JP5989934B2 - マルチレイヤvdr符号化における知覚量子化ビデオコンテンツのエンコーディング - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願番号第61/805,388号、出願日2013年3月26日、及び米国仮特許出願番号第61/861,555号、出願日2013年8月2日、の優先権を主張する。これらの米国仮特許出願は参照されることによりその全体が本願明細書に組み込まれる。
2.ビデオコンテンツのエンコーディング及びデコーディング
3.画像コンテンツに基づく利用可能コードワードの割り当て
4.マルチレイヤビデオエンコーディング
5.マルチレイヤビデオデコーディング
6.BL画像データの中の視覚的詳細の提示
7.べき関数における指数値の例示的な決定
8.区分線形量子化を含む線形量子化におけるパラメータ値の例示的な決定
9.例示的な処理フロー
10.実装メカニズム−ハードウェア概要
11.等価、拡張、代替、及び混合
<1.概要>
この概要は、本発明の例示的な実施形態の幾つかの態様の基本的説明を提示する。留意すべきことに、この概要は、例示的な実施形態の態様の広範囲又は包括的な纏めではない。さらに、留意すべきことに、この概要は、例示的な実施形態の任意の特定の重要な態様又は要素を特定するもの、又は特定の例示的な実施形態若しくは概して本発明の範囲の輪郭を描くものと理解されるべきではない。この概要は、単に、例示的な実施形態に関連する幾つかの概念を凝縮し簡略化した形式で提示するものであり、以下の例示的な実施形態の更に詳細な説明の単なる概念的前置きであることが理解されるべきである。
人間の視覚は、2つの輝度レベルが互いに有意に異ならない場合、2つの輝度レベルの間の差を知覚しない場合がある。代わりに、人間の視覚は、輝度レベルが弁別閾(just noticeable difference:JND)以上異なる場合にだけ、差を知覚できる。人間の視覚の知覚の非線形性により、個々のJNDの量は、輝度レベルの範囲に亘り不均一な大きさ又は尺度ではなく、むしろ、異なる個々の輝度レベルと共に変化する。
本願明細書に記載の技術を用いないビデオコーデックは、元の知覚エンコード済みソースビデオコンテンツの視覚的詳細を保存しない方法で、特定のビット深さ(例えば8ビット等)で利用可能なコードワードを割り当てる。例えば、本願明細書に記載の技術を用いないガンマドメインコーデックを有するメディア装置は、装置固有ダイナミックレンジの中の高輝度サブレンジ(例えば、明るい部分、ハイライト、等)にコードワードを過剰に割り当て、装置固有ダイナミックレンジの中の低輝度サブレンジ(例えば、暗い部分、暗い領域、等)にコードワードを少なく割り当て得る。結果として、知覚エンコード済みソースビデオコンテンツの視覚的詳細は、これらの他の技術の元で余計に失われてしまう。
前述のように、基本レイヤ及び1又は複数の拡張レイヤを有するマルチレイヤビデオ信号(例えば、符号化ビットストリーム、等)は、符号化ビデオコンテンツを下流装置(そのうちの1つは、例えば、図1Bのマルチレイヤデコーダ152、等であっても良い)へ配信するために、上流装置(例えば、図1Aのマルチレイヤエンコーダ102)により用いることができる。幾つかの実施形態では、複数のレイヤにより配信されるビデオコンテンツは、比較的低ビット深さのBL画像データ(例えば、図1A、1Bの106、等)、及びBL画像データに対して相補的であるEL画像データ(例えば、図1A、1Bの108、等)を有する。BL画像データ(106)及びEL画像データ(108)の両者は、比較的高ビット深さ(例えば、12+ビットVDR、等)のソースビデオコンテンツ(104)から引き出され/量子化される。
