JP2006129285A - 符号化及び復号装置並びに符号化及び復号方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明が適用されたH.264/MPEG-4AVCコーデックは、マクロブロック単位での符号化又は復号処理を並列して行う複数のMB処理エージェント30と、各マクロブロックの処理状態を管理する状態管理部33とを備えている。状態管理部33は、1つの画面内の各マクロブロックに対して、MB処理エージェント30により処理開始が可能な状態(準備完了状態)にあるか、MB処理エージェント30により実行中の状態(実行中状態)であるか、MB処理エージェント30により処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるかを区別して管理する。各MB処理エージェント30は、状態管理部33の各マクロブロックの状態を検索して、処理可能なマクロブロックを検出する。
【選択図】図5
Description
(エンコーダのブロック構成)
図1は、本発明が適用されたビデオコーデックの中の符号化処理部分(ビデオエンコーダ1)の構成図である。
図2は、各MB符号化部2での処理内容を、フローチャートによって表したものである。
図3は、本発明が適用されたビデオコーデックの復号処理部(ビデオビデオデコーダ15)の構成図である。
図4は、各MB復号部16での処理内容を、フローチャートによって表したものである。
動き検出部3は、複数のMB符号化部2(2-1,2-2,2-3,…,2-n)の前処理部として機能している。すなわち、動き検出部3は、マクロブロック単位での処理が行われる前に行われるフレーム単位での符号化処理部である。また、VLC部5及びデブロッキングフィルタ4は、複数のMB符号化部2(2-1,2-2,2-3,…,2-n)の後処理部として機能している。すなわち、VLC部5及びデブロッキングフィルタ4は、マクロブロック単位での処理が行われた後に行われるフレーム単位での符号化処理部である。
つぎに、状態管理部33ついて説明をする。
状態管理部33は、画面内のマクロブロックをアドレッシングして、管理を行っている。
状態管理部33は、以上のようにマトリクス状に配列された個々のマクロブロックが、「イニシャル状態(S00)」、「準備完了状態(S01)」、「実行中状態(S02)」又は「処理完了状態(S03)」のうちいずれの状態となっているかを管理している。
図7は、ある任意の1つのマクロブロックの状態遷移を示すステートチャートである。
MPEG-2、MPEG-4及びH.264/MPEG−4AVC規格では、各マクロブロックは、必ず、左横のマクロブロックに依存関係を有している。
式(11)において、♯は、01、02、03のいずれかの値であり、yは0以上の整数である。
式(12)の値は、2行目の準備完了状態(S01)のマクロブロックのうち、最も右端にあるマクロブロックの画面左端から数えたときの数を示すこととなる。例えば、図8の例であれば、ST[S01][2]=4となる。
つぎに、本発明が適用されたビデオコーデックの処理手順について具体的に説明をする。
図9に、本発明が適用されたビデオコーデックのメインフローを示す。
図10に、上記メインフローのうちの前処理(ステップU2)の具体的な処理フローを示す。
(Xa,Ya):前処理の対象となっているマクロブロック
sta:前処理が可能であるか否かを示すフラグ
1ならば前処理可能、0ならば前処理不可能
enda:前処理を終了することを示すフラグ
1ならば前処理終了、0ならば前処理は終了しない。
ステップU26の処理が終了すると、前処理部31は、ステップU21に戻り、次のマクロブロックに対して、ステップU21からステップU26の処理を行う。
図11に、上記メインフローのうちのMB処理エージェントによる符号化又は復号の処理(ステップU3)の具体的な処理フローを示す。
PicMbWidth :1画面(フレーム)の横のマクロブロック数
MB処理エージェント毎に異なる変数
(X0,Y0):MB処理エージェント#0の符号化又は復号の対象となるマクロブロッ
ク
st0:MB処理エージェント#0が符号化又は復号可能であるか否かを示すフ
ラグ
1ならば符号化又は復号可能、0ならば符号化又は復号不可能
end0:MB処理エージェント#0の符号化又は復号の終了を示すフラグ
1ならば符号化又は復号終了、0ならば符号化又は復号は終了しない。
続いて、ステップU36において、MB処理エージェント30は、マクロブロック(X0,Y0)に対して、マクロブロック単位の符号化又は復号を行う。
ステップU37の処理が終了すると、MB処理エージェント30は、ステップU31に戻り、次のマクロブロックに対して、ステップU31からステップU37の処理を行う。
図12に、MB処理エージェントの処理のうちのマクロブロック(X0,Y0)の決定処理(ステップU31)の具体的な処理フローを示す。
{ ST[S01][Y0]>=(X0+1) } AND { X0<PicMbWidth } AND { cnt0 ≠ 1 } …(24)
この式(24)において、ST[S01][Y0]>(X0+1)は、現在対象となっているマクロブロック(X0,Y0)の一つ右隣のマクロブロックが、準備完了状態(S01)となっていれば真である。X0<PicMbWidthは、現在対象となっているマクロブロック(X0,Y0)が画面の右端のマクロブロックでなければ真である。cnt0 ≠ 1は、当該マクロブロック決定処理での検索マクロブロック数が1つでなければ真である。
ST[S03][ PicMbHeight-1 ]>= PicMbWidth …(25)
