具体实施方式

I、视频编解码的编码器和解码器

图3示出了根据本申请公开的一个实施例的通信系统(300)的简化框图。通信系统(300)包括多个终端装置，这些终端装置可通过例如网络(350)彼此通信。举例来说，通信系统(300)包括通过网络(350)互连的第一终端装置对(310)和(320)。在图3的实施例中，第一终端装置对(310)和(320)执行单向数据传输。举例来说，终端装置(310)可以对视频数据(例如由终端装置(310)采集的视频图片流)进行编码以通过网络(350)传输到另一终端装置(320)。已编码的视频数据以一个或多个已编码视频码流形式传输。终端装置(320)可从网络(350)接收已编码视频数据，对已编码视频数据进行解码以恢复视频数据，并根据恢复的视频数据显示视频图片。单向数据传输在媒体服务等应用中是较常见的。

在另一示例中，通信系统(300)包括执行已编码视频数据的双向传输的终端装置对(330)和(340)，该双向传输可例如在视频会议期间发生。对于双向数据传输，在一示例中，终端装置(330)和终端装置(340)中的每个终端装置可对视频数据(例如由终端装置采集的视频图片流)进行编码，以通过网络(350)传输到终端装置(330)和终端装置(340)中的另一终端装置。终端装置(330)和终端装置(340)中的每个终端装置还可接收由终端装置(330)和终端装置(340)中的另一终端装置传输的已编码视频数据，且可对该已编码视频数据进行解码以恢复视频图片，以及可根据恢复的视频数据在可访问的显示装置上显示视频图片。

在图3的示例中，终端装置(310)、终端装置(320)、终端装置(330)和终端装置(340)可被示出为服务器、个人计算机和智能电话，但本申请公开的原理可不限于此。本申请公开的实施例适用于膝上型计算机、平板电脑、媒体播放器和/或专用视频会议装置。网络(350)表示在终端装置(310)、终端装置(320)、终端装置(330)和终端装置(340)之间传送已编码视频数据的任何数目的网络，包括例如有线(连线的)和/或无线通信网络。通信网络(350)可在电路交换和/或分组交换信道中交换数据。代表性的网络可包括电信网络、局域网、广域网和/或互联网。出于本申请的目的，除非在下文中有所解释，否则网络(350)的架构和拓扑对于本申请公开的操作来说可能是无关紧要的。

作为所公开主题的应用示例，图4示出了视频编码器和视频解码器在流式传输环境中的放置方式。所公开主题可同等地适用于其它支持视频的应用，包括例如视频会议、数字TV、在包括CD、DVD、存储棒等的数字介质上存储压缩视频等等。

流式传输系统可包括采集子系统(413)，该采集子系统可包括例如数码相机的视频源(401)，该视频源创建未压缩的视频图片流(402)。在示例中，视频图片流(402)包括由数码相机拍摄的样本。相较于已编码的视频数据(404)(或已编码的视频码流)，被描绘为粗线以强调高数据量的视频图片流(402)可由电子装置(420)处理，该电子装置(320)包括耦接到视频源(401)的视频编码器(403)。视频编码器(403)可包括硬件、软件或软硬件组合以实现或实施如下文更详细地描述的所公开主题的各方面。相较于视频图片流(402)，被描绘为细线以强调较低数据量的已编码的视频数据(404)(或已编码视频码流(404))可存储在流式传输服务器(405)上以供将来使用。一个或多个流式传输客户端子系统，例如图4中的客户端子系统(406)和客户端子系统(408)，可访问流式传输服务器(405)以检索已编码的视频数据(404)的副本(407)和副本(409)。客户端子系统(406)可包括例如电子装置(430)中的视频解码器(410)。视频解码器(410)对已编码的视频数据的传入副本(407)进行解码，且产生可在显示器(412)(例如显示屏)或另一呈现装置(未描绘)上呈现的输出视频图片流(411)。在一些流式传输系统中，可根据某些视频编码/压缩标准对已编码的视频数据(404)、视频数据(407)和视频数据(409)(例如视频码流)进行编码。该些标准的示例包括ITU-T H.265。在示例中，正在开发的视频编码标准非正式地称为下一代视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，所公开的主题可用于VVC的上下文中。

应注意，电子装置(420)和电子装置(430)可包括其它组件(未示出)。举例来说，电子装置(420)可包括视频解码器(未示出)，且电子装置(430)还可包括视频编码器(未示出)。

图5示出了根据本申请公开的一个实施例的视频解码器(510)的框图。视频解码器(510)可包括在电子装置(530)中。电子装置(530)可包括接收器(531)(例如接收电路)。该视频解码器(510)可用于代替图4的示例中的视频解码器(410)。

接收器(531)可接收将由视频解码器(510)解码的一个或多个已编码视频序列；在同一实施例或另一实施例中，一次接收一个已编码视频序列，其中每个已编码视频序列的解码独立于其它已编码视频序列。可从信道(501)接收已编码视频序列，该信道可以是通向存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。接收器(531)可接收可转发到它们各自的使用实体(未标示)的已编码的视频数据以及其它数据，例如，已编码音频数据和/或辅助数据流。接收器(531)可将已编码视频序列与其它数据分开。为了防止网络抖动，缓冲存储器(515)可耦接在接收器(531)与熵解码器/解析器(520)(此后称为“解析器(520)”)之间。在某些应用中，缓冲存储器(515)是视频解码器(510)的一部分。在其它情况下，该缓冲存储器(415)可设置在视频解码器(510)外部(未标示)。而在其它情况下，视频解码器(510)的外部设置缓冲存储器(未标示)以例如防止网络抖动，且在视频解码器(510)的内部可配置另一缓冲存储器(515)以例如处理播出定时。而当接收器(531)从具有足够带宽和可控性的存储/转发装置或从等时同步网络接收数据时，也可能不需要配置缓冲存储器(515)，或可以将该缓冲存储器做得较小。为了在互联网等业务分组网络上使用，也可能需要缓冲存储器(515)，该缓冲存储器可相对较大且可有利地具有自适应性大小，且可至少部分地实施于操作系统或视频解码器(510)外部的类似元件(未标示)中。

视频解码器(510)可包括解析器(520)以根据已编码视频序列重建符号(521)。这些符号的类别包括用于管理视频解码器(510)的操作的信息，以及用以控制显示装置(512)(例如，显示屏)等显示装置的潜在信息，该显示装置不是电子装置(530)的整体部分，但可耦接到电子装置(530)，如图5所示。用于显示装置的控制信息可以是辅助增强信息(Supplemental Enhancement Information，SEI消息)或视频可用性信息(VideoUsability Information，VUI)的参数集片段(未标示)。解析器(520)可对接收到的已编码视频序列进行解析/熵解码。已编码视频序列的编码可根据视频编码技术或标准进行，且可遵循各种原理，包括可变长度编码、霍夫曼编码(Huffman coding)、具有或不具有上下文灵敏度的算术编码等等。解析器(520)可基于对应于群组的至少一个参数，从已编码视频序列提取用于视频解码器中的像素的子群中的至少一个子群的子群参数集。子群可包括图片群组(Group of Pictures，GOP)、图片、图块、切片、宏块、编码单元(Coding Unit，CU)、块、变换单元(Transform Unit，TU)、预测单元(Prediction Unit，PU)等等。解析器(520)还可从已编码视频序列提取信息，例如变换系数、量化器参数值、运动矢量等等。

解析器(520)可对从缓冲存储器(515)接收的视频序列执行熵解码/解析操作，从而创建符号(521)。

取决于已编码视频图片或一部分已编码视频图片(例如：帧间图片和帧内图片、帧间块和帧内块)的类型以及其它因素，符号(521)的重建可涉及多个不同单元。涉及哪些单元以及涉及方式可由解析器(520)从已编码视频序列解析的子群控制信息来控制。为了简洁起见，未描述解析器(520)与下文的多个单元之间的此类子群控制信息流。

除已经提及的功能块以外，视频解码器(510)可在概念上细分成如下文所描述的数个功能单元。在商业约束下运行的实际实施例中，这些单元中的许多单元彼此紧密交互并且可以至少部分地彼此集成。然而，出于描述所公开主题的目的，概念上细分成下文的功能单元是适当的。

第一单元是缩放器/逆变换单元(551)。缩放器/逆变换单元(551)从解析器(520)接收作为符号(521)的量化变换系数以及控制信息，包括使用哪种变换方式、块大小、量化因子、量化缩放矩阵等。缩放器/逆变换单元(551)可输出包括样本值的块，该样本值可输入到聚合器(555)中。

