JP2005318297A - 動画像符号化・復号方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】符号化対象画像と符号化済み画像間の画素値の変化を表す補間係数を符号化対象画像と予測画像間の誤差が最小になるように決定し(S101〜S103)、符号化済み画像についてS103で決定された補間係数を用いて隣接画素間の位置にある画素を補間して補間画像を生成し(S104)、生成された補間画像に対して動き補償予測を行うことより予測画像を生成する(S105〜S106)。
【選択図】図4
Description
(第1の実施形態)
まず、図1を参照して本発明の第1の実施形態に係る動画像符号化装置について説明する。符号化対象画像の入力動画像信号11は減算器101に入力され、ここで入力動画像信号11と予測画像信号15との差分がとられることにより、予測誤差信号12が生成される。予測誤差信号12に対して直交変換器102により直交変換が施され、直交変換係数が生成される。直交変換係数は、量子化器103により量子化される。
画素補間器201においては、後に詳しく説明するように図1の加算器106からの局部復号画像信号14と係数決定器206から与えられる係数情報17に基づいて、補間画像信号19が生成される。補間画像信号19は、スイッチ202に入力される。スイッチ202では、補間画像信号19を予測画像生成器203と動き検出器204の両方に送るか、あるいは動き検出器204のみに送るかが選択される。動き検出器204では、補間画像信号19と入力動画像信号11から動きベクトルが検出される。予測画像生成器203では、補間画像信号19と動きベクトルから予測画像信号15が生成される。
水平方向に小数点画素の補間を行う場合、まず整数画素の信号である局部復号画像信号14の画素値がラスタスキャン順にフィルタ300に入力される。フィルタ300において、局部復号画像信号14の入力画素値は遅延器301に蓄積され、同時に遅延器301に一時点前に入力され蓄積されていた画素値が出力される。他の遅延器302、303、304及び305においても、同様の動作が行われる。
まず、ステップS101で画素補間器201を用いて局部復号画像信号14から1/2画素精度の補間画像信号19を生成する。この場合、1/2画素精度の補間に適当なフィルタを用いる。例えば、ITU-T H.264/MPEG-4 Part10 AVCで用いられるフィルタ係数(1/32, -5/32, 20/32, 20/32, -5/32, 1/32)のフィルタを用いる。
以下、図5を用いて動きベクトルの指し示す符号化済み画像上の位置が(x-1/2, y)である画素を補間係数の決定に用いる場合を例にとり、係数決定器206の動作を説明する。図5は、時点tの符号化対象画像上の画素を1時刻前の時点t-1の符号化済み画像上の画素から予測する動き補償予測の様子を示している。
次に、式(5)を最小にする係数を求める。まず、式(5)に示した符号化対象画像と予測画像間の平均二乗誤差MSEの、式(2)中の係数at 及びht (l)についての偏微分係数を次式(6)(7)により求める。
位置(x, y)と(x-1, y)の間にある1/2画素s(x-1/2, y)は、係数決定器206から与えられる係数の分子[at ]num, [ht (l)]num及び分母の指数部nにより、次式(9)で求められる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に関する動画像符号化装置の基本構成は、第1の実施形態と同様である。本実施形態は、水平方向及び垂直方向の画像信号の性質が同じであると仮定し、次式(14)(15)のように水平方向及び垂直方向共に同一の補間係数を用いる。
12…予測誤差信号
13…量子化直交変換係数
14…局部復号画像信号
15…予測画像信号
16…動きベクトル情報
17…係数情報
18…符号化データ
19…補間画像信号
101…減算器
102…直交変換器
103…量子化器
104…逆量子化器
105…逆直交変換器
106…加算器
107…フレームメモリ
108…動き補償予測器
109…エントロピー符号化器
110…多重化器
201…画素補間器
202…スイッチ
203…予測画像生成器
204…動き検出器
205…スイッチ
206…係数決定器
