JP2012100354A - メディア再生装置における使用のためのフィルム粒子シミュレーション技術 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像のブロックに加えるためのフィルム粒子のブロックのシミュレーションが、まず少なくとも部分的には画像ブロックの属性に従って少なくとも一つのパラメータを確立することによって行われる。少なくとも一つのフィルム粒子のブロックが、前記少なくとも一つのパラメータに基づいて生成された少なくとも一つのフィルム粒子パターンからシミュレートされる。特に、前記フィルム粒子パターンはビット精確な技法を使って生成される。
【選択図】図1
Description
本出願は米国特許法第119条(e)のもとで、2004年11月24日に出願された米国仮特許出願第60/630,756号の優先権を主張するものであり、該文献の教示はここに組み込まれる。
〈技術分野〉
本発明は画像におけるフィルム粒子をシミュレートするための技法に、より詳細にはメディア装置による再生のための画像におけるフィルム粒子をシミュレートするための技法に関係する。
こうして、メディアプレーヤーによる再生のための画像におけるフィルム粒子をシミュレートする技法の必要性が存在する。
論じたように、フィルム粒子特性は、画像に伴うITU-T Rec.H.264|ISO/IEC14496-10フィルム粒子特性SEIメッセージにおいて現れる。フィルム粒子特性メッセージにおけるパラメータの値は次のように制約される:
model_idはシミュレーションモデルを指定する。示される実施形態では、この値は0に等しい。これはこのフィルム粒子シミュレーションモデルを周波数フィルタ処理として識別する。
現在の映像において、フィルム粒子シミュレーションは、パラメータfilm_grain_characteristics_cancel_flagが1でない限り行われる。現行のITU-T Rec.H.264|ISO/IEC14496-10ビデオ圧縮規格の仕様は、すべての色成分におけるフィルム粒子のシミュレーションを許容する。フィルム粒子特性SEIメッセージにおいてcomp_model_present_flag[c]が1に等しい場合に、フィルム粒子のシミュレーションと、復号された画像の色成分cへのシミュレートされたフィルム粒子の付加が行われる。本原理によれば、ビット精確なフィルム粒子シミュレーションは、まずフィルム粒子パターンのデータベースを指定することによって行われる。その後、フィルム粒子パターンの擬似ランダムな選択がその目的のための一様擬似乱数発生器を使って行われる。選択されたパターンは次いで、精密な動作シーケンスを受ける。フィルム粒子シミュレーションは典型的には、各色成分について独立して行われる。
図2には、フィルム粒子をシミュレートして復号された画像に加えるために実行される動作のシーケンスが見られる。三原色のうち特定の一つへの本シミュレーション・プロセスの個別化は、cを0、1または2に設定することによってできる。例示的な実施形態では、フィルム粒子シミュレーションは、8×8ピクセルのブロックサイズによるラスタスキャン順で行われるが、他の実装もやはり可能である。
avg=0
for(k=0;k<8;k++)
for(l=0;l<8;l++)
avg+=decoded_picture[c][m+k][n+l]
avg=(avg+32)>>6
ここで、(m,n)はブロックの左上の座標であり、decoded_picture[c][m+k][n+l]は色成分cの座標(m+k,n+l)における復号されたピクセル値である。
comp_model_value[c][s][1]=Clip(2,14,(comp_model_value[c][s][1]<<1))
comp_model_value[c][s][2]=Clip(2,14,(comp_model_value[c][s][2]<<1))
ステップ104は、フィルム粒子ブロックを確立するプロセスを開始する。ただし、該フィルム粒子ブロックは典型的には必ずしも8×8ピクセルの大きさではない。8×8ピクセルのフィルム粒子ブロックを確立するステップは、フィルム粒子データベース105から8×8のフィルム粒子サンプルのブロックを取得し、該サンプルを適切な強度にスケーリングすることを含む。ただし、スケーリングは望ましいが、必ずしも行われる必要はない。データベース105は典型的には4096のフィルム粒子サンプルの169のパターンを有している。それぞれが64×64のフィルム粒子パターンを表す。データベース105は値を2の補数の形で保存する。その範囲は−127から127である。各フィルム粒子パターンの人工生成は、典型的には、フィルム粒子パターンを定義する二次元フィルタを確立する特定の一対のカット周波数を使って行われる。SEIメッセージ中で送信されたカット周波数がフィルム粒子シミュレーションの際にフィルム粒子パターンのデータベース105へのアクセスを可能にする。
