JP4755095B2 - 映像符号化の符号化側/復号化側に使用される双方向予測方法 - Google Patents
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Description
比較的良い双方向予測性能を保つ前提で、動きベクトルの符号化量を低下させれば、符号化の圧縮率を有効に向上できる。特に低い符号化率の映像伝送への応用に際し、動きベクトル符号化に必要なビット数を低下させることは、より重要な意味がある。
本発明の実施例では、一つの前方向参照ピクチャーと一つの後方向参照ピクチャーだけで現在Bフレームの画像ブロックに対して前後参照フレーム上動きベクトルを予測する。
前後二つのフレームの画像時間間隔が非常に短いため、相違は多くない。最初に選択した参照ピクチャー位置と同じ点を参照点とする。その時の前方向動きベクトル候補は0であり、両者の間には位置の変化がない。もし下記のステップ40を通じて参照点を変えた場合、前方向動きベクトルは0ではない。
(フレーム符号化モード)
このモードでは、数式1を通じて現在ブロックの前方向動きベクトル候補と後方向動きベクトル候補を計算する。
(フィールド符号化方式)
奇数フィールドモードでは、数式2を通じて、現在ブロックの前方向動きベクトル候補と後方向動きベクトル候補を計算する。
偶数フィールドモードでは、後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが時間軸上現在フィールドより前の任意のフィールドを指す場合、現在ブロックの後方向動きベクトルの推算は奇数フィールドの場合と同じである。
後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが該当の(現在フィールドの偶数フィールドと同じフレームに属する)奇数フィールドを指す場合、このような状況では、現在ブロックの前方向動きベクトル候補と後方向動きベクトル候補の推算は下記の通りである。
ステップ40では、検索範囲が参照ピクチャー中Bフレーム現在ブロックと同じ位置の参照ブロックを中心とする一定の範囲であり、検索区域の大きさは画像質に対する要求によって異なり、検索する区域が広いほど、得られた参照ブロックがより正確であり、検索区域は最大で参照ピクチャー全体となる。検索範囲全体で、参照ブロックから得られた双方向予測参照ブロックとBフレーム現在ブロックに対応する画素との差の絶対値の和(SADで表す)が一番小さい双方向予測参照ブロックが最適マッチングブロックである。
マッチング値は、双方向予測参照ブロックとBフレーム現在ブロックに対応する画素との差の絶対値の和SADである。マッチング閾値は予め設定されたマッチング値であり、マッチング値がマッチング閾値以下である場合、その時の参照ブロックが最適参照ブロックとなる。一定の順、一般的には現在参照ブロックを基点として近い点から遠い点へと順に、参照ブロックのマッチング値を計算する。マッチング閾値を設定する方法を使用すれば、全ての参照点を検索することなく、要求に合う参照ブロックを検索したときに、最適参照ブロック検索過程を終了させるので、非常に効率が良い。
上記の二種類の方法では、SADを計算して双方向予測参照ブロックとBフレーム現在ブロックの差を表す方法を採用したが、他の方法を採用することもできる。例えば、対応する画素の分散を計算する方法があるが、この方法はSAD方法より直接的、効率的でない。
当然、検索範囲とマッチング閾値の設定を結合する方法も採用することができ、図4に示すように、設定した区域内で近い点から遠い点へと順にマッチング値を計算する。この方法では必要に応じて、検索範囲を確定し、全体の検索範囲を検索する必要がないため、最も効率的である。
上記の双方向予測復号化方法は、符号列から復号化し、前方向動きベクトルを取得するステップ21と、ステップ21で得られた前方向動きベクトルを利用して、後方向動きベクトルを計算・取得し、双方向予測に必要な前方向動きベクトルと後方向動きベクトルを取得するステップ31と、ステップ31で得られた現在映像ブロックの前方向動きベクトルと後方向動きベクトルを利用して、双方向予測方法により、最終的に双方向予測参照ブロックを取得するステップ41と、ステップ41で得られた予測参照ブロックと符号列中の復号化に対応したブロック残差を合わせ、現在ブロック画像を形成するステップ51とからなる。
ステップ310では、現在の画像モードを判断し、フレーム符号化モードである場合には、ステップ311を実行する。フィールド符号化モードである場合には、奇数フィールドか偶数フィールドかを判断し、奇数フィールドの場合には、ステップ312を実行し、偶数フィールドの場合には、ステップ313を実行する。
ステップ311では、数式4を通じて、後方向動きベクトルを計算する。
ステップ312では、数式5を通じて、後方向動きベクトルを計算する。
ステップ313では、後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが時間軸上現在フィールドより前の任意のフィールドを指す場合、ステップ312を実行する。後方向参照フィールドの対応するブロックの動きベクトルが偶数フィールドと同一フレーム上の該当する奇数フィールドを指す場合、数式6を通じて、後方向動きベクトルを計算する。
復号化のプロセスは比較的簡単で、符号列から前方向動きベクトルを取得した後、直接計算して後方向動きベクトルを取得し、双方向予測参照ブロックとブロック残差を合わせ、符号化前の映像を取得する。これは完全に符号化のプロセスとは逆のプロセスであると考えられる。
Claims (8)
- 現在Bフレームの画像ブロック毎に対して、前方向予測モードを用いて、前方向参照画像から該現在画像ブロックの前方向動きベクトル候補を取得するステップ10と、
該ステップ10で得られた前記現在画像ブロックの前方向動きベクトル候補を利用して、後方向動きベクトル候補を計算・取得し、双方向予測に必要な前方向動きベクトル候補と後方向動きベクトル候補を取得するステップ20と、
該ステップ20で得られた前記現在画像ブロックの前記前方向動きベクトル候補と前記後方向動きベクトル候補を利用して、双方向予測方法により双方向予測参照ブロック候補を取得するステップ30と、
与えられた検索範囲内及び/またはマッチング値が予め設定されたマッチング閾値以下である間は、新しい参照ブロックを設定し、前記ステップ10から30を繰り返して、最適参照ブロックを選択するステップ40と、
前記画像ブロックの前記最適参照ブロックにより確定された前記前方向動きベクトル及びブロック残差を、符号列に編入するステップ50とからなり、
前記マッチング値は、双方向予測参照ブロックとBフレーム現在ブロックに対応する画素との差の絶対値の和であり、
