JP2012124896A - 低遅延階層のbグループを有するピクチャ構造を用いた動画像符号化の方法及び装置 - Google Patents
低遅延階層のbグループを有するピクチャ構造を用いた動画像符号化の方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低遅延階層B GOP構造を提供する。
【解決手段】複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する方法であって、複数のピクチャを1セットのグループオブピクチャに分割するステップ、各グループオブピクチャを階層構造で少なくとも2つの時間層に分割するステップ、及びIピクチャ、またはBピクチャとして各ピクチャをグループオブピクチャに符号化するステップを含み、低遅延Bピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの参照ピクチャを用い、リスト0及びリスト1からの参照ピクチャは、表示順序で低遅延Bピクチャより前のピクチャのみを含み、Iピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられ、少なくとも1つの低遅延Bピクチャは、最も低い時間層でなく用いられ、且つ第1時間層第1ピクチャは、第1時間層より高いどの時間層のどのピクチャも参照しない方法。
【選択図】図4
【解決手段】複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する方法であって、複数のピクチャを1セットのグループオブピクチャに分割するステップ、各グループオブピクチャを階層構造で少なくとも2つの時間層に分割するステップ、及びIピクチャ、またはBピクチャとして各ピクチャをグループオブピクチャに符号化するステップを含み、低遅延Bピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの参照ピクチャを用い、リスト0及びリスト1からの参照ピクチャは、表示順序で低遅延Bピクチャより前のピクチャのみを含み、Iピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられ、少なくとも1つの低遅延Bピクチャは、最も低い時間層でなく用いられ、且つ第1時間層第1ピクチャは、第1時間層より高いどの時間層のどのピクチャも参照しない方法。
【選択図】図4
Description
本発明は、動画像符号化に関し、特に、本発明は、動き補償符号化のピクチャ(picture)構造と関連した符号化技術に関するものである。
動画像符号化システムでは、時間冗長性は、時間予測を用いて有効に使用され、伝送または保存される画像データを減らす、ことが知られている。ビデオシーケンスの隣接のピクチャは、しばしば大きな類似点を有し、ピクチャ差分(picture difference)を単に用いるだけで、静的な背景(background)領域と関連する伝送情報を効果的に減らすことができる。しかしながら、ビデオシーケンスの移動物体またはパン/ズームシーンは、実質的な残差となり、残差を符号化するためにはより高いビットレートを必要とする。その結果、ビデオシーケンスの時間的相関関係を活用するように動き補償予測(MCP)がしばしば用いられる。MCPシステムでは、イントラ符号化は、最初のピクチャ(またはイントラピクチャ;Iピクチャ)を伝送するように用いられ、Iピクチャは、周期的に挿入されて、圧縮されたビデオデータに迅速にアクセスさせる、またはエラー伝播を低減するようにさせる。
例えば、MPEG−1/2の古い符号化システムでは、ビデオシーケンスは、グループオブピクチャ(GOP)にまとめられ、異なるタイプのGOPは、異なるアプリケーションに用いられる。ビデオシーケンスは、圧縮した画像に完全なランダムアクセスできるIピクチャのみを用いて符号化される。しかしながら、このようなシステムが低い計算量を有する時、符号化効率は低い。IPPP GOP構造は、Iピクチャ及び予測ピクチャ(Pピクチャ)で構成され、Pピクチャは前方向動き予測を用いて行われる。IPPP GOP構造は、通常、Iピクチャのみの処理よりも、はるかに良い符号化効率を実現する。しかしながら、IPPP GOP構造と関連した計算量は、必要な動き推定処理による、Iピクチャのみの処理よりも、はるかに高い。IPPP GOP構造に基づいたシステムは、現在のピクチャの処理が以前に符号化されたピクチャのみによって決まり、且つ未来のピクチャを待つ必要がないため、低処理遅延となる。