JP4784618B2 - 動画像符号化装置、動画像復号化装置、動画像符号化プログラム、及び動画像復号化プログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の動画像符号化装置、動画像復号化装置の第1の実施の形態について説明する。図1は、本発明になる動画像符号化装置の第1の実施の形態のブロック図を示す。
ブロック内の推定信号uはノイマンの境界条件とDCT級数表記を用いることで、数5に示す式のように表現することができる。これは、数4で示すような各境界からの推定信号のDCT級数展開成分を足し合わせることで求められる。
最大値 EstCmax=abs(DecC(x,y))+Q*M(x,y)
一方、ターゲットのDCTブロックが予測差分DCTでない場合には、係数補正器119は、以下の計算を行う(ステップS604)。
abs(DecC(x,y))−Q*M(x,y)/2
: DecC(x,y)≠0の時
最大値 EstCmax=abs(DecC(x,y))+Q*M(x,y)/2
続いて、係数補正器119は、ステップS603又はS604で計算した最大値、最小値と推定DCT係数とを、以下の量子化される前に取りうる係数の範囲内であることを満たす条件を満足するか否か比較し(ステップS605)、その条件を満足する場合には、推定DCT係数EstC(x,y)を補正DCT係数CorC(x,y)として選択し(ステップS606)、その条件を満足しない場合には復号DCT係数DecC(x,y)を補正DCT係数CorC(x,y)として選択する(ステップS607)。
(2)EstCmin≦abs(EstC(x,y))<EstCmax
(3)DC項(x=0,y=0)でない
最後に、係数補正器119は、DCTブロックのDC項は復号DCTを選択し、その他すべての係数項に対して、ステップS606又はS607で得たDecC(x,y)とEstC(x,y)の選択された係数を、補正DCT係数CorC(x,y)として格納する(ステップS608)。係数補正器119は、上記のアルゴリズムに従いマクロブロック内のすべてのDCTブロックに対して補正DCT係数を求め、図1の逆直交変換器111に出力する。
次に、本発明の動画像符号化装置、及び動画像復号化装置の第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態は、動画像符号化装置に関して標準の符号化処理を行った場合に、復号される復号画像の品質を向上させる動画像復号化装置を提供する。
最大値 EstCmax=abs(DecC(x,y))+Q*M(x,y)
一方、ターゲットのDCTブロックが予測差分DCTでない場合には、係数補正差分生成器813は、以下の計算を行う(ステップS904)。
abs(DecC(x,y))−Q*M(x,y)/2
: DecC(x,y)≠0の時
最大値 EstCmax=abs(DecC(x,y))+Q*M(x,y)/2
続いて、係数補正差分生成器813は、ステップS903又はS904で計算した最大値、最小値と取得した推定DCT係数とを、以下の量子化される前に取りうる係数の範囲内であることを満たす条件を満足するか否か比較し(ステップS905)、その条件を満足する場合には、推定DCT係数EstC(x,y)を補正DCT係数CorC(x,y)として選択し(ステップS906)、その条件を満足しない場合には復号DCT係数DecC(x,y)を補正DCT係数CorC(x,y)として選択する(ステップS907)。ここで、上記の取りうる係数の範囲内であることを満たす条件は、前述した図6のフローチャートのステップS605における条件と同じである。
DifC(x,y)=CorC(x,y)−DecC(x,y)
に基づいて補正DCT係数差分情報DifCを算出し、出力する(ステップS908)。係数補正差分生成器813は、上記のアルゴリズムに従いマクロブロック内のすべてのDCTブロックに対して補正DCT係数差分情報DifCを求める。
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態は、第1及び第2の実施の形態の動画像符号化装置、及び動画像復号化装置の機能を図10、図11に示すコンピュータである中央処理制御装置において実現させるための動画像符号化プログラム、及び動画像復号化プログラムであり、以下それらのプログラムについて説明する。
101 入力画像メモリ
102 2次元ブロック変換器
103、205 減算器
104、200 直交変換器
105 量子化器
106 エントロピー符号化器
107、703、803 符号化テーブル
108、701、801 ストリームバッファ
109、711、811 出力端子
110、704、804 逆量子化器
111、705、805 逆直交変換器
112、201、706、806、816 加算器
113、707、807 2次元ブロック逆変換器
114、708、808 参照画像メモリ
115 ME(動き推定)器
116、709、809 MC(動き補償)器
117 符号量制御器
118 直交変換係数推定器
119 係数補正器
120 画像バッファ
202、204 係数バッファ
203 傾き相殺直交変換係数生成器
700、800 ビットストリーム入力端子
702、802 エントロピー復号器
710 出力画像メモリ
711 出力端子
712、812 直交変換係数推定器
713 係数補正器
714 画像バッファ
813 係数補正差分生成器
815 補正画像差分メモリ
1000、1100 情報処理装置
1001、1101 入力装置
1002、1102 出力装置
1003、1103 中央処理制御装置
1004、1104 外部記憶装置
1005、1105 一時記憶装置
1006、1106 通信装置
1007、1107 双方向バス
1008 2次元ブロック変換手段
1009 減算手段
1010 直交変換手段
1011 量子化手段
