JP2014017868A - 適応セグメンテーションを用いた動画符号化システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮動画情報を復号する方法を開示する。動画情報は、各々複数のブロックを有する複数のフレームを含むことができる。この方法は、フレーム中のブロックを4つのセグメント識別子に関連付けるセグメントマップを動画情報から読み出すことを含む。各セグメント識別子は、量子化パラメータ、ループフィルタ種別、ループフィルタ強度、および部分画素補間フィルタなどの、1つ以上のセグメントパラメータに関連している。関連セグメントパラメータを用いて、各セグメントのブロックが復号される。後続フレームによって上書きされない限り、セグメントパラメータは、以下のフレームに対して存続できる。フレームは、ビット抑制セグメンテーションを含み、この場合、ディフォルトのパラメータは、フレームの全ブロックに対して用いられる。
【選択図】図5
Description
本出願は、2008年9月11日に提出された米国仮特許出願第61/096,242号の優先権を主張している、2008年12月5日に提出された米国特許出願第12/329,777号の優先権を主張しており、ここで両出願の内容全体を本明細書に参照として組み入れる。
本発明は、一般に動画符号化に関する。
本発明のこれらと他の実施形態を、以下にさらに詳しく説明する。
ブロックベースの動画圧縮は、例えば、しばしばマクロブロックと呼ばれる近傍画素の固定形状群(fixed-shaped groups)に作用する。例えば、H.264標準は、16×16画素のマクロブロックを規定する。一般に、動画の各フレームは、マクロブロックに分割することができ、ここで、各マクロブロックは、複数のより小さなサイズのブロックから構成される。マクロブロックとブロック内のこれらの画素群は、予測データとエラー信号を生成するために、現フレームまたは他のフレームのいずれかの中のデータと比較される。
量子化レベルと呼ばれる、変換係数が量子化される程度は、画像データおよび結果として得られた復号化画像の質を表すのに使用されるビット数に影響する。一般に、量子化レベルが高い値に設定されたとき、より多くの係数が0に設定され、これにより、圧縮率がより高くなるだけでなく、画質が低下することになる。逆に、量子化レベルが低い値に設定されたとき、より少ない係数が0に設定され、これにより、画質は向上するが、圧縮率は低下する。
ブロックアーチファクト(artifacts:画像の乱れ)は、隣接ブロック間の不連続性として現れる。このような不連続性は、目ざわりであるばかりでなく、後続フレームのための予測子としての再構成フレームの有効性を低下させてしまう。
新規な適応セグメンテーションの実施形態の説明をVP8ビデオコーディングフォーマットのコンテキストで説明するが、本発明の別の実施形態を、他のビデオコーディングアルゴリズムに実装することもできる。
図4Aについて説明する。例示的セグメンテーションマップ100は、フレーム110を4つのセグメントにセグメント化する。すなわち、3つの前景セグメント112,114,および116と、1つの背景セグメント118にセグメント化する。本発明の一実施形態によれば、前景セグメント112(白いマクロブロックで示す)に対応する全マクロブロックは、同じ量子化レベル、ループフィルタタイプおよび/または強度を用いて符号化される。また、前景セグメント114(黒いマクロブロックで示す)に対応する全マクロブロックは、同じ量子化レベル、ループフィルタタイプおよび/または強度を用いて符号化される。さらに、前景セグメント116(点線マクロブロックで示す)に対応する全マクロブロックは、同じ量子化レベル、ループフィルタタイプおよび/または強度を用いて符号化される。またさらに、背景セグメント118(線を引いて示す)に対応する全マクロブロックは、同じ量子化レベル、ループフィルタタイプおよび/または強度を用いて符号化される。従って、各セグメントは、異なる量子化レベル、ループフィルタタイプおよび/または強度を有し得る。
図4A,4Bは、セグメントマップの例のみを示す。その他の適切なセグメントマップも利用可能であり、例えば、任意数セグメントを含むセグメントマップ、同一サイズまたは同一サイズでないセグメントを含むセグメントマップ、連続または非連続マクロブロックを含むセグメントマップ、または、ユーザ定義あるいはエンコーダ内でプリセットされたセグメントマップが利用可能である。
現フレームがキーフレームである場合、エンコーダ14は、ステップ304で、パラメータをゼロにリセットし、全マクロブロックを同じセグメントにマップするために、ステップ306で、セグメントマップをリセットする。このパラメータは、例えば、量子化レベルとループフィルタ強度である。そして、エンコーダ14は、ステップ308に進む。
一例として、セグメントパラメータの1つは、参照フレームタイプであってよい。参照フレームタイプは、1つ以上以前のフレーム、将来のフレーム、またはすでに符号化され再構成されているそれらのある組み合わせを示す値であってよい。そのため、参照フレームタイプは、例えば、最終フレーム、ゴールデンフレーム、または代替(alternate)参照フレームを含み得る。最終フレームは、現フレームの前の前に符号化されたフレームであり得る。ゴールデンフレームは、遠く離れた過去から任意に選択されて後続フレームのための予測子として用いた過去のフレームである。代替参照フレームは、最終フレームでもゴールデンフレームでもない任意のフレームを含み得る。例えば、代替参照フレームは、過去のフレーム、将来のフレーム、または構成参照フレーム(constructed reference frame)であろう。また、例えば、構成参照フレームは、本発明の譲渡人に譲渡され、本願と同時に出願され、その内容全体を本明細書に参照として組み入れる、「System and Method for Video Encoding Using Constructed Reference Frame」と題する特許出願に開示されている参照フレームであってもよい。