従って、IPPP GOP構造は、テレビ会議などの低遅延アプリケーションに適する。IBBP GOP構造は、MPEG−1/2標準で広く用いられている別のGOP構造である。Iピクチャ及びPピクチャの他に、IBBP GOP構造は、IピクチャとPピクチャとの間または2つのPピクチャとの間に、1つ以上のBピクチャを用いている。MPEG−1/2標準では、Bピクチャは、表示順序の1つの過去のピクチャ及び1つの未来のピクチャに基づく双方向予測のピクチャである。IBBP GOP構造は、双方向動き推定のため、より高い計算量を要する。しかしながら、IBBP GOP構造は、IPPP GOP構造を上回る、更なるビットレート低減を実現できる。
H.264/AVCでは、予測タイプの構築(establishment)の粒度がスライスと呼ばれる下位レベルに基づいて適用される。スライスは、同じ画像の任意の他の領域から離してエンコードされた画像の空間的に異なる領域である。H.264/AVCでは、Iスライス、Pスライス、及びBスライスは、Iピクチャ、Pピクチャ、及びBピクチャの代わりに、それぞれの予測タイプで符号化された領域を指すのに用いられる。通常、画像は、マクロブロックに分割され、個別の予測タイプがマクロブロックに基づいて選択され得る。H.264/AVCでは、Iピクチャは、イントラマクロブロックのみを含むことができ、Pピクチャは、イントラマクロブロックまたは予測のマクロブロックを含むことができ、双(Bi)方向予測ピクチャ(Bピクチャ)は、イントラマクロブロック、予測マクロブロック、または、双方向マクロブロックを含むことができる。H.264/AVC及び新規高効率動画像圧縮符号化(HEVC)では、予測ピクチャは、参照用に従前に復号された複数のピクチャを用いることができ、予測フレームは、予測に用いられるピクチャに対して任意の表示順序の関係を有することができる。MPEG−1/2標準のBピクチャは、双方向予測を用いて符号化されたピクチャを参照し、H.264及びHEVCのBピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1の両方の参照ピクチャを用いることが可能な双予測ピクチャを参照する。
H.264及びHEVCでは、階層P GOP構造及び階層B GOP構造を含む階層GOP構造は、時間スケーラビリティを可能にするように用いられている。一方、低遅延B GOP構造において、用いられる全てのBピクチャは、リスト0及びリスト1からの参照ピクチャを用いる低遅延Bピクチャであること、及び、リスト0及びリスト1からの参照ピクチャが表示順序でBピクチャより前のピクチャのみを含むこと、が開示されている。階層GOP構造及び低遅延Bピクチャの低遅延特徴によって提供される高い符号化効率及び時間スケーラビリティを生かすことができる新しいGOP構造を開発することが望ましい。よって、本発明は、低遅延階層B GOP構造を開示する。
低遅延階層B GOP構造を提供する。
複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する方法及び装置が開示される。本発明に基づく1つの実施形態では、複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する方法及び装置は、複数のピクチャを1セットのグループオブピクチャに分割するステップ、各グループオブピクチャを階層構造で少なくとも2つの時間層に分割するステップ、及びIピクチャ、低遅延Bピクチャ、またはPピクチャとして各ピクチャをグループオブピクチャに符号化するステップを含む。Iピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられ、且つグループオブピクチャに用いられる少なくとも1つの低遅延Bピクチャがある。時間階層構造に基づき、より低い時間層のピクチャは、より高い時間層のどのピクチャも参照しない。より良いシステムパフォーマンスを実現するために、本発明に基づく実施形態は、より高い時間層のピクチャの量子化パラメータよりも、より低い時間層のピクチャのより小さい量子化パラメータを用いる。最も低い時間層では、Iピクチャは、周期的に挿入される。最も高い時間層では、符号化されたピクチャは、参照ピクチャまたは非参照ピクチャである。
本発明は、高い符号化効率及び時間スケーラビリティを生かすGOP構造を提供することができる。