在一些情况下，缩放器/逆变换单元(551)的输出样本可属于帧内编码块；即：不使用来自先前重建的图片的预测性信息，但可使用来自当前图片的先前重建部分的预测性信息的块。此类预测性信息可由帧内图片预测单元(552)提供。在一些情况下，帧内图片预测单元(552)采用从当前图片缓冲器(558)提取的周围已重建信息生成大小和形状与正在重建的块相同的块。举例来说，当前图片缓冲器(558)缓冲部分重建的当前图片和/或完全重建的当前图片。在一些情况下，聚合器(555)基于每个样本，将帧内预测单元(552)生成的预测信息添加到由缩放器/逆变换单元(551)提供的输出样本信息中。

在其它情况下，缩放器/逆变换单元(551)的输出样本可属于帧间编码和潜在运动补偿块。在此情况下，运动补偿预测单元(553)可访问参考图片存储器(557)以提取用于预测的样本。在根据属于块的符号(521)对提取的样本进行运动补偿之后，这些样本可由聚合器(555)添加到缩放器/逆变换单元(551)的输出(在这种情况下被称作残差样本或残差信号)，从而生成输出样本信息。运动补偿预测单元(553)从参考图片存储器(557)内的地址获取预测样本可受到运动矢量控制，且该运动矢量以符号(521)的形式而供运动补偿预测单元(553)使用，该符号(421)可以具有例如X、Y和参考图片分量。运动补偿还可包括在使用子样本精确运动矢量时，从参考图片存储器(557)提取的样本值的内插、运动矢量预测机制等等。

聚合器(555)的输出样本可经受环路滤波器单元(556)中的各种环路滤波技术。视频压缩技术可包括环路内滤波器技术，该环路内滤波器技术受控于包括在已编码视频序列(也称作已编码视频码流)中并且作为来自解析器(520)的符号(521)可用于环路滤波器单元(556)的参数，然而，视频压缩技术还可响应于在解码已编码图片或已编码视频序列的先前(按解码次序)部分期间获得的元信息，以及响应于先前重建且经过环路滤波的样本值。

环路滤波器单元(556)的输出可以是样本流，该样本流可输出到显示装置(512)以及存储在参考图片存储器(557)，以用于后续的帧间图片预测。

一旦完全重建，某些已编码图片就可用作参考图片以用于将来预测。举例来说，一旦对应于当前图片的已编码图片被完全重建，且已编码图片(通过例如解析器(520))被识别为参考图片，则当前图片缓冲器(558)可变为参考图片存储器(557)的一部分，且可在开始重建后续已编码图片之前重新分配新的当前图片缓冲器。

视频解码器(510)可根据例如ITU-T H.265标准中的预定视频压缩技术执行解码操作。在已编码视频序列遵循视频压缩技术或标准的语法以及视频压缩技术或标准中记录的配置文件的意义上，已编码视频序列可符合所使用的视频压缩技术或标准指定的语法。具体地说，配置文件可从视频压缩技术或标准中可用的所有工具中选择某些工具作为在该配置文件下可供使用的仅有工具。对于合规性，还要求已编码视频序列的复杂度处于视频压缩技术或标准的层级所限定的范围内。在一些情况下，层级限制最大图片大小、最大帧率、最大重建取样率(以例如每秒兆(mega)个样本为单位进行测量)、最大参考图片大小等。在一些情况下，由层级设定的限制可通过假想参考解码器(Hypothetical ReferenceDecoder，HRD)规范和在已编码视频序列中用信号表示的HRD缓冲器管理的元数据来进一步限定。

在实施例中，接收器(531)可连同已编码视频一起接收附加(冗余)数据。该附加数据可以被包括作为已编码视频序列的一部分。该附加数据可由视频解码器(510)用以对数据进行适当解码和/或较准确地重建原始视频数据。附加数据可呈例如时间、空间或信噪比(signal noise ratio，SNR)增强层、冗余切片、冗余图片、前向纠错码等形式。

图6示出了根据本申请公开的一个实施例的视频编码器(603)的框图。视频编码器(603)包括在电子装置(620)中。电子装置(620)包括传输器(640)(例如传输电路)。视频编码器(603)可用于代替图4的示例中的视频编码器(403)。

视频编码器(603)可从视频源(601)(并非图6示例中的电子装置(620)的一部分)接收视频样本，该视频源可采集将由视频编码器(603)编码的视频图像。在另一实施例中，视频源(601)是电子装置(620)的一部分。

视频源(601)可提供将由视频编码器(603)编码的呈数字视频样本流形式的源视频序列，该数字视频样本流可具有任何合适位深度(例如：8位、10位、12位……)、任何色彩空间(例如BT.601Y CrCB、RGB……)，和任何合适的采样结构(例如Y CrCb 4:2:0、Y CrCb4:4:4)。在媒体服务系统中，视频源(601)可以是存储先前已准备的视频的存储装置。在视频会议系统中，视频源(601)可以是采集本地图像信息作为视频序列的相机。可将视频数据提供为多个单独的图片，当按顺序观看时，这些图片被赋予运动。图片自身可构建为空间像素阵列，其中取决于所用的取样结构、色彩空间等，每个像素可包括一个或多个样本。所属领域的技术人员可以很容易理解像素与样本之间的关系。下文侧重于描述样本。

根据实施例，视频编码器(603)可实时或在由应用所要求的任何其它时间约束下，将源视频序列的图片编码且压缩成已编码视频序列(643)。施行适当的编码速度是控制器(650)的一个功能。在一些实施例中，控制器(650)控制如下文所描述的其它功能单元且在功能上耦接到所述其它功能单元。为了简洁起见，图中未标示耦接。由控制器(650)设置的参数可包括速率控制相关参数(图片跳过、量化器、率失真优化技术的λ值等)、图片大小、图片群组(group of pictures，GOP)布局、最大运动矢量搜索范围等。控制器(650)可被配置为具有其它合适的功能，这些功能涉及针对某一系统设计优化的视频编码器(603)。

在一些实施例中，视频编码器(603)被配置为在编码环路中进行操作。作为简单的描述，在示例中，编码环路可包括源编码器(630)(例如，负责基于待编码的输入图片和参考图片创建符号，例如符号流)和嵌入于视频编码器(603)中的(本地)解码器(633)。解码器(633)重建符号以用类似于(远程)解码器创建样本数据的方式创建样本数据(因为在所公开主题所考虑的视频压缩技术中，符号与已编码视频码流之间的任何压缩是无损的)。将重建的样本流(样本数据)输入到参考图片存储器(634)。由于符号流的解码产生与解码器位置(本地或远程)无关的位精确结果，因此参考图片存储器(634)中的内容在本地编码器与远程编码器之间也是按比特位精确对应的。换句话说，编码器的预测部分“看到”的参考图片样本与解码器将在解码期间使用预测时所“看到”的样本值完全相同。这种参考图片同步性基本原理(以及在例如因信道误差而无法维持同步性的情况下产生的漂移)也用于一些相关技术。

“本地”解码器(633)的操作可与例如已在上文结合图5详细描述视频解码器(510)的“远程”解码器相同。然而，另外简要参考图5，当符号可用且熵编码器(645)和解析器(520)能够无损地将符号编码/解码为已编码视频序列时，包括缓冲存储器(515)和解析器(520)在内的视频解码器(510)的熵解码部分，可能无法完全在本地解码器(633)中实施。

此时可以观察到，除存在于解码器中的解析/熵解码之外的任何解码器技术，也必定以基本上相同的功能形式存在于对应的编码器中。出于此原因，所公开主题侧重于解码器操作。可简化编码器技术的描述，因为编码器技术与全面地描述的解码器技术互逆。仅在某些区域中需要更详细的描述，并且在下文提供。

在操作期间，在一些示例中，源编码器(630)可执行运动补偿预测编码。参考来自视频序列中被指定为“参考图片”的一个或多个先前已编码图片，该运动补偿预测编码对输入图片进行预测性编码。以此方式，编码引擎(632)对输入图片的像素块与参考图片的像素块之间的差异进行编码，该参考图片可被选作该输入图片的预测参考。

本地视频解码器(633)可基于源编码器(630)创建的符号，对可指定为参考图片的图片的已编码视频数据进行解码。编码引擎(632)的操作可有利地为有损过程。当已编码视频数据可在视频解码器(图6中未示)处被解码时，重建的视频序列通常可以是带有一些误差的源视频序列的副本。本地视频解码器(633)复制解码过程，该解码过程可由视频解码器对参考图片执行，且可使重建的参考图片存储在参考图片高速缓存(634)中。以此方式，视频编码器(603)可在本地存储重建的参考图片的副本，该副本与将由远端视频解码器获得的重建参考图片具有共同内容(不存在传输误差)。

