TWI478586B - 動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式 - Google Patents

動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式 Download PDF

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Description

動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式
本發明係有關於將動向量進行預測編碼的動畫像編碼技術。特別是，本發明係有關於能提升動向量的預測效率，且能提升動畫像的編碼效率之動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式者。
本發明係對2010年2月9日於日本所提出之日本專利2010-026132號而主張其優先權，其內容係援用於此。
使用如H.264所代表之動向補償之動畫像編碼方式係為了有效地將動向量予以編碼，而進行動向量的預測編碼。
第12圖係表示習知之動畫像編碼裝置之動向補償部的構成例。習知之動畫像編碼裝置之動向補償部100係具備動向探索部101、動向量記憶體102、動向量預測部103、以及預測殘差算出部104。
動向探索部101係當輸入編碼對象區塊的影像信號時，和編碼完成之參考畫像的解碼信號作對照，據此而進行動向探索，並算出動向量而儲存於動向量記憶體102。動向量預測部103係從動向量記憶體102讀取編碼對象區塊鄰近之編碼完成區塊的編碼所使用之動向量，並使用此等動向量作為參考動向量而算出預測動向量。預測殘差算出部104係算出動向探索部101所算出之動向量和動向量預測部103所算出之預測動向量的殘差，並輸出動向量預測殘差。該動向量預測殘差被進行編碼而輸出作為動向量的編碼資訊。
第13圖係表示習知之動畫像解碼裝置之動向補償部的構成例。習知之動畫像解碼裝置之動向補償部200係具備動向量算出部201、預測信號作成部202、動向量記憶體203、以及動向量預測部204。
動向量算出部201係將從編碼流所解碼之動向量預測殘差、以及動向量預測部204所預測之預測動向量予以加算而產生動向量，且將該動向量儲存於動向量記憶體203，同時，輸出至預測信號作成部202。預測信號作成部202係根據動向量而自解碼完成之參考畫像讀取解碼信號，並輸出而作為解碼對象區塊的預測信號。動向量預測部204係從動向量記憶體203讀取解碼對象區塊鄰近之解碼完成區塊的解碼所使用之動向量，並使用此等動向量作為參考動向量而算出預測動向量。
如上述之動向量預測編碼的相關技術，以往有下述之技術。
(a)　中項預測編碼(H.264等)[以下稱為習知技術a]
(b)　參考動向量指定所進行之預測編碼[以下稱為習知技術b]
第14圖係說明習知之動向量的預測編碼方式之例之圖示。習知技術a、以及習知技術b係於將動向量進行編碼(解碼亦相同)時，使用如第14圖所示之編碼對象區塊鄰近之編碼完成區塊的動向量(編碼完成之動向量)作為參考動向量而進行預測，並進行動向量的編碼。
具體而言，習知技術a係使用參考動向量之中項而作為預測動向量，並將編碼對象區塊的動向量和預測動向量的誤差(稱為動向量預測殘差)進行編碼(參考非專利文獻1)。
此外，習知技術b係由編碼裝置(編碼器)選擇參考動向量之中被使用於預測之動向量，並將動向量預測殘差和被使用於預測之參考動向量之識別子一起進行編碼(參考非專利文獻2)。
此外，習知技術中，並非求得動向量預測殘差而進行動向量的編碼，而是預測編碼對象區塊的動向量本身之技術者，有藉由模板匹配所進行之動向量預測之技術(以下稱為習知技術c)。該習知技術c係於編碼側並不進行動向量之編碼而進行動向補償所用之動向量預測方法(參考非專利文獻3)。
第15圖係說明習知之以模板匹配所進行的動向量預測之圖示。習知技術c在預測編碼對象區塊的動向量時，係利用如第15圖之反L字型的區域所示之編碼對象區塊之鄰近、且編碼完成之畫素的集合(此稱為模板)，在參考畫像上對預定的探索範圍進行動向探索(該處理稱為模板匹配)。具體而言，其係對預定的探索範圍內之各動向量，在參考畫像上，於和模板相同位置之區域而偏離達動向量程度的區域(稱為匹配區域)和模板之間，求得SAD(絕對差總和；Sum of Absolute Differences)等之類似度而進行探索。利用據此而求得之動向量而進行動向補償。在解碼側，由於亦可藉由屬於解碼完成畫素的集合之模板作相同的處理，故具有不須將動向量進行編碼而能進行動向補償之優點。
[先前技術文獻]
[非專利文獻]
[非專利文獻1]：角野、菊池、鈴木，“改訂三版H. 264/AVC教科書”,R&D發行，2009,pp. 123-125.