動画像符号化システムでは、時間冗長性は、保存又は伝送される画像データを減らすために、時間予測を用いる。ビデオシーケンスの隣接のピクチャは、しばしば大きな類似点を有し、ピクチャ差分(picture difference)を用いるだけで、静的な背景(background)領域と関連する伝送情報を効果的に減少できる。しかしながら、ビデオシーケンスの移動物体及びパン/ズームシーンは、実質的な予測残差となり、その結果、残差を符号化するためにより高いビットレートを必要とする。従って、ビデオシーケンスの時間的相関関係を活用するように動き補償予測(MCP)がしばしば用いられる。MCPシステムでは、イントラ符号化は、初期ピクチャ(またはIピクチャ)を伝送するように用いられ、Iピクチャは、圧縮されたビデオデータに迅速にアクセスするために、または、エラー伝播を低減するために、周期的に挿入される。
動き補償予測は、現在のピクチャのブロックが、表示順序で現在のピクチャの前にある復号されたピクチャまたはピクチャを用いて予測される、前方向予測方法に用いられる。前方向予測に加えて、後方向予測も動き補償予測の性能を改善するために用いられる。後方向予測は、表示順序で現在のピクチャの後の復号されたピクチャまたはピクチャを用いる。H.264/AVCの第1版が2003年に終了されるため、前方向予測及び後方向予測は、参照ピクチャリスト0予測及び参照ピクチャリスト1予測にそれぞれ拡張される。リスト0及びリスト1の両方は、表示順序で現在のピクチャより前または後の複数の参照ピクチャを含み得る。
“フレーム”及び“ピクチャ”の用語は、この分野ではしばしば区別しないで用いられるが、厳密に言えば、用語“ピクチャ”は、フレームまたはフィールドのいずれかと呼ばれ、より一般的な概念である。一方、フレームは、フレーム周期中に取り込まれる完全な画像であり、フィールドは、奇数フィールドと呼ばれる奇数のスキャニングライン、または偶数フィールドと呼ばれる偶数のスキャニングラインを含む。ビデオがインターレースフォーマットで形成された時、ビデオの各フレームは、奇数フィールド及び偶数フィールドとして伝送される。他のピクチャを予測するために参照として用いられるピクチャは、参照ピクチャと呼ばれる。他のピクチャを予測するために参照として用いられないピクチャは、非参照ピクチャと呼ばれる。ピクチャが他のピクチャを参照することなく符号化される時、ピクチャはIピクチャと呼ばれる。単一の動きベクトルを用いて各領域の予測をするピクチャは、Pピクチャと呼ばれる。同様に、2つの動きベクトルに各領域の予測をさせるピクチャは、Bピクチャと呼ばれる。
H.264/AVCでは、予測タイプの構築(establishment)の粒度がスライスと呼ばれる下位レベルに基づいて適用される。スライスは、同じ画像の任意の他の領域から離してエンコードされた画像の空間的に異なる領域である。H.264/AVCでは、Iスライス、Pスライス、及びBスライスは、Iピクチャ、Pピクチャ、及びBピクチャの代わりに、それぞれの予測タイプで符号化された領域を指すのに用いられる。通常、画像は、マクロブロックに分割され、個別の予測タイプがマクロブロックに基づいて選択され得る。ピクチャと関連した予測タイプは、以下のようにH.264/AVCに定義される。
Iピクチャは、イントラマクロブロックのみを含み得る。
Pピクチャは、イントラマクロブロックまたは予測のマクロブロックを含み得る。
Bピクチャは、イントラ、予測、または双方向マクロブロックを含み得る。
同様に、フレームは、フレームに用いる予測タイプに従って、Iフレーム、Pフレーム、及びBフレームと表される。
Iピクチャは、イントラマクロブロックのみを含み得る。
Pピクチャは、イントラマクロブロックまたは予測のマクロブロックを含み得る。
Bピクチャは、イントラ、予測、または双方向マクロブロックを含み得る。
同様に、フレームは、フレームに用いる予測タイプに従って、Iフレーム、Pフレーム、及びBフレームと表される。