セグメンテーションがディスエーブルされた場合、エンコーダ14は、以前に送信されたセグメンテーションマップと、以前に送信されたセグメンテーションパラメータとを無視できる。このセグメンテーションイネーブル/ディスエーブルバイナリスイッチ、またはセグメンテーション条件により、オーバヘッドを最小限度に抑え、セグメンテーションがほとんど利点をもたらさない場合に、フレームに対しフレームごとにわずか1ビットを生成する。
セグメンテーションパラメータの更新を制御するフレームレベルヘッダ情報と、適応セグメンテーション(adaptive segmentation)のセグメンテーションマップとを実装する例示的疑似コードを以下に示す。
SegmentationEnabled:セグメンテーションイネーブル/ディスエーブルバイナリスイッチ。
UpdateMbSegmentationMap:セグメンテーションマップ更新/非更新バイナリスイッチ。
UpdateMbSegmentationParams:セグメンテーションパラメータ更新/非更新バイナリスイッチ。
MySegmentAbsOrDelta:SegmentFeatureData配列中のセグメンテーションパラメータ値が、デルタ値または絶対値であるか否か示すバイナリスイッチ。
SegmentFeatureData[i][j]:セグメンテーションパラメータ値(例えば、量子化器(quantizer)またはループフィルタ強度)。
MbSegmentTreeProbs[i]:ツリーノード確率(以下の図6参照)。
図7は、本発明の一実施形態による各マクロブロックのセグメント識別子を符号化する方法のフローチャートである。ステップ500で、エンコーダ14は、第1のマクロブロックに、1に等しいIDを設定する。このIDは、フレーム中で現在符号化されている、マクロブロック識別子番号を示す。
図7の方法のステップを実装する例示的疑似コードを以下に示す。
Claims (26)
- 各々複数のブロックを有する複数のフレームを含む符号化動画情報ストリームを復号する方法であって、
少なくとも第1のフレームに対して、前記第1のフレーム中の少なくとも1つのブロックを少なくとも1つのセグメント識別子に関連付けるセグメントマップを前記動画情報から読み出すことと、ここで、前記セグメント識別子は、バイナリ算術デコーダを用いて復号され、
前記セグメント識別子に関連した少なくとも1つのセグメントパラメータを前記符号化動画情報から読み出すことと、
前記セグメントパラメータを用いて、前記ブロックを復号することと、
少なくとも第2のフレームに対して、前記セグメント識別子を用いて、前記第1のフレーム中の前記ブロックに対応する前記第2のフレーム中のブロックを復号することと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第2のフレームのブロックを復号することは、さらに、
前記第2のフレームに関連したレコードを前記符号化動画情報から読み出すこととし、ここで、前記レコードは、前記第2のフレームのセグメンテーション条件を示し、
前記セグメンテーション条件が、前記第2のフレームに対し存在するとき、前記セグメント識別子を用いて、前記第1のフレーム中の前記ブロックに対応する前記第2のフレーム中のブロックを復号することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記セグメントパラメータは、量子化パラメータ、ループフィルタタイプ、ループフィルタ強度値、および部分画素補間フィルタの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 複数のセグメントパラメータは、前記セグメント識別子に関連し、前記複数のセグメントパラメータの第1のパラメータは、代替参照フレームを示す値を含み、
前記方法は、さらに、
前記セグメント識別子に関連する前記複数のセグメントパラメータの少なくとも第2のパラメータを用いて、前記指定した代替参照フレームを更新することを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 復号されているフレームは、前記セグメントの特定の1つの更新されたセグメントパラメータを指定するか否か判断することと、
前記指定した更新セグメントパラメータを前記セグメントの特定の1つに関連付けることをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 前記更新セグメントパラメータは、前記セグメントパラメータに加えられる増加値であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記セグメントマップを読み出すことは、さらに、
前記ブロックに固有のデータとインタリーブされた前記動画情報部分のセグメント識別子を読み出すことを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 前記セグメントマップを読み出すことは、さらに、
少なくとも1つのフレームに関連するヘッダファイル中の前記セグメント識別子を読み出すことを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 前記フレームが、キーフレームであるか否か判断することと、
