JP2015231124A - 動画像符号化装置、動画像符号化方法及び動画像符号化用コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動画像符号化装置1は、各探索モードについて、符号化済みの他のピクチャに対応する縮小ピクチャ上のその探索モードでの探索範囲に対応する領域内で符号化対象ブロックに対応する縮小ブロックと最も一致する領域を求めることで動きベクトル候補及び符号化コストを算出する符号化コスト算出部11と、各探索モードの探索範囲に基づいて各探索モードのメモリアクセス量を算出するメモリアクセス量算出部12と、各探索モードのメモリアクセス量及び符号化コストに基づいて符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択する探索モード決定部14と、選択された探索モードに従って設定した符号化済みの他のピクチャ上の探索範囲から動きベクトルを算出する動きベクトル算出部15とを有する。
【選択図】図2
Description
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
図1に示されるように、ピクチャ100は、ブロックの一例であるCoding Tree Unit(CTU)単位で分割され、各CTU101は、ラスタスキャン順に符号化される。CTU101のサイズは、16x16〜64x64画素の中から選択できる。ただし、CTU101のサイズは、シーケンス単位で一定とされる。
(a)探索モード1:
この探索モードでは、個々のPUについて設定される探索範囲は最も広い。例えば、探索範囲は、参照ピクチャ上で、着目するPUと同じサイズの領域と、その外周に沿った、所定幅を持つオフセット領域を合成した領域に設定される。さらに、動きベクトル候補の決定のために参照される、探索範囲に対応する領域として、縮小ピクチャ上で、着目するPUと同じ位置及びサイズの領域と、その外周に沿った、所定幅(例えば、3〜5画素)を持つオフセット領域を合成した領域が設定される。またこの探索モードでは、適用される動きベクトルの設定方法に応じて、符号化コスト算出部11は、複数の縮小ピクチャを参照可能である。
(b)探索モード2:
この探索モードでは、符号化コスト算出部11は、最小サイズのPUの適用を禁止する。 図3(a)は、探索モード2についての探索範囲の制限の一例を示す図である。符号化対象CTU300に適用されるPU310についての探索範囲311に占めるオフセット領域の割合は、PU310よりも小さいPU320についての探索範囲321に占めるオフセット領域の割合よりも小さい。このように、PUサイズが小さいほど、探索範囲に占めるオフセット領域の割合が増加する。したがって、符号化対象CTU300を複数のPU310に分割したときの各探索範囲に含まれる画素の数の合計は、符号化対象CTU300を複数のPU320に分割したときの各探索範囲に含まれる画素の数の合計よりも多い。そこで、最小のPUサイズの適用を禁止することで、動きベクトル算出部15における動き探索処理でのメモリアクセス量が削減される。
(c)探索モード3:
この探索モードでは、符号化コスト算出部11は、最小サイズのPU及び最小サイズの次に大きいサイズのPUの適用を禁止する。
この探索モードでは、符号化コスト算出部11は、探索範囲設定のための参照ピクチャ上でのオフセット領域の幅を1画素狭くする。
図3(b)は、探索モード4についての探索範囲の制限の一例を示す図である。符号化対象CTUに対して適用可能なPU330についての探索モード1でのオフセット領域331の幅に対して、探索モード4では、オフセット領域332のように狭くなる。そのため、探索モード1での探索範囲333と比較して、探索モード4での探索範囲334は狭くなる。そのため、動きベクトル算出部15における動き探索処理でのメモリアクセス量が削減される。
(e)探索モード5:
この探索モードでは、符号化コスト算出部11は、探索範囲設定のための参照ピクチャ上でのオフセット領域の幅を2画素狭くする。
なお、符号化コスト算出部11は、探索モード4及び5について、参照ピクチャ上でのオフセット領域の幅を狭くする分だけ、動きベクトル候補を探索するための縮小ピクチャ上での領域を設定するためのオフセット領域の幅も狭くしてもよい。
この探索モードでは、符号化コスト算出部11は、参照ピクチャの枚数を、探索モード1における、参照ピクチャの枚数よりも少なくする。
図3(c)は、探索モード6についての探索範囲の制限の一例を示す図である。参照ピクチャの数が多いほど、PUごとに異なる参照ピクチャが参照される可能性が高くなる。例えば、探索モード1では、符号化対象CTU350に含まれるPU351について符号化コストが最小となるのは参照ピクチャ361であり、PU352について符号化コストが最小となるのは参照ピクチャ362であるとする。さらに、PU353及びPU354について符号化コストが最小となるのは参照ピクチャ363であるとする。これに対して、探索モード6では、PU351〜PU354のそれぞれについて参照ピクチャ361が参照されるとする。この場合、探索モード1では、PU351及びPU352についての参照ピクチャとPU353及びPU354についての参照ピクチャが異なる。そのため、PU351についての探索範囲371とPU352についての探索範囲372は、PU353についての探索範囲373及びPU354についての探索範囲374と重ならない。一方、探索モード6では、各PUについての参照ピクチャが同一なので、各PUについての探索範囲381〜384が互いに重なることがある。そのため、動きベクトル算出部15における動き探索処理でのメモリアクセス量が削減される。
また、符号化コスト算出部11は、探索モード1〜5で求められた、探索モード6で参照される参照ピクチャに対応する縮小ピクチャを参照するPUについての画素差分絶対値和SADを、探索モード6で利用してもよい。これにより、探索モード6での演算量が削減される。