例えば、MPEG−1/2のような、従前の動画像符号化標準の予測フレーム(またはPフレーム/ピクチャ/スライス)では、表示順序で1つの以前に復号されたピクチャのみが参照される。しかしながら、H.264/AVCでは、予測フレームは、複数の以前に復号されたピクチャを参照として用いることができ、予測フレームは、予測に用いられるピクチャに関する任意の表示順序の関係を有することができる。双方向予測フレーム(またはBフレーム/ピクチャ/スライス)では、双方向予測フレームは、2つの異なる以前に復号された参照領域を用いて得られた予測を平均することによって、動き領域(例えば、マイクロブロック、またはより小さい領域)の予測を形成する予測モードを更に含むことができる。例えば、MPEG−1/2などのような、従前の動画像符号化標準では、前の表示順序に対応する1つのピクチャと、現在のピクチャに対して後の表示に対応する1つのピクチャとの2つの既に復号されたピクチャのみが参照として用いられる。更に、MPEG−1/2では、Bフレームは、他のピクチャを復号するための参照として用いられない。しかしながら、H.264/AVCでは、Bフレームは、復号中、参照として2つ以上の既に復号されたピクチャを用いることができ、Bフレームは、その予測に用いられるピクチャに対して任意の表示順序の関係を有することができる。Bフレームは、H.264/AVCの他のピクチャを復号するために参照として用いられることもできる。
種々の予測タイプの中で、Iフレーム(またはIフレーム/ピクチャ/スライス)には、Pフレーム(またはPフレーム/ピクチャ/スライス)及びBフレーム(またはBフレーム/ピクチャ/スライス)より、より高いビットレートが割り当てられ、より良いシステムパフォーマンスを実現する。また、Pフレーム(またはPフレーム/ピクチャ/スライス)には、通常、Bフレーム(またはBフレーム/ピクチャ/スライス)より、より高いビットレートが割り当てられ、より良いシステムパフォーマンスを実現する。ビットレート割り当ての構造は、通常、量子化パラメータ(QP)の調整により達成され、より大きいQPは、粗い量子化のため、低ビットレートとなり、より小さいQPは、細かい量子化のため、高ビットレートとなる。
動画像符号化システムでは、ピクチャは、しばしばグループオブピクチャ(GOP)にまとめられ、ピクチャの各グループは、内蔵ユニット(self−contain unit)に送信されるか、または、保存される。動画像符号化システムに共通して実行されるいくつかのタイプのGOP構造が存在する。異なるGOP構造は、異なる符号化効率を実現することができ、計算量、記憶貯蔵、及び記憶アクセスにおいて異なるリソースを必要とする。例えば、イントラGOP構造では、全てのピクチャは、Iピクチャとして符号化される。イントラGOP構造は、低符号化効率を有し、且つ動き補償が用いられないため、低い計算量を必要とする。イントラGOP構造は、隣接のピクチャを復号する必要なくグループのどのピクチャにもランダムアクセスできる。IPPP GOP構造は、Iピクチャとしてグループの最初のピクチャを処理し、Pピクチャとして順次に全てのピクチャを連続的に処理する。IPPP GOP構造の最初のピクチャは、前のGOPで復号されたピクチャを指すPピクチャでもよい。Iピクチャは、周期的に挿入され、ビットストリームでのエラーの場合にエラー伝播を軽減するだけでなく、ピクチャへのアクセスのしやすさを改善する。IPPP GOP構造は、高い計算量を含み、イントラGOP構造に比べてより良い圧縮効率となる。Pピクチャの複合は、表示順序でどの未来のピクチャにも頼らないため、低遅延のアプリケーションに適する。例えば、MPEG−1/2などの従前の動画像符号化標準で用いられる他の一般的なGOP構造は、IBBP GOP構造であり、IピクチャとPピクチャとの間、または2つのPピクチャとの間に1つ以上の双方向ピクチャ(Bピクチャ)が用いられている。例えば、IBBP GOPは、I0、b1、b2、P3、b4、b5、P6、b7、b8、…で構成されることができる。なお数値的指標は、表示順序のピクチャ数である。上述の例では、2つのBピクチャは、IピクチャとPピクチャとの間、または2つのPピクチャとの間で用いられる。MPEG−1/2に用いられるBピクチャは、非参照ピクチャである。小文字“b”は、非参照ピクチャを指すのに用いられている。上述のIBBP GOPの符号化順序は、I0、P3、b1、b2、P6、b4、b5、P9、b7、b8、…であり、通常、IBBP GOP構造は、計算量がIPPP GOP構造より高い時、IPPP GOP構造よりも、よい符号化効率を実現する。