301〜305…遅延器
306〜311…係数乗算器
312…加算器
313…加算器
314…ビットシフト演算器
21…符号化データ
22…量子化直交変換係数
23…動きベクトル情報
24…係数情報
25…予測誤差信号
26…補間画像信号
27…予測画像信号
28…出力動画像信号
401…多重化分離器
402…エントロピー復号化器
403…逆量子化器
404…逆直交変換器
405…加算器
406…予測画像生成器
407…画素補間器
408…フレームメモリ
Claims (10)
- 動き補償予測を用いる動画像符号化方法において、
符号化対象画像と符号化済み画像間の画素値の変化を表す補間係数を前記符号化対象画像と予測画像間の誤差が最小になるように決定するステップと、
前記符号化済み画像について前記補間係数を用いて隣接画素間の位置にある画素を補間して補間画像を生成するステップと、
前記補間画像に対して前記動き補償予測を行うことより前記予測画像を生成するステップとを具備する動画像符号化方法。 - 前記予測誤差に対して直交変換を施すことにより直交変換係数を生成するステップと、
前記直交変換係数を量子化するステップと、
量子化された直交変換係数、前記動き補償予測に用いる動きベクトル及び前記補間係数対してエントロピー符号化を行って符号化データを出力するステップとをさらに具備する請求項1記載の動画像符号化方法。 - 前記補間画像を生成するステップは、前記符号化対象画像と予測画像間の平均二乗誤差の前記補間係数についての偏微分係数を0とおいて前記補間係数を求める請求項1記載の動画像符号化方法。
- 前記補間画像を生成するステップは、水平方向及び垂直方向共に前記隣接画素間の位置にある画素を補間する際に、水平方向及び垂直方向のいずれか一方については補間フィルタと前記補間係数を用いて補間を行い、他方については前記補間フィルタのみを用いて補間を行う請求項1記載の動画像符号化方法。
- 前記補間係数を決定するステップは、前記補間係数として水平方向及び垂直方向の双方に共通の係数を決定する請求項1記載の動画像符号化方法。
- 動き補償予測を用いる動画像符号化装置において、
符号化対象画像と符号化済み画像間の画素値の変化を表す補間係数を前記符号化対象画像と予測画像間の誤差が最小になるように決定する手段と、
前記符号化済み画像について前記補間係数を用いて小数点画素の補間を行うことより補間画像を生成する手段と、
前記補間画像を用いて動き補償予測を行うことより前記予測画像を作成する手段とを具備する動画像符号化装置。 - 入力される符号化データを復号して、量子化された直交変換係数、動きベクトル及び復号対象画像と復号済み画像間の画素値の変化を表す補間係数を求めるステップと、
前記復号済み画像について前記補間係数を用いて隣接画素間の位置にある画素を補間することより補間画像を生成するステップと、
前記補間画像について前記動きベクトルを用いて動き補償予測を行うことより予測画像を生成するステップと、
前記直交変換係数から予測誤差を求めるステップと、
前記予測画像及び予測誤差から前記復号対象画像を再生するステップとを具備する動画像復号化方法。 - 前記補間画像を生成するステップは、水平方向及び垂直方向共に前記隣接画素間の位置にある画素を補間する際に、水平方向及び垂直方向のいずれか一方については補間フィルタと前記補間係数を用いて補間を行い、他方については前記補間フィルタのみを用いて補間を行う請求項7記載の動画像復号化方法。
- 前記補間係数を決定するステップは、前記補間係数として水平方向及び垂直方向の双方に共通の係数を決定する請求項7記載の動画像復号化方法。
- 入力される符号化データを復号して、量子化された直交変換係数、動きベクトル及び復号対象画像と復号済み画像間の画素値の変化を表す補間係数を求める手段と、
前記復号済み画像について前記補間係数を用いて隣接画素間の位置にある画素を補間することより補間画像を生成する手段と、
前記補間画像について前記動きベクトルを用いて動き補償予測を行うことより予測画像を生成する手段と、
前記直交変換係数から予測誤差を求める手段と、
前記予測画像及び予測誤差から前記復号対象画像を再生する手段とを具備する動画像復号化装置。
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