预测器(635)可针对编码引擎(632)执行预测搜索。即，对于将要编码的新图片，预测器(635)可在参考图片存储器(634)中搜索可作为该新图片的适当预测参考的样本数据(作为候选参考像素块)或某些元数据，例如参考图片运动矢量、块形状等。预测器(635)可基于样本块逐像素块操作，以找到合适的预测参考。在一些情况下，如由预测器(635)获得的搜索结果所确定的那样，输入图片可具有从参考图片存储器(634)中存储的多个参考图片取得的预测参考。

控制器(650)可管理源编码器(630)的编码操作，包括例如设置用于对视频数据进行编码的参数和子群参数。

可在熵编码器(645)中对所有上述功能单元的输出进行熵编码。熵编码器(645)根据例如霍夫曼编码、可变长度编码、算术编码等技术对各种功能单元生成的符号进行无损压缩，从而将该符号转换成已编码视频序列。

传输器(640)可缓冲由熵编码器(645)创建的已编码视频序列，从而为通过通信信道(660)进行传输做准备，该通信信道可以是通向将存储已编码的视频数据的存储装置的硬件/软件链路。传输器(640)可将来自视频编码器(603)的已编码视频数据与要传输的其它数据合并，该其它数据例如是已编码音频数据和/或辅助数据流(未示出来源)。

控制器(650)可管理视频编码器(603)的操作。在编码期间，控制器(650)可以为每个已编码图片分配某一已编码图片类型，但这可能影响可应用于相应的图片的编码技术。例如，通常可将图片分配为以下任一种图片类型：

帧内图片(I图片)，其可以是不将序列中的任何其它图片用作预测源就可被编码和解码的图片。一些视频编解码器容许不同类型的帧内图片，包括例如独立解码器刷新(Independent Decoder Refresh，“IDR”)图片。所属领域的技术人员了解I图片的变体及其相应的应用和特征。

预测性图片(P图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，该帧内预测或帧间预测使用至多一个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。

双向预测性图片(B图片)，其可以是可使用帧内预测或帧间预测进行编码和解码的图片，该帧内预测或帧间预测使用至多两个运动矢量和参考索引来预测每个块的样本值。类似地，多个预测性图片可使用多于两个参考图片和相关联元数据以用于重建单个块。

源图片通常可在空间上细分成多个样本块(例如，4×4、8×8、4×8或16×16个样本的块)，且逐块进行编码。这些块可参考其它(已编码)块进行预测编码，该其它块由应用于块的相应图片的编码分配来确定。举例来说，I图片的块可进行非预测编码，或该块可参考同一图片的已编码的块来进行预测编码(空间预测或帧内预测)。P图片的像素块可参考一个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。B图片的块可参考一个或两个先前编码的参考图片通过空间预测或通过时域预测进行预测编码。

视频编码器(603)可根据例如ITU-T H.265建议书的预定视频编码技术或标准执行编码操作。在操作中，视频编码器(603)可执行各种压缩操作，包括利用输入视频序列中的时间和空间冗余的预测编码操作。因此，已编码视频数据可符合所用视频编码技术或标准指定的语法。

在实施例中，传输器(640)可在传输已编码的视频时传输附加数据。源编码器(630)可将此类数据作为已编码视频序列的一部分。附加数据可包括时间/空间/SNR增强层、冗余图片和切片等其它形式的冗余数据、SEI消息、VUI参数集片段等。

采集到的视频可作为呈时间序列的多个源图片(视频图片)。帧内图片预测(常常简化为帧内预测)利用给定图片中的空间相关性，而帧间图片预测则利用图片之间的(时间或其它)相关性。在示例中，将正在编码/解码的特定图片分割成块，正在编码/解码的特定图片被称作当前图片。在当前图片中的块类似于视频中先前已编码且仍被缓冲的参考图片中的参考块时，可通过称作运动矢量的矢量对当前图片中的块进行编码。该运动矢量指向参考图片中的参考块，且在使用多个参考图片的情况下，该运动矢量可具有识别参考图片的第三维度。

在一些实施例中，双向预测技术可用于帧间图片预测中。根据双向预测技术，使用两个参考图片，例如按解码次序都在视频中的当前图片之前(但按显示次序可能分别是过去和将来)的第一参考图片和第二参考图片。可通过指向第一参考图片中的第一参考块的第一运动矢量和指向第二参考图片中的第二参考块的第二运动矢量对当前图片中的块进行编码。具体来说，可通过第一参考块和第二参考块的组合来预测该块。

此外，合并模式技术可用于帧间图片预测中以改善编码效率。

根据本申请公开的一些实施例，例如帧间图片预测和帧内图片预测的预测以块为单位执行。举例来说，根据HEVC标准，将视频图片序列中的图片划分成编码树单元(codingtree unit，CTU)以用于压缩，图片中的CTU具有相同大小，例如64×64像素、32×32像素或16×16像素。一般来说，CTU包括三个编码树块(coding tree block，CTB)，该三个编码树块是一个亮度CTB和两个色度CTB。还可将每个CTU递归地以四叉树拆分为一个或多个编码单元(coding unit，CU)。举例来说，可将64×64像素的CTU拆分为一个64×64像素的CU，或4个32×32像素的CU，或16个16×16像素的CU。在示例中，分析每个CU以确定用于CU的预测类型，例如帧间预测类型或帧内预测类型。取决于时间和/或空间可预测性，将CU拆分为一个或多个预测单元(prediction unit，PU)。通常，每个PU包括亮度预测块(predictionblock，PB)和两个色度PB。在实施例中，编码(编码/解码)中的预测操作以预测块为单位来执行。以亮度预测块作为预测块的示例，预测块包括针对像素的值(例如，亮度值)的矩阵，所述像素为例如8×8像素、16×16像素、8×16像素、16×8像素等等。

图7示出了根据本申请公开的另一实施例的视频编码器(703)的图。视频编码器(703)被配置为接收视频图片序列中的当前视频图片内的样本值的处理块(例如预测块)，且将该处理块编码到作为已编码视频序列的一部分的已编码图片中。在一个示例中，视频编码器(703)用于代替图4示例中的视频编码器(403)。

在HEVC实施例中，视频编码器(703)接收用于处理块的样本值的矩阵，该处理块为例如8×8样本的预测块等。视频编码器(703)使用例如率失真(rate-distortion，RD)优化来确定是否使用帧内模式、帧间模式或双向预测模式来最佳地编码该处理块。当在帧内模式中编码处理块时，视频编码器(703)可使用帧内预测技术以将处理块编码到已编码图片中；且当在帧间模式或双向预测模式中编码处理块时，视频编码器(703)可分别使用帧间预测或双向预测技术将处理块编码到已编码图片中。在某些视频编码技术中，合并模式可以是帧间图片预测子模式，其中，在不借助预测器外部的已编码运动矢量分量的情况下，从一个或多个运动矢量预测器导出运动矢量。在某些其它视频编码技术中，可存在适用于主题块的运动矢量分量。在实施例中，视频编码器(703)包括其它组件，例如用于确定处理块模式的模式决策模块(未示出)。

在图7的示例中，视频编码器(703)包括如图7所示的耦接到一起的帧间编码器(730)、帧内编码器(722)、残差计算器(723)、开关(726)、残差编码器(724)、通用控制器(721)和熵编码器(725)。

帧间编码器(730)被配置为接收当前块(例如处理块)的样本、比较该块与参考图片中的一个或多个参考块(例如先前图片和后来图片中的块)、生成帧间预测信息(例如根据帧间编码技术的冗余信息描述、运动矢量、合并模式信息)、以及基于帧间预测信息使用任何合适的技术计算帧间预测结果(例如已预测块)。在一些示例中，参考图片是基于已编码的视频信息解码的已解码参考图片。

帧内编码器(722)被配置为接收当前块(例如处理块)的样本、在一些情况下比较该块与同一图片中已编码的块、在变换之后生成量化系数、以及在一些情况下还(例如根据一个或多个帧内编码技术的帧内预测方向信息)生成帧内预测信息。在示例中，帧内编码器(722)还基于帧内预测信息和同一图片中的参考块计算帧内预测结果(例如已预测块)。

通用控制器(721)被配置为确定通用控制数据，且基于该通用控制数据控制视频编码器(703)的其它组件。在示例中，通用控制器(721)确定块的模式，且基于该模式将控制信号提供到开关(726)。举例来说，当该模式是帧内模式时，通用控制器(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧内模式结果，且控制熵编码器(725)以选择帧内预测信息且将该帧内预测信息添加在码流中；以及当该模式是帧间模式时，通用控制器(721)控制开关(726)以选择供残差计算器(723)使用的帧间预测结果，且控制熵编码器(725)以选择帧间预测信息且将该帧间预测信息添加在码流中。

