JP7481538B2 - 変換行列選択の係数依存コーディング - Google Patents
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Description
パリ条約に準拠した適用可能な特許法及び/又は規則に基づいて、この出願は、2018年8月16日に出願された国際特許出願第PCT/CN2018/100795号の優先権及び利益を適時に主張するために行われる。米国法の下での全ての目的のために、国際特許出願第PCT/CN2018/100795号の開示全体が、この出願の開示の一部として参照により援用される。
この特許文書は、ビデオ符号化(video encoding)及び復号化(decoding)技術、デバイス及びシステムに関する。
ビデオコーディング規格は、長年に亘って有意に改良されており、今や、部分的には、高いコーディング効率及びより高解像度のためのサポートを提供している。HEVC及びH.265のような最近の規格は、変換コーディング(transform coding)に加えて時間的予測が利用されるハイブリッドビデオコーディング構造に基づいている。
各々の相互予測される(インター予測される)(inter-predicted)PU(予測ユニット(prediction unit))は、1つ又は2つの参照画像リスト(reference picture lists)のための運動パラメータ(motion parameters)を有する。幾つかの実施形態において、運動パラメータは、運動ベクトル(motion vector)と、参照画像指数(参照画像インデックス)(reference picture index)とを含む。他の実施形態において、2つの参照画像リストのうちの1つの参照画像の使用は、inter_pred_idcを使用して信号化されて(signaled)よい。更に他の実施形態において、運動ベクトルは、予測子(predictors)に対するデルタ(deltas)として明示的にコーディングされてよい。
PUがマージモードを使用して予測されるときに、マージ候補リスト内のエントリを指す指数(インデックス)がビットストリームから構文解析され(parsed)、運動情報を検索するために使用される。このリストの構造は、以下の一連のステップに従って要約されることができる
空間マージ候補の導出では、最大4つのマージ候補が図2に示す位置に配置される候補の中から選択される。導出の順序は、A1、B1、B0、A0、及びB2である。位置B2は、位置A1、B1、B0、A0の任意のPUが(例えば、それが別のスライス又はタイルに属する故に)利用可能でないか或いはイントラコーディングされている(intra-coded)ときにのみ考慮される。位置A1で候補が追加された後に、残りの候補の追加は、冗長性チェックの対象となり、冗長性チェックは、同じ運動情報を有する候補がリストから除外されることを保証するので、コーディング効率が向上させられる。
このステップでは、1つの候補のみがリストに追加される。特に、この時間的マージ候補の導出では、スケーリングされた運動ベクトルが、所与の参照画像リスト内の現在の画像との最小のPOC差を有する画像に属する同じ位置に配置されるPUに基づいて導出される。同じ位置に配置されるPUの導出のために使用されるべき参照画像リストは、スライスヘッダ内で明示的に信号化される。
空間的‐時間的マージ候補の他に、2つの追加的なタイプのマージ候補、すなわち、組み合わされた双予測マージ候補及びゼロマージ候補がある。組み合わされた双予測マージ候補は、空間的-時間的マージ候補を利用することによって生成される。組み合わされた双予測マージ候補は、B-スライスのみのために使用される。組み合わされた双予測候補は、初期候補の第1の参照画像リスト運動パラメータを別の候補の第2の参照画像リスト運動パラメータと組み合わされることによって生成される。これらの2つのタプルが異なる運動仮説を提供するならば、それらは新しい双予測候補を形成する。
符号化プロセスを高速化するために、運動推定を並列に実行することができ、それによって、所与の領域内の全ての予測ユニットについての運動ベクトルが同時に導出される。空間的な近傍からのマージ候補の導出は、並列処理と干渉することがある。何故ならば、1つの予測ユニットは、その関連する運動推定が完了するまで、隣接するPUから運動パラメータを導出し得ないからである。コーディング効率と処理待ち時間との間のトレードオフを緩和するために、運動推定領域(MER)が定義されることがある。MERのサイズは、「log2_paralle_merge_level_minus2」構文要素(syntax element)を使用して、画像パラメータセット(PPS)において信号化されてよい。MERが定義されるとき、同じ領域に入るマージ候補は、利用可能でないとして印され、従って、リスト構成において考慮されない。
