JP5978329B2 - 暗黙的な動き予測を使用した予測精緻化のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
インター予測
ビデオ符号化では、インター予測は、目標フレームと、参照フレームとの間の時間冗長度を削減するために、広範に使用されている。動き推定/補償は、インター予測における主要な構成部分である。一般に、動きモデル及び対応する動き推定手法は2つのカテゴリに分類することが可能である。第1のカテゴリは、明示的な動き表現(動きベクトル)に基づいた前方予測である。動きベクトルは、前述の手法で明示的に送信される。第2のカテゴリは、動き情報が動きベクトルによって明示的に表される訳でない一方、暗黙的に活用される後方予測である。後方予測では、動きベクトルは送信されないが、時間冗長度は対応する復号化器でも活用することが可能である。
MPEG−4 AVC標準は、木構造の階層マクロブロック・パーティションを使用する。インター符号化された16×16画素マクロブロックは、16×8、8×16、又は8×8のサイズのマクロブロック・パーティションに分けることができる。8×8画素マクロブロック・パーティションは、サブマクロブロックとしても知られている。サブマクロブロックも、8×4、4×8、及び4×4のサイズのサブマクロブロック・パーティションに分けることができる。符号化器は、圧縮効率及び主観的な品質を最大にするために、特定のマクロブロックの特性に基づいてパーティション及びサブマクロブロック・パーティションに特定のマクロブロックをどのようにして分けるかを選択することができる。
最小二乗予測(LSP)は、目標ブロック又は画素を予測するための後方方向ベースの手法であり、これは、暗黙的に動き情報を活用し、対応する復号化器にオーバヘッドとして動きベクトルを送出する必要はない。
LSPでは、目標画素の強度値は、その近傍画素の線形結合として表される。図3に移れば、最小二乗予測を使用した例示的な後方動き推定手法は、全体を参照符号300で示す。目標画素Xは対角線方向のハッチ・パターンを有する楕円で示す。後方動き推定手法300には、Kフレーム310及びK−1フレーム350が関係する。目標画素Xの近傍画素Xiは、クロス・ハッチング・パターンを有する楕円で示す。図3の例に関する自己回帰モデルは以下の通りである:
式(1)又は(5)のモデリング機能は、フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウの選択に大きく依存する。ビデオにおける動き情報を捕捉するために、フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウのトポロジは、空間及び時間で動き特性に適応すべきである。ビデオ信号内の動き情報の非定常特性により、フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウの適応的な選択が望ましい。例えば、低速度動き領域では、図3に示すフィルタ・サポート及び訓練ウィンドウで十分である。しかし、前述の種のトポロジは、高速の動きを捕捉するのに適切でない。並べられた訓練ウィンドウ内のサンプルは、別の動き特性を有し得、これにより、局所化学習ができなくなっている。一般に、フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウは、動き軌跡の向きと合されているべきである。
最小二乗予測は、動き適応を実現するために使用される。これは、位置毎での動き軌道の捕捉が必要である。後方適応的ビデオ符号化手法に最小二乗予測を活用することが可能であるが、前述の問題を解くために、前述の手法によって被る計算量は、実用的な適用例の場合、要求が過度である。ある程度妥当な計算量コストで動き適応を実現するために、動き軌跡を表すためのサイド情報としての動き推定結果を活用する。これは、最小二乗予測により、フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウが設定されることを支援し得る。
前述の実施例では、明示的な動き推定は、まず、予測するブロック又はパーティションの動きベクトルMvを得るために行われる。次いで、画素ベースのLSPを行う(本願では、単純にするために、画素ベースのLSPを使用することにより、本願の手法を説明するが、ブロック・ベースのLSPに拡張することは容易である)。動きベクトルMvに基づいて画素毎のフィルタ・サポート及び訓練ウィンドウを定義する。図8に移れば、予測精緻化のためのブロック・ベースの最小二乗予測の例全体を参照符号800で示す。予測精緻化800のためのブロック・ベースの最小二乗予測には、訓練ブロック851を有する現在のフレーム850、及び近傍ブロック801を有する参照フレーム810が関係する。近傍ブロック401は、参照符号X1乃至X9でも示す。目標ブロックは参照符号X0で示す。訓練ブロック451は、参照符号Yi、Y1、及びY10で示す。図7A及び図7B又は図8に示すように、動きベクトルMvの方向に沿ってフィルタ・サポート及び訓練ウィンドウを定義することが可能である。フィルタ・サポート及び訓練ウィンドウは空間画素及び時間画素を包含し得る。予測ブロックにおける画素の予測値は、画素単位で精緻化する。予測ブロック内の画素全てが精緻化されると、最終予測を、レート歪み(RD)コストに基づいて、LSP精緻化を有する/有しない予測候補、又はそれらの融合バージョンのうちから選択することが可能である。最後に、
lsp_idcが0に等しい場合、LSP精緻化を有しない予測を選択する
lsp_idcが1に等しい場合、LSP精緻化を有する予測を選択する。
lsp_idcが2に等しい場合、LSP精緻化を有する予測及びLSP精緻化を有しない予測の融合された予測バージョンを選択する
というように選択を通知するようLSP表示子lsp_idcを設定する。融合手法は、先行する2つの予測の何れかの線形結合又は非線形結合であり得る。最終選択のオーバヘッドをずっと多く増加させることを避けるために、lsp_idcはマクロブロックレベルで企図することが可能である。
他の符号化ブロックに対する影響に関し、本願の原理の種々の実施例により、最小二乗予測の動きベクトルに関して次に説明する。MPEG−4 AVC標準では、現在のブロックの動きベクトルは近傍ブロックから予測される。よって、現在のブロックの動きベクトルの値は、将来の近傍ブロックに影響を及ぼす。これにより、使用すべき動きベクトルが何であるかに関するLSP精緻化ブロックの疑問が生じる。第1の実施例では、前方動き推定は、各パーティション・レベルで行われるので、LSP精緻化ブロックの動きベクトルを取り出すことが可能である。第2の実施例では、マクロブロック内のLSP精緻化ブロック全てのマクロレベル動きベクトルを使用することが可能である。
上記の実施形態に加えて、以下の付記を開示する。
(付記1)
装置であって、
画像ブロックに対して粗い予測を生成するために明示的な動き予測を使用し、前記粗い予測を精緻化するために暗黙的な動き予測を使用して画像ブロックを符号化する符号化器を備える装置。
(付記2)
付記1記載の装置であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである装置。
(付記3)
付記1記載の装置であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である装置。
(付記4)
付記3記載の装置であって、最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する装置。
(付記5)
付記3記載の装置であって、前記最小二乗予測は画素ベース又はブロック・ベースであり得、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される装置。
(付記6)
付記5記載の装置であって、前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは前方動き推定に基づいて定義される装置。
(付記7)
付記6記載の装置であって、前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、又は1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関して行うことが可能な装置。
(付記8)
付記5記載の装置であって、前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる装置。
(付記9)
付記5記載の装置であって、前記最小二乗予測の動き情報は動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である装置。