残差计算器(723)被配置为计算所接收的块与选自帧内编码器(722)或帧间编码器(730)的预测结果之间的差(残差数据)。残差编码器(724)被配置为基于残差数据操作，以对残差数据进行编码以生成变换系数。在示例中，残差编码器(724)被配置为将残差数据从空间域转换至频域，且生成变换系数。变换系数接着经受量化处理以获得量化的变换系数。在各种实施例中，视频编码器(703)还包括残差解码器(728)。残差解码器(728)被配置为执行逆变换，且生成已解码残差数据。已解码残差数据可适当地由帧内编码器(722)和帧间编码器(730)使用。举例来说，帧间编码器(730)可基于已解码残差数据和帧间预测信息生成已解码块，且帧内编码器(722)可基于已解码残差数据和帧内预测信息生成已解码块。适当处理已解码块以生成已解码图片，且在一些示例中，该已解码图片可在存储器电路(未示出)中缓冲并用作参考图片。

熵编码器(725)被配置为将码流格式化以产生已编码的块。熵编码器(725)根据例如HEVC标准的合适标准而包括各种信息。在示例中，熵编码器(725)被配置为将通用控制数据、所选预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、残差信息和其它合适的信息包括在码流中。应注意，根据所公开的主题，当在帧间模式或双向预测模式的合并子模式中对块进行编码时，不存在残差信息。

图8示出了根据本申请公开的另一实施例的视频解码器(810)的图。视频解码器(810)被配置为接收作为已编码视频序列的一部分的已编码图像，且对该已编码图像进行解码以生成重建的图片。在示例中，视频解码器(810)用于代替图4示例中的视频解码器(410)。

在图8的示例中，视频解码器(810)包括如图8中所示的耦接到一起的熵解码器(871)、帧间解码器(880)、残差解码器(873)、重建模块(874)和帧内解码器(872)。

熵解码器(871)可被配置为根据已编码图片来重建某些符号，这些符号表示构成该已编码图片的语法元素。此类符号可包括例如用于对该块进行编码的模式(例如帧内模式、帧间模式、双向预测模式、后两者的合并子模式或另一子模式)、可识别分别供帧内解码器(872)或帧间解码器(880)用以进行预测的某些样本或元数据的预测信息(例如帧内预测信息或帧间预测信息)、呈例如量化的变换系数形式的残差信息等等。在示例中，当预测模式是帧间或双向预测模式时，将帧间预测信息提供到帧间解码器(880)；以及当预测类型是帧内预测类型时，将帧内预测信息提供到帧内解码器(872)。残差信息可经受逆量化并提供到残差解码器(873)。

帧间解码器(880)被配置为接收帧间预测信息，且基于该帧间预测信息生成帧间预测结果。

帧内解码器(872)被配置为接收帧内预测信息，且基于该帧内预测信息生成预测结果。

残差解码器(873)被配置为执行逆量化以提取解量化的变换系数，且处理该解量化的变换系数，以将残差从频域转换到空间域。残差解码器(873)还可能需要某些控制信息(用以包括量化器参数(QP))，且该信息可由熵解码器(871)提供(未标示数据路径，因为这仅仅是低量控制信息)。

重建模块(874)被配置为在空间域中组合由残差解码器(873)输出的残差与预测结果(可由帧间预测模块或帧内预测模块输出)以形成重建的块，该重建的块可以是重建的图片的一部分，该重建的图片继而可以是重建的视频的一部分。应注意，可执行诸如解块操作等其它合适的操作来改善视觉质量。

应注意，可使用任何合适的技术来实施视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。在实施例中，可使用一个或多个集成电路来实施视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(703)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。在另一实施例中，可使用执行软件指令的一个或多个处理器来实施视频编码器(403)、视频编码器(603)和视频编码器(603)以及视频解码器(410)、视频解码器(510)和视频解码器(810)。

II、变换处理技术

1、包括四叉树划分结构的块划分结构

块划分结构可以被称为编码树。在一些实施例中，使用四叉树结构将编码树单元(CTU)分割成编码单元(CU)以适应各种局部特征。在CU级别上决策是使用帧间图片(时间)预测还是帧内图片(空间)预测来编码图像区域。根据预测单元(PU)分割类型，可以将每个CU进一步分割成一个、两个或四个PU。在一个PU内应用相同的预测过程，并以PU为基础将相关信息传输到解码器。

在通过应用基于PU分割类型的预测过程获得残差块之后，可以根据另一个四叉树结构将CU划分成变换单元(TU)。由此可见，存在多种划分概念，包括CU、PU以及TU。在一些实施例中，CU或TU可以仅是正方形，而PU可以是正方形或矩形。在一些实施例中，可将一个编码块进一步分割成四个正方形子块，并针对每一个子块(即，TU)执行变换。使用被称为残差四叉树(RQT)的四叉树结构来将每个TU进一步递归地分割成更小的Tu。

在一些实施例中，可在图片边界处采用隐式四叉树分割，以使得块保持四叉树分割，直到其大小适合图片边界为止。

2、四叉树加二叉树(QTBT)块划分结构

在一些实施例中，采用QTBT结构。QTBT结构摈弃了多种划分类型的概念(CU、PU和TU的概念)，且支持更灵活的CU划分形状。在QTBT块结构中，CU可以为正方形或矩形形状。

图9A示出了使用图9B所示的QTBT结构(920)划分的CTU(910)。首先用四叉树结构划分该CTU(910)。进一步地，用二叉树结构或四叉树结构划分该四叉树叶节点。在二叉树分割中，可以有两种分割类型：对称水平分割和对称垂直分割。二叉树叶节点被称为CU，该CU可用于预测和变换处理而无需任何进一步的划分。因此，CU、PU和TU在QTBT编码块结构中具有相同的块大小。

在一些实施例中，CU可包括不同颜色分量的编码块(CB)。例如，在4：2：0色度格式的P切片和B切片的情况下，一个CU包括一个亮度CB和两个色度CB。CU可以包括单色分量的CB。例如，在I切片的情况下，一个CU仅包括一个亮度CB或仅包括两个色度CB。

在一些实施例中，针对QTBT划分方案限定了以下参数：

–CTU size：四叉树的根节点大小，例如与在HEVC中的概念相同。

–MinQTsize：允许的四叉树叶节点大小的最小值。

–MaxBTsize：允许的二叉树根节点大小的最大值。

–MaxBTDepth：允许的二叉树的最大深度。

–MinBTsize：允许的二叉树叶节点大小的最小值。

在QTBT划分结构的一个示例中，CTU size被设置为128×128的亮度样本和两个对应的64×64块的色度样本，MinQTSize被设置为16×16，MaxBTsize被设置为64×64，MinBTsize(针对宽度和高度二者)被设置为4×4，MaxBTDepth被设置为4。首先将四叉树划分应用于CTU以生成四叉树叶节点。四叉树叶节点的大小可以从16×16(即MinQTSize)到128×128(即CTU size)。如果四叉树叶节点是128×128，由于该大小超过了MaxBTSize(即64×64)，则不会用二叉树对该四叉树叶节点进行进一步划分。否则，将用二叉树进一步划分该四叉树叶节点。因此，四叉树叶节点也可以是二叉树的根节点，并且该二叉树的深度为0。

当二叉树深度达到MaxBTDepth(即4)时，不再考虑进行分割。当二叉树节点的宽度等于MinBTSize(即4)时，不再考虑进行水平分割。类似地，当二叉树节点的高度等于MinBTSize时，不再考虑进行垂直分割。通过预测和变换处理对二叉树的叶节点进行进一步处理，而不对该二叉树的叶节点进行任何进一步的划分。在一个实施例中，最大的CTU大小是256×256个亮度样本。

在图9A和图9B中，实线表示四叉树分割，虚线表示二叉树分割。在二叉树的每个分割(即非叶)节点中，用信号通知(signal)一个标志以指示使用哪种分割类型(即，水平或垂直)。例如，0指示水平分割，1指示垂直分割。对于四叉树分割，不需要指示分割类型，这是因为四叉树分割总是水平地以及垂直地将一个块分割成大小相等的4个子块。

在一些实施例中，QTBT方案支持亮度和色度具有单独的QTBT结构的灵活性。例如，对于P切片和B切片来说，一个CTU中的亮度块和色度块共享相同的QTBT结构。不过，对于I切片来说，通过QTBT结构将亮度CTB划分为CU，通过另一QTBT结构将色度块划分为色度CU。因此，I切片中的CU可包括亮度分量的编码块或两个色度分量的编码块，而P切片或B切片中的CU可包括所有三种颜色分量的编码块。

