JP2008048200A - フレーム間予測処理装置、フレーム間予測方法、画像符号化装置及び画像復号装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マクロブロックごとに、予測値算出部2は、対象のマクロブロックの隣接マクロブロックをアドレス算出部3へ指示する。アドレス算出部3は、指定された隣接マクロブロックのブロックサイズに応じて規定される動きベクトルデータが格納される参照画像記憶部1のアドレスを算出する。予測値算出部2は、取得したアドレスに基づいて、参照画像記憶部1から隣接マクロブロックの動きベクトルデータを読み出し、対象マクロブロックの動きベクトル予測値を算出する。
【選択図】図1
Description
マクロブロック91は、基本の16×16画素サイズのマクロブロックである。以下、所定の画素サイズのマクロブロックを「MB(画素サイズ)」と表記する。たとえば、マクロブロック91は、MB(16×16)91と表す。
図25は、従来の画像復号装置における動きベクトル生成処理部の構成図である。
画像復号装置では、メモリ901、MVP生成制御902、MV生成制御903、4×4サイズ格納処理904、隣接マクロブロックA(以下、隣接MB[A]とする)格納制御905、及び隣接マクロブロックB,C,D(以下、隣接MB[BCD]とする)格納制御906を具備する。メモリ901には、参照用としてマクロブロックの最小サイズ(4×4)に応じたMV格納領域が用意されており、既に復号された周辺領域、すなわち、対象マクロブロック及び隣接マクロブロックのMVが格納されている。
以下、現処理対象のマクロブロック部分(Part)をCu(Current Part)とする。
MB(16×8)921がCuの場合、隣接MB[A]921a、隣接MB[B]921b、隣接MB[C]921c、及び隣接MB[D]921dが参照され、MVが算出される。続いて、MB(16×8)922がCuになると、隣接MB[A]922a、隣接MB[B]922b、及び隣接MB[D]922dが参照され、MVが算出される。隣接MB[B]922bは、Cu921について算出されたMVになる。したがって、Cu921について生成されたMVを、Cu921に対応する全MV格納領域に格納しておけば、以降の処理で隣接マクロブロックとして読み出すことができる。
(A)MB(16×16)の場合、Cu910に対して生成されるMVは、MV0のみであるので、MV0を全16のMV格納領域に格納する。図の例では、書き込み許可信号(EN)が立ち上がると、MV0を書き込みアドレス(WAD)の0から15までに対応するMV格納領域に順次書き込む。これにより、以降の処理において、WAD0から15の任意のMV格納領域からMV読み出しを行っても、MV0を読み出すことができるようになる。
また、H.264では、予測精度を上げるため、未来方向、過去方向を含む複数の2フレームを参照フレームとして用いることができる。この場合、MV格納領域がさらに増えることとなり、処理時間が増大する。さらに、画像サイズ(画素数)が大きくなった場合、処理するマクロブロックの数も多くなることから、MVの展開処理に要する時間も増大する。近年、予測精度の向上や画像サイズの増加が求められており、これにともなってMVP生成に要する処理の高速化が要求されている。
予測値算出部2は、入力画像のマクロブロック処理順に応じて指定された対象マクロブロックのMVPを算出する。当該マクロブロックについての処理が行われるまでに、参照画像記憶部1には、参照される隣接マクロブロックの代表MVが、所定の代表MV格納領域に格納されている。予測値算出部2は、隣接マクロブロックを指定してアドレス算出部3へ代表MV格納領域のアドレス算出を依頼する。アドレス算出部3は、指定された隣接マクロブロックのブロックサイズに基づいて代表MV格納領域のアドレスを算出し、予測値算出部2へ通知する。予測値算出部2は、取得したアドレスを用いて参照画像記憶部1からMVを読み出し、MVPを生成する。MVPは、符号化装置では、符号化対象データであるMVD(予測差分値)を算出するために用いられる。また、復号装置では、復号されたMVDを用いてMVを復元するために用いられる。
本発明の実施の形態の画像符号化装置100は、MB分割101、動きベクトル検出102、過去のフレームバッファ103、フレーム間予測104、フレーム内予測105、現フレームバッファ106、予測モード選択107、減算器108、直交変換量子化109、エントロピー符号化110、逆量子化逆直交変換111、加算器112、デブロッキングフィルタ113、及びフレームバッファ管理114を有する。
