JP6308838B2 - 動画像符号化装置、プログラムおよび集積回路 - Google Patents
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Description
第2の発明は、第1の発明であって、処理対象のマクロブロックを所定の分割方法により分割して取得した分割ブロックについて取得された第1予測誤差信号に基づいて、分割ブロックについての符号化コストを算出する符号化コスト算出部をさらに備える。
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
図1は、第1実施形態に係る動画像符号化装置1000の概略構成図である。
(1)インター予測を適用すると判定された場合、符号化モード判定部15は、インター予測部11に、インター予測処理を実行させるための制御信号ctl1を生成し、当該制御信号ctl1をインター予測部11に出力する。
(2)イントラ予測を適用すると判定された場合、符号化モード判定部15は、イントラ予測部12に、イントラ予測処理を実行させるための制御信号ctl2を生成し、当該制御信号ctl2をイントラ予測部12に出力する。
第2ゼロ設定部17は、制御信号ctl_z2に基づいて、動きベクトル差分信号diff_MVまたは動きベクトル差分信号diff_MVの信号値を強制的に「0」にした信号のいずれかを選択し、動きベクトル差分信号diff1_MVとして、コスト算出部3および可変長符号化部6に出力する。なお、第2ゼロ設定部17は、図1に示すように、例えば、セレクタsel2を用いて実現される。
以上のように構成された動画像符号化装置1000の動作について、以下、説明する。
まず、図2に示すマクロブロックの処理について、説明する。
(A1)インター予測部11は、H.264規格に規定されている分割方法により分割されたブロック(分割ブロック(マクロブロック・パーティション))ごとにインター予測処理を実行する。マクロブロックMB1の場合、マクロブロックの上半分が有効領域であるので、符号化モード判定部15は、インター予測部11に対して、制御信号ctl1により、動き推定(ME:Motion Estimation)および動き補償(MC:Motion Compensation)の処理対象を、マクロブロックMB1の上半分の領域に設定し、動き推定(ME)および動き補償(MC)ための分割ブロックを16×8、8×8(サブマクロブロック・パーティションあり)、8×8(サブマクロブロック・パーティションなし)に設定し、それぞれの場合について、動き推定(ME)および動き補償(MC)を実行し、マクロブロックMB1の上半分の領域についてのインター予測信号を取得する。そして、インター予測部11は、インター予測信号を符号化モード判定部15に出力する。なお、マクロブロックMB1の下半分の領域は、無効領域であるので、動き推定(ME)および動き補償(MC)の対象とはせず、マクロブロックMB1の下半分の領域についての動き推定(ME)および動き補償(MC)は、実行されない。
(A2)符号化モード判定部15は、マクロブロックMB1の下半分の領域の画素についての予測誤差信号diff1が「0」となるように制御信号ctl_z1(図1の場合、信号値を「1」とする制御信号ctl_z1)を生成し、第1ゼロ設定部2に出力する。
(A3)符号化モード判定部15は、マクロブロックMB1の上半分の領域について、インター予測部11により取得されたインター予測信号を、予測信号Dpとして、減算器1に出力する。減算器1は、動画像信号Din(マクロブロックMB1に相当する動画像信号Din)から、予測信号Dpを減算し、予測誤差信号diffを生成し、第1ゼロ設定部2に出力する。
(A4)第1ゼロ設定部2は、符号化モード判定部15からの制御信号ctl_z1に従い、マクロブロックMB1の上半分の領域については、減算器1から出力される予測誤差信号diffを予測誤差信号diff1として、コスト算出部3に出力し、マクロブロックMB1の下半分については、予測誤差信号diff1の信号値を強制的に「0」にして、コスト算出部3に出力する。なお、図1の場合、第1ゼロ設定部2に入力される制御信号ctl_z1の信号値は、符号化モード判定部15により、マクロブロックMB1の上半分の領域についての処理が実行されるときは、「0」に設定され、マクロブロックMB1の下半分の領域についての処理が実行されるときは、「1」に設定される。
(A5)また、インター予測部11は、動き推定(ME)により、上記で設定された分割ブロック(分割方法)ごとに取得した動きベクトルMVを動きベクトル処理部16に出力する。動きベクトル処理部16は、H.264規格に準拠した方法により、処理対象ブロックの周辺の動きベクトルを用いて、分割ブロックの予測動きベクトルを取得し、インター予測部11から出力された動きベクトルと、取得した予測動きベクトルとの差分をとることにより、動きベクトル差分信号diff_MVを取得する。そして、取得された動きベクトル差分信号diff_MVは、第2ゼロ設定部17に出力される。