在一些实施例中，限制对小块的帧间预测以减少运动补偿的存储器存取。例如，不支持针对4×8和8×4块的双向预测，不支持针对4×4块的帧间预测。

3、三叉树(TT)块划分结构

在一些实施例中，使用多类型树(MTT)结构来划分图像。MTT结构是比QTBT结构更灵活的树形结构。在MTT中，除了四叉树和二叉树之外，还采用图9C和图9D中分别示出的水平中心侧三叉树和垂直中心侧三叉树。三叉树划分可以对四叉树划分和二叉树划分进行补充。例如，三叉树划分能够采集位于块中心的对象，而四叉树和二叉树可以横跨块中心进行分割。三叉树所划分的宽度和高度是2的幂，因此不需要额外的变换划分。

在一个示例中，两层树的设计主要是为了降低复杂度。例如，树的遍历复杂度是T^D，其中T表示分割类型的数量，D是树的深度。

4、主变换示例

在一些实施例中，例如在HEVC中，4-点DCT-2变换、8-点DCT-2变换、16-点DCT-2变换和32-点DCT-2变换被用作主变换。图10A至图10D分别示出了4-点DCT-2变换、8-点DCT-2变换、16-点DCT-2变换以及32点DCT-2变换的变换核心矩阵。那些变换核心矩阵的元素可以使用8位整数来表示，因此那些变换核心矩阵被称为8位变换核心。如图所示，较小DCT-2的变换核心矩阵是较大DCT-2的变换核心矩阵的一部分。

DCT-2核心矩阵显示出了对称/反对称特性。因此，可支持所谓的“局部蝶式(partial butterfly)”实现以减少运算(乘法、加法/减法、移位)的次数。可以使用部分蝶式实现来获得与矩阵乘法相同的结果。

5、附加的主变换示例

在一些实施例中，除了上述的4-点DCT-2变换、8-点DCT-2变换、16-点DCT-2变换和32-点DCT-2变换之外，还使用附加的2-点DCT-2和64-点DCT-2。图11A至图11E示出了64-点DCT-2变换的64×64变换核心矩阵。

在一些实施例中，除了DCT-2和4×4DST-7变换之外，还使用自适应多核变换(AMT)(也称为增强的多核变换(EMT)或多核变换选择(MTS))对帧间编码块和帧内编码块进行残差编码。除了DCT-2变换之外，AMT还使用从离散余弦变换(DCT)/离散正弦变换(DST)族中选择的多个变换，例如DST-7或DCT-8变换的变换核心矩阵。图12示出了所选择的DST/DCT变换的变换基函数。

在一些实施例中，用8位表示来表示AMT中使用的DST/DCT变换核心矩阵。在一些实施例中，将AMT应用于宽度和高度均小于或等于32的CU。可以通过标志(例如，mts_flag)来控制是否应用AMT。例如，当mts_flag等于0时，仅应用DCT-2来对残差块进行编码。当mts_flag等于1时，可进一步使用2bin来用信号通知索引(例如，mts_idx)，以指定要使用的水平变换和垂直变换。

图13示出了索引(例如，mts_idx)值与相应的水平变换或垂直变换之间的映射关系表(1300)。mts_idx的值为-1的行(1301)对应于标志(例如，mts_flag)等于0且使用DCT-2变换的情况。mts_idx的值为0、1、2或3的行(1302)-(1305)对应于mts_flag等于1的情况。在表(1300)的右边两列中，0表示DCT-2变换类型，1表示DST-7变换类型，2表示DCT-8变换类型。

图14A至图14D示出了DST-7变换的变换核心矩阵。图15A至图15D示出了DCT-8变换的变换核心矩阵。

6、帧内子划分(ISP)编码模式

在一些实施例中，采用ISP编码模式。在ISP编码模式中，亮度帧内预测块可被垂直或水平地划分为2个或4个子分区。子分区的数量可以取决于块的大小。图16示出了取决于块大小的子分区的数量。图17示出了将4×8或8×4的块划分为两个子分区的示例。图18示出了将块大小大于4×8或8×4的块划分为四个子分区的示例。在一个示例中，所有的子分区都满足具有至少16个样本的条件。在一个示例中，ISP不应用于色度分量。

在一个示例中，对于从编码块划分的子分区中的每一个子分区，通过对编码器发送的各个系数进行熵解码，然后对这些系数进行逆量化和逆变换，来生成残差信号。然后，对子分区中的第一子分区进行帧内预测以生成预测信号。将该预测信号添加至第一子分区的对应残差信号以获得相应的重建样本。此后，该第一子分区的重建样本值可用于生成子分区中的第二子分区的预测。可以逐个子分区地重复进行该过程，直到编码块的所有子分区都被重建。在一个示例中，所有子分区共享相同的帧内模式。

在一个实施例中，仅使用作为最可能模式(most probable mode，MPM)列表的一部分的帧内模式来对ISP编码模式进行测试。因此，如果块使用ISP，则MPM标志可以被推断为1。此外，当ISP被用于某个块时，将修改相应的MPM列表以排除DC模式，并对ISP水平分割的水平帧内模式和ISP垂直分割的垂直帧内模式进行优先级排序。

在ISP编码模式中，由于针对每个子分区单独执行变换和重建，因此可以将每个子分区视为一个TU。

图19A至图19B示出了用于ISP编码模式的语法元素(1900)的示例。如框(1910)中所示，语法元素(例如，intra_subpartitions_mode_flag)指示是否使用ISP。语法元素(例如，intra_subpartitions_split_flag)指示划分的方向(垂直或水平)。

7、子块变换(sub-block transform，SBT)

在一些实施例中，采用SBT，也称为空间变化变换(spatially varyingtransform，SVT)。SBT可应用于帧间预测残差。在一些示例中，残差块包括在编码块中并且小于编码块。因此，SBT中的变换大小小于编码块大小。可以将未由残差块覆盖的区域假设为零残差，因此不对该区域进行变换处理。

图20A至图20D示出了SBT中支持的子块类型(SVT-H、SVT-V)(例如，水平划分或垂直划分)、大小以及位置(例如，左半部、左侧四分之一、右半部、右侧四分之一、上半部、上侧四分之一、下半部、下侧四分之一)。字母“A”标记的阴影区域是经过变换的残差块，而其他区域被假设为不进行变换的零残差。

作为示例，图21A至图21I示出了当使用SBT时对视频编码标准(即，VVC)的规范文本的更改。在框(2101)至框(2113)中示出了所添加的文本。如图所示，可以用信号发送附加的语法元素，例如附加位cu_sbt_flag、cu_sbt_quad_flag、cu_sbt_horizontal_flag以及cu_sbt_pos_flag，以分别指示子块类型(水平或垂直)、大小(一半或四分之一)以及位置(左侧、右侧、上部或下部)。

8、YUV格式

图22示出了在一些实施例中使用的不同的YUV格式(例如，4：4：4、4：2：2、4：1：1以及4：2：0)。在一个示例中，分量间线性模型帧内预测(cross component linear modelintra prediction)被用于4：2：0格式。如图22所示，可以应用六抽头内插滤波器来获得与色度样本对应的下采样亮度样本。在一个示例中，可以根据附近的重建亮度样本(用Rec_L[x,y]表示)如下来计算下采样亮度样本Rec'_L[x,y]：

Rec'_L[x,y]＝(2×Rec_L[2x,2y]+2×Rec_L[2x,2y+1]+

Rec_L[2x-1,2y]+Rec_L[2x+1,2y]+

Rec_L[2x-1,2y+1]+Rec_L[2x+1,2y+1]+4)＞＞3

下采样亮度样本Rec'_L[x,y]可以用于通过使用分量间线性模型模式来预测色度样本。

9、虚拟流水线数据单元(VPDU)

虚拟流水线数据单元(VPDU)可以被限定为图片中的非重叠的MxM-亮度(L)/N×N-色度(C)单元。在一些硬件解码器实现中，由多个流水线级同时处理连续的VPDU。不同级同时处理不同的VPDU。VPDU的大小可以与流水线级中的缓冲区大小大致成正比，以期望将VPDU大小保持在一定大小(例如，64×64或更小)。在某些解码器中，将VPDU大小设置为最大变换单元(TU)大小。将最大TU大小从HEVC中的32×32-L/16×16-C扩大为当前VVC中的64×64-L/32×32-C会带来编码增益，相较于HEVC，这有望产生4倍的VPDU大小。然而，VVC中采用的用于实现附加编码增益的BT和TT结构可以被递归地应用于128×128-L/64×64-C编码树块，相较于HEVC，这导致16倍的VPDU大小(128×128-L/64×64-C)。

图23示出了某些不允许的TT和BT划分。

为了将VPDU大小保持为64×64个亮度样本，在一些实施例中应用某些(具有语法信令修改的)划分限制条件。

-不允许将TT拆分用于宽度或高度、或者宽度和高度二者均等于128的CU。

-对于其中N≤64的128×N CU(即，宽度等于128且高度小于128)，不允许进行水平BT划分。

-对于其中N≤64的N×128CU(即，高度等于128且宽度小于128)，不允许进行垂直BT划分。

III、变换块划分和处理技术

在一些实施例中，使用固定的最大允许变换单元(TU)大小或最大TU大小(例如，64×64个像素或样本)。在一些实施例中，使用可控制或可配置的最大TU大小，这是因为最大TU大小会影响硬件复杂度，例如影响编码器实现(例如，流水线中间缓冲区大小、乘法器的数目等)。例如，除了64×64个样本大小之外，最大TU大小可以是其他大小，例如32×32个样本大小、16×16个样本大小等。