図3は、本発明の実施の形態の画像復号装置の構成を示したブロック図である。
本発明の実施の形態の画像復号装置200は、エントロピー復号201、逆量子化逆直交変換202、加算器203、現フレームバッファ204、フレーム内予測205、予測モード選択206、デブロッキングフィルタ207、フレームバッファ管理208、過去のフレームバッファ209、及びフレーム間予測210、を具備し、図2に示した画像符号化装置100が生成した画像圧縮符号化信号を復号する。
予測モード選択206としてフレーム間予測210が選択される場合は、MVDの形式で復号された動きベクトルを、各動きベクトル適用単位領域、すなわち、分割マクロブロックの領域ごとに、各動きベクトル適用単位領域で使用された動きベクトルデータ(MV)へ復号する。復号されたMVに基づいて予測画像が復元され、予測モード選択206経由で加算器203に入力する。そして、逆量子化逆直交変換202により復号された予測誤差と加算されることによって、画像が復号され、現フレームバッファ204に格納される。
MVP生成部212は、隣接マクロブロックを指定して、アドレス変換部213から、隣接マクロブロックの代表MVが格納される代表MV格納領域のメモリ211におけるアドレスを取得する。そして、代表MVを読み出し、代表MVからMVPを算出する。MVP算出には、種々の方法があるが、ここでは、隣接マクロブロックのMVの中間値をMVPとする。隣接MB[A]のMVをMVA、隣接MB[B]のMVをMVB、隣接MB[C]のMVをMVC、及び隣接MB[D]のMVをMVDとすると、CuのMVPは、
MVP=Median(MVA,MVB,MVC) ・・・(1)
と表すことができる。なお、画面端などでMVCが存在しない場合、MVDを使用する。
Median(x,y,z)=x+y+z−Min(x,Min(y,z))
−Max(x,Max(y,z)) ・・・(2)
によって表すことができる。Min(x,y)は、小さい方の値をとることを表し、Max(x,y)は、大きい方の値をとることを表す。
MV生成部214は、MVP生成部212によって算出されたMVPと復号されたMVDとからMVを復元する。MVは、
MV=MVP+MVD ・・・(3)
によって算出することができる。算出されたMVは、この対象マクロブロックに対応するメモリ211内の代表MV格納領域に書き込む。
ここで、フレーム構成と、メモリ211内のMV格納領域について説明する。図5は、本発明の実施の形態のMV格納領域とフレーム構成との関係を示した図である。
SB0(441)は、隣接マクロブロックから読み出したMVに基づいてMV0を生成し、SB0(441)の左上のb0(442)に格納する。SB1−0(451)は、隣接マクロブロックから読み出したMVに基づいてMV1を生成し、SB1−0の左上のb4(452)に格納する。SB1−1(453)も同様にしてMV2を生成し、SB1−1(453)の左上のb6(454)に格納する。SB2−0(461)について生成されるMV3は、b8(462)に格納され、SB2−1(463)について生成されるMV4は、b9(464)に格納される。
最小単位のサブマクロブロックで構成されるSB3−0(471)、SB3−1(472)、SB3−2(473)、及びSB3−3(474)について生成されたMVは、それぞれのサブマクロブロック(b12,b13,b14,b15)に格納される。
アドレス変換部213では、MVP生成部212が指示した隣接マクロブロックの代表MV格納領域を指示するアドレスに変換し、MVP生成部212へアドレスを通知する。MVP生成部212からは、参照する隣接マクロブロック(4×4)を指示する情報が入力される。たとえば、16×16の基本マクロブロックは、識別番号が付与されており、その識別番号と図6に示したb0からb15のブロック番号などから隣接マクロブロックを指示する指示情報を生成し、アドレス変換部213へ引き渡す。アドレス変換部213では、指定された隣接マクロブロックのMBサイズ及びサブMBサイズと、代表MV格納領域とを対応付けたアドレス変換テーブルを用意しておき、アドレス変換テーブルに基づいてアドレスを導出する。
図14に示した隣接マクロブロックがMB(8×16)であって、MB(16×16)範囲の左上に位置する場合は、b0,b1,b2,b3,b8,b9,b10,b11が指定される。図9に示したように、代表MV格納領域は、b0に相当するMV格納領域であるので、そこを指示するアドレスに変換し、MVP生成部212へ通知する。また、MB(16×8)の場合と同様に、隣接マクロブロックが8×16で、上記以外のb4,b5,b6,b7,b12,b13,b14,b15が指定された場合は、代表MV格納領域は、図9に示したように、b4に対応するMV格納領域になる。
