预测子。