式(25)は、最下行のスライスが、全て処理完了状態(S03)となっていれば真である。すなわち、当該画面(フレーム)の全てのマクロブロックに対して符号化又は復号が完了しているか否かを意味している。
ST[S03][ Y0 ]>= PicMbWidth …(26)
式(26)は、現在対象となっているマクロブロック(X0,Y0)が含まれているスライスが、全て符号化又は復号が完了していれば真である、ことを意味している。
X0 = ST[03][Y0] -1 …(27)
以上のステップU311からU3110までの処理の結果、MB処理エージェントの符号化又は復号対象マクロブロック(X0,Y0)を決定することができる。
図15に、決定されたマクロブロック(X0,Y0)が、符号化又は復号が可能となっているか否かの調査処理(ステップU33)の具体的な処理フローを示す。
・右斜上のマクロブロックの符号化又は復号が完了していること。すなわち、T[03][Y-1]>X+1が真であること。
・左横のマクロブロックの符号化又は復号が完了していること。すなわち、T[03][Y]>X-1が真であること。
・自身のマクロブロックが符号化又は復号の準備が完了していること。すなわち、T[01][Y]>Xが真であること。
となる。
{ ST[S03][Y-1]>(X+1) } AND { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(26)
また、MPEG-2の場合、(X,Y)のマクロブロックを処理できる条件は、図15の表の下欄に示すように、左横のマクロブロックの符号化又は復号処理が完了していることである。
・左横のマクロブロックの符号化又は復号が完了していること。すなわち、T[03][Y]>X-1が真であること。
・自身のマクロブロックが符号化又は復号の準備が完了していること。すなわち、T[01][Y]>Xが真であること。
となる。
{ { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(27)
MB処理エージェント30は、MPEG−2、MPEG−4又はH.264/MPEG−4AVCのうち、いずれの符号化方式で処理を行うかによって、ステップU331又はステップU332のいずれかを選択する。このため、MB処理エージェント30では、その他のステップの内容を変えずに、このステップU33のみを切り替えれば、いずれの符号化規格にも対応することが可能となる。
図16に、上記メインフローのうちの後処理(ステップU5)の具体的な処理フローを示す。
(Xb,Yb):後処理の対象となっているマクロブロック
stb:後処理が可能であるか否かを示すフラグ
1ならば後処理可能、0ならば後処理不可能
endb:後処理を終了することを示すフラグ
1ならば後処理終了、0ならば後処理は終了しない。
ステップU56の処理が終了すると、後処理部31は、ステップU51に戻り、次のマクロブロックに対して、ステップU51からステップU56の処理を行う。
本発明が適用されたビデオコーデックでは、以上のように処理を行うことによって、MPEG−4又はH.264/MPEG−4AVCに対して処理を行う場合であれば、図17に示すように、斜めに方向に同時に処理が進行していく。
つぎに、処理対象マクロブロックの決定処理(ステップU31)の第2の処理例について説明をする。
PicMbWidth:1画面(フレーム)の横のマクロブロック数
ParallelMbHeight :階段状に並列処理を行うために分割した領域の行数
StepMbWidth:階段状に並列処理を進行させていくために、1行下に下がったときに左側にマクロブロックをずらす際のずらし数
Sx,Sy:並列処理を行う複数の分割領域を、水平方向に展開して形成された仮想領域上におけるマクロブロックの仮想アドレス
Sx0:上記仮想領域上において斜め処理をされる際の、一番上のスライスにおいて選択されているマクロブロックの列方向のアドレス
また、MB処理エージェント毎に異なる変数は次の通りである。
X0,Y0:MB処理エージェント#0の符号化又は復号の対象となるマクロブロッ ク
st0:MB処理エージェント#0が符号化又は復号可能であるか否かを示すフラグ
1ならば符号化又は復号可能、0ならば符号化又は復号不可能
end0:MB処理エージェント#0の符号化又は復号の終了を示すフラグ
1ならば符号化又は復号終了、0ならば符号化又は復号は終了しない
base0:階段状に並列処理を行うために分割した領域の一番上の行の行アドレス
Sx=Sx−StepMbWidth …(31)
Sy=Sy+1 …(32)
base0=(Sx/PicMbWidth)×PrallelHeight …(33)
なお、式(33)において“Sx/PicMbWidth”は、SxをPicMbWidthで除算したときの商(整数値)を求める演算である。
Sy≧PrallelHeight−base0 …(34)
すなわち、ステップU322-6では、垂直方向の仮想アドレスSyにbase0を加えた値がParallelMbHeight以上であるかを判断する。つまり、検索対象となっているマクロブロックのアドレスが、実際のフレームの最下行を超えてしまっているか否かを判断する。超えていれば(ステップU322-6のNo)、ステップU322-1に戻り、再度、(x0,y0)生成処理を行う。超えていなければ(ステップU322-6のYes)、ステップU322-7に進む。
X0=Sx%PicMbWidth …(35)
Y0=Sy+Base0 …(36)
なお、式(35)において“Sx%PicMbWidth”は、SxをPicMbWidthで除算したときの余り(整数値)を求める演算である。
