JP5280003B2 - 映像コーデックにおけるスライス層 - Google Patents
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Description
a)プログレッシブ、インターレースフレーム、およびインターレースフィールド符号化方法で動作する効率的なスライスアドレッシング機構
b)スライス層中のピクチャヘッダを再送信するための柔軟で効率的な機構
c)スライス内モードで符号化されたスライスが、ピクチャの他の領域内のエラーとは無関係に、エラーなしで再構築できるように、スライス境界をまたぐすべての形の予測、オーバラップ、およびループフィルタリングを無効にすることによる復号化独立性
本発明のさらなる特徴および利点は、実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読めば明らかになろう。
(1.汎用映像エンコーダおよびデコーダ)
図1は汎用映像エンコーダ(100)のブロック図で、図2は汎用映像デコーダ(200)のブロック図であり、これらのエンコーダおよびデコーダには、WMV9/VC−9変換を組み込むことが可能である。
図1は、一般的な映像エンコーダシステム(100)である。このエンコーダシステム(100)は、現フレーム(105)を含む一連の映像フレームを受け取り、圧縮映像情報(195)を出力として生成する。映像エンコーダの特定の実施形態では通常、変形形態または増補バージョンの汎用エンコーダ(100)を使用する。
図2は、一般的な映像デコーダシステム(200)のブロック図である。このデコーダシステム(200)は、圧縮された一連の映像フレームに関する情報(295)を受け取り、再構築フレーム(205)を含む出力を生成する。映像デコーダの特定の実施形態は一般に、汎用デコーダ(200)の一変形または増補バージョンを使用する。
上記背景技術のセクションで論じたように、パケット損失および伝送エラーによる復号化失敗を回避しまたは最小限に抑える一技術は、いくつかの従来の映像コーデック規格で提供されるスライスなど、独立に復号化可能な一部のピクチャ単位で符号化することによって、冗長性を高めることである。一般に、スライスは、1行または連続した複数行のマクロブロックを含む、ピクチャの一部である。
より具体的には、図示した映像コーデック構文は、図3に示すように映像シーケンスの各フレームを3つの基本的階層、すなわちピクチャ310、マクロブロック340、およびブロック350に分解する階層構文構造を用いて映像を表す。ピクチャ310は、輝度(Y)チャネル330、およびクロミナンス(CrおよびCb)チャネル331〜332を含む。ピクチャ層310は、複数行のマクロブロック340からなる。マクロブロックは一般に、それぞれ6つのブロック、すなわち輝度層の1組2×2個のブロック、およびクロミナンスチャネルそれぞれのブロックを含む。ブロックは一般に、(図示した映像コーデック構文では、4×8、8×4、4×4の変換ブロックを使用することも可能であるが)8×8の輝度またはクロミナンスサンプルからなり、変換ベースの符号化ではそれに対して変換が適用される。
1つのスライスは、ラスタ走査順で走査される1行または連続した複数行のマクロブロックを表す。図示した構文内のスライス層はオプションであり、ピクチャを1つのIDUとして符号化することによってスキップすることが可能である。1つのピクチャを複数のIDUに符号化するときに、スライスを使用する。スライスは常に、ある行の最初のマクロブロックから始まり、同じまたは別の行の最後のマクロブロックで終わることに留意されたい。したがって、スライスは、完全な行を整数個含む。スライスは常にバイト整合されており、各スライスは互いに異なるIDUで送信される。新しいスライスの始まりは、以下に概要を示す開始コードを検索することによって検出される。
図4および5を参照すると、圧縮映像ビットストリーム195(図1)が、一連の圧縮プログレッシブ映像フレームまたはその他のピクチャ(たとえば、インターレースフレーム形式ピクチャまたはインターレースフィールド形式ピクチャ)を含む。このビットストリームは複数の階層に編成され、それぞれ図2のデコーダ(200)などのデコーダによって復号化される。最上位層が、フレームのシーケンス全体に関する情報を有するシーケンス層である。さらに(先に要約したように)、各圧縮映像フレームは、3階層、すなわち(上から下に)ピクチャ層、マクロブロック層、およびブロック層と、オプションでピクチャ層とマクロブロック層の間のスライス層とに組織化されたデータからなる。
図示した映像エンコーダ/デコーダのビットストリーム構文では、圧縮映像データの独立復号化可能単位(IDU)が、開始コード(SC)と呼ぶ識別子で始まる。IDUは、1つのピクチャ、またはスライス(すなわち、ピクチャ内のマクロブロックのグループ)、またはGOP(Group Of Pictures)、またはシーケンスヘッダを参照し得る。
EIDUを得るためのRIDUのカプセル化について以下に説明する。
EIDUの検出では、まず開始コードプレフィックスを検索する。
1.値0x00の2バイト以上と、それに続く値0x01の1バイトとからなるストリングが見つかったときはいつでも、開始コードプレフィックス検出が宣言される。
