JP2011082725A - 映像符号化方法,映像符号化装置,映像復号方法,映像復号装置,映像符号化・復号方法,およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】領域分割部11により符号化対象フレームをブロックの位置または動きベクトルなどの分類に基づいて複数の領域に分割し,補間フィルタ係数切り替え部12によって,各領域ごとに予測符号化における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替える。予測信号生成部13で補間フィルタを用いて参照画像の小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測信号を生成して,予測符号化部14により符号化対象ブロックの予測符号化を行う。
【選択図】図9
Description
図1および図2は,従来方式による非整数精度の画素補間方法を示す図である。
H.264/AVCでは,入力画像条件(シーケンス種類/画像サイズ/フレームレート)や符号化条件(ブロックサイズ/GOP構造/QP)にかかわらず,フィルタ係数値は一定である。フィルタ係数値が固定である場合,例えば,エイリアシング,量子化誤差,動き推定による誤差,カメラノイズといった時間的に変化する効果が考慮されていない。したがって,符号化効率の点で性能向上に限界があると考えられる。そこで,補間フィルタ係数を適応的に変化させる方式が,非特許文献4では提案されており,非分離型の適応補間フィルタと呼ばれている。
〜x=x+MVx −FilterOffset
であり,MVx は事前に得られた動きベクトルの水平成分,FilterOffsetは調整のためのオフセット(水平方向フィルタ長を2で割った値)を示している。垂直方向については,〜y=y+MVy となり,MVy は動きベクトルの垂直成分を示す。wciは求めるべき水平方向フィルタ係数群ci (0≦ci <6)を示す。
図5は,第1の例による適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化の処理フローチャートである。1枚のフレームを符号化する場合の,第1の例による具体的な処理の流れを,図5に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図6は,第2の例による適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化の処理フローチャートである。1枚のフレームを符号化する場合の,第2の例による具体的な処理の流れを,図6に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図7は,第3の例による領域統合機能を有する適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化の処理フローチャートである。1枚のフレームを符号化する場合の,第3の例による具体的な処理の流れを,図7に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図9は,適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化処理を実行する映像符号化装置の構成例を示す図である。
図10は,他の映像符号化装置の構成例の一部を示している。図10に示した部分以外の構成は,前述した図9と同様である。この例は,上記第2の例と第3の例を実施する装置の構成例である。
図11は,第4の例による適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化に対する復号処理フローチャートである。1枚のフレームを復号する場合の,第4の例による具体的な処理の流れを,図11に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図12は,第5の例による適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化に対する復号処理フローチャートである。1枚のフレームを復号する場合の,第5の例による具体的な処理の流れを,図12に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図13は,第6の例による領域統合機能を有する適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化に対する復号処理フローチャートである。1枚のフレームを復号する場合の,第6の例による具体的な処理の流れを,図13に従って説明する。以下では,特に断りがない限り,輝度信号での処理を仮定する。
図14は,適応補間フィルタの画面内切り替えによる符号化に対する復号処理を実行する映像復号装置の構成例を示す図である。
1.実験内容
本発明の有効性を確認するために,評価実験を行い,従来手法と本発明に係る提案手法の符号化性能を比較した。図15〜図17に,従来手法と提案手法とによるレート歪み特性の評価実験の結果を示す。
・[従来手法1]H.264/AVC:従来の係数固定の6タップを用いた補間方法
・[従来手法2]SAIF on:従来の分離型適応補間フィルタを用いた方法
・[提案手法1]mvleng3:本発明による動きベクトルの長さが3以上か否かで領域を分割する方法(領域数=2)
・[提案手法2]mvx:本発明による動きベクトルの水平成分の大きさで領域を分割する方法(−3≦mvx≦−1かそれ以外か;領域数=2)
・[提案手法3]quadrant:本発明による動きベクトルの向きで領域を分割する方法(第1象限,第2象限,第3象限,第4象限;領域数=4)
・[提案手法4]ycenter:本発明による画面の上半分と下半分で領域を分割する方法(領域数=2)
2.実験条件
本発明の実施の形態で説明した手法を,次世代映像符号化参照ソフトウェアKTA(Key Technical Area)〔入手先:http://iphome.hhi.de/suehring/tml/download/KTA〕の最新版ver.2.5(2009年 8月11日リリース)に実装し,各種標準画像に対して,以下の条件で実験を行った。
・使用ソフトウェア:KTA ver.2.5
・プロファイル:Hight Profile
・GOP構造:IPPP
・符号化枚数:3枚
・量子化パラメータQP:16〜40(25点,Pフレーム),15〜39(25点,Iフレーム)
・エントロピー符号化:CABAC
・RD最適化:使用
・領域分割方法:4種類(「実験内容」の項目参照)
3.実験結果
図15〜図17のレート歪み特性の比較を示すグラフは,以下の条件による実験結果である。
・図15(A):「画像:Foreman,サイズ:CIF,QP:22および23,フレーム:先頭Pフレーム」
・図15(B):「画像:City,サイズ:720p,QP:31および32,フレーム:先頭Pフレーム」
・図16(A):「画像:Janine,サイズ:XGA,QP:16および17,フレーム:先頭Pフレーム」
・図16(B):「画像:Jets,サイズ:720p,QP:16から19の4点,フレーム:先頭Pフレーム」
・図17:「画像:Raven,サイズ:720p,QP:16から19の4点,フレーム:先頭Pフレーム」