前記フレームがキーフレームであるとき、前記セグメントパラメータをディフォルト値に設定することとをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 各々複数のブロックを有する複数のフレームを含む圧縮動画情報ストリームを復号する方法であって、
少なくとも1つのフレーム中の少なくとも1つのブロックを少なくとも1つのセグメント識別子に関連付けるセグメントマップを前記動画情報から読み出すことと、ここで、前記セグメント識別子は、バイナリ算術デコーダを用いて復号され、
前記セグメント識別子に関連する少なくとも1つのセグメントパラメータを前記動画情報から読み出すことと、
前記セグメントパラメータを用いて、前記ブロックを復号することと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記セグメントパラメータは、量子化パラメータ、ループフィルタタイプ、ループフィルタ強度、および部分画素補間フィルタの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 複数のセグメントパラメータは、前記セグメント識別子に関連し、前記複数のセグメントパラメータの第1のパラメータは、別の参照フレームを示す値を含み、
前記方法は、さらに、
前記セグメント識別子に関連する前記複数のセグメントパラメータの少なくとも第2のパラメータを用いて、前記指定した代替参照フレームを更新することを含むことを特徴とする請求項10または11に記載の方法。 - 復号されているフレームが、前記セグメントの特定の1つの更新されたセグメントパラメータを指定しているか否か判断することと、
前記指定し更新されたセグメントパラメータを前記セグメントの特定の1つに関連付けることをさらに含むことを特徴とする請求項10または11に記載の方法。 - 前記更新されたセグメントパラメータは、前記セグメントパラメータに加えられる増加値であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- セグメンテーション条件を示すレコードを、特定フレームに関連する前記動画情報から読み出すことと、
前記セグメンテーション条件が偽であるとき、前記セグメントパラメータをディフォルトパラメータに設定し、前記セグメントマップの読み出しと前記セグメントマップの読み出しを抑制することとをさらに含むことを特徴とする請求項10または11に記載の方法。 - 前記セグメントマップを読み出すこととは、さらに、
前記ブロックに固有のデータとインタリーブされた前記動画情報部分のセグメント識別子を読み出すことを含むことを特徴とする請求項10または11記載の方法。 - 前記セグメントマップを読み出すことは、さらに、
前記フレームに関連するヘッダファイルの前記セグメント識別子を読み出すことを含むことを特徴とする請求項10または11記載の方法。 - 前記フレームが、キーフレームであるか否か判断することと、
前記フレームがキーフレームであるとき、前記セグメントパラメータをディフォルト値に設定することとをさらに含むことを特徴とする請求項10または11記載の方法。 - 各々複数のブロックを有する複数のフレームを含む符号化動画情報ストリームを生成する方法であって、
少なくとも第1のフレームに対して、前記第1のフレーム中の少なくとも1つのブロックを少なくとも1つのセグメント識別子に関連付けるセグメントマップを作成し、前記少なくとも1つのセグメント識別子を少なくとも1つのセグメントパラメータに関連付けることと、
バイナリ算術エンコーダを用いて、前記セグメント識別子を符号化することと、
前記セグメントパラメータを用いて、前記ブロックを符号化することと
を含むことを特徴とする方法。 - 少なくとも第2のフレームに対して、セグメンテーション変更条件を検出することと、
前記セグメンテーション変更条件が検出されたとき、前記セグメントパラメータを更新し、前記第2のフレームに関連する前記動画情報と共に、前記更新されたセグメントパラメータを格納することとをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 前記更新されたセグメントパラメータは、増加値であることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 少なくとも第2のフレームに対して、セグメンテーション条件を検出することと、
前記セグメンテーション条件が検出されたとき、前記第2のフレームに関連する符号化動画情報と共に、セグメンテーションフラグを格納することとをさらに含むことを特徴とする請求項19または20に記載の方法。 - 前記セグメントパラメータは、量子化パラメータ、ループフィルタタイプ、ループフィルタ強度、および部分画素補間フィルタの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項19または20に記載の方法。
- 前記セグメントパラメータは、代替参照フレームを示す値を含み、
前記方法は、さらに、
前記セグメントパラメータを用いて、前記特定された代替参照フレームを更新することを含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 前記ブロックに固有のデータとインタリーブされた前記動画情報部分に、前記セグメント識別子を格納することを特徴とする請求項19または20に記載の方法。
- 前記セグメント識別子を、前記第1のフレームのヘッダ部分に格納することを特徴とする請求項19または20に記載の方法。
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