k_offset=(MSB16(x(r,ec))%52)
k_offset&=0xFFFC
k_offset+=m&0x0008
l_offset=(LSB16(x(r,ec))%56)
l_offset&=0xFFF8
l_offset+=n&0x0008
ここで、x(r,ec)は、図3に描かれている乱数発生器114がシードecによって開始されるときに生成される擬似乱数列xのr番目のシンボルを示す。図3に見られるように、乱数発生器114は32ビットシフトレジスタで、その上位16ビットおよび下位16ビットが上出のMSB16およびLSB16をなす。(m,n)は復号された画像における現在の8×8ブロックの座標である。k_offsetについて、最初の式が[0,51]の範囲に一様分布値した擬似乱数を発生させ、第二の式がその値を4の倍数に制限し、最後の式はm%16が8に等しいときにk_offsetに8を足す。同等な演算がl_offsetについても実行される。
ec=Seed_LUT[(ABS(POC)+idr_pic_id<<5+offset[c])%173]
ここで、
ABS(.)は絶対値を表し;
POCは現在の画像の画像順番号(picture order count)を表し、ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC14496-10規格で指定されているビデオストリームから導出されるべきもので;
idr_pic_idはIDR画像を同定するために、ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC14496-10ビデオストリームのスライスヘッダから読まれるべきものである。
ここで、color_offset[3]={0,85,170}であり、Seed_LUTは173ではなく256個の値を含んでいる。
scale_factor=(BIT0(x(r,ec))==0)?comp_model_value[c][s][0]:
-comp_model_value[c][s][0]
scale_factor>>=(c==0)?0:1
for(k=0;k<8;k++)
for(l=0;l<8;l++)
{
g=scale_factor*database[h][v][k+k_offset][l+l_offset]
film_grain_block[k][l]=(((g+2log2_scale_factor-1)>>log2_scale_factor)+32)>>6
}
ここで、hはcomp_model_value[c][s][1]−2に等しく、vはcomp_model_value[c][s][2]−2に等しく、因子6は補遺Aの付録A.3で与えられるフィルム粒子値をスケーリングする。BIT0はLSBを表す。
for(k=0;k<8;k++){
l1=previous_fg_block[6][k]
l0=previous_fg_block[7][k]
r0=current_fg_block[0][k]
r1=current_fg_block[1][k]
current_fg_block[0][k]=(l0+(r0<<1)+r1+2)>>2
previous_fg_block[7][k]=(l1+(l0<<1)+r0+2)>>2
}
フィルム粒子シミュレーション・プロセスの終わりには、ブロッキング除去されたフィルム粒子ブロックは、合成ブロック110を介して、対応する復号された画像ブロックとの合成を受け、その結果が表示に先立って[0,255]にクリッピングされる:
for(k=0;k<8;k++)
for(l=0;l<8;l++)
display_picture[c][m+k][n+l]
=Clip(0,255,decoded_picture[c][m+k][n+l]+fg_block[k][l])
ここで、(m,n)はブロックの左上の座標であり、decoded_ picture[c][m+k][n+l]は色成分cの座標(m+k,n+l)における復号されたピクセル値であり、display_picture[c][m+k][n+l]は前記座標におけるビデオ出力である。
フィルム粒子パターンデータベース105のビット精確な表現を達成することは、事前計算された値のリストを保存することによっても、あるいは初期化プロセスを通じて値を計算することによっても行える。
ehv=Seed_LUT[h+v*13] (A-1)
64×64ブロック画像の生成は次のように行われる:
fh=((h+3)<<2)-1
fv=((v+3)<<2)-1
for(l=0,r=0;l<=fv;l++)
for(k=0;k<=fh;k+=4){