ST[S03][ PicMbHeight-1 ]>= PicMbWidth …(37)
式(37)は、最下行のスライスが、全て処理完了状態(S03)となっていれば真である。すなわち、当該画面(フレーム)の全てのマクロブロックに対して符号化又は復号が完了しているか否かを意味している。
さらに、H.264/MPEG−4AVCの左横、左斜上、上、右斜上に依存するマクロブロックの符号化又は復号がされた画像符号化規格に対して処理を行う場合、StepMbWidth=2に設定することによって、最も高い並列度となり、処理時間を最短にすることができる。
Claims (20)
- 所定数の画素から構成されるブロック(マクロブロック)単位で画面内を行列状に分割し、分割したマクロブロック単位で動画像データの符号化処理を行う符号化装置において、
マクロブロック単位での符号化処理を並列して行う複数のマクロブロック処理部と、
1つの画面内の各マクロブロックの処理状態を管理する状態管理部とを備え、
上記状態管理部は、1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理部により処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるか否かを管理し、
各マクロブロック処理部は、
上記状態管理部を検索して処理完了状態となっていないマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックに対して符号化処理を行い、
当該マクロブロックの符号化処理が終了すると、上記状態管理部の当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする符号化装置。 - 上記状態管理部は、1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理部により処理開始が可能な状態(準備完了状態)にあるか、上記マクロブロック処理部により実行中の状態(実行中状態)であるか、上記マクロブロック処理部により処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるかを区別して管理し、
各マクロブロック処理部は、
上記状態管理部を検索して準備完了状態にあるマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックの上記状態管理部により管理されている状態を実行中状態に変化させ、
検出したマクロブロックに対して符号化処理を行い、
当該マクロブロックの符号化処理が終了すると、上記状態管理部の当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする請求項1記載の符号化装置。 - 各マクロブロック処理部は、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群内では、少なくとも左側のマクロブロックから優先に符号化を行い、
上記状態管理部は、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群に対して行アドレスを設定し、行アドレス毎に各状態となっているマクロブロックの数量を管理していること
を特徴とする請求項2記載の符号化装置。 - 符号化対象となるマクロブロックに対して、左横、左斜め上、上及び右斜め上のマクロブロックの符号化結果を参照することが規定された規格に対応した符号化処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの一つ上の行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y−1]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理部は、下記論理式(1)が真となるマクロブロックを検索して符号化を行うこと
を特徴とする請求項3記載の符号化装置。
{ ST[S03][Y-1]>(X+1) } AND { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(1) - 符号化対象となるマクロブロックに対して、左横のマクロブロックの符号化結果を参照することが規定された規格に対応した符号化処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理部は、下記論理式(2)が真となるマクロブロックを検索して符号化を行うこと
を特徴とする請求項3記載の符号化装置。
{ ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(2) - 所定数の画素から構成されるブロック(マクロブロック)単位で画面内を行列状に分割し、分割したマクロブロック単位で動画像データの復号処理を行う復号装置において、
マクロブロック単位での復号処理を並列して行う複数のマクロブロック処理部と、
1つの画面内の各マクロブロックの処理状態を管理する状態管理部とを備え、
上記状態管理部は、1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理部により処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるか否かを管理し、
各マクロブロック処理部は、
上記状態管理部を検索して処理完了状態となっていないマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックに対して復号処理を行い、
