JP5746193B2 - 映像符号化及び復号化のための効率的な適応フィルタリングの方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2009年10月15日に提出された米国特許仮出願第61/251934号の利益を特許請求するものであり、この米国特許仮出願の内容は、引用により、その完全な形で本明細書に盛り込まれる。
MPEG-4 AVC規格の主要な技術領域(KTA)では、第一の従来技術のアプローチにおいて、適応型ポストフィルタが提案された。第一の従来技術のアプローチの基本的な考えは、表示の前に復号化されたピクチャにウィーナーフィルタを適用することである。ウィーナーフィルタは、オリジナルピクチャとエンコーダで復元された(すなわち再構成された)ピクチャとの間の最小自乗誤差(MSE)を最小にすることで、それぞれのピクチャについて推定される。この場合、推定されるフィルタ係数は、オーバヘッドとしてデコーダに送出される。全体のピクチャは、推定されたフィルタでフィルタリングされる。別のケースでは、ウィーナーフィルタのセットは、オフラインでトレーニングされ、デコーダに送信されるか又はデコーダで記憶される。復号化の間、ピクチャは、画素毎にフィルタリングされる。それぞれの画素で、フィルタは、周囲の画素の統計データに基づいてフィルタから選択される。この技術では、フィルタリングインジケータは、任意のオーバヘッドを要しない。フィルタリングインジケータは、復号化されたピクチャコンテンツにより導出される。しかし、フィルタリングインジケータとピクチャコンテンツとの間のモデルは、構築するのが難しい。第一の従来技術のアプローチでは、フィルタリングインジケータと局所的分散との間の対応するモデルを発見するため、オフラインのトレーニングスキームが利用される。トレーニングは、トレーニングセットに高度に依存するので、制限されたデータでトレーニングされたモデルは、より一般的な映像信号について不正確となる。
第二の従来技術のアプローチにおいて、適応ループフィルタが提案された。第一の従来技術のアプローチに関して実行されたポストフィルタと同様に、ウィーナーフィルタは、オリジナルピクチャとエンコーダで復号化されたピクチャとの間の最小自乗誤差(MSE)を最小にすることで、それぞれのピクチャについて推定される。ウィーナーフィルタはピクチャ全体の最小自乗誤差の意味で最適であるので、幾つかの領域の品質は、ウィーナーフィルタを適用したときに品質が低下する可能性がある。フィルタリングの間にこれらの画素を除くため、オーバヘッドのコストと符号化のパフォーマンスとの間のトレードオフを達成するため、領域に基づいたソリューションが提案される。第二の従来技術のアプローチは、ウィーナーフィルターが適用される領域を示す。フィルタインジケータは、副情報としてデコーダに送出される。異なる領域が異なるブロックサイズを有するのを許容することで、4分木に基づくフラグは、大きなブロックサイズの領域において少ないビットを送出することでビットを節約する。全てのこれらの方法は、フレーム全体をカバーするためにブロックに基づくバイナリマップを必要とする。
先に述べたように、本発明によれば、ビデオ圧縮におけるウィーナーフィルタの性能を改善するために反復フィルタリングプロセスが使用される本発明の第一の態様が開示される(当業者にとって認識されるように、本発明は、ウィーナーフィルタ以外のフィルタを含むフィルタリング方法にも適用される)。より詳細には、例えばフィルタサポートサイズ及びトポロジーのようなフィルタ構造がはじめに定義される。次いで、フィルタを推定するために使用されるデータセットが定義される。再構成されるビデオ信号の任意の事前情報を使用して、データセットが定義される。次いで、フィルタ係数を推定し、従って推定されたフィルタを取得するため、定義されたデータセットが使用される。推定されるフィルタを取得した後、フィルタリングされたピクチャを取得するため、再構成されたピクチャに推定されたフィルタを適用する。現段階で、反復的な推定のうちの最初の推定が終了される。次の推定では、フィルタリングされたピクチャを使用することでフィルタを推定するために使用されるデータセットがリファインされ、前の推定で使用されたピクチャよりも良好となることが期待される。次いで、このリファインされたデータセットに基づいてフィルタ係数が推定される。次いで、推定されたフィルタは、再構成されたピクチャに適用される。ピクチャの品質の改善が十分に小さいとき、すなわち改善が閾値を下回るとき、反復的な推定が収束し、停止される。最終的に推定されるフィルタは、最適なフィルタであり、決定されたフィルタのパラメータは、(ビットストリーム、伝送媒体等で)デコーダに送出される。実施の形態では、フィルタ構造は、反復的な推定における異なる推定において異なる可能性がある。実施の形態では、反復的な推定におけるそれぞれの推定におけるそれぞれのピクチャについて複数のフィルタが使用される。