B[k][l]=Gaussian_LUT[x(r,ehv)%2048]
B[k+1][l]=Gaussian_LUT[x(r,ehv+1)%2048]
B[k+2][l]=Gaussian_LUT[x(r,ehv+2)%2048]
B[k+3][l]=Gaussian_LUT[x(r,ehv+3)%2048]
r++
}
B[0][0]=0
ここで、x(r,ehv)はシードehvで初期化された多項式xの反復rにおいて生成される擬似乱数値である。
64×64逆整数変換の計算
係数の64×64行列の逆変換は、フィルム粒子パターンdatabase[h][v]を生じる。逆変換の計算は次のように行われる:
database[h][v]=(((R64 T×B+128)>>8)×R64+128)>>8
水平な8×8ブロック辺のブロッキング除去
64×64フィルム粒子パターンの生成プロセスの最終ステップは、水平な8×8ブロック辺のブロッキング除去を含む。ブロッキング除去は、次の式に従ったピクセル値の減衰によって実行される。
for(l=0;l<64;l+=8){
for(k=0;k<64;k++){
database[h][v][k][l]=(database[h][v][k][l]*deblock_factor[v])>>7
database[h][v][k][l+7]=(database[h][v][k][l+7]*deblock_factor[v])>>7
ここで、deblock_factor[v]は好ましい実施形態については次のように定義される:
deblock_factor[v]={66,71,77,84,90,96,103,109,116,122,128,128,128}
以上は、画像中のフィルム粒子をシミュレートするための技法を、より詳細にはメディア装置による再生のための画像中のフィルム粒子をシミュレートするための技法を記載する。
〔請求項1〕
フィルム粒子ブロックをシミュレートする方法であって:
少なくとも部分的にはある画像ブロックの属性に従って、少なくとも一つのパラメータを確立する段階と、
前記少なくとも一つのパラメータに従って少なくとも一つのフィルム粒子パターンから少なくとも一つのフィルム粒子のブロックをシミュレートする段階、
とを有する方法。
〔請求項2〕
フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと合成する段階をさらに含む、請求項1記載の方法。
〔請求項3〕
前記シミュレートする段階に先立って、前記画像ブロックに付随する補足的なフィルム粒子情報メッセージが受領される、請求項1記載の方法。
〔請求項4〕
前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、復号順に合成する段階をさらに含む、請求項3記載の方法。
〔請求項5〕
前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、表示順に合成する段階をさらに含む、請求項3記載の方法。
〔請求項6〕
少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、復号順にシミュレートする段階をさらに含む、請求項1記載の方法。
〔請求項7〕
少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、表示順にシミュレートする段階をさらに含む、請求項1記載の方法。
〔請求項8〕
前記確立する段階がさらに:
前記画像ブロックに伴っており、それぞれが前記画像ブロック中でシミュレートされるべきフィルム粒子の属性を示す複数のパラメータを含んでいるフィルム粒子情報メッセージを受領する段階と;
前記複数のパラメータのうちの少なくとも一つを選択する段階、
とを有する、請求項1記載の方法。
〔請求項9〕
前記シミュレートする段階がさらに:
前記画像ブロックのクロマ成分についてカット周波数をスケーリングする段階と;
前記画像ブロックについて平均ピクセル値を計算する段階と;
前記ブロックに対する前記平均ピクセル値を、当該フィルム粒子ブロックと合成されるべき画像ブロックに伴うフィルム粒子情報メッセージ中の対応する強度値と比較する段階と;
フィルム粒子ブロックのデータベースからフィルム粒子のブロックを取得する段階と;
隣接するブロック間の縦方向のエッジをブロッキング除去する段階、
とを有する、請求項1記載の方法。
〔請求項10〕
4:4:4クロマフォーマットでの前記少なくとも一つのパラメータの受領に際して、前記クロマ成分についてのカット周波数が4:2:0のフォーマットにスケーリングされる、請求項9記載の方法。
〔請求項11〕
フィルム粒子のブロックを取得する前記段階がさらに、該フィルム粒子のブロックをランダムに取得する段階を含む、請求項9記載の方法。
〔請求項12〕