AMVPコーディングモードは、運動パラメータの明示的な伝送のために使用される、隣接するPUとの運動ベクトルの空間的-時間的相関を利用する。それは、先ず、左及び上の時間的に隣接するPU位置の利用可能性をチェックし、冗長候補を除去し、そして、ゼロベクトルを加えて、候補リストを一定の長さにすることによって、運動ベクトル候補リストを構築する。次に、エンコーダは、候補リストから最良の予測子を選択し、選択された候補を示す対応する指数を送信することができる。同様に、マージ指数信号化で、最良の運動ベクトル候補の指数が、切り捨てられた単項を用いて符号化される。この場合に符号化されるべき最大値は2である(図8を参照)。次節では、運動ベクトル予測候補の導出プロセスについての詳細を示す。
図8は、運動ベクトル予測候補のための導出プロセスを要約しており、入力としてrefidxを用いて各参照画像リストについて実装されてよい。
空間的な運動ベクトル候補の導出では、最大2つの候補が5つの潜在的な候補の中で考慮され、それらの5つの潜在的な候補は、先に図2に示したような位置に配置されるPUから導出され、それらの位置は、運動マージの位置と同じである。現在のPUの左側についての導出の順序は、A0、A1、及びスケーリングされたA0、スケーリングされたA1として定義される。現在のPUの上側についての導出の順序は、B0、B1、B2、及びスケーリングされたB0、スケーリングされたB1、スケーリングされたB2として定義される。従って、各側について、運動ベクトル候補として使用できる4つのケース、すなわち、空間スケーリングを使用することを必要としない2つのケース及び空間的スケーリングが使用される2つのケースがある。4つの異なるケースは、以下のように要約される。
参照画像指数導出とは別に、時間的マージ候補の導出のための全てのプロセスは、(図6の例に示されるような)空間的運動ベクトル候補の導出のためのプロセスと同じである。幾つかの実施形態において、参照画像指数は、デコーダに信号伝達される。
幾つかの実施態様では、共同調査モデル(JEM:Joint Exploration Model)として知られる参照ソフトウェアを用いて、将来のビデオコーディング技術が調査される(explored)。JEMでは、サブブロックベースの予測が、アフィン予測(affine prediction)、代替時間的運動ベクトル予測(ATMVP:alternative temporal motion vector prediction)、空間的-時間的運動ベクトル予測(STMVP:spatial-temporal motion vector prediction)、双方向光学フロー(BIO:bi-directional optical flow)、フレームレートアップ転換(FRUC:Frame-Rate Up Conversion)、局所適応運動ベクトル解像度(LAMVR:Locally Adaptive Motion Vector Resolution)、重複ブロック運動補償(OBMC:Overlapped Block Motion Compensation)、局所照明補償(LIC:Local Illumination Compensation)、デコーダ側運動ベクトル精緻化(DMVR:Decoder-side Motion Vector Refinement)のような、幾つかのコーディングツールにおいて採用される。
四進木及び二進木(QTBT)を有するJEMでは、各CUが、各予測方向について最大1セットの運動パラメータを有し得る。幾つかの実施形態では、2つのサブCUレベルの運動ベクトル予測方法が、大きなCUをサブCUに分割して、大きいCUの全てのサブCUについての運動情報を導出することによって、エンコーダにおいて考慮される。代替時間的運動ベクトル予測(ATMVP)法は、各CUが、同じ場所に配置される参照画像における現在のCUよりも小さい複数のブロックから複数のセットの運動情報をフェッチする(取り出す)(fetch)ことを可能にする。空間的‐時間的運動ベクトル予測(STMVP)法において、サブCUの運動ベクトルは、時間的運動ベクトル予測子及び空間的隣接運動ベクトルを用いることによって再帰的に導出される。幾つかの実施形態では、サブCU運動予測のためにより正確な運動場を保存するために、基準フレームについての運動圧縮が無効にされてよい。
ATMVP法において、時間的運動ベクトル予測(TMVP)法は、現在のCUより小さいブロックから複数のセットの(運動ベクトル及び基準指数を含む)運動情報をフェッチすることによって修正される。
STMVP法において、サブCUの運動ベクトルは、ラスタ走査順序に従って再帰的に導出される。図11は、4つのサブブロック及び隣接するブロックを有する1つのCUの例を示している。4つの4×4のサブCU、すなわち、サブCU A(1101)、サブCU B(1102)、サブCU C(1103)、及びサブCU D(1104)を含む、8×8のCU1100を考える。現在のフレーム内の隣接する4×4ブロックは、a(1111)、b(1112)、c(1113)、及びd(1114)としてラベル付けされている。