(A6)第2ゼロ設定部17は、符号化モード判定部15からの制御信号ctl_z2に従い、マクロブロックMB1の上半分の領域については、動きベクトル処理部16から出力される動きベクトル差分信号diff_MVを動きベクトル差分信号diff1_MVとして、コスト算出部3に出力し、マクロブロックMB1の下半分については、動きベクトル差分信号diff1_MVの信号値を強制的に「0」にして、コスト算出部3に出力する。なお、図1の場合、第2ゼロ設定部17に入力される制御信号ctl_z2の信号値は、符号化モード判定部15により、マクロブロックMB1の上半分の領域についての処理が実行されるときは、「0」に設定され、マクロブロックMB1の下半分の領域についての処理が実行されるときは、「1」に設定される。
(A7)コスト算出部3は、分割ブロックごとに、上記により取得された予測誤差信号diff1と、動きベクトル差分信号diff1_MVとを用いて符号化コストが算出する。なお、マクロブロックMB1の下半分の領域(無効領域)における予測誤差信号diff1および動きベクトル差分信号diff1_MVは、その信号値が全て「0」であるので、コスト算出部3は、マクロブロックMB1の上半分の領域(有効領域)についてのみ符号化コストを算出するようにしてもよい。
(B1)イントラ予測部12は、H.264規格に規定されているイントラ予測用のブロックサイズごとにインター予測処理を実行する。なお、直交変換のブロックサイズが4×4のとき、イントラ予測用のブロックサイズは、4×4または16×16であり、直交変換のブロックサイズが8×8のとき、イントラ予測用のブロックサイズは、8×8である。
(B2)符号化モード判定部15は、マクロブロックMB1の下半分の領域の画素についての予測誤差信号diff1が「0」となるように制御信号ctl_z1(図1の場合、信号値を「1」とする制御信号ctl_z1)を生成し、第1ゼロ設定部2に出力する。
(B3)符号化モード判定部15は、マクロブロックMB1の上半分の領域について、イントラ予測部12により取得されたイントラ予測信号を、予測信号Dpとして、減算器1に出力する。減算器1は、動画像信号Din(マクロブロックMB1に相当する動画像信号Din)から、予測信号Dpを減算し、予測誤差信号diffを生成し、第1ゼロ設定部2に出力する。
(B4)第1ゼロ設定部2は、符号化モード判定部15からの制御信号ctl_z1に従い、マクロブロックMB1の上半分の領域については、減算器1から出力される予測誤差信号diffを予測誤差信号diff1として、コスト算出部3に出力し、マクロブロックMB1の下半分については、予測誤差信号diff1の信号値を強制的に「0」にして、コスト算出部3に出力する。なお、図1の場合、第1ゼロ設定部2に入力される制御信号ctl_z1の信号値は、符号化モード判定部15により、マクロブロックMB1の上半分の領域についての処理が実行されるときは、「0」に設定され、マクロブロックMB1の下半分の領域についての処理が実行されるときは、「1」に設定される。
(B5)コスト算出部3は、イントラ予測用のブロックサイズの種別、および、イントラ予測モードの種別ごと、上記により取得された予測誤差信号diff1を用いて符号化コストが算出する。なお、マクロブロックMB1の下半分の領域(無効領域)における予測誤差信号diff1は、その信号値が全て「0」であるので、コスト算出部3は、マクロブロックMB1の上半分の領域(有効領域)についてのみ符号化コストを算出するようにしてもよい。
まず、符号化コストが最小であると判定されたのが、インター予測処理である場合について、場合分けをして、以下、説明する。
分割ブロックを16×8としたときのインター予測処理の符号化コストが最小である場合(これを「パターンA1」の場合という。)、符号化モード判定部15は、インター予測部11に制御信号ctl1を出力し、インター予測部11に分割ブロックを16×8として、マクロブロックMB1の上半分の領域(有効領域)について、動き推定(ME)および動き補償(MC)を実行するように制御する。
分割ブロックを8×8とし、かつ、サブブロックなしにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小である場合(これを「パターンA2」の場合という。)、符号化モード判定部15は、インター予測部11に制御信号ctl1を出力し、インター予測部11に分割ブロックを8×8として、マクロブロックMB1の上半分の2つの領域(有効領域)について、動き推定(ME)および動き補償(MC)を実行するように制御する。