上述のイントラGOP、IPPP GOP、及びIBBP GOP構造の他に、時間スケーラビリティを提供できる、階層B GOP構造及び階層P GOP構造もある。階層B GOP構造は、IピクチャとPピクチャとの間、または2つのPピクチャとの間に、複数のBピクチャを含む。複数のBピクチャは、階層構造にまとめられる。例えば、8のGOP長さを有する階層B GOPでは、GOPは、I0、b1、B2、b3、B4、b5、B6、b7、P8、…、P16、…、P24、…で構成される。なお、小文字“b”は、非参照Bピクチャを指し、大文字“B”は、参照Bピクチャを指す。また、Iピクチャを、周期的に挿入することができる。上述の階層B GOP構造の符号化順序は、I0、P8、B4、B2、B6、b1、b3、b5、P16、…、P24、…またはI0、P8、B4、B2、b1、b3、B6、b5、b7、P16、…、P24、…でもよい。上述の例では、ピクチャ8N(即ち、I0、P8、P16、P24、…)は、時間層(temporal layer)0として示され、Nは整数である。ピクチャ(8N+4)は、時間層1として示され、ピクチャ(8N+2)及び(8N+6)は、時間層2として示される。ピクチャ(8N+1)、(8N+3)、(8N+5)及び(8N+7)は、時間層3として示される。現在のピクチャは、時間スケーラビリティをサポートするため、現在のピクチャの時間層より高い時間層に属するどのピクチャも参照することができない。イントラピクチャの後のインターピクチャは、エントリポイントとして任意のイントラピクチャでランダムアクセスをサポートするため、表示順序でイントラピクチャの前のどのピクチャも参照することはできない。よりよいシステムパフォーマンスを実現するために、符号化システムは、Pピクチャよりも、より小さい量子化パラメータをIピクチャに用いる。符号化システムは、Bピクチャよりも、より小さい量子化パラメータをPピクチャに用いる。Bピクチャの間では、より小さい量子化パラメータが低い時間層のBピクチャに用いられる。8の長さのGOPが上述で用いられているが、より多い時間層を提供するために、より長いGOPを用いてもよい。例えば、16または32の長さのGOPを用いてもよい。上述の例の最も高い時間層のピクチャは、非参照ピクチャであるが、最も高い時間層のピクチャは、参照ピクチャでもよい。
上述の時間階層構造は、IPPP GOP構造にも用いることができる。例えば、4の長さのGOPを有する階層P GOPは、I0、p1、P2、p3、P4、p5、P6、b7、P8、…で構成されることができる。なお、小文字“p”は、非参照pピクチャを指し、大文字“P”は、参照Pピクチャを指す。また、Iピクチャを、周期的に挿入することができる。上述の階層P GOPの符号化順序は、I0、p1、P2、p3、P4、p5、P6、b7、P8、…とすることができる。上述の例では、ピクチャ4N(即ち、I0、P4、P8、…)は、時間層(temporal layer)0として示される。ピクチャ(4N+2)は、時間層1として示され、ピクチャ(4N+1)及び(4N+3)は、時間層2として示される。時間スケーラビリティをサポートするために、現在のピクチャは、現在のピクチャの時間層よりも、高い時間層に属するどのピクチャも参照することができない。エントリポイントとして任意のイントラピクチャでランダムアクセスをサポートするために、イントラピクチャの後のインターピクチャは、表示順序でイントラピクチャの前のどのピクチャも参照することはできない。よりよいシステムパフォーマンスを実現するために、符号化システムは、Pピクチャよりも、より小さい量子化パラメータをIピクチャに用いる。Pピクチャの間では、より小さい量子化パラメータが、高い時間層のPピクチャよりも、低い時間層のPピクチャに用いられる。上述の例では、非参照Pピクチャが最も高い時間層で用いられているが、参照Pピクチャを最も高い時間層に用いてもよい。4の長さのGOPが上述で用いられているが、より長い長さのGOPがより多い時間層を提供するために用いられてもよい。例えば、8または16の長さのGOPが用いられてもよい。
HEVCの進展では、従来のIPPP GOP構造と同じ低遅延IPPP GOP構造が用いられる。例示の低遅延IPPP GOPは、図1に示されるように、I0、P1,LD、P2,LD、P3,LD、P4,LD、P5,LD、P6,LD、P7,LD、P8,LD、…で構成される。なお、下付き文字“LD”は、“低遅延”を指す。低遅延Pピクチャは、参照ピクチャリスト0からのピクチャに依存するPピクチャであり、リスト0は、表示順序でPピクチャより前のピクチャのみを含む。図1に示された低遅延IPPP GOP構造の例は、2つの参照ピクチャを用いる。POCは、図表のピクチャオーダカウントの省略であり、表示順序を示している。HEVCの発展系では、低遅延IBBB GOP構造が開示されている。例示の低遅延IBBB GOPは、図2に示されるように、I0、B1,LD、B2,LD、B3,LD、B4,LD、B5,LD、B6,LD、B7,LD、B8,LD、…で構成される。