在一些视频标准中，可以使用SBT和ISP。例如，在SBT中，用信号通知SPS标志(例如sps_sbt_max_size_64_flag)，以指示最大SBT大小是32-长度还是64-长度。当sps_sbt_max_size_64_flag为真(即，最大SBT大小为64-长度)且最大TU大小为32-点时，可能会触发编码器崩溃。通常，L-长度或L-点大小是指一个CU、一个TU、一个CB、一个TB、一个VPDU等的最大尺寸。例如，当最大TU大小是32-点或32-长度时，TU的宽度和高度小于或等于32。

在一些实施例中，各种CU大小都允许ISP模式，然而，当最大TU大小被设置为小于64时，无论是执行隐式变换拆分还是执行使用具有信令的ISP的显式变换拆分，都会发生冲突。例如，当最大TU大小为16时，对于64×16CU来说，在不使用ISP时，该CU可以被隐式地拆分为四个16×16TU。在使用ISP时，可以使用垂直ISP来划分64×16CU，因此在使用信令的情况下该CU可以被拆分成四个16×16TU。

当最大TU大小小于64×64时，TU处理次序需要与VPDU的实现对准。

本文所述的实施例可以单独使用或以任何顺序组合使用。此外，这些实施例可以通过编码器、解码器等中的处理电路(例如，一个或多个处理器或一个或多个集成电路)来实现。在一个示例中，该一个或多个处理器执行存储在非暂时性计算机可读介质中的程序。

在本公开中，高层语法(high-level syntax，HLS)元素可以指视频参数集(VPS)、序列参数集(SPS)、图片参数集(PPS)、切片标头，图块标头，图块群组标头等。CTU标头可以指用于CTU的用信号通知的一个或多个语法元素，该语法元素例如作为标头信息。在一个示例中，CTU大小是最大CU大小。

通常，当已知某个单元(例如，TU、CU)的亮度大小(由亮度样本表示)时，可以获得由多个色度样本指定的相应的色度大小。在一个示例中，使用4：2：0的YUV格式，并且CU的大小为64×64个亮度样本(或64×64-L)。因此，CU的大小为32x32个色度样本(或32×32-C)。CU大小可以为64×64-L、32×32-C或64×64-L/32×32-C。类似地，TU的大小为64×64个亮度样本(或64×64-L)。因此，TU的大小为32×32个色度样本(或32×32-C)。TU大小可以为64×64-L、32×32-C或64×64-L/32×32-C。例如，TU包括一个亮度变换块(TB)和两个色度TB。亮度TB的大小为64×64-L，且色度TB中的每一个TB的大小为32×32-C。通常，针对CU或TU所描述的实施例和方法可以分别适用于CB和TB。

CU可以包括一个64×64-L的亮度块和两个32×32-C的色度块。在以下描述中，使用TU中的亮度样本来表示TU大小。例如，M个样本的最大TU大小是指M个亮度样本的最大TU大小。类似地，诸如VPDU大小和CU大小之类的其他大小也分别使用相应单元(例如VPDU和CU)中对应的亮度样本来表示。当然，也可以使用色度样本或亮度样本和色度样本的组合来表示TU大小、VPDU大小、CU大小等。

单元的大小可以指单元的宽度、高度或面积。例如，最大TU大小可以指最大TU的宽度、高度或面积。通常，TU、CU、VPDU等可以具有任何合适的形状，包括矩形形状、正方形形状、“L”形状或任何合适的形状。当单元的形状不规则时(例如“L”形状)，单元大小可以指单元的面积。

在一些实施例中，可在已编码视频码流中(例如在SPS和PPS中)用信号通知VPDU大小和/或最大TU大小。如上所述，可以按照亮度样本的形式来用信号通知VPDU大小和/或最大TU大小。可替选地，可以按照色度样本的形式来用信号通知VPDU大小和/或最大TU大小。

在一些实施例中，可以将VPDU大小和/或最大TU大小存储在编码器和/或解码器中，因此不用信号通知VPDU大小和/或最大TU大小。在一个示例中，可以将VPDU大小和/或最大TU大小存储在配置文件和/或层级限定中。VPDU大小和/或最大TU大小可以被存储为亮度样本或色度样本的形式。

在一些实施例中，多个VPDU共享相同的大小，但是可以具有不同的形状。例如，当VPDU大小按亮度样本形式为4096时，VPDU的形状可以为64×64的正方形形状或32×128的矩形形状。VPDU还可以具有其他形状，例如L形，只要VPDU大小按亮度样本形式是4096即可。以上描述也适用于某些TU。

1、示例A

根据本发明的各方面，最大可允许TU大小(也称为最大TU大小)是M个样本(例如，M×M个样本的大小)。在一个示例中，TU的最大宽度和最大高度是M。在一个示例中，TU的最大面积是M×M。处理数据单元大小(例如VPDU大小)是K个样本(例如，K×K个样本的大小)。在一个示例中，处理数据单元大小的最大宽度和最大高度是K。在一个示例中，处理数据单元大小的最大面积是K×K。W×H的CU的宽度为W个样本，高度为H个样本。可以基于CU大小和处理数据单元大小K将CU划分成多个子单元(称为子处理单元(SPU))。可以使用任何合适的划分结构或任何合适的划分结构的组合(例如QTBT、QT、BT、TT或其组合)将CU划分成SPU。这些SPU可以具有相同的大小或不同的大小。

在一个实施例中，当CU的宽度W或高度H大于K时，将该CU划分为多个SPU。在一个示例中，这些SPU具有相同的大小(即，SPU大小)且每个SPU的大小为Min(W,K)×Min(H,K)个样本。因此，每个SPU的宽度是W和K中的最小值，且SPU的高度是H和K中的最小值。在一些示例中，在划分CU之前，可以基于CU的大小和处理数据单元大小K来确定是否划分CU。

CU中的SPU可以进一步被划分为其大小例如为M×M个样本的TU。在一些示例中，SPU可以被划分为其大小为Min(W,K,M)×Min(H,K,M)的TU。在一些示例中，在划分SPU之前，可基于SPU的大小和最大TU大小M来确定是否划分SPU。可使用任何合适的划分结构或任何合适的划分结构的组合(例如QTBT、QT、BT、TT或其组合)来划分SPU。根据本发明的各方面，可基于SPU的大小和最大TU大小M来确定用于划分SPU的一个或多个划分结构。在一个示例中，可使用所确定的一个或多个划分结构将SPU递归地拆分成多个TU。

在一个示例中，当SPU的宽度和高度大于最大TU大小M时，使用四叉树划分结构将SPU拆分成M×M的多个TU。可以使用四叉树划分结构将SPU递归地拆分成TU。

在一个示例中，当SPU的宽度大于M且SPU的高度等于M时，使用垂直二叉树划分结构将SPU拆分成M×M的TU。例如，M是32且SPU的大小为64×32。因此，SPU的宽度为64，SPU的高度为32。因此，可使用垂直二叉树划分结构将SPU拆分成32×32的两个TU。可以使用垂直二叉树划分结构将SPU递归地拆分成TU。

在一个示例中，当SPU的宽度大于M且SPU的高度小于M时，可以使用垂直二叉树划分结构将SPU拆分成TU，其中，这些TU的宽度是M且高度等于SPU的高度。

在一个示例中，当SPU的高度大于M且SPU的宽度等于M时，使用水平二叉树划分结构将SPU拆分成M×M的TU。可以使用水平二叉树划分结构将SPU递归地拆分成TU。例如，M是32且SPU的大小为32×64。因此，SPU的宽度为32，SPU的高度为64。因此，可以使用水平二叉树划分结构将SPU拆分成32×32的两个TU。

当SPU的高度大于M且SPU的宽度小于M时，可以使用水平二叉树划分结构将SPU拆分成TU，其中，这些TU的高度为M且宽度等于SPU的宽度。

图24中的变换树语法示出了拆分SPU以及用于处理TU的处理顺序的示例。

在一个示例中，可以按两步操作来划分W×H的CU。在第一个操作中，CU被划分为SPU，其中每个SPU的大小为Min(W,K)×Min(H,K)。随后，在第二个操作中，每个SPU被进一步划分成TU，其中每个TU的大小为M×M。