分割ブロックを8×8とし、かつ、サブブロックありにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小である場合(これを「パターンA3」の場合という。)、符号化モード判定部15は、インター予測部11に制御信号ctl1を出力し、インター予測部11に分割ブロックを8×8として、さらに、符号化コストが最小となるサブブロックが設定されたマクロブロックMB1の上半分の有効領域について、動き推定(ME)および動き補償(MC)を実行するように制御する。ここでは、説明便宜のため、有効領域の8×8の分割ブロックのサブブロックが全て4×4のブロックである場合について説明する。なお、サブブロックは、例えば、H.264規格に規定されているように、4×8のブロック、8×4のブロック、4×4のブロックを取り得る。
pmv31=median(mv21,mv23,mv30)
median():要素のメディアン値をとる関数
mv21:ブロックdB21の動きベクトル
mv23:ブロックdB23の動きベクトル
mv30:ブロックdB30の動きベクトル
により、取得する。
次に、符号化コストが最小であると判定されたのが、イントラ予測処理である場合について図6を用いて説明する。
次に、図7に示すように、無効領域のみを含むマクロブロックの処理について、説明する。
次に、図8に示すように、左下端部に無効領域を含むマクロブロックMB3の処理について、説明する。
マクロブロックMB3についての符号化コスト計算を行った結果、ブロックを16×16のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合、符号化モード判定部15は、動き補償のブロックサイズを16×16に設定し、インター予測部11に、動き補償のブロックサイズを16×16として、インター予測処理を実行させるように制御信号ctl1を生成する。図9に、ブロックを16×16のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合を説明するための図を示す。
マクロブロックMB3についての符号化コスト計算を行った結果、ブロックを8×16のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合、符号化モード判定部15は、動き補償のブロックサイズを8×16に設定し、インター予測部11に、動き補償のブロックサイズを8×16として、インター予測処理を実行させるように制御信号ctl1を生成する。図10に、分割ブロックを8×16のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合を説明するための図を示す。
マクロブロックMB3についての符号化コスト計算を行った結果、ブロックを16×8のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合、符号化モード判定部15は、動き補償のブロックサイズを16×8に設定し、インター予測部11に、動き補償のブロックサイズを16×8として、インター予測処理を実行させるように制御信号ctl1を生成する。図11に、分割ブロックを16×8のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合を説明するための図を示す。
マクロブロックMB3についての符号化コスト計算を行った結果、ブロックを8×8のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合、符号化モード判定部15は、動き補償のブロックサイズを8×8に設定し、インター予測部11に、動き補償のブロックサイズを8×8として、インター予測処理を実行させるように制御信号ctl1を生成する。図12に、分割ブロックを8×8のブロックにしたときのインター予測処理の符号化コストが最小であった場合を説明するための図を示す。
pmv21=median(MV11,MV12,MV20)
median():要素のメディアン値をとる関数
mv11:ブロックDB11の動きベクトル
mv12:ブロックDB12の動きベクトル
mv20:ブロックDB20の動きベクトル
により、取得する。
次に、第1実施形態の変形例について、説明する。
上記実施形態(変形例を含む)で示した、符号化コストを算出するための構成、および、符号化コストを算出するための処理方法は、一例であり、これに限定されない。既に開発されている多様な符号化コスト算出方法や構成を、上記実施形態の動画像符号化装置に適用するようにしてもよい。
1 減算器
2 第1ゼロ設定部
3 コスト算出部
4 直交変換部
5 量子化部
6 可変長符号化部
10 記憶部
11 インター予測部
12 イントラ予測部
13 位置情報取得部
15 符号化モード判定部
Claims (9)
- 複数のマクロブロックからなるフレーム画像を形成することができる動画像信号を符号
化する動画像符号化装置であって、
参照画像を記憶する記憶部と、
現フレーム画像と前記参照画像とに基づいて、インター予測処理を実行し、インター予測信号を取得するインター予測部と、
現フレーム画像を用いて、イントラ予測処理を実行し、イントラ予測信号を取得するイントラ予測部と、