1012 エントロピー符号化手段
1013、1109 逆量子化手段
1014、1110 逆直交変換手段
1015、1111 加算手段
1016、1112 2次元ブロック逆変換手段
1017 ME手段
1018、1113 MC手段
1019 符号量制御手段
1020、1114 直交変換係数推定手段
1021、1115 係数補正手段
1116 係数補正差分生成手段
Claims (10)
- 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して符号化を行う動画像符号化装置において、
前記動き補償予測信号と、前記直交変換処理及び量子化処理が施された結果生成される量子化データを逆量子化することで生成される復号直交変換係数とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数と、量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか否かの判断を行って補正直交変換係数を生成する係数補正手段と、
前記係数補正手段より出力される補正直交変換係数に逆直交変換処理を施して得た信号を前記動き補償予測信号と加算することで補正復号画像信号を生成する補正画像信号生成手段とを有し、
前記補正復号画像信号を、続いて符号化対象となる動画像信号の前記参照画像として用いることを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記直交変換係数推定手段は、
前記動き補償予測信号に対する直交変換係数を生成するための直交変換手段と、
前記動き補償予測信号と前記復号直交変換係数とより復号画像信号の直交変換係数を生成する手段と、
生成された前記復号画像信号の直交変換係数を、直交変換処理の対象となる矩形領域単位で周囲に存在する矩形領域の復号画像信号との対応する境界部分の境界条件を基に、ポアソン方程式を満たすような、前記矩形領域内の推定復号画像信号を生成することで、復号画像信号の推定直交変換係数を生成する、傾き相殺直交変換係数生成手段と、
前記推定直交変換係数より、前記直交変換手段から出力された前記動き補償予測信号に対する直交変換係数を減算することで、推定予測差分直交変換係数を生成する減算手段と
を有することを特徴とする請求項1記載の動画像符号化装置。 - 前記傾き相殺直交変換係数生成手段は、前記直交変換処理の対象となる矩形領域及び、その直交変換処理の対象となる矩形領域の周囲に存在する矩形領域の復号画像信号に対する直交変換係数とを入力として受け、入力された前記直交変換係数の加算・乗算により復号画像信号の推定直交変換係数を生成することを特徴とする請求項2記載の動画像符号化装置。
- 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して符号化された動画像信号のビットストリームを復号する、動画像復号化装置において、
前記ビットストリームから量子化された直交変換係数と動きベクトルを復号するエントロピー復号手段と、
前記エントロピー復号手段からの前記動きベクトルに基づき、過去の復号画像信号を参照信号として切り出して動き補償予測信号を生成する動き補償手段と、
前記エントロピー復号手段より出力された前記量子化された直交変換係数を逆量子化することで生成される復号直交変換係数と、前記動き補償予測信号とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数及び量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか判断を行って補正直交変換係数を生成する係数補正手段と、
前記係数補正手段より出力される前記補正直交変換係数に逆直交変換処理を行って得た信号に前記動き補償予測信号を加算することで補正復号画像信号を生成する補正復号画像信号生成手段とを有し、
前記補正復号画像信号を、続いて符号化対象となる動画像信号の前記参照画像として用いることを特徴とする動画像復号化装置。 - 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して符号化された動画像信号のビットストリームを復号する、動画像復号化装置において、
前記ビットストリームから量子化された直交変換係数と動きベクトルを復号するエントロピー復号手段と、
前記エントロピー復号手段からの前記動きベクトルに基づき、過去の復号画像信号を参照信号として切り出して動き補償予測信号を生成する動き補償手段と、
前記エントロピー復号手段より出力された前記量子化された直交変換係数を逆量子化することで生成される復号直交変換係数と、前記動き補償予測信号とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数及び量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか判断を行い、置き換える係数と前記直交変換係数との差分情報である補正差分直交変換係数を出力する係数補正差分生成手段と、
前記係数補正差分生成手段より出力される前記補正差分直交変換係数に対し、逆直交変換処理を施すことで補正差分信号に変換する逆直交変換手段と、
前記復号直交変換係数を逆直交変換して得た信号と前記動き補償予測信号とを用いて復号した復号画像信号を前記参照画像として格納した後に、出力画像として出力する前記復号画像信号に対してのみ前記補正差分信号を加算して、再生画像に対して補正された復号画像信号を出力する画像信号復号手段と
を有することを特徴とする動画像復号化装置。 - 前記直交変換係数推定手段は、
前記動き補償予測信号に対する直交変換係数を生成するための直交変換手段と、
前記動き補償予測信号と前記復号直交変換係数とより復号画像信号の直交変換係数を生成する手段と、