ビデオコンテンツを有するマルチレイヤビデオ信号(例えば、符号化ビットストリーム、等)は、マルチレイヤデコーダ(例えば、図1Bの152等)により受信され得る。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ(152)により受信されるビデオコンテンツは、比較的低ビット深さのBL画像データ(例えば、図1A、1Bの106、等)、及びEL画像データ(例えば、図1A、1Bの108、等)を有する。幾つかの実施形態では、BL画像データ(106)及びEL画像データ(108)の両者は、比較的高ビット深さ(例えば、12+ビットVDR、等)のソースビデオコンテンツ(例えば、図1Aの104等)から引き出され/量子化される。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ(152)は、マルチレイヤビデオ信号の一部としてBL画像データ(106)及びEL画像データ(108)を生成する動作で用いられる動作パラメータのうちの一部又は全部を有するメタデータ(130)を受信するよう構成される。
説明を目的として、マッピング動作(114)、クリッピング動作(116)、又はBLエンコーディング動作(118)等のうちの1又は複数において、マルチレイヤエンコーダ(102)は、ソースビデオコンテンツ(104)からデコードされたVDR輝度コードワードを、BL画像データ(106)に量子化されエンコーディングされ得る輝度コードワードにマッピングするために、マッピング関数として指数値(a)を有するべき関数を用いるよう構成される。べき関数は、次式で表される。
幾つかの実施形態では、マッピング動作(114)、クリッピング動作(116)、又はBLデコーディング動作(118)等のうちの1又は複数において、マルチレイヤエンコーダ(102)は、ソースビデオコンテンツ(104)からデコードされたVDRコードワード(例えば、VDR輝度コードワード、等)を、BL画像データ(106)の一部として量子化されエンコーディングされ得るマッピング済みコードワード(例えば、マッピング済み輝度コードワード、等)にマッピングするために、べき関数を用いるよう構成される。幾つかの実施形態では、図2Aに示すように、マルチレイヤエンコーダ(例えば、102)は、マッピングべき関数の最適指数値aを特定するために、高速検索アルゴリズム又は処理フローを実施する。
幾つかの実施形態では、マッピング動作(114)、クリッピング動作(116)、又はBLデコーディング動作(118)等のうちの1又は複数において、マルチレイヤエンコーダ(102)は、ソースビデオコンテンツ(104)からデコードされたVDRコードワード(例えば、VDRクロマコードワード、等)を、BL画像データ(106)の一部として量子化されエンコーディングされ得るマッピング済みコードワード(例えば、マッピング済みクロマコードワード、等)にマッピングするために、PWLマッピング関数(又はPWL量子化)を用いるよう構成される。PWLマッピング関数は、それぞれパラメータm及びbの異なる値を有する次式(ここでは丸め込みは無視する)により表される1又は複数のセグメントを有しても良い。
図3Aは、本発明の例示的な一実施形態による、例示的な処理フローを示す。
一実施形態によると、本願明細書に記載した技術は、1又は複数の特定目的コンピュータ装置により実施される。特定目的コンピュータ装置は、この技術を実行するためにハードウェアに組み込まれても良く、この技術を実行するよう永続的にプログラムされた1又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)若しくはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)のようなデジタル電子装置を有しても良く、この技術を実行するようプログラム命令に従ってファームウェア、メモリ、他の記憶若しくは組合せでプログラムされた1又は複数の汎用目的ハードウェアプロセッサを有しても良い。このような特定目的コンピュータ装置は、この技術を達成するために、カスタムハードワイヤードロジック、ASIC又はFPGAをカスタムプログラミングと組み合わせても良い。特定目的コンピュータ装置は、デスクトップコンピュータシステム、ポータブルコンピュータシステム、ハンドヘルド装置、ネットワーク装置、又はこの技術を実施するためのハードワイヤードロジック及び/又はプログラムロジックを組み込んだ任意の他の装置であっても良い。