図15は、本発明の実施の形態における隣接マクロブロックMB[A]のMV格納処理を示した図である。
Cu501は、隣接MB[BCD](N0,N1,N2,N3,N4,N5)を参照する現処理マクロブロックである。マクロブロック503,504,505は、既にMV生成処理が終了したマクロブロックである。隣接MB[BCD]格納部216は、たとえば、マクロブロック503のMV生成処理によって生成された代表MVを読み出し、隣接MB[BCD](N1,N2,N3,N4)に格納する。N0は、マクロブロック504のMV生成処理後に、N5は、マクロブロック505のMV生成処理後に、同様に代表MVが設定される。このとき、垂直方向に代表MVが複数存在する場合、最も下に位置するマクロブロックの代表MVを選択し、隣接MB[BCD]に格納する。たとえば、16×8のマクロブロックが上下に並ぶ場合、N1に対応するマクロブロックb0とb8に対応するMV格納領域に、それぞれの代表MVが格納されている。この場合、b8に対応する代表MVが選択され、N1に格納される。
図17から図19は、本発明の実施の形態の隣接MBの代表MV格納領域を示している。
MV生成対象のマクロブロックが、MB(16×16)510の場合、代表MV0は、b0に格納される。隣接MB[A]格納部215では、b0に格納される代表MV0を読み出し、b0を水平移動した位置に対応する隣接MB[A]のA0(511)に格納する。また、隣接MB[BCD]格納部216では、b0に格納される代表MV0を、b0を垂直移動した位置に対応する隣接MB[BCD]のN1(512)に格納する。
MV生成対象のマクロブロックが、MB(16×8)520の場合、2つの代表MVが生成され、代表MV0はb0、代表MV8はb8に格納される。隣接MB[A]格納部215では、b0に格納される代表MV0を読み出し、b0を水平移動した位置に対応するMB[A]のA0(521)に格納するとともに、同様にして、MV8をA2(522)に格納する。また、隣接MB[BCD]格納部216では、2つの代表MVのうち、下に位置するb8に格納される代表MV8を、b0を垂直移動した位置に対応するMB[BCD]のN1(523)に格納する。
MV生成対象のマクロブロックが、MB(8×16)530の場合、2つの代表MVが生成され、代表MV0はb0、代表MV4はb4に格納される。隣接MB[A]格納部215では、b0とb4のうち、右側に格納されるb4の代表MV4を読み出し、b4を水平移動した位置に対応するMB[A]のA0(531)に格納する。また、隣接MB[BCD]格納部216では、b0に格納されるMV0を、b0を垂直移動した位置に対応するMB[BCD]のN1(532)に格納し、b4に格納されるMV4を、b4を垂直移動した位置に対応するMB[BCD]のN3(533)に格納する。
MV生成対象のマクロブロックが、MB(8×8)540の場合、4つの代表MVが生成され、代表MV0はb0、代表MV4はb4、代表MV8はb8、そして代表MV12はb12に格納される。隣接MB[A]格納部215では、b0とb4のうち、右側に位置するb4の代表MV4を読み出し、A0(541)に格納する。また、b8とb12のうち、右側に位置するb12の代表MV12を選択し、A2(542)に格納する。隣接MB[BCD]格納部216では、b0とb8のうち、下に位置するb8を選択し、その代表MV8を、隣接MB[BCD]のN1(543)に格納する。また、b4とb12のうち、下に位置するb12を選択し、隣接MB[BCD]のN3(544)に格納する。
MV生成対象のマクロブロックが、サブMB(4×4)550の場合、MV0からMV15の16の代表MVが生成される。代表MVは、それぞれ対応するブロック番号に格納される。隣接MB[A]格納部215では、代表MVのうち、最も右側に位置するMV5,MV7,MV13,MV15を選択し、それぞれMB[A]のA0,A1,A2,A3に格納する。隣接MB[BCD]格納部216では、代表MVのうち、下に位置するMV10,MV11,MV14,MV15を選択し、MB[BCD]のN1,N2,N3,N4に格納する。なお、詳細は省略するが、MB(8×4),MB(4×8)についても同様の処理が行われる。
次に、MVP生成部212が、隣接MB[A]または隣接MB[BCD]に格納される外部のMVを参照する場合について説明する。