SAD=Σ|OrgPixel-PredPixel|
ここで、OrgPixelは符号化対象ピクチャの着目するブロック、例えば、TUに含まれる画素の値であり、PredPixelはHEVC規格で求められる、着目するブロックに対応する予測ブロックに含まれる画素の値である。予測ブロックは、着目する組み合わせに含まれる符号化モード(イントラ予測符号化モードまたはインター予測符号化モード)に従って、符号化済みの参照ピクチャまたは符号化済みの他のブロックから生成される。
Cost = ΣSAD+λR
ここで、ΣSADは、符号化対象のCTUに含まれる各TUについて算出されたSADの総和である。またRは、動きベクトル、イントラ予測符号化モードにおける予測方向を表す予測モードを示すフラグなど、直交変換係数以外の項目についての符号量の推定値である。そしてλは定数である。
直交変換部23は、TUごとの直交変換係数の組を量子化部24へ出力する。
量子化部24は、量子化処理を実行することにより、直交変換係数を表すために使用されるビットの数を削減できるので、符号化対象のCTUに含まれる情報量を低減できる。量子化部24は、量子化係数を復号部25及び可変長符号化部26へ出力する。
復号部25は、ブロックを復元する度に、その復元されたブロックを、記憶部18に記憶する。
ステップS202またはS203の後、動画像符号化装置1は、ステップS106以降の処理を実行する。
(付記1)
動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化する動画像符号化装置であって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出する符号化コスト算出部と、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出するメモリアクセス量算出部と、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択する探索モード決定部と、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する動きベクトル算出部と、
を有する動画像符号化装置。
(付記2)
前記符号化対象ブロックは、サイズの異なる複数のサブブロックに分割可能であり、
前記符号化コスト算出部は、前記複数の探索モードのそれぞれについて、前記サブブロックの組み合わせごとに、当該組み合わせに含まれる各サブブロックの前記動きベクトル候補と該サブブロックの符号量を表す符号化コストを求め、各サブブロックの符号化コストの合計の最小値を前記符号化対象ブロックの符号化コストとし、かつ、当該最小値に対応する前記サブブロックの組み合わせを当該探索モードについてのサブブロックの組み合わせとし、
前記メモリアクセス量算出部は、前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードについての前記サブブロックの組み合わせに含まれる各サブブロックの前記動きベクトル候補が示す前記探索範囲の位置関係に基づいて当該探索モードについての前記メモリアクセス量を求め、
前記動きベクトル算出部は、前記選択された探索モードについての前記サブブロックの組み合わせに含まれるサブブロックごとに前記動きベクトルを算出する、付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記3)
前記複数の探索モードは、前記サブブロックごとの前記探索範囲のサイズが第1のサイズとなる第1の探索モードと、前記サブブロックごとの前記探索範囲のサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズとなる第2の探索モードを含む、付記2に記載の動画像符号化装置。
(付記4)
前記複数の探索モードは、適用可能な前記サブブロックのサイズの最小値が、前記第1の探索モードにおける、適用可能な前記サブブロックのサイズの最小値よりも大きい第3の探索モードをさらに含む、付記3に記載の動画像符号化装置。
(付記5)
前記複数の探索モードは、参照可能な前記他のピクチャの数が前記第1の探索モードよりも少ない第4の探索モードをさらに含む、付記3または4に記載の動画像符号化装置。(図3)
(付記6)
前記探索モード決定部は、前記複数の探索モードのうち、前記メモリアクセス量が目標アクセス量以下となる探索モードのうちで前記符号化コストが最小となる探索モードを選択する、付記1〜5の何れか一項に記載の動画像符号化装置。
(付記7)
前記符号化対象ブロックの直近の所定数のブロックのそれぞれの前記メモリアクセス量の合計が少ないほど前記目標アクセス量を大きくする目標アクセス量決定部をさらに有する、付記6に記載の動画像符号化装置。
(付記8)
前記探索モード決定部は、前記複数の探索モードのうちの前記メモリアクセス量が前記目標アクセス量以下となる探索モードの何れについても、当該探索モードの前記符号化コストと前記ブロックの直前のブロックの前記符号化コストとの差が許容範囲から外れる場合、前記差が前記許容範囲に含まれる探索モードのうちの前記メモリアクセス量が最小となる探索モードを選択する、付記6または7に記載の動画像符号化装置。
(付記9)
動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化する動画像符号化方法であって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択し、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する、
ことを含む動画像符号化方法。
(付記10)
動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化するための動画像符号化用コンピュータプログラムであって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択し、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する、