上述の明細書では、本発明の例示的な実施形態は、実施形態毎に変化し得る多数の特定の詳細を参照し説明された。したがって本発明が何であるか、および本出願者により発明であるように意図したものの唯一の指標は、特許請求の範囲が由来する特定の形式の、いかなる今後の補正も含む本出願に由来する一組の特許請求の範囲である。このような特許請求の範囲に含まれる用語について本願明細書に明示的に説明された定義は、特許請求の範囲の中で用いられるこれらの用語の意味を規定する。したがって請求項内で明示的に記述されない限界、要素、特性、特徴、利点、または属性がこのような特許請求項の範囲を決して制限してはならない。したがって本明細書と添付図面は限定的ではなく例示的であると解釈すべきである。
Claims (23)
- 入力画像のシーケンスを受信するステップと、
マッピング関数の関数パラメータ値の複数の候補セットから、前記マッピング関数の関数パラメータ値の候補セットを選択するステップと、
各入力画像を画像ブロックに分割するステップと、
各画像ブロックについて、該ブロックの中のピクセル値の標準偏差を決定するステップと、
前記画像ブロックの中から、入力画像の前記シーケンスの中の少なくとも1つの入力画像のピクセル値において非ゼロ標準偏差を有する画像ブロックのセットを構築するステップと、
関数パラメータ値の前記候補セットを有する前記マッピング関数を、前記少なくとも1つの入力画像の中の画像ブロックの前記セットの中の前記ピクセル値に適用することにより、マッピング済み画像ブロックを生成するステップと、
各マッピング済み画像ブロックについて、該ブロックの中の前記ピクセル値の標準偏差を決定するステップと、
前記マッピング済み画像ブロックの中からマッピング済み画像ブロックのサブセットを構築するステップであって、前記サブセットの各マッピング済み画像ブロックは、所定の閾値より大きい標準偏差を有する、ステップと、
前記セットの中の画像ブロックの数に対する前記サブセットの中の非ゼロ標準偏差を有するマッピング済み画像ブロックの数に基づき、関数パラメータ値の前記候補セットが前記少なくとも1つの入力画像をマッピングするのに前記マッピング関数にとって最適か否かを決定するステップと、
を有する方法。 - 前記入力画像のビット深さは、12ビット以上である、請求項1に記載の方法。
- 関数パラメータ値の前記候補セットが前記少なくとも1つの入力画像をマッピングするのに前記マッピング関数にとって最適か否かを決定するステップは、前記サブセットの中のマッピング済み画像ブロックの数が前記セットの中の画像ブロックの数と等しいか否かに基づく、請求項1又は2に記載の方法。
- 少なくとも1つの入力画像をマッピングするために関数パラメータ値の候補がマッピング関数にとって最適であると決定するのに応答して、少なくとも1つの入力画像を有する複数の入力画像をマッピングするためにマッピング関数により関数パラメータ値の候補セットが関数パラメータ値の全体最適セットとして用いられるべきか否かを決定するステップ、を更に有する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 関数パラメータ値の前記候補セットが、少なくとも1つの入力画像を有する前記複数の入力画像をマッピングするために前記マッピング関数により関数パラメータ値の全体最適セットとして用いられるべきであると決定するのに応答して、
関数パラメータ値の前記全体最適セットを有する前記マッピング関数を前記複数の画像に適用することにより、前記複数の入力画像に対応する複数のマッピング済み画像を生成するステップと、
基本レイヤ(BL)画像データのような前記複数のマッピング済み画像を出力マルチレイヤビデオ信号に圧縮するステップと、
を更に有する請求項4に記載の方法。 - 前記BL画像データをデコードするステップと、
前記BL画像データの逆マッピングに少なくとも部分的に基づき、予測画像データを生成するステップと、
前記予測画像データ及び前記少なくとも1つの入力画像に少なくとも部分的に基づき、残差値を生成するステップと、
EL画像データを生成するために非線形量子化を前記残差値に適用するステップであって、前記残差値は高ビット深さ値を有し、前記EL画像データは低ビット深さ値を有する、ステップと、
前記EL画像データを前記出力マルチレイヤビデオ信号に圧縮するステップと、