図22及び図23は、本発明の実施の形態の隣接MB[BCD]格納領域を参照する場合のアドレス変換テーブルの機能を示した図である。図22は、隣接MB[BCD]のMVを生成した隣接マクロブロックが、MB(16×16)、MB(16×8)、MB(8×16)、及びMB(8×8)の場合を示した図である。図23は、隣接MB[BCD]のMVを生成した隣接マクロブロックが、サブMB(8×4)、サブMB(4×8)、及びサブMB(4×4)の場合を示した図である。
2 予測値算出部
3 アドレス算出部
4 参照画像格納部
Claims (7)
- 動画像を所定の領域に分割した動きベクトル検出単位でフレーム間予測処理を行うフレーム間予測処理装置において、
必要に応じて所定のサイズに設定される動きベクトル検出単位ごとに生成された動きベクトルデータを格納する動きベクトル格納領域が、前記動きベクトル検出単位の最小単位に応じて用意される参照画像記憶部と、
指定された前記動きベクトル検出単位の動きベクトルデータが格納される前記参照画像記憶部のアドレスを指定された前記動きベクトル検出単位のサイズに基づいて算出するアドレス算出部と、
前記アドレス算出部に対して対象動きベクトル検出単位のフレーム間予測で参照する前記対象動きベクトル検出単位に隣接する隣接動きベクトル検出単位を指示して前記隣接動きベクトル検出単位について生成された前記動きベクトルデータが格納されるアドレスを取得し、取得した前記アドレスに基づいて前記参照画像記憶部より前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを読み出し、前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値を算出する予測値算出部と、
前記動きベクトル予測値の算出のために参照される前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを、前記隣接動きベクトル検出単位に対応する前記動きベクトル格納領域の所定の領域に格納する参照画像格納部と、
を具備することを特徴とするフレーム間予測処理装置。 - 前記アドレス算出部は、
前記隣接動きベクトル検出単位のサイズ及び前記隣接動きベクトル検出単位の指定と、前記動きベクトルデータが格納される前記参照画像記憶部のアドレスとを対応付けた変換テーブルを有し、前記変換テーブルに基づいて前記予測値算出部からの入力情報を前記アドレスに変換する、
ことを特徴とする請求項1記載のフレーム間予測処理装置。 - 前記参照画像記憶部は、前記対象動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを格納するブロック内データ格納領域と、前記対象動きベクトル検出単位に隣接する他の動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを格納する隣接ブロックデータ格納領域とを有し、
前記参照画像格納部は、次の動きベクトル検出単位に処理対象が移行するまでに、前記対象動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを、前記対象動きベクトル検出単位に対応する前記隣接ブロックデータ格納領域に格納する、
ことを特徴とする請求項1記載のフレーム間予測処理装置。 - 前記アドレス算出部は、
前記隣接動きベクトル検出単位のサイズ及び前記隣接動きベクトル検出単位の指定と、前記動きベクトルデータが格納される前記ブロック内データ格納領域のアドレスとを対応付けた第1の変換テーブルと、
前記隣接動きベクトル検出単位のサイズ及び前記隣接動きベクトル検出単位の指定と、前記隣接ブロックデータ格納領域のアドレスとを対応付けた第2の変換テーブルとを有し、
前記第1の変換テーブル及び前記第2の変換テーブルに基づいて前記予測値算出部からの入力情報を前記アドレスに変換する、
ことを特徴とする請求項3記載のフレーム間予測処理装置。 - 動画像を所定の領域に分割した動きベクトル検出単位でフレーム間予測処理を行うフレーム間予測方法において、
予測値算出部が、対象動きベクトル検出単位のフレーム間予測で参照する前記対象動きベクトル検出単位に隣接する隣接動きベクトル検出単位を指示し、
アドレス算出部が、必要に応じて所定のサイズに設定される動きベクトル検出単位ごとに生成された動きベクトルデータを格納する動きベクトル格納領域が前記動きベクトル検出単位の最小単位に応じて用意される参照画像記憶部において、指定された前記動きベクトル検出単位の動きベクトルデータが格納されるアドレスを指定された前記動きベクトル検出単位のサイズに基づいて算出し、