幾つかの実施形態において、サブCUモードは、追加的なマージ候補として有効にされ(enabled)、モードを信号化するのに必要とされる追加的な構文要素はない。ATMVPモード及びSTMVPモードを表すために、2つの追加マージ候補が各CUのマージ候補リストに追加される。他の実施形態では、シーケンスパラメータセットがATMVP及びSTMVPが有効にされていることを示すならば、最大7つのマージ候補が使用されてよい。追加のマージ候補の符号化論理は、HM内のマージ候補の場合と同じであり、それは、Pスライス又はBスライス内の各CUについて、2つのRDチェックが2つの追加のマージ候補について必要とされる場合があることを意味する。幾つかの実施形態、例えば、JEMにおいて、マージ指数の全てのビンは、CABAC(コンテキストベースの適応バイナリ算術コーディング)によってコンテキストコーディングされる。他の実施形態、例えば、HEVCでは、第1のビンのみがコンテキストコーディングされ、残余のビンはコンテキストバイパスコーディングされる。
幾つかの実施形態では、use_integer_mv_flagがスライスヘッダにおいて0に等しいとき、(PUSの運動ベクトルと予測される運動ベクトルとの間の)運動ベクトル差(MVD)は、4分の1輝度サンプル(quarter luma samples)の単位で信号化される。JEMでは、局所適応運動ベクトル分解能(LAMVR:locally adaptive motion vector resolution)が導入される。JEMにおいて、MVDは、4分の1輝度サンプル、整数輝度サンプル(integer luma samples)、又は4輝度サンプル(four luma samples)の単位でコーディングされることができる。MVD分解能は、コーディングユニット(CU)レベルで制御され、MVD分解能フラグは、少なくとも1つのゼロでないMVD成分を有する各CUについて条件付きで信号化される。
HEVCにおいて、運動ベクトルの精度は、4分の1ピクセル(pel)(4:2:0ビデオについて4分の1輝度サンプル及び8分の1彩度サンプル)である。JEMにおいて、内部運動ベクトル格納及びマージ候補についての精度は、1/16ピクセルに増加する。より高い運動ベクトル精度(1/16ピクセル)が、スキップ/マージモードでコーディングされたCUについての運動補償相互予測において使用される。通常のAMVPモードでコーディングされたCUについて、整数ピクセル運動又は4分の1ピクセル運動のいずれかが使用される。
JEMには2つの異なる種類の変換がある。1つは、一次変換としても扱われる適応多重コア変換(AMT:adaptive multiple core transform、多重変換選択(MTS:Multiple Transform Selection)としても知られる)と称され、他の1つは、分離不能二次変換(NSST(non-separable secondary transform)、低周波分離不能変換(Low Frequency Non-Separable Transform)としても知られる)と称される。
HEVCで用いられてきた(離散コサイン変換)DCT‐II及び4×4(離散サイン変換)DST‐VIIに加えて、適応多重(コア)変換(AMT)スキームが、相互コーディングされたブロック及びイントラコーディングされたブロックの両方についての残差コーディング(residual coding)のために用いられる。それはHEVC内の現在の変換以外のDCT/DSTファミリから選択された複数の変換を使用する。新しく導入された変換行列(transform matrices)は、DST-VII、DCT-VIII、DST-I及びDCT-Vである。表1は、選択されたDST/DCTの基本関数を示している。
JEMでは、モード依存分離不能二次変換(MDNSST)が、(エンコーダでの)量子化と順方向コア変換との間に、並びに(デコーダでの)逆コア変換と脱量子化との間に適用される。低い複雑性を維持するために、MDNSSTは、一次変換後の低周波数係数に適用されるだけである。変換係数ブロックの幅(W)及び高さ(H)の両方が8以上であるならば、8×8分離不能二次変換が、変換係数ブロックの左上の8×8領域に適用される。さもなければ、変換係数ブロックのW又はHのいずれかが4に等しいならば、4×4の分離不能二次変換が適用され、4×4の分離不能変換は、変換係数ブロックの左上のmin(8,W)×min(8,H)領域に対して実行される。上記の変換選択ルールは、輝度成分及び彩度成分の両方のために適用される。
(外2)
は、変換係数ベクトルを表し、
(外3)
は、16×16変換行列である。引き続き、16×1係数ベクトル
(外4)
が、そのブロックについての走査順(水平、垂直、又は対角)を用いて、4×4ブロックとして再編成される。4×4係数ブロックでは、より小さい指数を有する係数が、より小さい走査指数と共に配置される。JEMでは、分離不能変換の複雑さを低減するために、行列乗算の代わりに、蝶実装を伴うハイパーキューブ‐ギブンズ変換(HyGT)が使用される。