カプセル化IDUからの生IDUの抽出について以下に述べる。
様々なIDU種類用の開始コードサフィックスを表4に提示する。
図示したスライス層320(図3)では、独立した復号化能力および独立した再構築も実現される。これにより、ピクチャ310(図3)の他の領域における伝送エラーやパケット損失に関係なく、デコーダでエラーなしにスライスを再構築することができる。
スライス層320の内容は、他のスライス内のピクチャ内容またはピクチャの領域とは独立に復号化される。新しいスライスが始まるとき、エンコーダ100およびデコーダ200は、動きベクトル予測子、AC係数およびDC係数用の予測子、ならびに量子化パラメータ用の予測子をリセットする。言い換えると、予測に関して、スライスのマクロブロックの第1行が、ピクチャ内のマクロブロックの第1行であるかのように扱われる。これは、予測子におけるスライス間依存性がないようにするのに役立つ。さらに、スライスが使用されると、ピクチャ層で他の方法により(たとえばビットプレーン符号化を使用して)符号化された(動きベクトルモードやAC予測用のフラグなどの)マクロブロックレベル情報が、変換係数など他のマクロブロックレベル情報と共に局所的に保持される。これにより、各スライスを独立に(すなわち、ピクチャの他のスライスで復号化されたデータを利用せずに)復号化することができる。
さらに、スライスの再構築の処理は、ピクチャ内の他のスライス(たとえば、隣接するスライス)の再構築とは独立に実施される。したがって、(以下に述べるインループデブロッキングまたはオーバラップフィルタリングなど)普通ならピクチャ内の隣接するスライス間の境界をまたいで適用されるような処理はいずれも、許可されない。言い換えると、各スライスの一番上および一番下のマクロブロック行は、そのような境界処理においてピクチャのマクロブロック最上行および最下行のように扱われる。
オーバラップ変換は、ブロック境界をまたいで情報を変換する、改変されたブロックベースの変換である。うまく設計されたオーバラップ変換では、ブロックアーティファクトを最小にすることが可能である。フレーム内ブロックの場合、図示した映像コーデックは、8×8ブロック変換を(オーバラップ平滑化と呼ぶ)フィルタリング動作と組み合わせることによって、オーバラップ変換をシミュレートする。2つのフレーム内ブロックを分離する、8×8ブロックのエッジが平滑化される。実際にも、オーバラップ変換がこのインターフェースで実装される。ただし、オーバラップ平滑化は、どんな場合も、スライス境界をまたいでは実施されない。
ループフィルタリングは、ブロック境界において不連続を平滑化するために、映像エンコーダ/デコーダによって実行される処理である。シーケンス層構文要素LOOPFILTER430(図4)が1に設定されている場合、各再構築済みフレームに対してフィルタリング動作が行われる。このフィルタリング動作は、再構築済みフレームを動き予測符号化の参照として使用する前に行われる。
および
M=フレーム内の垂直8×8ブロックの数(M×8=垂直フレームサイズ)
の場合に、
水平行(7,8)、(15,16)...((N−1)×8−1,(N−1)×8)
がフィルタされ、
垂直行(7,8)、(15,16)...((M−1)×8−1,(M−1)×8)
がフィルタされる。
このセクションでは、上記で論じたような、IフレームおよびPフレーム内のブロック境界画素に対して行われるフィルタリング動作について説明する。
スライス層符号化の上述の実装は、とりわけコンピュータ、画像および映像記録、送信および受信機器、ポータブルビデオプレーヤ、ビデオ会議、Webビデオストリーミングアプリケーションなどを含めた、画像および映像信号処理が実行される様々な装置のどれに対しても行うことが可能である。画像および映像符号化技術は、ハードウェア回路内(たとえば、ASIC,FPGAなどの回路内)で実装することも、(中央処理装置(CPU)で実行されるものであれ、あるいは専用グラフィックスプロセッサ、ビデオカードなどで実行されるものであれ)コンピュータまたは図10に示すような他のコンピューティング環境内で実行される画像および映像処理ソフトウェアで実装することもできる。
Claims (11)
- 映像および画像を復号化する方法であって、
符号化されたビットストリームから、少なくともピクチャ層、スライス層、およびマクロブロック層を備える構文階層を有するピクチャを復号化することであって、前記符号化されたビットストリームが、前記ピクチャ層において前記ピクチャに対するピクチャヘッダ情報、および、前記スライス層においてスライスに対するスライス情報を含み、前記スライス情報が、前記スライスのアドレスと、前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対するスライス情報内で繰り返されるかどうかについての指示とを含むことと、
前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されるかどうかについての前記指示を復号化することと、
前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されると指示された場合に前記スライスに対する前記ピクチャヘッダ情報を復号化し、前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されると指示されない場合に前記スライスに対する前記ピクチャヘッダ情報を復号化することをスキップすることと、