本発明によれば、幾つかの領域についてシグナリングビットをスキップすることで、領域に基づくフィルタリングのために必要とされる副情報が低減される第二の態様が開示される。多くの領域における画素値は、フィルタリングされたときに殆ど変化しないことが観察される。フィルタリングはこれらの画素に影響を及ぼさないという観察に基づいて、本発明は、これらの領域においてフィルタ情報(例えばフィルタの切り替え情報)に関連するビットを殆ど費やさないことを狙いとする。また、フィルタは、ある領域(例えばテクスチャ領域)で明確に良好に機能するが、他の領域では、フィルタは、比較的一定である。全てのこれらの領域について、エンコーダ及びデコーダでの情報を固定して維持することができるので、フィルタの切り替え情報又はフィルタ情報を送出しない。より具体的には、本発明のこの態様によれば、はじめに、これらの領域を検出し、次いで、これらの情報について副情報をスキップする(すなわち送信しないか、及び/又はさもなければ伝達しない)。
先に提案された2以上の様々な実施の形態は、パフォーマンスを更に改善するために組み合わせることができる。再帰的なフィルタリングのプロセスにおいて、フィルタ推定のためにデータセットを定義することが必要とされるので、データセットを定義又はリファインするために暗黙のフィルタリングの信号伝達における領域検出技術が使用される。暗黙のフィルタリングの信号伝達の技術は、再帰的なフィルタリングプロセスにおけるそれぞれのフィルタリング又は幾つかのフィルタリングのために使用される。
表1は、本発明の実施の形態に係る、例示的なピクチャ及びスライスヘッダのシンタックスを示す。
iterative_filtering_flagが1に等しい場合、反復のフィルタリングプロセスがそのピクチャについて有効にされる(使用される)ことを示す。iterative_filtering_flagが0に等しい場合、反復のフィルタリングプロセスがそのピクチャについて無効にされる(使用される)ことを示す。
k_finalは、反復フィルタリングプロセスの反復回数を指定する。
implicit_filter_signal_falgが1に等しい場合、暗黙のフィルタリングの信号伝達がそのピクチャについて有効にされることを示す。implicit_filter_signal_falgが0に等しい場合、暗黙のフィルタリングの信号伝達がそのピクチャについて無効にされることを示す。
filter_switch[i]が1に等しい場合、フィルタが領域iについてオンであることを示し、filter_switch[i]が0に等しい場合、フィルタが領域iについてオフであることを示す。
filter_coeff[k][j]は、k回目のフィルタリングでのそのピクチャのフィルタ係数を指定する。
Claims (13)
- 適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも一部のピクチャデータを符号化するビデオエンコーダを備える装置であって、
前記ビデオエンコーダは、前記適応フィルタリングを実行する適応フィルタを含み、
前記適応フィルタリングのために使用される最終的なフィルタ係数のセットは、
前に推定されたフィルタ係数のセットによりフィルタリングされたピクチャからのデータを用いて次のフィルタ係数のセットを推定することによって、複数のフィルタ係数のセットを反復的に推定し、
前記少なくとも一部について閾値を超える品質の改善が得られるフィルタ係数のセットが推定される場合に、該推定されたフィルタ係数のセットを選択する
ことで決定され、
前記フィルタリングされたピクチャの必要な領域及び可能性がある領域からのデータのみが、前記複数のフィルタ係数のセットの反復推定のうちの最初の推定の後にフィルタ係数のセットを推定するために使用され、前記必要な領域及び可能性がある領域は、再構成されたピクチャ及びフィルタリングされたピクチャを用いて決定される、
装置。 - ビデオエンコーダにおける方法であって、