前記取得する段階がさらに、事前に計算されたフィルム粒子ブロックのデータベースからフィルム粒子のブロックを取得する段階を含む、請求項9記載の方法。
〔請求項13〕
4096個の事前計算されたフィルム粒子サンプルの169個のパターンを−127ないし127の範囲の2の補数の形で保存することによってフィルム粒子ブロックのデータベースを確立する段階を含む、請求項12記載の方法。
〔請求項14〕
ガウス乱数値の探索表を指定する段階と;
前記探索表にランダムにアクセスする段階と;
前記探索表からのランダムにアクセスされた値に対して整数逆変換を実行する段階と;
前記整数逆変換から得られたパターンの水平な辺をブロッキング解除する段階、
によってフィルム粒子ブロックのデータベースを確立する段階をさらに含む、請求項9記載の方法。
〔請求項15〕
前記画像ブロックに伴うフィルム粒子メッセージがシミュレーションの禁止を指定している場合、フィルム粒子のシミュレーションが行われない、請求項1記載の方法。
〔請求項16〕
ピクセル値があらゆる規定の帯域の外にある場合にフィルム粒子シミュレーションを禁止する段階をさらに有する、請求項9記載の方法。
〔請求項17〕
ある画像ブロックのためのフィルム粒子ブロックをシミュレートする方法であって:
少なくとも部分的には前記画像ブロックの属性に従って、少なくとも一つのパラメータを確立する段階と;
前記少なくとも一つのパラメータに従ってビット精確性をもって少なくとも一つのフィルム粒子のブロックをシミュレートする段階と;
フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと合成する段階、
とを有する方法。
〔請求項18〕
前記シミュレートする段階に先立って、前記画像ブロックに付随する補足的なフィルム粒子情報メッセージが受領される、請求項17記載の方法。
〔請求項19〕
前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、復号順に合成する段階をさらに含む、請求項18記載の方法。
〔請求項20〕
前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、表示順に合成する段階をさらに含む、請求項17記載の方法。
〔請求項21〕
少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、復号順にシミュレートする段階をさらに含む、請求項17記載の方法。
〔請求項22〕
少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、表示順にシミュレートする段階をさらに含む、請求項17記載の方法。
〔請求項23〕
画像ブロックと合成するためのフィルム粒子ブロックをシミュレートする装置であって:
少なくとも部分的には前記画像ブロックの属性に従って、少なくとも一つのパラメータを確立する手段と、
前記少なくとも一つのパラメータに従って少なくとも一つのフィルム粒子パターンを生成することによって少なくとも一つのフィルム粒子のブロックをシミュレートする手段、
とを有する装置。
〔請求項24〕
少なくともフィルム粒子のあるブロックを前記画像ブロックと合成する手段をさらに含む、請求項23記載の装置。
〔請求項25〕
前記合成する手段が、前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、復号順に合成する、請求項23記載の装置。
〔請求項26〕
前記合成する手段が、前記フィルム粒子のブロックを前記画像ブロックと、表示順に合成する、請求項23記載の装置。
〔請求項27〕
フィルム粒子をシミュレートする前記手段が、少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、復号順にシミュレートする、請求項23記載の装置。
〔請求項28〕
フィルム粒子をシミュレートする前記手段が、少なくとも一つのフィルム粒子のブロックを、復号順にシミュレートする、請求項23記載の装置。
〔請求項29〕
前記確立する手段がさらに:
前記画像ブロックに伴っており、それぞれが前記画像ブロック中でシミュレートされるべきフィルム粒子の属性を示す複数のパラメータを含んでいるフィルム粒子情報メッセージを受領する手段と;
前記複数のパラメータのうちから前記少なくとも一つのパラメータを選択する手段、
とを有する、請求項23記載の装置。
〔請求項30〕
前記シミュレートする手段がさらに:
前記画像ブロックのクロマ成分についてカット周波数をスケーリングする手段と;
前記画像ブロックについて平均ピクセル値を計算する手段と;
前記ブロックの前記平均ピクセル値を、当該フィルム粒子ブロックと合成されるべき画像ブロックに伴うフィルム粒子情報メッセージ中の対応する強度値と比較する手段と;