当处理CU中的TU时，可以按第一扫描顺序(也称为第一顺序)来扫描和处理CU中的SPU。此外，在每个SPU内，可以按第二扫描顺序(也称为第二顺序)来扫描和处理TU。

在各个实施例中，用于处理SPU的第一顺序可以是光栅扫描顺序、垂直扫描顺序(例如，从左到右按列扫描SPU或从右到左按列扫描SPU)、Z形(zig-zag)顺序、对角扫描顺序等。

在各个实施例中，用于处理每个SPU中的TU的第二顺序可以是光栅扫描顺序、垂直扫描顺序(例如，从左到右按列扫描TU或从右到左按列扫描TU)、Z形顺序、对角扫描顺序等。

在不同的实施例中，第一顺序和第二顺序可以相同也可以不同。例如，在一个实施例中，用于处理SPU的第一顺序和用于处理每个SPU中的TB的第二顺序都是光栅扫描顺序。

2、示例B

图25示出了具有W×H个样本大小的CU(2510)，其中W＝128，H＝64。最大TU大小M是32个样本。处理数据单元大小K(例如VPDU大小等)是64个样本。首先将CU(2510)拆分成第一64×64SPU(2520)和第二64×64SPU(2530)。然后可以将第一SPU(2520)和第二SPU(2530)进一步划分为TU 0-7，其中每个TU具有M×M个样本大小。TU 0-3包括在第一SPU(2520)中，TU4-7包括在第二SPU(2530)中。

可以根据第一顺序首先处理第一SPU(2520)，然后处理第二SPU(2530)。在第一SPU(2520)或第二SPU(2530)内，用于处理TU 0-3或TU 4-7的第二顺序是光栅扫描顺序。因此，根据由箭头(2551)指示的顺序来处理TU 0-7。可以显式地(例如，通过从编码器到解码器的信令)或隐式地确定第一顺序和/或第二顺序。

在一些示例中，将CU划分为SPU，其中，这些SPU中的每个SPU还包括如上所述的TU，可以提高编码效率。参考图25，在一个示例中，第一SPU(2520)是第一VPDU，第二SPU(2530)是第二VPDU。第一VPDU(或第一SPU(2520))和第二VPDU(或第二SPU(2530))中的每个VPDU可以顺序地通过包括第一级(例如，熵解码)、第二级(例如，去量化)、第三级(例如，逆变换)等的多级流水线。根据如图25所示的第一顺序，在处理第二SPU(2530)之前处理第一SPU(2520)。因此，第一SPU(2520)由第一级处理，然后进入第二级。在一个示例中，当第二级处理第一SPU(2520)时，第一级处理第二SPU(2530)以提高编码效率。随后，第一SPU(2520)进入到第三级，而第二SPU(2530)可以移动到第二级。当第三级处理第一SPU(2520)时，第二级可以处理第二SPU(2530)。以上描述是使用VPDU和多级流水线作为示例而给出的，也可以适合于其他架构或视频编码方法。当第一SPU(2520)包括在第一VPDU中并且第二SPU(2530)包括在第二VPDU中时，可以适应性地修改上述描述。可同时执行不同级中的SPU处理的至少一部分。

如上所述，当SPU大小大于TU大小时，可将CU中的多个TU分组为诸如SPU(或VPDU)之类的处理数据单元，其中，可以在允许并行处理(或同时处理)连续的SPU的多级流水线中处理这些SPU。在一些示例中，以上描述可以作如下修改：将CU划分为第一单元。此外，可以将第一单元中的每个单元划分为第二单元。可以将第二单元中的每个单元划分为第三单元。在一个示例中，第一单元的大小大于第二单元的大小，且第二单元的大小大于第三单元的大小。当第一多级流水线嵌套在第二多级流水线内时，这种划分是有利的。

3、示例C

图26A示出了具有W×H个样本大小的CU(2610A)，其中W＝128，H＝32。最大TU大小M是16个样本。处理数据单元大小K(例如VPDU大小等)是64个样本。W和K中的最小值是64，H和K中的最小值是32。因此，SPU的大小可以被确定为64×32个样本，以例如将变换块与VPDU对准。CU(2610A)可以被划分为左侧SPU(2620A)和右侧SPU(2630A)，每个SPU具有64×32个样本的大小。可以按照从左到右的顺序来扫描和处理这两个SPU(2620A，2630A)。

两个SPU(2620A，2630A)中的每个SPU可以被进一步分成TU，每个TU具有最大的TU大小16×16个样本。如图所示，左侧SPU(2620A)被划分为TU 0-7，右侧SPU(2630A)被划分为TU 8-15。在SPU(2620A)中，可以按光栅扫描顺序处理TU 0-7。在SPU(2630A)中，可以按光栅扫描顺序处理TU 8-15。因此，可以按照箭头(2651A)所示的顺序扫描和处理TU 0-15，其中，首先处理TU 0，在处理完TU 0-14之后处理TU 15。

4、示例D

图26B示出了具有W×H个样本大小的CU(2610B)，其中W＝128，H＝32。最大TU大小M是16个样本。处理数据单元大小K(例如VPDU大小等)是64个样本。以与图25的示例中类似的方式，CU(2610B)可以被划分为两个SPU(2620B，2630B)，每个SPU可以被进一步划分为TU。可以按照与图25中相同的顺序从左到右处理SPU(2620B，2630B)。然而，与图25的示例不同，以Z字形扫描顺序对SPU(2620B)中的TU 0-7进行处理，且以Z字形扫描顺序对SPU(2630B)中的TU 8-15进行处理。

5、示例E

图27示出了对根据本公开实施例的变换块划分和处理过程(2700)进行概述的流程图。过程(2700)可以用于重建以帧内模式或帧间模式编码的块。在各个实施例中，过程(2700)由诸如终端装置(210)、终端装置(220)、终端装置(230)和终端装置(240)中的处理电路、执行视频编码器(403)功能的处理电路、执行视频解码器(310)功能的处理电路、执行视频解码器(410)功能的处理电路、执行视频编码器(603)功能的处理电路等之类的处理电路执行。在一些实施例中，过程(2700)以软件指令实现，因此，当处理电路执行该软件指令时，处理电路执行该过程(2700)。该过程从(S2701)开始，且继续进行至(S2710)。

在(S2710)处，可以从已编码视频码流中解码图片中的CU的编码信息。该编码信息用于指示CU的W个样本的宽度以及H个样本的高度。

在(S2720)处，例如当CU的宽度W和高度H中的至少之一大于处理数据单元大小K时，例如参考图24-26所述，可以将CU划分为SPU。可以基于处理数据单元大小K和CU的大小来确定SPU的大小。SPU的宽度可以是W和K中的最小值，SPU的高度可以是H和K中的最小值。因此，CU可以被划分成SPU，其中每个SPU具有所确定的宽度和高度。例如，当W是128、H是64、K是64时，CU可以被拆分成64×64的第一SPU和64×64的第二SPU。例如，处理数据单元可以是VPDU，因此K可以是VPDU大小。

在(S2730)处，可以例如基于SPU的宽度和高度之一或其组合以及M个样本的最大TU大小，来确定用以划分SPU中的每个SPU的一个或多个划分结构。在一个示例中，SPU的宽度和高度中的至少之一大于M。

如上所述，可以使用任何合适的划分结构来划分或分割SPU中的每个SPU。在一个示例中，当SPU的宽度和高度大于M时，将一个或多个划分结构确定为四叉树划分结构。在一个示例中，当SPU的宽度大于M且SPU的高度不大于M时，将一个或多个划分结构确定为垂直二叉树划分结构。在一个示例中，当SPU的高度大于M且SPU的宽度不大于M时，将一个或多个划分结构确定为水平二叉树划分结构。

在(S2740)处，可以基于所确定的一个或多个划分结构将SPU中的每个SPU划分为TU。在一个示例中，可以使用所确定的一个或多个划分结构将相应的SPU递归地划分为TU。

在(S2750)处，根据处理顺序来处理SPU的TU。例如，可以如上所述根据第一顺序处理SPU，并且可以根据第二顺序处理每个SPU中的TU。可以通过各种解码操作(例如，变换系数的熵解码、逆量化或去量化、逆变换等)来确定每个TU的残差数据。过程(2700)可以继续进行至(S2799)并结束。

过程(2700)是使用CU作为示例来描述的。该过程(2700)也可以适用于CB，例如亮度块、色度块等。为了简洁起见，省略了关于CB的描述。

可以适应性地修改过程(2700)。例如，可以修改、省略或组合其中一个或多个操作。例如，可以将操作(S2730)和(S2740)组合成单个操作。还可以添加另外的一个或多个操作。过程(2700)的执行顺序也可以被修改。

IV、计算机系统

可以将上述技术实现为计算机软件，该计算机软件使用计算机可读指令，并且物理存储在一个或多个计算机可读介质中。例如，图28示出了适合于实施所公开的主题的某些实施例的计算机系统(2800)。