画像Foreman(CIF:352×288)での結果は,図15(A)のとおりであり,画像City(720p:1280×720)での結果は,図15(B)のとおりであり,画像Janine(XGA:1024×768)での結果は,図16(A)のとおりであった。それぞれ横軸がフレームにて発生する符号量,縦軸が画質となっている。左上に行くほど,良い符号化性能を有していることになる。
11,22 領域分割部
111 動きベクトル分類部
112 分類修正部
12,23 補間フィルタ係数切り替え部
121 フィルタ係数最適化部
13,24 予測信号生成部
131,241 参照画像補間部
132,18 動き検出部
14 予測符号化部
15 可変長符号化部
16,21 復号部
17,26 参照画像メモリ
20 映像復号装置
25 予測復号部
Claims (13)
- m×n画素(m>0,n>0)のブロック単位で動き補償を用いて映像を符号化する映像符号化方法において,
符号化対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割するステップと,
前記分割された領域ごとに,予測符号化における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替えるステップと,
予測符号化における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測符号化を行うステップと,
前記補間フィルタ係数を符号化するステップとを有する
ことを特徴とする映像符号化方法。 - 請求項1に記載の映像符号化方法において,
前記補間フィルタ係数を切り替えるステップでは,
前記領域ごとに,原画像と補間後の参照画像との予測誤差エネルギーが最小となる補間フィルタ係数を算出し,最適化された補間フィルタ係数への切り替えを行う
ことを特徴とする映像符号化方法。 - 請求項1または請求項2に記載の映像符号化方法において,
前記領域に分割するステップでは,
前記ブロックの位置情報に基づく分類によって,または前記ブロックに対する動きベクトルの成分に基づく分類によって,符号化対象フレームを複数領域に分割する
ことを特徴とする映像符号化方法。 - m×n画素(m>0,n>0)のブロック単位で動き補償を用いて映像を符号化する映像符号化装置において,
符号化対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割する手段と,
前記分割された領域ごとに,予測符号化における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替える手段と,
予測符号化における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測符号化を行う手段と,
前記補間フィルタ係数を符号化する手段とを備える
ことを特徴とする映像符号化装置。 - 請求項4に記載の映像符号化装置において,
前記領域ごとに,原画像と補間後の参照画像との予測誤差エネルギーが最小となる補間フィルタ係数を算出し,前記切り替え対象となる補間フィルタ係数の最適化を行う手段を備える
ことを特徴とする映像符号化装置。 - 請求項4または請求項5に記載の映像符号化装置において,
前記領域に分割する手段は,
前記ブロックの位置情報に基づく分類によって,または前記ブロックに対する動きベクトルの成分に基づく分類によって,符号化対象フレームを複数領域に分割する
ことを特徴とする映像符号化装置。 - m×n画素(m>0,n>0)のブロック単位で動き補償を用いて映像を復号する映像復号方法において,
小数精度画素の補間フィルタ係数を復号するステップと,
復号対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割するステップと,
前記分割された領域ごとに,予測復号における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替えるステップと,
予測復号における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測復号を行うステップとを有する
ことを特徴とする映像復号方法。 - 請求項7に記載の映像復号方法において,
前記領域に分割するステップでは,
前記ブロックの位置情報に基づく分類によって,または前記ブロックに対する動きベクトルの成分に基づく分類によって,復号対象フレームを複数領域に分割する
ことを特徴とする映像復号方法。 - m×n画素(m>0,n>0)のブロック単位で動き補償を用いて映像を復号する映像復号装置において,
小数精度画素の補間フィルタ係数を復号する手段と,
復号対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割する手段と,
前記分割された領域ごとに,予測復号における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替える手段と,
予測復号における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測復号を行う手段とを備える
ことを特徴とする映像復号装置。 - 請求項9に記載の映像復号装置において,
前記領域に分割する手段では,
前記ブロックの位置情報に基づく分類によって,または前記ブロックに対する動きベクトルの成分に基づく分類によって,復号対象フレームを複数領域に分割する
ことを特徴とする映像復号装置。 - m×n画素(m>0,n>0)のブロック単位で動き補償を用いて映像を符号化し,復号する映像符号化・復号方法において,
映像符号化時に,
符号化対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割するステップと,
前記分割された領域ごとに,予測符号化における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替えるステップと,
予測符号化における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測符号化を行うステップと,
前記補間フィルタ係数を符号化するステップとを実行し,
映像復号時に,
小数精度画素の補間フィルタ係数を復号するステップと,
復号対象フレームを,適応的に補間フィルタを適用する単位となる複数ブロックからなる複数の領域に分割するステップと,
前記分割された領域ごとに,予測復号における参照画像に対して用いる小数精度画素の補間フィルタ係数を切り替えるステップと,
予測復号における参照画像に対し,前記補間フィルタ係数に基づく補間フィルタを用いて小数精度画素の補間を行い,小数精度の動き補償により予測復号を行うステップとを実行する
ことを特徴とする映像符号化・復号方法。 - 請求項1,請求項2または請求項3に記載の映像符号化方法を,コンピュータに実行させるための映像符号化プログラム。
- 請求項7または請求項8に記載の映像復号方法を,コンピュータに実行させるための映像復号プログラム。
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