画面上で映像を構成する映像有効領域と、画面上で映像を構成しない映像無効領域との境界についての位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記インター予測信号および前記イントラ予測信号のいずれかを予測信号として出力する符号化モード判定部と、
前記動画像信号と前記符号化モード判定部から出力される前記予測信号とに対して差分処理を行うことで、予測誤差信号を取得する差分処理部と、
(1)前記予測誤差信号が、前記映像無効領域が開始される領域にあるマクロブロックに対応する第1領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第1領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(2)前記予測誤差信号が、前記映像有効領域から前記映像無効領域に変わる最初のマクロブロックに対応する第2領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第2領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(3)前記予測誤差信号が、前記第1領域および前記第2領域以外の映像無効領域である第1映像無効領域に相当する信号である場合、前記予測誤差信号の信号値を「0」にすることで第1予測誤差信号を取得する第1ゼロ設定部と、
前記第1予測誤差信号に対して、直交変換処理を実行する直交変換部と、
前記直交変換部により処理された信号を量子化する量子化部と、
前記量子化部により処理された信号に対して可変長符号化処理を実行することで、動画像符号化信号を取得する可変長符号化部と、
を備える動画像符号化装置。 - 前記量子化部は、
前記直交変換部により処理された信号であって、前記第1映像無効領域に相当する前記信号を量子化した場合に量子化誤差が発生するか否かを判定し、量子化誤差が発生すると判定した場合、当該量子化誤差が発生しない量子化ステップ値または量子化パラメータ値を用いて前記信号を量子化する、
請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 処理対象のマクロブロックを所定の分割方法により分割して取得した分割ブロックについて取得された前記第1予測誤差信号に基づいて、前記分割ブロックについての符号化コストを算出する符号化コスト算出部をさらに備え、
前記符号化モード判定部は、
前記符号化モード判定部により算出された前記符号化コストに基づいて、処理対象のマクロブロックの分割方法を決定し、決定された分割方法により取得された分割ブロックに前記第1映像無効領域を含む場合、当該無効領域に対応する前記予測誤差信号の信号値を「0」にするための第1制御信号を生成し、
前記第1ゼロ設定部は、
前記符号化モード判定部により生成された前記第1制御信号に基づいて、前記分割ブロックに含まれる前記第1映像無効領域に対応する前記予測誤差信号の信号値を「0」にする、
請求項1または2に記載の動画像符号化装置。 - 処理対象ブロックの周辺のブロックの動きベクトルに基づいて、前記処理対象ブロックの予測動きベクトルを取得する動きベクトル処理部をさらに備え、
前記インター予測部は、
前記符号化モード判定部により設定された分割ブロックの前記予測動きベクトルを前記動きベクトル処理部から取得し、取得した前記分割ブロックの前記予測動きベクトルに基づいて、前記分割ブロックに対して、前記インター予測処理を実行することで、前記分割ブロックの動きベクトルを取得し、取得した前記分割ブロックの動きベクトルを前記動きベクトル処理部に出力し、
前記動きベクトル処理部は、
前記分割ブロックの前記動きベクトルと、前記分割ブロックの予測動きベクトルとに対して差分処理を行うことで、差分ベクトル信号を取得する、
請求項3に記載の動画像符号化装置。 - 前記差分ベクトル信号が、前記第1映像無効領域に相当する信号である場合、前記差分ベクトル信号の信号値を「0」にすることで第1差分ベクトル信号を取得する第2ゼロ設定部をさらに備え、
前記符号化モード判定部は、
前記分割ブロックに前記第1映像無効領域が含まれる場合、当該無効領域に対応する前記差分ベクトル信号の信号値を「0」にするための第2制御信号を生成し、
前記第2ゼロ設定部は、
前記符号化モード判定部により生成された前記第2制御信号に基づいて、前記分割ブロックに含まれる前記第1映像無効領域に対応する前記差分ベクトル信号の信号値を「0」にする、
請求項4に記載の動画像符号化装置。 - 前記インター予測部は、前記分割ブロックに前記第1映像無効領域が含まれる場合、当該分割ブロックの動きベクトルを算出する単位のブロックが全て前記第1映像無効領域である場合、当該ブロックの動きベクトルを当該ブロックの周辺の予測動きベクトルとする、
請求項5に記載の動画像符号化装置。 - 前記符号化コスト算出部は、