可以使用任何合适的机器代码或计算机语言对计算机软件进行编码，任何合适的机器代码或计算机语言可以经受汇编、编译、链接或类似的机制以创建包括指令的代码，该指令可以由一个或多个计算机中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等直接执行或通过解释、微代码等执行。

指令可以在各种类型的计算机或其组件上执行，例如包括个人计算机、平板计算机、服务器、智能电话、游戏装置、物联网装置等。

图28所示的计算机系统(2800)的组件本质上是示例性的，并且不旨在对实施本公开的实施例的计算机软件的用途或功能的范围提出任何限制。组件的配置也不应被解释为具有与计算机系统(2800)的示例性实施例中所示的组件中的任何一个组件或组件的组合有关的任何依赖性或要求。

计算机系统(2800)可以包括某些人机接口输入装置。此类人机接口输入装置可以响应于一个或多个人类用户例如通过下述的输入：触觉输入(例如：击键、划动，数据手套移动)、音频输入(例如：语音、拍手)、视觉输入(例如：手势)、嗅觉输入(未描绘出)。人机接口装置还可以用于捕获不一定与人的意识输入直接相关的某些媒体，例如音频(例如：语音、音乐、环境声音)、图像(例如：扫描的图像、从静止图像相机获取摄影图像)、视频(例如二维视频、包括立体视频的三维视频)等。

输入人机接口装置可以包括下述中的一项或多项(每种中仅示出一个)：键盘(2801)、鼠标(2802)、触控板(2803)、触摸屏(2810)、数据手套(未示出)、操纵杆(2805)、麦克风(2806)、扫描仪(2807)、相机(2808)。

计算机系统(2800)也可以包括某些人机接口输出装置。这样的人机接口输出装置可以例如通过触觉输出、声音、光和气味/味道来刺激一个或多个人类用户的感官。此类人机接口输出装置可以包括触觉输出装置(例如触摸屏(2810)、数据手套(未示出)或操纵杆(2805)的触觉反馈，但是也可以是不作为输入设备的触觉反馈装置)、音频输出装置(例如：扬声器(2809)、耳机(未示出))、视觉输出装置(例如包括CRT屏幕、LCD屏幕、等离子屏幕、OLED屏幕的屏幕(2810)，每种屏幕有或没有触摸屏输入功能，每种屏幕都有或没有触觉反馈功能-其中的一些屏幕能够通过诸如立体图像输出、虚拟现实眼镜(未描绘出)、全息显示器和烟箱(未描绘出)以及打印机(未描绘出)之类的装置来输出二维视觉输出或超过三维输出。

计算机系统(2800)也可以包括人类可访问存储装置及其关联介质：例如包括具有CD/DVD等介质(2821)的CD/DVD ROM/RW(2820)的光学介质、指状驱动器(2822)、可拆卸硬盘驱动器或固态驱动器(2823)、诸如磁带和软盘之类的传统磁性介质(未示出)、诸如安全软件狗之类的基于专用ROM/ASIC/PLD的装置(未示出)等。

本领域技术人员还应该理解，结合当前公开的主题使用的所术语“计算机可读介质”不涵盖传输介质、载波或其他瞬时信号。

计算机系统(2800)还可以包括到一个或多个通信网络的接口。网络可以例如是无线网络、有线网络、光网络。网络可以进一步地是本地网络、广域网络、城域网络、车辆和工业网络、实时网络、耐延迟网络等。网络的示例包括诸如以太网之类的局域网、无线LAN、包括GSM、3G、4G、5G、LTE等的蜂窝网络、包括有线电视、卫星电视和地面广播电视的电视有线或无线广域数字网络、包括CANBus的车辆和工业用电视等等。某些网络通常需要连接到某些通用数据端口或外围总线(2849)的外部网络接口适配器(例如计算机系统(2800)的USB端口)；如下所述，其他网络接口通常通过连接到系统总线而集成到计算机系统(2800)的内核中(例如，连接PC计算机系统中的以太网接口或连接到智能手机计算机系统中的蜂窝网络接口)。计算机系统(2800)可以使用这些网络中的任何一个与其他实体通信。此类通信可以是仅单向接收的(例如，广播电视)、仅单向发送的(例如，连接到某些CANbus装置的CANbus)或双向的，例如，使用局域网或广域网数字网络连接到其他计算机系统。如上所述，可以在那些网络和网络接口的每一个上使用某些协议和协议栈。

上述人机接口装置、人机可访问的存储装置和网络接口可以附接到计算机系统(2800)的内核(2840)。

内核(2840)可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)(2841)、图形处理单元(GPU)(2842)、现场可编程门区域(FPGA)(2843)形式的专用可编程处理单元、用于某些任务的硬件加速器(2844)等。这些装置以及只读存储器(ROM)(2845)、随机存取存储器(2846)、诸如内部非用户可访问的硬盘驱动器、SSD等之类的内部大容量存储器(2847)可以通过系统总线(2848)连接。在一些计算机系统中，可以以一个或多个物理插头的形式访问系统总线(2848)，以能够通过附加的CPU、GPU等进行扩展。外围装置可以直接连接到内核的系统总线(2848)或通过外围总线(2849)连接到内核的系统总线(1848)。外围总线的体系结构包括PCI、USB等。

CPU(2841)、GPU(2842)、FPGA(2843)和加速器(2844)可以执行某些指令，这些指令可以组合来构成上述计算机代码。该计算机代码可以存储在ROM(2845)或RAM(2846)中。过渡数据也可以存储在RAM(2846)中，而永久数据可以例如存储在内部大容量存储器(2847)中。可以通过使用高速缓存来进行对任何存储装置的快速存储及检索，该高速缓存可以与下述紧密关联：一个或多个CPU(2841)、GPU(2842)、大容量存储(2847)、ROM(2845)、RAM(2846)等。

计算机可读介质可以在其上具有用于执行各种由计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是出于本公开的目的而专门设计和构造的介质和计算机代码，或者介质和计算机代码可以是计算机软件领域的技术人员公知且可用的类型。

作为非限制性示例，可以由于一个或多个处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行包含在一种或多种有形的计算机可读介质中的软件而使得具有架构(2800)，特别是内核(2840)的计算机系统可以提供功能。此类计算机可读介质可以是与如上所述的用户可访问的大容量存储相关联的介质，以及某些非暂时性的内核(2840)的存储器，例如内核内部大容量存储器(2847)或ROM(2845)。可以将实施本公开的各种实施例的软件存储在此类装置中并由内核(2840)执行。根据特定需要，计算机可读介质可以包括一个或多个存储装置或芯片。软件可以引起内核(2840)，特别是其中的处理器(包括CPU、GPU、FPGA等)执行本文所描述的特定过程或特定过程的特定部分，包括定义存储在RAM中的数据结构(2846)以及根据由软件定义的过程来修改此类数据结构。附加地或替换地，可以由于硬连线或以其他方式体现在电路(例如，加速器(2844))中的逻辑中而使得计算机系统提供功能，该电路可以替换软件或与软件一起运行以执行本文描述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，提及软件的部分可以包含逻辑，反之亦然。在适当的情况下，提及计算机可读介质的部分可以包括存储用于执行的软件的电路(例如集成电路(IC))、体现用于执行的逻辑的电路或两者都包括。本公开包括硬件和软件的任何合适的组合。

附录A：缩略语

ASIC：专用集成电路

BMS：基准集

CANBus：控制器局域网络总线

CBF：编码块标志

CD：光盘

CPU：中央处理单元

CRT：阴极射线管

CTB：编码树块

CTU：编码树单元

CU：编码单元

DVD：数字视频光盘

FPGA：现场可编程门区域

GOP：图片群组

GPU：图形处理单元

GSM：全球移动通信系统

HEVC：高效视频编码

HRD：假想参考解码器

ISP：帧内子划分

IC：集成电路

JEM：联合探索模型

LAN：局域网

LCD：液晶显示器

LTE：长期演进

MPM：最可能模式

MV：运动矢量

OLED：有机发光二极管

PB：预测块

PCI：外围组件互联

PLD：可编程逻辑设备

PU：预测单元

RAM：随机存取存储器

ROM：只读存储器

SBT：子块变换

SEI：补充增强信息

SNR：信噪比

SSD：固态驱动器

TU：变换单元

USB：通用串行总线

VPDU：虚拟流水线数据单元

VUI：视频可用性信息

VVC：下一代视频编码

尽管本公开已经描述了多个示例性实施例，但是存在落入本公开的范围内的修改、置换和各种替换等效物。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出许多虽然未在本文中明确示出或描述，但其体现了本公开的原理，因此落入本公开的精神和范围内的系统和方法。