ことをコンピュータに実行させるための動画像符号化用コンピュータプログラム。
11 符号化コスト算出部
12 メモリアクセス量算出部
13 目標アクセス量決定部
14 探索モード決定部
15 動きベクトル算出部
16 符号化モード決定部
17 符号化部
18 記憶部
21 予測ブロック生成部
22 予測誤差信号算出部
23 直交変換部
24 量子化部
25 復号部
26 可変長符号化部
100 コンピュータ
101 ユーザインターフェース部
102 通信インターフェース部
103 記憶部
104 記憶媒体アクセス装置
105 プロセッサ
106 記憶媒体
Claims (7)
- 動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化する動画像符号化装置であって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出する符号化コスト算出部と、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出するメモリアクセス量算出部と、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択する探索モード決定部と、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する動きベクトル算出部と、
を有する動画像符号化装置。 - 前記符号化対象ブロックは、サイズの異なる複数のサブブロックに分割可能であり、
前記符号化コスト算出部は、前記複数の探索モードのそれぞれについて、前記サブブロックの組み合わせごとに、当該組み合わせに含まれる各サブブロックの前記動きベクトル候補と該サブブロックの符号量を表す符号化コストを求め、各サブブロックの符号化コストの合計の最小値を前記符号化対象ブロックの符号化コストとし、かつ、当該最小値に対応する前記サブブロックの組み合わせを当該探索モードについてのサブブロックの組み合わせとし、
前記メモリアクセス量算出部は、前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードについての前記サブブロックの組み合わせに含まれる各サブブロックの前記動きベクトル候補が示す前記探索範囲の位置関係に基づいて当該探索モードについての前記メモリアクセス量を求め、
前記動きベクトル算出部は、前記選択された探索モードについての前記サブブロックの組み合わせに含まれるサブブロックごとに前記動きベクトルを算出する、請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記探索モード決定部は、前記複数の探索モードのうち、前記メモリアクセス量が目標アクセス量以下となる探索モードのうちで前記符号化コストが最小となる探索モードを選択する、請求項1または2に記載の動画像符号化装置。
- 前記符号化対象ブロックの直近の所定数のブロックのそれぞれの前記メモリアクセス量の合計が少ないほど前記目標アクセス量を大きくする目標アクセス量決定部をさらに有する、請求項3に記載の動画像符号化装置。
- 前記探索モード決定部は、前記複数の探索モードのうちの前記メモリアクセス量が前記目標アクセス量以下となる探索モードの何れについても、当該探索モードの前記符号化コストと前記ブロックの直前のブロックの前記符号化コストとの差が許容範囲から外れる場合、前記差が前記許容範囲に含まれる探索モードのうちの前記メモリアクセス量が最小となる探索モードを選択する、請求項3または4に記載の動画像符号化装置。
- 動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化する動画像符号化方法であって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択し、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する、
ことを含む動画像符号化方法。 - 動画像データに含まれるピクチャ上の符号化対象ブロックと、符号化済みの他のピクチャ上の動きベクトルで示された参照ブロック間の誤差を符号化するための動画像符号化用コンピュータプログラムであって、
前記動きベクトルの探索方法を規定する複数の探索モードのそれぞれについて、前記他のピクチャに含まれる画素の数を減じた縮小ピクチャ上の当該探索モードで規定される前記動きベクトルの探索範囲に対応する領域内で前記符号化対象ブロックに含まれる画素の数を減じた縮小ブロックと最も一致する領域を求め、前記縮小ブロックと当該最も一致する領域間の移動量から前記探索範囲を特定する動きベクトル候補及び前記符号化対象ブロックの符号量を表す符号化コストを算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについて、当該探索モードでの前記探索範囲に基づいて、前記動きベクトルを算出するために前記他のピクチャを記憶している記憶部から読み出すデータ量を表すメモリアクセス量を算出し、
前記複数の探索モードのそれぞれについての前記メモリアクセス量及び前記符号化コストに基づいて、前記複数の探索モードの中から前記符号化対象ブロックに適用する探索モードを選択し、
前記選択された探索モードに従って前記他のピクチャ上に前記探索範囲を設定し、前記記憶部から前記他のピクチャ上の当該探索範囲に含まれる画素のデータを読み出して、当該探索範囲内で前記符号化対象ブロックと最も一致する領域を求め、前記符号化対象ブロックと当該領域間の移動量を表すベクトルを前記動きベクトルとして算出する、
ことをコンピュータに実行させるための動画像符号化用コンピュータプログラム。
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