前記ステップ20中、前記後方向動きベクトル候補を計算する過程は、ステップ110、ステップ111、ステップ112、ステップ113からなり、
該ステップ110では、現在の画像モードを判断し、フレーム符号化モードである場合は前記ステップ111を実行し、フィールド符号化モードである場合は現在フィールドが奇数フィールドか偶数フィールドかを判断し、奇数フィールドであれば前記ステップ112を実行し、偶数フィールドであれば前記ステップ113を実行し、
前記ステップ111では、数式1を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ20を終了し、
前記ステップ112では、数式2を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ20を終了し、
前記ステップ113では、前記後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが時間軸上現在フィールドより前の任意のフィールドを指す場合、前記ステップ112を実行し、前記後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが現在フィールドの偶数フィールドと同じフレームに該当する奇数フィールドを指す場合、数式3を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ20を終了することを特徴とする映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。
- 前記ステップ10中、前方向予測運動モードを用いて、前記前方向動きベクトル候補を取得する過程は、
最初の回である場合、前方向参照ピクチャー中Bフレーム現在画像ブロックと同じ位置の画像ブロックを、前記前方向参照ピクチャー中に設定された参照ブロックとして選定し、ステップ102を実行し、最初の回でない場合は直接、該ステップ102を実行するステップ101と、
前記前方向参照ピクチャー中に設定された参照ブロックの、前記前方向参照ピクチャー中の位置とBフレーム現在画像ブロックの現在ピクチャー中の位置との差を演算し、得られたベクトルは前記前方向動きベクトルであり、前記ステップ10を終了するステップ102とを含むことを特徴とする請求項1に記載の映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。 - 前記ステップ30の前記双方向予測方法の具体的な過程では、前記前方向動きベクトル候補と前記後方向動きベクトル候補が指す二つの予測参照ブロックが対応する画素に対して平均を取り、最終的な双方向予測参照ブロックを求めることを特徴とする請求項1に記載の映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。
- 前記ステップ40では、検索範囲が参照ピクチャー中Bフレーム現在ブロックと同じ位置の参照ブロックを中心とする一定の区域であり、最大で参照ピクチャー全体まで広がり、全体の検索範囲中、前記参照ブロックから得られた前記双方向予測参照ブロックと前記Bフレーム現在ブロックに対応する画素との差の絶対値の和が一番小さい参照ブロックが最適マッチングブロックであることを特徴とする請求項1に記載の映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。
- 前記ステップ40中、マッチング値は前記双方向予測参照ブロックと前記Bフレーム現在ブロックに対応する画素との差の絶対値の和であり、マッチング閾値は予め設定されたマッチング値であり、該マッチング値が該マッチング閾値以下である場合、この時の参照ブロックは最適な参照ブロックであることを特徴とする請求項1に記載の映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。
- 前記ブロック残差は、前記最適参照ブロックと前記Bフレーム現在ブロックとの該当する画素の差異であることを特徴とする請求項1に記載の映像符号化に使用される符号化側双方向予測方法。
- 符号列から復号化して、前方向動きベクトルを取得するステップ21と、
該ステップ21で得られた前記前方向動きベクトルを利用して、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記双方向予測に必要な前記前方向動きベクトルと前記後方向動きベクトルを取得するステップ31と、
該ステップ31で得られた現在画像ブロックの前記前方向動きベクトルと前記後方向動きベクトルを利用して、双方向予測方法により、最終的な双方向予測参照ブロックを求めるステップ41と、
該ステップ41で得られた該予測参照ブロックを符号列から復号化して取得したブロック残差と合併して現在ブロック画像ブロックを形成するステップ51とからなり、
前記ステップ31中、前記後方向動きベクトルを計算するステップは、ステップ310、ステップ311、ステップ312、ステップ313からなり、
前記ステップ310では、現在画像モードを判断し、フレーム符号化モードである場合はステップ311を実行し、フィールド符号化モードである場合は現在フィールドが奇数フィールドか偶数フィールドかを判断した後、奇数フィールドである場合はステップ312を実行し、偶数フィールドである場合はステップ313を実行し、
前記ステップ311では、数式4を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ31を終了し、
前記ステップ312では、数式5を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ31を終了し、
前記ステップ313では、前記後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが、時間軸上現在フィールドより前の任意のフィールドを指す場合、前記ステップ312を実行し、前記後方向参照フィールドに対応するブロックの動きベクトルが、現在フィールドの偶数フィールドと同一フレームに属する該当の奇数フィールドを指す場合、数式6を通じて、前記後方向動きベクトルを計算・取得し、前記ステップ31を終了することを特徴とする映像符号化に使用される復号化側双方向予測方法。
- 前記ステップ41の双方向予測方法の具体的な過程では、前記前方向動きベクトルと前記後方向動きベクトルが指す二つの予測参照ブロックに対応する画素に対して平均を取り、最終的な双方向予測参照ブロックを求めることを特徴とする請求項7に記載の映像符号化に使用される復号化側双方向予測方法。
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