なお、下付き文字“LD”は、“低遅延”を指す。低遅延Bピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの参照ピクチャを用い、リスト0及びリスト1からの参照ピクチャは、表示順序でBピクチャより前のピクチャのみを含み、即ち、順方向予測のみが用いられる。図2に示された低遅延IBBB GOPの例は、2つの参照ピクチャを用いる。大文字“B”は、参照Bピクチャを指す。また、Iピクチャを周期的に挿入することができる。Iピクチャに用いる量子化パラメータは、通常、Pピクチャに用いる量子化パラメータより小さい。図2では、GPBは汎用Bを表し、HEVCの発展系では、低遅延Bピクチャに一時的に用いられた名前である。
低遅延階層P GOP構造は、従来の階層P GOP構造と同じであり、HEVCの発展系に用いられる。長さ4のGOPを有する低遅延階層P GOP構造の例は、図3に示される。図3の例では、P4は、I0を参照ピクチャとして用い、P8は、P4を参照ピクチャとして用い、P2は、I0を参照ピクチャとして用い、P6は、P4及びP2を参照ピクチャとして用いている。最も高い層では、P1は、I0を参照ピクチャとして用い、P3は、P2 及びI0を参照ピクチャとして用い、P5は、P4及びP2を参照ピクチャとして用い、P7は、P6及びP4を参照ピクチャとして用いている。複合化順序は、表示順序と同じである0、1、2、3、4、5、6、7、8、…とすることができる。また、よりよいシステムパフォーマンスを実現するために、符号化システムは、Pピクチャよりも、より小さい量子化パラメータをIピクチャに用いる。Pピクチャの間では、より小さい量子化パラメータが、高い時間層のPピクチャよりも低い時間層のPピクチャに用いられる。
上述のように低遅延Bピクチャは、IBBB GOP構造に用いることができ、低遅延Bピクチャは、HEVCの発展系の階層B GOP構造の最も低い時間層のBピクチャにも用いることができる。例えば、階層B GOPは、I0、b1、B2、b3、B4、b5、B6、b7、B8,LD…、P8,LD、…、P24,LD、…で構成される。なお、小文字“b”は、非参照Bピクチャを指すのに用いられ、大文字“B”は、参照Bピクチャを指すのに用いられる。例示の階層B GOP構造は、長さ8のGOPを有する。下付きの“LD”文字は、“低遅延”のBピクチャを指す。上述の階層B GOPの符号化順序は、I0、B8,LD、B4、B2、B6、b1、b3、b5、b7、P16,LD、…、P24,LD、…またはI0、B8,LD、B4、B2、b1、b3、B6、b5、b7、B16,LD、…、B24,LD、…でもよい。上述の例では、ピクチャ8N(即ち、I0、B8,LD、B16,LD、…、B24,LD、…)は、時間層(temporal layer)0として示され、Nは整数である。ピクチャ(8N+4)は、時間層1として示され、ピクチャ(8N+2)及び(8N+6)は、時間層2として示される。ピクチャ(8N+1)、(8N+3)、(8N+5)及び(8N+7)は、時間層3として示される。時間スケーラビリティをサポートするために、現在のピクチャは、現在のピクチャの時間層より高い時間層に属するどのピクチャも参照することができない。エントリポイントとして任意のイントラピクチャでランダムアクセスをサポートするために、イントラピクチャの後のインターピクチャは、表示順序でイントラピクチャの前のどのピクチャも参照することはできない。また、よりよいシステムパフォーマンスを実現するために、符号化システムは、Bピクチャよりも、より小さい量子化パラメータをIピクチャに用いる。Bピクチャの間では、より小さい量子化パラメータが低い時間層のBピクチャに用いられる。8の長さのGOPが上述で用いられているが、より多い時間層を提供するために、より大きな長さのGOPが用いられてもよい。例えば、16または32の長さのGOPが用いられてもよい。上述の例の最も高い時間層のピクチャは、非参照ピクチャであるが、最も高い時間層のピクチャは、非参照ピクチャでもよい。