4×4及び8×8ブロックサイズの両方について、全部で35×3の分離不能二次変換があり、ここで、35は、セット(集合)(set)として示されるイントラ予測モードによって指定される変換セットの数であり、3は、各イントラ予測モードのためのNSST候補の数である。イントラ予測モードから変換セットへのマッピングは、図31に示す表4に定義される。輝度/彩度変換係数に適用される変換セットは、表4に従って、対応する輝度/彩度イントラ予測モードによって指定される。34より大きいイントラ予測モード(対角予測方向)について、変換係数ブロックは、エンコーダ/デコーダにおける二次変換の前後に転置される。
ハイパーキューブ‐ギブンズ変換(HyGT)が分離不能二次変換の計算において使用される。この直交変換の基本成分は、以下によって定義される要素を有する、直交行列G(m,n,θ)によって定義される、ギブンズ回転である。
VTMバージョン2.0を含む幾つかの実施形態では、AMTの簡易バージョンが以下の構成(features)を含むことがある
1つの既存のAMT実装において、相互AMTは、171%の符号化時間で追加的な~1%の利得を提供できる。別の実装において、AMTマージのみ(マージモードについてAMTを有効にするのみ)は、150%の符号化時間で~0.5%の利得を提供でき、AMT AMVPのみ(AMVPモードについてAMTを有効にするのみ)は、110%の符号化時間で~0.5%の利得を提供できる。これらの実装は、AMTマージのみの複雑性とコーディング性能との間のトレードオフが、将来のビデオコーディング要求を満たさない場合があることを示す。
本開示の技術の実施形態は、既存の実施形態の欠点を克服し、それによって、より高いコーディング効率を有するが、より低い計算の複雑さを伴う、ビデオコーディングを提供する。開示の技術に基づく変換行列選択のための暗示的なコーディングは、既存及び将来のビデオコーディング規格の両方を高めることがあり、様々な実装について記載される以下の例において解明される。以下に提供される開示の技術の例は、一般的概念を説明しており、限定的なものとして解釈されることを意図しない。ある例において、MTSは、JEM又はVVCにおける複数変換選択の設計に限定されず、変換のセットがブロックを符号化/復号化することのためのものから選択されることを可能にする、任意の他のコーディング技術を参照することができる。ある例において、NSSTは、JEM又はVVCにおける分離不能二次変換の設計に限定されず、二次変換のセットが一次変換を適用した後にブロックを符号化/復号化するためのものから選択されることを可能にする、任意の他のコーディング技術を参照することができる。ある例において、明示的に反対のことが示されない限り、これらの例に記載された様々な構成は組み合わせられてよい。
図30は、ビデオ処理装置3000のブロック図である。装置3000は、本明細書に記載する方法のうちの1つ以上を実装するために使用されてよい。装置3000は、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、モノのインターネット(IoT:Internet of Things)受信機などにおいて具現されてよい。装置3000は、1つ以上のプロセッサ3002と、1つ以上のメモリ3004と、ビデオ処理ハードウェア3006とを含んでよい。(複数の)プロセッサ3002は、本文書に記載する1つ以上の方法(本明細書に記載する様々な方法を含むが、これらに限定されない)を実装するように構成されてよい。(複数の)メモリ3004は、本明細書に記載する方法及び技術を実施するために使用されるデータ及びコードを格納するために使用されてよい。ビデオ処理ハードウェア3006は、ハードウェア回路構成において、本文書に記載するつかの技術を実装するために使用されてよい。
Claims (16)
- ビデオデータを処理する方法であって、
ビデオの現在のビデオブロックと前記ビデオのビットストリームとの間の転換中に、前記現在のビデオブロックの最後の非ゼロ係数の位置をチェックすることであって、前記位置は、前記現在のビデオブロックの左上位置に対して相対的である、チェックすることと、
前記位置に基づいて、多重変換選択変換のための変換情報を識別する構文要素が前記ビットストリームに含まれるか否かの決定を実行することと、を含み、
前記位置は、座標(LastX,LastY)によって表され、前記構文要素は、LastX≦Th1及びLastY≦Th2であることの故に、前記ビットストリームに含まれることからスキップされ、ここで、Th1及びTh2は、数字である、
方法。 - 当該方法は、前記多重変換選択変換を用いないで前記転換を実行することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ビットストリームにおいて明示的に識別されないデフォルト変換を用いて前記転換を実行することを更に含む、請求項2に記載の方法。