(付記10)
画像ブロックを符号化する符号化器であって、
前記画像ブロックに対して粗い予測を生成するよう明示的な動き予測を行う動き推定器と、
前記粗い予測を精緻化するよう暗黙的な動き予測を行う予測精緻化器と
を備える符号化器。
(付記11)
付記10記載の符号化器であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである符号化器。
(付記12)
付記10記載の符号化器であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である符号化器。
(付記13)
ビデオ符号化器において、画像ブロックを符号化する方法であって、
明示的な動き予測を使用して前記画像ブロックに対して粗い予測を生成する工程と、
暗黙的な動き推定を使用して前記粗い予測を精緻化する工程と
を含む方法。
(付記14)
付記13記載の方法であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである装置。
(付記15)
付記13記載の方法であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である方法。
(付記16)
付記15記載の方法であって、最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する方法。
(付記17)
付記15記載の方法であって、前記最小二乗予測は画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される方法。
(付記18)
付記17記載の方法であって、前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは前方動き推定に基づいて定義される方法。
(付記19)
付記18記載の方法であって、前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、又は1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関して行うことが可能な方法。
(付記20)
付記17記載の方法であって、前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる方法。
(付記21)
付記17記載の方法であって、前記最小二乗予測の動き情報は動きベクトル予測器によって導出するか、又は推定することが可能である方法。
(付記22)
装置であって、
明示的な動き予測を使用して生成された、画像ブロックに対する粗い予測を受け取り、暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化することにより、画像ブロックを復号化する復号化器
を備える装置。
(付記23)
付記22記載の装置であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである装置。
(付記24)
付記22記載の装置であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である装置。
(付記25)
付記24記載の装置であって、最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する装置。
(付記26)
付記24記載の装置であって、前記最小二乗予測は画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測において使用される装置。
(付記27)
付記26記載の装置であって、前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは前方動き推定に基づいて定義される装置。
(付記28)
付記27記載の装置であって、前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、又は1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関して行うことが可能な装置。
(付記29)
付記26記載の装置であって、前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる装置。
(付記30)
付記26記載の装置であって、前記最小二乗予測の動き情報は動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である装置。
(付記31)
画像ブロックを復号化する復号化器であって、
明示的な動き予測を使用して生成された、前記画像ブロックに対する粗い予測を受け取り、暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化する動き補償器
を備える復号化器。
(付記32)
付記31記載の復号化器であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである復号化器。
(付記33)
付記31記載の復号化器であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である復号化器。
(付記34)
ビデオ復号化器において、画像ブロックを復号化する方法であって、
明示的な動き予測を使用して生成された、前記画像ブロックに対する粗い予測を受け取る工程と、
暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化する工程と
を含む方法。
(付記35)
付記34記載の方法であって、前記粗い予測はイントラ予測及びインター予測の何れかである方法。
(付記36)
付記34記載の方法であって、前記暗黙的な動き予測が最小二乗予測である方法。
(付記37)
付記36記載の方法であって、最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する方法。
(付記38)
付記36記載の方法であって、前記最小二乗予測は画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される方法。
(付記39)
付記38記載の方法であって、前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは前方動き推定に基づいて定義される方法。
(付記40)
付記39記載の方法であって、前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、又は1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関して行うことが可能な方法。
(付記41)
付記38記載の方法であって、前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる方法。
(付記42)
付記38記載の方法であって、前記最小二乗予測の動き情報は動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である方法。
Claims (36)
- 画像ブロックに対して粗い予測を生成するために明示的な動き予測を使用し、前記粗い予測を精緻化するために暗黙的な動き予測を使用して前記画像ブロックを符号化する符号化器を備え、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、レート歪みコストに基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
ビデオ符号化装置。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項1に記載のビデオ符号化装置。 - 最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは、前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する、
請求項1に記載のビデオ符号化装置。 - 前記最小二乗予測は、画素ベース又はブロック・ベースであり得、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される、
請求項1に記載のビデオ符号化装置。 - 前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは、前方動き推定に基づいて定義される、