前記予測値算出部が、前記アドレス算出部から前記隣接動きベクトル検出単位について生成された前記動きベクトルデータが格納されるアドレスを取得し、取得した前記アドレスに基づいて前記参照画像記憶部より前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを読み出して前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値を算出し、
算出画像格納部が、次以降の処理対象の動きベクトル検出単位に関する前記動きベクトル予測値の算出のために参照される前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを、前記隣接動きベクトル検出単位に対応する前記動きベクトル格納領域の所定の領域に格納する、
処理を行うことを特徴とするフレーム間予測方法。 - 基本処理単位の動きベクトル検出単位ごとに、入力画像について所定の参照画像からの動き補償を行って生成した予測誤差を圧縮符号化する画像符号化装置において、
必要に応じて所定のサイズに設定される動きベクトル検出単位ごとに生成された動きベクトルデータを格納する動きベクトル格納領域が、前記動きベクトル検出単位の最小単位に応じて用意される参照画像記憶部と、
指定された前記動きベクトル検出単位の動きベクトルデータが格納される前記参照画像記憶部のアドレスを指定された前記動きベクトル検出単位のサイズに基づいて算出するアドレス算出部と、
前記アドレス算出部に対して対象動きベクトル検出単位のフレーム間予測で参照する前記対象動きベクトル検出単位に隣接する隣接動きベクトル検出単位を指示して前記隣接動きベクトル検出単位について生成された前記動きベクトルデータが格納されるアドレスを取得し、取得した前記アドレスに基づいて前記参照画像記憶部より前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを読み出して前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値を算出し、算出した前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値と、前記対象動きベクトル検出単位について検出された前記動きベクトルデータとの予測差分値を算出して符号化対象とするフレーム間予測部と、
前記動きベクトル予測値の算出のために参照される前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを、前記隣接動きベクトル検出単位に対応する前記動きベクトル格納領域の所定の領域に格納する参照画像格納部と、
を具備することを特徴とする画像符号化装置。 - 基本処理単位の動きベクトル検出単位ごとに、入力画像について所定の参照画像からの動き補償を行って生成した予測誤差を圧縮符号化した画像符号化信号を入力し、元の動画像を復元する画像復号装置において、
必要に応じて所定のサイズに設定される動きベクトル検出単位ごとに生成された動きベクトルデータを格納する動きベクトル格納領域が、前記動きベクトル検出単位の最小単位に応じて用意される参照画像記憶部と、
指定された前記動きベクトル検出単位の動きベクトルデータが格納される前記参照画像記憶部のアドレスを指定された前記動きベクトル検出単位のサイズに基づいて算出するアドレス算出部と、
前記アドレス算出部に対して対象動きベクトル検出単位のフレーム間予測で参照する前記対象動きベクトル検出単位に隣接する隣接動きベクトル検出単位を指示して前記隣接動きベクトル検出単位について生成された前記動きベクトルデータが格納されるアドレスを取得し、取得した前記アドレスに基づいて前記参照画像記憶部より前記隣接動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを読み出して前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値を算出し、算出した前記対象動きベクトル検出単位の動きベクトル予測値と復号された予測差分値とを用いて前記対象動きベクトル検出単位の前記動きベクトルを復号するフレーム間予測部と、
前記フレーム間予測部によって復号され、前記動きベクトル予測値の算出のために参照される前記対象動きベクトル検出単位の前記動きベクトルデータを、前記隣接動きベクトル検出単位に対応する前記動きベクトル格納領域の所定の領域に格納する参照画像格納部と、
を具備することを特徴とする画像復号装置。
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