- 前記デフォルト変換は、離散コサイン変換II(DCT‐II)である、請求項3に記載の方法。
- Th1及びTh2は予め定義され、前記ビットストリームにおいて信号化されない、請求項1に記載の方法。
- 前記決定を実行することは、前記現在のビデオブロックのために使用されるコーディングモードがサブブロックベースの予測であることの故に、前記構文要素が前記ビットストリームに含まれることからスキップされることを決定することを更に含み、
当該方法は、前記多重変換選択変換を用いないで前記転換を実行することを更に含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記現在のビデオブロックの前記最後の非ゼロ係数の前記位置は、前記現在のビデオブロックの係数の順走査順序にある、請求項1に記載の方法。
- 前記変換は、順変換または逆変換のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記決定を実行することは、前記位置及び変換指数が隣接ブロックから継承されないことを示すフラグに起因して、前記構文要素が前記ビットストリームに含まれることを決定することを含み、
当該方法は、前記ビットストリーム中の前記構文要素によって識別される前記変換情報を用いて前記転換を実行することを更に含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記転換は、前記構文要素に従った前記多重変換選択変換を前記現在のビデオブロックの脱量子化された残差係数値の結果に適用することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記変換情報は、一次変換を示す、請求項9記載の方法。
- 前記決定に従って前記ビットストリームから前記現在のビデオブロックを復号化することによって前記転換を実行することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記決定に従って前記現在のビデオブロックを前記ビットストリームに符号化することによって前記転換を実行することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- プロセッサと、命令をその上に有する非一時的なメモリとを含む、ビデオデータを処理するための装置であって、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
ビデオの現在のビデオブロックと前記ビデオのビットストリームとの間の転換中に、前記現在のビデオブロックの最後の非ゼロ係数の位置をチェックさせ、前記位置は、前記現在のビデオブロックの左上位置に対して相対的であり、
前記位置に基づいて、多重変換選択変換のための変換情報を識別する構文要素が前記ビットストリームに含まれるか否かの決定を実行させ、
前記位置は、座標(LastX,LastY)によって表され、前記構文要素は、LastX≦Th1及びLastY≦Th2であることの故に、前記ビットストリームに含まれることからスキップされ、ここで、Th1及びTh2は、数字である、
装置。 - 命令を格納する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記命令は、プロセッサに、
ビデオの現在のビデオブロックと前記ビデオのビットストリームとの間の転換中に、前記現在のビデオブロックの最後の非ゼロ係数の位置をチェックさせ、前記位置は、前記現在のビデオブロックの左上位置に対して相対的であり、
前記位置に基づいて、多重変換選択変換のための変換情報を識別する構文要素が前記ビットストリームに含まれるか否かの決定を実行させ、
前記位置は、座標(LastX,LastY)によって表され、前記構文要素は、LastX≦Th1及びLastY≦Th2であることの故に、前記ビットストリームに含まれることからスキップされ、ここで、Th1及びTh2は、数字である、
非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。 - ビデオのビットストリームを格納する方法であって、
現在のビデオブロックの最後の非ゼロ係数の位置をチェックすることであって、前記位置は、前記現在のビデオブロックの左上位置に対して相対的である、チェックすることと、
前記位置に基づいて、多重変換選択変換のための変換情報を識別する構文要素が前記ビットストリームに含まれるか否かの決定を実行することと、
前記決定に基づいて前記ビットストリームを生成することと、
非一時的なコンピュータ読取可能な媒体内に前記ビットストリームを格納することと、を含み、
前記位置は、座標(LastX,LastY)によって表され、前記構文要素は、LastX≦Th1及びLastY≦Th2であることの故に、前記ビットストリームに含まれることからスキップされ、ここで、Th1及びTh2は、数字である、
方法。
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