フィルム粒子ブロックのデータベースと;
前記フィルム粒子ブロックのデータベースからフィルム粒子のブロックを取得する手段と;
隣接するブロック間の縦方向のエッジをブロッキング除去する手段、
とを有する、請求項23記載の装置。
〔請求項31〕
4:4:4クロマフォーマットでの前記少なくとも一つのパラメータの受領に際して、スケーリング手段が、前記クロマ成分についてのカット周波数を4:2:0のフォーマットにスケーリングする、請求項30記載の装置。
〔請求項32〕
フィルム粒子のブロックを取得する前記手段が、該フィルム粒子ブロックをランダムに取得する、請求項30記載の装置。
〔請求項33〕
前記データベースが事前に計算されたフィルム粒子ブロックを含んでいる、請求項30記載の装置。
〔請求項34〕
前記データベースが、4096個の事前計算されたフィルム粒子サンプルの169個のパターンを−127ないし127の範囲の2の補数の形で含んでいる、請求項30記載の装置。
〔請求項35〕
コンピュータをして、画像ブロックと合成するためのフィルム粒子をシミュレートさせるコンピュータ可読媒体であって:
前記コンピュータをして、少なくとも部分的には前記画像ブロックの属性に従って、少なくとも一つのパラメータを確立させる第一の手段と;
前記コンピュータをして、前記少なくとも一つのパラメータに従ってビット精確性をもって少なくとも一つのフィルム粒子のブロックをシミュレートさせる第二の手段、
の段階を有する媒体。
〔請求項36〕
ある画像ブロックと合成するためのフィルム粒子ブロックをシミュレートする方法であって:
少なくとも部分的には前記画像ブロックの属性に従って、少なくとも一つのパラメータを確立する段階と;
フィルム粒子パターンのデータベースにアクセスすることによって前記少なくとも一つのパラメータに従って少なくとも一つのフィルム粒子のブロックをシミュレートする段階、
とを有する方法。
〔請求項37〕
前記フィルム粒子パターンデータベースを不揮発性記憶に格納する段階をさらに有する、請求項36記載の方法。
〔請求項38〕
システム初期化に際して前記フィルム粒子パターンデータベースを生成する段階をさらに有する、請求項36記載の方法。
〔請求項39〕
画像サンプルと合成するためのフィルム粒子サンプルをランダムに生成する方法であって:
少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して擬似乱数発生器のシードを初期化する段階と、
前記乱数に基づいてフィルム粒子パターンのデータベースにランダムにアクセスすることによって少なくとも一つのフィルム粒子サンプルを生成する段階、
とを有する方法。
〔請求項40〕
前記少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して、前記シードをある固定値に初期化する段階をさらに有する、請求項39記載の方法。
〔請求項41〕
前記少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して、前記シードを可変値に初期化する段階をさらに有する、請求項39記載の方法。
〔請求項42〕
前記シードを,受領されたビットストリームから抽出される少なくとも一つのパラメータに基づいて初期化する段階をさらに有する、請求項39記載の方法。
〔請求項43〕
あらかじめ定義されたシードの探索表にアクセスするために前記少なくとも一つのパラメータを使う段階をさらに有する、請求項41記載の方法。
Claims (5)
- 画像サンプルと合成するためのフィルム粒子サンプルをランダムに生成する方法であって:
少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して擬似乱数発生器のシードを初期化する段階と、
前記乱数に基づいてフィルム粒子パターンのデータベースにランダムにアクセスすることによって少なくとも一つのフィルム粒子サンプルを生成する段階、
とを有する方法。 - 前記少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して、前記シードをある固定値に初期化する段階をさらに有する、請求項1記載の方法。
- 前記少なくとも一つのフィルム粒子パラメータの受領に際して、前記シードを可変値に初期化する段階をさらに有する、請求項1記載の方法。
- 前記シードを,受領されたビットストリームから抽出される少なくとも一つのパラメータに基づいて初期化する段階をさらに有する、請求項1記載の方法。
- あらかじめ定義されたシードの探索表にアクセスするために前記少なくとも一つのパラメータを使う段階をさらに有する、請求項3記載の方法。
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