を更に有する請求項5に記載の方法。 - 関数パラメータ値の前記決定された全体最適セットを下流装置への出力マルチレイヤビデオ信号の一部として有するメタデータを出力するステップ、を更に有する請求項6に記載の方法。
- 前記BL画像データの前記逆マッピングは、関数パラメータ値の前記全体最適セットを有する前記マッピング関数から生成される1又は複数のルックアップテーブルに基づく、請求項6に記載の方法。
- 前記マッピング関数は、べき関数、線形量子化関数、又は各入力画像を複数の重なり合わない領域に区分し量子化を実行する区分線形量子化関数、のうちの少なくとも1つを表す、請求項1に記載の方法。
- 前記マッピング関数の関数パラメータ値の前記候補セットは、べき関数の候補指数値を表す、請求項1に記載の方法。
- 前記マッピング関数の関数パラメータ値の前記候補セットは、各入力画像を複数の重なり合わない領域に区分し量子化を実行する区分線形量子化関数を用いる量子化が実行されるべき1又は複数の色チャネルを表す、請求項1に記載の方法。
- 非ゼロ標準偏差の画像ブロックの前記セットは、複数のピクセル値範囲の中の固有のピクセル値範囲の中のコードワードを伴い計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のピクセル値範囲は、高ピクセル値範囲、中ピクセル値範囲、又は低ピクセル値範囲のうちの1又は複数を有し、前記高ピクセル値範囲の中のピクセル値は、前記中ピクセル値範囲及び低ピクセル値範囲の中のピクセル値より高い値を有し、前記中ピクセル値範囲の中のピクセル値は、前記低ピクセル値範囲の中のピクセル値より高く前記高ピクセル値範囲の中のピクセル値より低い値を有する、請求項12に記載の方法。
- 非ゼロ標準偏差の画像ブロックの前記セットについて統計値のセットを計算するステップであって、統計値の前記セットの中の個々の統計値は、非ゼロ標準偏差の画像ブロックの前記セットの中の個々の画像ブロックのピクセル値の中の、算術平均、算術的中間値、幾何平均、幾何的中間値、最大又は最小のうちの1つを表す、ステップと、
統計値の前記セットに基づき、前記複数のピクセル値範囲を生成するステップと、
を更に有する請求項13に記載の方法。 - 非ゼロ標準偏差の画像ブロックの前記セットは、色空間の複数のチャネルの中の固有チャネルの前記ピクセル値を伴い計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のチャネルは、輝度チャネル、クロマチャネル、赤色チャネル、青色チャネル、緑色チャネル、又は他の主チャネルのうちの1又は複数を有する、請求項15に記載の方法。
- 異なるマッピング関数は、前記複数のチャネルの中の異なるチャネルの異なるピクセル値をマッピングするために用いられる、請求項15に記載の方法。
- 入力画像の前記シーケンスから引き出されたBL画像データは、第1の8ビットエンコーダによりマルチレイヤビデオ信号に圧縮され、入力画像の前記シーケンスから引き出されたEL画像データは、マルチレイヤエンコーダの中の第2の8ビットエンコーダにより前記マルチレイヤビデオ信号に圧縮される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の8ビットエンコーダ及び前記第2の8ビットエンコーダのうちの少なくとも1つは、AVC(advanced video coding)エンコーダ、MPEG(Moving Picture Experts Group)−2エンコーダ、又はHEVC(High Efficiency Video Coding)エンコーダ、のうちの少なくとも1つを有する、請求項18に記載の方法。
- 入力画像の前記シーケンスは、人間の知覚に基づく曲線を用いて知覚アーチファクトの少ない画像データを生成する知覚エンコードにより処理される、請求項1に記載の方法。
- 前記非ゼロ標準偏差のうちの少なくとも1つは、それぞれ非ゼロ標準偏差に対応する非ゼロ最大−最小差、非ゼロ分散、のうちの1つにより表される、請求項1に記載の方法。
- 請求項1乃至21のいずれか一項に記載の方法を実行するエンコーダ。
- 請求項1乃至21のいずれか一項に記載の方法を実行するシステム。
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