前記分割ブロックについて取得された前記第1予測誤差信号と、前記差分ベクトル信号とに基づいて、前記分割ブロックについての符号化コストを算出する、
請求項4から6のいずれかに記載の動画像符号化装置。 - 複数のマクロブロックからなるフレーム画像を形成することができる動画像信号を符号
化する動画像符号化方法であって、
参照画像を記憶する記憶ステップと、
現フレーム画像と前記参照画像とに基づいて、インター予測処理を実行し、インター予測信号を取得するインター予測ステップと、
現フレーム画像を用いて、イントラ予測処理を実行し、イントラ予測信号を取得するイントラ予測ステップと、
画面上で映像を構成する映像有効領域と、画面上で映像を構成しない映像無効領域との境界についての位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記インター予測信号および前記イントラ予測信号のいずれかを予測信号として出力する符号化モード判定ステップと、
前記動画像信号と前記符号化モード判定ステップにより出力される前記予測信号とに対して差分処理を行うことで、予測誤差信号を取得する差分処理ステップと、
(1)前記予測誤差信号が、前記映像無効領域が開始される領域にあるマクロブロックに対応する第1領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第1領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(2)前記予測誤差信号が、前記映像有効領域から前記映像無効領域に変わる最初のマクロブロックに対応する第2領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第2領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(3)前記予測誤差信号が、前記第1領域および前記第2領域以外の映像無効領域である第1映像無効領域に相当する信号である場合、前記予測誤差信号の信号値を「0」にすることで第1予測誤差信号を取得する第1ゼロ設定ステップと、
前記第1予測誤差信号に対して、直交変換処理を実行する直交変換ステップと、
前記直交変換ステップにより処理された信号を量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップにより処理された信号に対して可変長符号化処理を実行することで、動画像符号化信号を取得する可変長符号化ステップと、
を備える動画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 複数のマクロブロックからなるフレーム画像を形成することができる動画像信号を符号
化する集積回路であって、
参照画像を記憶する記憶部と、
現フレーム画像と前記参照画像とに基づいて、インター予測処理を実行し、インター予測信号を取得するインター予測部と、
現フレーム画像を用いて、イントラ予測処理を実行し、イントラ予測信号を取得するイントラ予測部と、
画面上で映像を構成する映像有効領域と、画面上で映像を構成しない映像無効領域との境界についての位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記インター予測信号および前記イントラ予測信号のいずれかを予測信号として出力する符号化モード判定部と、
前記動画像信号と前記符号化モード判定部から出力される前記予測信号とに対して差分処理を行うことで、予測誤差信号を取得する差分処理部と、
(1)前記予測誤差信号が、前記映像無効領域が開始される領域にあるマクロブロックに対応する第1領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第1領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(2)前記予測誤差信号が、前記映像有効領域から前記映像無効領域に変わる最初のマクロブロックに対応する第2領域に相当する信号である場合であって、イントラ予測処理が実行される場合、前記予測誤差信号の信号値を前記第2領域に対応する動画像信号から所定の値に設定された前記イントラ予測信号を減算することで第1予測信号を取得し、
(3)前記予測誤差信号が、前記第1領域および前記第2領域以外の映像無効領域である第1映像無効領域に相当する信号である場合、前記予測誤差信号の信号値を「0」にすることで第1予測誤差信号を取得する第1ゼロ設定部と、
前記第1予測誤差信号に対して、直交変換処理を実行する直交変換部と、
前記直交変換部により処理された信号を量子化する量子化部と、
前記量子化部により処理された信号に対して可変長符号化処理を実行することで、動画像符号化信号を取得する可変長符号化部と、
を備える集積回路。
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