前記アドレスを復号化することと、
前記ピクチャ内の、前記アドレスによって指示された位置にある前記スライスを再構築することと、
前記スライスの境界エッジを除く、前記スライス内の少なくともいくつかのブロックエッジに対してオーバラップ平滑化を実施することであって、前記オーバラップ平滑化は、前記少なくともいくつかのブロック境界をまたいで情報を変換するフィルタリング動作を含み、前記符号化されたビットストリーム内の構文要素が前記オーバラップ平滑化を実施することを示す場合に、前記スライス内の隣接している2つのイントラ(I)ブロックの間のブロックエッジに対して行われることと
を備えることを特徴とする方法。 - 映像および画像を復号化する方法であって、
符号化されたビットストリームから、少なくともピクチャ層、スライス層、およびマクロブロック層を備える構文階層を有するピクチャを復号化することであって、前記符号化されたビットストリームが、前記ピクチャ層において前記ピクチャに対するピクチャヘッダ情報、および、前記スライス層においてスライスに対するスライス情報を含み、前記スライス情報が、前記スライスのアドレスと、前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されるかどうかについての指示とを含むことと、
前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されるかどうかについての前記指示を復号化することと、
前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されると指示された場合に前記スライスに対する前記ピクチャヘッダ情報を復号化し、前記ピクチャヘッダ情報が前記スライスに対して繰り返されると指示されない場合に前記スライスに対する前記ピクチャヘッダ情報を復号化することをスキップすることと、
前記アドレスを復号化することと、
前記ピクチャ内の、前記アドレスによって指示された位置にある前記スライスを再構築することと、
前記スライスの境界エッジを除く、前記スライス内の少なくともいくつかのブロックエッジに対してオーバラップ平滑化を実施することであって、前記オーバラップ平滑化は、前記少なくともいくつかのブロック境界をまたいで情報を変換するフィルタリング動作を含み、前記符号化されたビットストリーム内の構文要素が前記オーバラップ平滑化を実施することを示す場合に、前記スライス内の隣接している2つのイントラ(I)ブロックの間のブロックエッジに対して行われることと、
前記スライスの境界エッジを除く、前記スライス内の少なくともいくつかのブロックエッジのデブロックフィルタリングを実施することと
を備えることを特徴とする方法。 - 前記スライスのピクチャ内容情報の復号化の開始時に、予測符号化パラメータをリセットすること
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記スライスのピクチャ内容情報の復号化の開始時に、予測符号化パラメータをリセットすること
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記スライスのピクチャ内容情報の復号化の開始時にリセットされる前記予測符号化パラメータは、動きベクトル予測子、AC係数予測の予測子、DC係数予測の予測子、および量子化パラメータの予測子を含むことを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の方法。
- スライスの符号化が前記ピクチャに対して使用される場合、ピクチャ層ビットプレーン符号化を使用して通常は通知されるマクロブロックの構文要素は、代わりにマクロブロック層において前記マクロブロックのそれぞれに対して通知されることを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の方法。
- 前記マクロブロックの構文要素は、前記マクロブロックのそれぞれに対する動きベクトルモードおよびAC予測ステータスを表すことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 処理装置とメモリとを備え、前記メモリに格納されたコンピュータプログラムを前記処理装置が実行することによって、請求項1に記載の方法を実施するコンピュータ。
- 処理装置とメモリとを備え、前記メモリに格納されたコンピュータプログラムを前記処理装置が実行することによって、請求項2に記載の方法を実施するコンピュータ。
- 請求項2に記載の方法を実施するための、処理装置によって実行可能なソフトウェアモジュールを有する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項1に記載の方法を実施するための、処理装置によって実行可能なソフトウェアモジュールを有する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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