当該マクロブロックの復号処理が終了すると、上記状態管理部の当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする復号装置。 - 上記状態管理部は、1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理部により処理開始が可能な状態(準備完了状態)にあるか、上記マクロブロック処理部により実行中の状態(実行中状態)であるか、上記マクロブロック処理部により処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるかを区別して管理し、
各マクロブロック処理部は、
上記状態管理部を検索して準備完了状態にあるマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックの上記状態管理部により管理されている状態を実行中状態に変化させ、
検出したマクロブロックに対して復号処理を行い、
当該マクロブロックの復号処理が終了すると、上記状態管理部の当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする請求項6記載の復号装置。 - 各マクロブロック処理部は、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群内では、少なくとも左側のマクロブロックから優先に復号を行い、
上記状態管理部は、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群に対して行アドレスを設定し、行アドレス毎に各状態となっているマクロブロックの数量を管理していること
を特徴とする請求項7記載の復号装置。 - 復号対象となるマクロブロックに対して、左横、左斜め上、上及び右斜め上のマクロブロックの復号結果を参照することが規定された規格に対応した復号処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの一つ上の行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y−1]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理部は、下記論理式(1)が真となるマクロブロックを検索して復号を行うこと
を特徴とする請求項8記載の復号装置。
{ ST[S03][Y-1]>(X+1) } AND { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(1) - 復号対象となるマクロブロックに対して、左横のマクロブロックの復号結果を参照することが規定された規格に対応した復号処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理部は、下記論理式(2)が真となるマクロブロックを検索して復号を行うこと
を特徴とする請求項8記載の復号装置。
{ ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(2) - 所定数の画素から構成されるブロック(マクロブロック)単位で画面内を行列状に分割し、分割したマクロブロック単位で動画像データの符号化処理を行う符号化方法において、
マクロブロック単位での符号化処理を並列して行う複数のマクロブロック処理エージェントを用いて符号化処理を行い、
1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理エージェントにより処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるか否かを管理し、
各マクロブロック処理エージェントは、
処理完了状態となっていないマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックに対して符号化処理を行い、
当該マクロブロックの符号化処理が終了すると、当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする符号化方法。 - 1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理エージェントにより処理開始が可能な状態(準備完了状態)にあるか、上記マクロブロック処理エージェントにより実行中の状態(実行中状態)であるか、上記マクロブロック処理エージェントにより処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるかを区別して管理し、
各マクロブロック処理エージェントは、
準備完了状態にあるマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックの状態を実行中状態に変化させ、
検出したマクロブロックに対して符号化処理を行い、
当該マクロブロックの符号化処理が終了すると、当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする請求項11記載の符号化方法。 - 各マクロブロック処理エージェントは、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群内では、少なくとも左側のマクロブロックから優先に符号化を行い、