請求項4に記載のビデオ符号化装置。 - 前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、あるいは、1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関し、実行可能である、
請求項5に記載のビデオ符号化装置。 - 前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる、
請求項4に記載のビデオ符号化装置。 - 前記最小二乗予測の動き情報は、動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である、
請求項4に記載のビデオ符号化装置。 - 画像ブロックを符号化する符号化器であって、
前記画像ブロックに対して粗い予測を生成するよう明示的な動き予測を行う動き推定器と、
前記粗い予測を精緻化するよう暗黙的な動き予測を行う予測精緻化器と
を備え、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、レート歪みコストに基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
符号化器。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項9に記載の符号化器。 - ビデオ符号化器において、画像ブロックを符号化する方法であって、
明示的な動き予測を使用して前記画像ブロックに対して粗い予測を生成する工程と、
暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化する工程と
を含み、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、レート歪みコストに基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
方法。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項11に記載の方法。 - 最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは、前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する、
請求項11に記載の方法。 - 前記最小二乗予測は、画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される、
請求項11に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは、前方動き推定に基づいて定義される、
請求項14に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、あるいは、1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関し、実行可能である、
請求項15に記載の方法。 - 前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる、
請求項14に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の動き情報は、動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である、
請求項14に記載の方法。 - 明示的な動き予測を使用して生成された、画像ブロックに対する粗い予測を受け取り、暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化することにより、前記画像ブロックを復号化する復号化器を備え、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、前記粗い予測とともに受け取られた表示子に基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
前記表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
ビデオ復号化装置。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項19に記載のビデオ復号化装置。 - 最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは、前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する、
請求項19に記載のビデオ復号化装置。 - 前記最小二乗予測は、画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測において使用される、
請求項19に記載のビデオ復号化装置。 - 前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは、前方動き推定に基づいて定義される、
請求項22に記載のビデオ復号化装置。 - 前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、あるいは、1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関し、実行可能である、
請求項23に記載のビデオ復号化装置。 - 前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる、
請求項22に記載のビデオ復号化装置。 - 前記最小二乗予測の動き情報は、動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である、
請求項22に記載のビデオ復号化装置。 - 画像ブロックを復号化する復号化器であって、
明示的な動き予測を使用して生成された、前記画像ブロックに対する粗い予測を受け取り、暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化する動き補償器を備え、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、前記粗い予測とともに受け取られた表示子に基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
前記表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
復号化器。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項27に記載の復号化器。 - ビデオ復号化器において、画像ブロックを復号化する方法であって、
明示的な動き予測を使用して生成された、前記画像ブロックに対する粗い予測を受け取る工程と、
暗黙的な動き予測を使用して前記粗い予測を精緻化する工程と
を含み、
前記暗黙的な動き予測は、最小二乗予測であり、
予測ブロックにおける画素値は、一度に1つの画素を精緻化され、
最終予測は、前記粗い予測とともに受け取られた表示子に基づき、前記最小二乗予測により前記粗い予測を精緻化することで得られる精緻化された予測、前記最小二乗予測による精緻化を受けていない前記粗い予測、及び前記精緻化された予測と前記粗い予測との融合された予測を含む予測候補の中から選択され、
前記表示子は、マクロブロックレベルで前記選択を通知するために使用される、
方法。 - 前記粗い予測は、イントラ予測及びインター予測の何れかである、
請求項29に記載の方法。 - 最小二乗予測フィルタ・サポート及び最小二乗予測訓練ウィンドウは、前記画像ブロックに関する空間画素及び時間画素を包含する、
請求項29に記載の方法。 - 前記最小二乗予測は、画素ベース又はブロック・ベースであり、単一仮説動き補償予測又は複数仮説動き補償予測に使用される、
請求項29に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の最小二乗予測パラメータは、前方動き推定に基づいて定義される、
請求項32に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の時間フィルタ・サポートは、1つ又は複数の参照ピクチャに関し、あるいは、1つ又は複数の参照ピクチャ・リストに関し、実行可能である、
請求項33に記載の方法。 - 前記ブロック・ベースの最小二乗予測のサイズは、前方動き推定ブロック・サイズと異なる、
請求項32に記載の方法。 - 前記最小二乗予測の動き情報は、動きベクトル予測子によって導出するか、又は推定することが可能である、
請求項32に記載の方法。
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