図2のIBBB GOP構造に用いられる全てのBピクチャは、低遅延Bピクチャである。一方、上述の階層B GOP構造では、低遅延Bピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられる。本発明は、ピクチャが時間的に階層的な層に構造化され、且つ低遅延Bピクチャが最も低い時間層を超えて用いられる低遅延階層B GOP構造を開示している。本発明の一実施形態に基づく、例示の低遅延階層B GOP構造は、図4に示される。本例のグループのピクチャタイプは、I0、b1,LD、B2,LD、b3,LD、B4,LD、b5,LD、B6,LD、b7,LD、B8,LD、…である。数字で表した下付き文字は、表示順序のピクチャ数を指しており、GOPの長さは4である。ピクチャは、3つの時間層で構成されており、ピクチャ(4N)は、時間層0に属し、ピクチャ(4N+2)は、時間層0に属し、ピクチャ(4N+1)及び(4N+3)は、時間層2に属する。図5は、図4のGOP構造に対応した時間階層構造を示している。時間スケーラビリティをサポートするために、現在のピクチャは、現在のピクチャより高い時間層に属するどのピクチャも参照することができない。エントリポイントとして任意のイントラピクチャでランダムアクセスをサポートするために、イントラピクチャの後の任意のインターピクチャは、表示順序でイントラピクチャの前のどのピクチャも参照することはできない。Bピクチャは、参照ピクチャまたは非参照ピクチャでもよく、大文字“B”及び小文字“b”は、参照Bピクチャ及び非参照Bピクチャをそれぞれ指す。本例に示された3層ピクチャ(b1,LD、b3,LD、b5,LD、及びb7,LD、)は、全て非参照ピクチャであるが、最も高い時間層のピクチャは、参照ピクチャでもよい。
低遅延階層B GOP構造では、低遅延階層B GOP構造の複合化プロセスは、低遅延Bピクチャのみが用いられるため、表示順序と同じにすることができる。また、各現在のピクチャは、任意の未来のピクチャに依存することなく符号化され、低遅延階層B GOP構造は、低遅延アプリケーションに適用される。しかしながら、低遅延階層B GOP構造は、処理順序を表示順序と同じにすることができ、エンコーダは、他の処理順序を選択して本発明を実行することもできる。システムパフォーマンスを実現するために、本実施例のIピクチャの量子化パラメータは、B4N,LDピクチャの量子化パラメータより、通常小さい。Nは、任意の整数であり得る。同様に、B4N,LDピクチャの量子化パラメータは、B4N+2,LDピクチャの量子化パラメータより通常小さく、B4N+2,LDピクチャの量子化パラメータは、b4N+1,LDピクチャ及びb4N+3,LDピクチャの量子化パラメータより通常小さい。低遅延階層B GOP構造では、符号化効率は、階層P GOP構造のよりも通常よい。圧縮効率、低遅延IBBB GOP(LD−IBBB)の符号化時間及び復号化時間、低遅延階層P GOP(LD−HP)、及び低遅延階層IPPP GOP(LD−IPPP)に対する低遅延階層B GOP(LD−HB)の比較は、以下の表に示される。BD−Rateの負の数は、ビットレート低減を示す。表に示されるように、LD−IBBBは、LD−IPPPより更に効率的であり、LD−HPは、LD−IBBBより更に効率的である。本発明の一実施形態に基づく全体の符号化効率は、LD−HPよりよい。BD−Rate(Y)の場合、LD−HBは、LD−HPよりも圧縮効率で更に7.2%の向上を実現するが、BD−Rate(U)とBD−Rate(V)の圧縮効率は、ほぼ同じである。U及びVの構成要素は、通常、低下した空間分解能で符号化され、全システムのビットレートでごく一部を示す。Yの構成要素の7.20%の更なるビットレートの低減は、先進の動画像符号化の分野における性能面で大きな改善である。
上述の本発明に基づく、低遅延階層B GOP構造を有する符号化システムの実施形態は、種々のハードウェア、ソフトウェアコード、またはその両方の組み合わせに適用してもよい。例えば、本発明は、ここに述べられた処理を実行する、ビデオ圧縮チップに統合された回路またはビデオ圧縮ソフトウェアに統合されたプログラムコードでもよい。本発明の実施形態は、ここに述べられた処理を実行する、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)で実行されるプログラムコードでもよい。本発明は、コンピュータプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)によって実行される複数の機能も含む。これらのプロセッサは、本発明によって統合された特定の方法を定義する機械的に可読できるソフトウェアコードまたはファームウェアコードを実行することで、本発明に基づいて特定のタスクを行うように構成されてもよい。ソフトウェアコードまたはファームウェアコードは、異なるプログラミング言語及び異なるフォーマットまたはスタイルで開発される。ソフトウェアコードは、異なるターゲットプラットフォームにコンパイルされてもよい。しかしながら、異なるコードフォーマット、スタイル、及びソフトウェアコードのスタイル及び言語、及び本発明に基づくタスクを実行するコードを構成する他の手段は、本発明の思想及び範囲から逸脱しない。