生成された前記復号画像信号の直交変換係数を、直交変換処理の対象となる矩形領域単位で周囲に存在する矩形領域の復号画像信号との対応する境界部分の境界条件を基に、ポアソン方程式を満たすような、前記矩形領域内の推定復号画像信号を生成することで、復号画像信号の推定直交変換係数を生成する、傾き相殺直交変換係数生成手段と、
前記推定直交変換係数より、前記直交変換手段から出力された前記動き補償予測信号に対する直交変換係数を減算することで、推定予測差分直交変換係数を生成する減算手段と
を有することを特徴とする請求項4又は5記載の動画像復号装置。 - 前記傾き相殺直交変換係数生成手段は、前記直交変換処理の対象となる矩形領域及び、その直交変換処理の対象となる矩形領域の周囲に存在する矩形領域の復号画像信号に対する直交変換係数とを入力として受け、入力された前記直交変換係数の加算・乗算により前記補正直交変換係数を生成することを特徴とする請求項6記載の動画像復号化装置。
- 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して行う符号化を、コンピュータにより実行させる動画像符号化プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記動き補償予測信号と、前記直交変換処理及び量子化処理が施された結果生成される量子化データを逆量子化することで生成される復号直交変換係数とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数と、量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか否かの判断を行って補正直交変換係数を生成する係数補正手段と、
前記係数補正手段より出力される補正直交変換係数に逆直交変換処理を施して得た信号を前記動き補償予測信号と加算することで補正復号画像信号を生成する補正画像信号生成手段と、
して機能させ、前記補正復号画像信号を、続いて符号化対象となる動画像信号の前記参照画像として用いることを特徴とする動画像符号化プログラム。 - 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して符号化された動画像信号のビットストリームを復号する動作をコンピュータにより実行させる動画像復号化プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記ビットストリームから量子化された直交変換係数と動きベクトルを復号するエントロピー復号手段と、
前記エントロピー復号手段からの前記動きベクトルに基づき、過去の復号画像信号を参照信号として切り出して動き補償予測信号を生成する動き補償手段と、
前記エントロピー復号手段より出力された前記量子化された直交変換係数を逆量子化することで生成される復号直交変換係数と、前記動き補償予測信号とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数及び量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか判断を行って補正直交変換係数を生成する係数補正手段と、
前記係数補正手段より出力される前記補正直交変換係数に逆直交変換処理を行って得た信号に前記動き補償予測信号を加算することで補正復号画像信号を生成する補正復号画像信号生成手段と
して機能させ、前記補正復号画像信号を、続いて符号化対象となる動画像信号の前記参照画像として用いることを特徴とする動画像復号化プログラム。 - 入力された符号化対象の動画像信号を所定の画素数からなる矩形領域毎に分割し、前記矩形領域を処理単位として、過去に符号化された画像の復号画像信号を参照画像として動き補償予測処理を行い、前記符号化対象の動画像信号である符号化対象画像と動き補償予測信号との差分信号に対して、前記矩形領域とは別に定義された矩形領域を処理単位として直交変換処理及び量子化処理を順次に施して符号化された動画像信号のビットストリームを復号する動作をコンピュータにより実行させる動画像復号化プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記ビットストリームから量子化された直交変換係数と動きベクトルを復号するエントロピー復号手段と、
前記エントロピー復号手段からの前記動きベクトルに基づき、過去の復号画像信号を参照信号として切り出して動き補償予測信号を生成する動き補償手段と、
前記エントロピー復号手段より出力された前記量子化された直交変換係数を逆量子化することで生成される復号直交変換係数と、前記動き補償予測信号とを入力として受け、量子化された結果失われた直交変換係数を推定して推定直交変換係数を出力する直交変換係数推定手段と、
前記直交変換係数推定手段より出力された前記推定直交変換係数と、前記復号直交変換係数及び量子化処理が施された際の量子化の細かさを示す係数毎の量子化値とを入力として受け、前記量子化値より量子化前の直交変換係数が取りうる領域情報を算出し、その領域情報を基に前記復号直交変換係数を前記推定直交変換係数に置き換えるか判断を行い、置き換える係数と前記直交変換係数との差分情報である補正差分直交変換係数を出力する係数補正差分生成手段と、
前記係数補正差分生成手段より出力される前記補正差分直交変換係数に対し、逆直交変換処理を施すことで補正差分信号に変換する逆直交変換手段と、
前記復号直交変換係数を逆直交変換して得た信号と前記動き補償予測信号とを用いて復号した復号画像信号を前記参照画像として格納した後に、出力画像として出力する前記復号画像信号に対してのみ前記補正差分信号を加算して、再生画像に対して補正された復号画像信号を出力する画像信号復号手段と
して機能させることを特徴とする動画像復号化プログラム。
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