画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群に対して行アドレスを設定し、行アドレス毎に各状態となっているマクロブロックの数量を管理していること
を特徴とする請求項12記載の符号化方法。 - 符号化対象となるマクロブロックに対して、左横、左斜め上、上及び右斜め上のマクロブロックの符号化結果を参照することが規定された規格に対応した符号化処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの一つ上の行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y−1]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理エージェントは、下記論理式(1)が真となるマクロブロックを検索して符号化を行うこと
を特徴とする請求項13記載の符号化方法。
{ ST[S03][Y-1]>(X+1) } AND { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(1) - 符号化対象となるマクロブロックに対して、左横のマクロブロックの符号化結果を参照することが規定された規格に対応した符号化処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理エージェントは、下記論理式(2)が真となるマクロブロックを検索して符号化を行うこと
を特徴とする請求項13記載の符号化方法。
{ ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(2) - 所定数の画素から構成されるブロック(マクロブロック)単位で画面内を行列状に分割し、分割したマクロブロック単位で動画像データの復号処理を行う復号方法において、
マクロブロック単位での復号処理を並列して行う複数のマクロブロック処理エージェントを用いて復号処理を行い、
1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理エージェントにより処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるか否かを管理し、
各マクロブロック処理エージェントは、
処理完了状態となっていないマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックに対して復号処理を行い、
当該マクロブロックの復号処理が終了すると、当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする復号方法。 - 1つの画面内の各マクロブロックに対して、上記マクロブロック処理エージェントにより処理開始が可能な状態(準備完了状態)にあるか、上記マクロブロック処理エージェントにより実行中の状態(実行中状態)であるか、上記マクロブロック処理エージェントにより処理が完了済みの状態(処理完了状態)であるかを区別して管理し、
各マクロブロック処理エージェントは、
準備完了状態にあるマクロブロックを1つ検出し、
検出したマクロブロックの状態を実行中状態に変化させ、
検出したマクロブロックに対して復号処理を行い、
当該マクロブロックの復号処理が終了すると、当該マクロブロックの状態を処理完了状態とすること
を特徴とする請求項16記載の復号方法。 - 各マクロブロック処理エージェントは、画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群内では、少なくとも左側のマクロブロックから優先に復号を行い、
画面の行方向に並んだ一群のマクロブロック群に対して行アドレスを設定し、行アドレス毎に各状態となっているマクロブロックの数量を管理していること
を特徴とする請求項17記載の復号方法。 - 復号対象となるマクロブロックに対して、左横、左斜め上、上及び右斜め上のマクロブロックの復号結果を参照することが規定された規格に対応した復号処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの一つ上の行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y−1]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理エージェントは、下記論理式(1)が真となるマクロブロックを検索して復号を行うこと
を特徴とする請求項18記載の復号方法。
{ ST[S03][Y-1]>(X+1) } AND { ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(1) - 復号対象となるマクロブロックに対して、左横のマクロブロックの復号結果を参照することが規定された規格に対応した復号処理を行う場合、
対象となるマクロブロックの左から数えたときの位置をxとし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの処理完了状態のマクロブロックの数をST[S03] [Y]とし、
対象となるマクロブロックの行アドレスの準備完了状態のマクロブロックの数をST[S01] [Y]としたとき、
各マクロブロック処理エージェントは、下記論理式(2)が真となるマクロブロックを検索して復号を行うこと
を特徴とする請求項18記載の復号方法。
{ ST[S03][Y]>(X-1) } AND { ST[S01][Y]>X } …(2)
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