本発明は、その思想と基本的な特徴から逸脱することなく他の特定のフォームに統合されてもよい。上述の例は、本明細書中に記述される発明を限定するものでなく、あらゆる局面において例示的である。よって本発明の範囲は、前述の説明に限定されず、添付の請求の範囲によって示され、請求の範囲と等価な意義と範囲内にある全ての変更は、この中に含まれる。
Claims (14)
- 複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する方法であって、
前記方法は、
前記複数のピクチャを1セットのグループオブピクチャに分割するステップ、
各グループオブピクチャを階層構造で少なくとも2つの時間層に分割するステップ、及び
イントラ符号化ピクチャ(以下、Iピクチャと称す)、または低遅延双方向予測ピクチャ(以下、低遅延Bピクチャと称す)として各ピクチャを前記グループオブピクチャに符号化するステップを含み、
前記低遅延Bピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの参照ピクチャを用い、
参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの前記参照ピクチャは、表示順序で前記低遅延Bピクチャより前のピクチャのみを含み、
前記Iピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられ、
少なくとも1つの前記低遅延Bピクチャは、最も低い時間層でない時間層に用いられ、且つ、
第1時間層の第1ピクチャは、前記第1時間層より高いどの時間層のどのピクチャも参照しない方法。 - 前記第1時間層の前記第1ピクチャの第1量子化パラメータは、前記第1時間層よりもより高い第2時間層の第2ピクチャの第2量子化パラメータより小さい
請求項1に記載の方法。 - 最も高い時間層でないピクチャは、前記参照ピクチャとして用いられる
請求項1に記載の方法。 - 最も高い時間層のピクチャは、非参照ピクチャである
請求項1に記載の方法。 - 前記Iピクチャは、前記最も低い時間層に周期的に挿入される
請求項1に記載の方法。 - 前記グループオブピクチャのピクチャは、予測ピクチャ(Pピクチャ)として符号化される
請求項1に記載の方法。 - 前記グループオブピクチャのピクチャを符号化する符号化順序は、前記表示順序である
請求項1に記載の方法。 - 複数のピクチャを有するビデオシーケンスを符号化する装置であって、
前記装置は、
前記複数のピクチャを1セットのグループオブピクチャに分割する手段、
各グループオブピクチャを階層構造で少なくとも2つの時間層に分割する手段、及び
Iピクチャ、または低遅延Bピクチャとして各ピクチャを前記グループオブピクチャに符号化する手段を含み、
前記低遅延Bピクチャは、参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの参照ピクチャを用い、
参照ピクチャリスト0及び参照ピクチャリスト1からの前記参照ピクチャは、表示順序で前記低遅延Bピクチャより前のピクチャのみを含み、
前記Iピクチャは、最も低い時間層にのみ用いられ、
少なくとも1つの低遅延Bピクチャは、最も低い時間層でない時間層に用いられ、且つ
第1時間層の第1ピクチャは、前記第1時間層より高いどの時間層のどのピクチャも参照しない手段。 - 前記第1時間層の前記第1ピクチャの第1量子化パラメータは、前記第1時間層よりもより高い第2時間層の第2ピクチャの第2量子化パラメータより小さい
請求項8に記載の装置。 - 最も高い時間層でないピクチャは、前記参照ピクチャとして用いられる
請求項8に記載の装置。 - 最も高い時間層のピクチャは、非参照ピクチャである
請求項8に記載の装置。 - 前記Iピクチャは、前記最も低い時間層に周期的に挿入される
請求項8に記載の装置。 - 前記グループオブピクチャのピクチャは、予測ピクチャ(Pピクチャ)として符号化される
請求項8に記載の装置。 - 前記グループオブピクチャのピクチャを符号化する符号化順序は、前記表示順序である
請求項8に記載の装置。
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