前に推定されたフィルタ係数のセットによりフィルタリングされたピクチャからのデータを用いて次のフィルタ係数のセットを推定することによって、複数のフィルタ係数のセットを反復的に推定するステップと、
前記少なくとも一部について閾値を超える品質の改善が得られるフィルタ係数のセットが推定される場合に、該推定されたフィルタ係数のセットを適応フィルタリングのための最終的なフィルタ係数のセットとして選択するステップと、
前記適応フィルタリングのための前記最終的なフィルタ係数のセットを使用して適応フィルタリングを行うステップと、
前記ピクチャの少なくとも一部のピクチャデータを符号化するステップと、
を含み、
前記フィルタリングされたピクチャの必要な領域及び可能性がある領域からのデータのみが、前記複数のフィルタ係数のセットの反復推定のうちの最初の推定の後にフィルタ係数のセットを推定するために使用され、前記必要な領域及び可能性がある領域は、再構成されたピクチャ及びフィルタリングされたピクチャを用いて決定される、方法。 - 前記複数のフィルタ係数のセットの反復推定の回数は固定される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、複数回にわたり反復的に実行され、
前記適応フィルタリングの複数回の反復的な実行のそれぞれについて、同じフィルタタイプが使用される、
請求項2記載の方法。 - 前記複数のフィルタ係数のセットは、全体的に、領域毎に、局所的に、のうちの1つで反復的に推定される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、複数回にわたり反復的に実行され、
前記適応フィルタリングの複数回の反復的な実行のうちの1以上の適応フィルタリングにおいて複数のフィルタが使用される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、ループ内のフィルタリング構成及びループ外のフィルタリング構成の少なくとも1つにおいて利用される、
請求項2記載の方法。 - 入力ピクチャの少なくとも一部のピクチャデータを復号化するビデオデコーダを備える装置であって、
前記ビデオデコーダは、複数のフィルタ係数のセットを使用して前記入力ピクチャの再構成されたバージョンを反復的にフィルタリングするよう構成される反復フィルタを含み、該反復フィルタは、前記入力ピクチャの出力バージョンを取得するために、受信した推定されたフィルタを適用し、
前記フィルタリングされたピクチャの必要な領域及び可能性がある領域が、前記ピクチャデータにより符号化されたデータを分析することで決定される場合に、前記必要な領域及び可能性がある領域からのデータのみが、前記反復フィルタのフィルタ係数のセットを推定するために使用される、
装置。 - ビデオデコーダにおける方法であって、
受信した推定されたフィルタを反復フィルタに適用するステップと、
前記反復フィルタにより、複数のフィルタ係数のセットを使用して、入力ピクチャの再構成されたバージョンを反復的にフィルタリングするステップと、
前記入力ピクチャの少なくとも一部のピクチャデータを復号化して、前記入力ピクチャの出力バージョンを取得するステップと、
を含み、
前記フィルタリングされたピクチャの必要な領域及び可能性がある領域が、前記ピクチャデータにより符号化されたデータを分析することで決定される場合に、前記必要な領域及び可能性がある領域からのデータのみが、前記反復フィルタのフィルタ係数のセットを推定するために使用される、
方法。 - 前記入力ピクチャの前記出力バージョンを得るために前記入力ピクチャの前記再構成されたバージョンを反復的にフィルタリングする回数は固定される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、複数回にわたり反復的に実行され、
前記フィルタリングの複数回の反復的な実行のそれぞれについて同じタイプのフィルタが使用される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、複数回にわたり反復的に実行され、
前記フィルタリングの複数回の反復的な実行のうちの1以上において複数のフィルタリングが使用される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、ループ内のフィルタリング構成及びループ外のフィルタリング構成のうちの少なくとも1つで実行される、
請求項9記載の方法。
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