[非專利文獻2]：T. Yamamoto,“A new Scheme for motion vector predictor encoding”,ITU-T SG16/Q6,32nd VCEG Meeting,San jose,April 2007.
[非專利文獻3]：小林、鈴木、文、堀越,“伴隨著使用模板匹配之動向預測方法的預測資訊量削減”,畫像編碼研討會資料,2005,pp. 17-18.
前述之習知技術a、b係當鄰近的區塊無用於預測之有效之參考動向量時，動向量之預測效率即降低。亦可考慮不僅將編碼對象區塊之鄰近的參考動向量利用於預測，亦將包含於更廣範圍之多數區塊之參考動向量利用於預測。但，以習知技術的方法而進行此項步驟時，則導致預測效率和編碼效率的惡化。
第16圖係說明習知技術的問題之圖示。如第16圖所示，編碼對象區塊之鄰近區塊為被寫體Obj的境界時和有包藏(occlusion)時(在參考畫像當中，鄰近區塊的對應點為某被寫體所隱蓋時)，此外，被寫體並非剛體時，則該鄰近區塊之參考動向量並不適合於編碼對象區塊之動向量預測，或進行內部編碼而參考動向量本身不存在。如此之情形，在習知技術a、以及習知技術b之中任意一者當中，其預測效率均惡化。
另一方面，如第16圖之虛線所示的區塊，有未包含於候補之區塊的動向量對於預測為能有效之情形。為了利用如此之動向量於預測上，則易於類推下述技術：不僅將最鄰近的區塊作成候補，而是將候補之區塊設為多數。但，候補之區塊成為多數時，則在習知技術a當中，不適合的參考動向量包含於候補而預測效率反而有惡化之虞。此外，在習知技術b當中，由於導致利用於預測之參考動向量的識別子之符號量增加，故編碼效率反而有惡化之虞。
相對於此，在習知技術c係在編碼側並不進行動向量的編碼而進行動向補償之動向量預測方法。因此，針對前述的習知技術之課題而考量應用此方法。亦即，考量使用習知技術c之模板匹配而作成預測動向量，並經由此動向量和普通的動向探索所求得之編碼對象區塊的動向量而求得動向量預測殘差，進而予以編碼。該情形時，則具有如下之問題。
習知技術c之動向量預測和習知技術a以及習知技術b不同，其係不須利用編碼對象區塊之鄰近區塊的編碼完成動向量而能進行探索。因此，即使編碼完成動向量對於預測非有效時，亦具有可作成有效的預測動向量之可能性。但，由於僅經由模板而決定預測動向量，故有將指向和編碼對象區塊無關的區域之動向量作成預測動向量而使預測效率惡化之情形。
本發明之目的係為了解決上述之課題，提升動向量的預測效率，且能提升動畫像的編碼效率。此處，動向量的預測效率係指成為預測對象的動向量和預測動向量的類似程度。具體而言，此等2個向量之差分向量長度小則預測效率高。
本發明之概要係如下述。本發明係針對編碼方面和解碼方面之各區塊，以如下之方法而進行動向量預測。
(1)　將編碼對象畫像、以及編碼完成畫像之至少一方當中，將根據編碼對象區塊的位置而決定之編碼完成之多數個(N個)的1次候補區塊的動向量利用為1次候補參考動向量。
(2)　在解碼側係於開始進行編碼(解碼)對象區塊之解碼的時間點，僅利用解碼完成之資訊，求得表示各1次候補參考動向量為何種程度適合於預測之評價值(以下稱為信賴度)。
(3)　將1次候補參考動向量加入於信賴度大於預定的臨限值之少數(M個)之2次候補參考動向量。
(4)　利用M個之2次候補參考動向量而作成預測動向量。
詳細而言，本發明係進行下列之處理1至處理3，作為和習知技術相同的動向量預測編碼(下列之處理4)之前處理。
[處理1]將相對於編碼對象畫像之編碼對象區塊的位置位於係預定之相對位置的編碼對象畫像中之編碼完成區塊、以及編碼完成畫像之編碼完成區塊之至少一方所構成之N個(N為2以上之整數)區塊設定為1次候補區塊，且自1次候補區塊的編碼所使用之動向量而決定N個之1次候補參考動向量。
[處理2]其次，對N個之1次候補參考動向量各者，使用編碼完成或解碼完成之畫像資訊而算出定量性地表示編碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度。
[處理3]自N個之1次候補參考動向量之中，選出信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量。
[處理4]使用2次候補參考動向量而算出編碼對象區塊的預測動向量，將編碼對象區塊的動向探索所求得之動向量和預測動向量的殘差進行編碼而編碼為動向量的編碼資訊。使用2次候補參考動向量而算出編碼對象區塊的預測動向量之處理係可使用習知方法，例如選擇M個之2次候補參考動向量的中央值、或選擇M個之2次候補參考動向量之中預測殘差最小之2次候補參考動向量，將該動向量之識別子和預測殘差一起進行編碼。
如上述，本發明並非僅從由編碼對象區塊的鄰近區塊，而是從編碼對象畫像和編碼完成畫像之至少一方的預定範圍之多數的1次候補區塊的動向量而決定1次候補參考動向量。繼而分別對各個之1次候補參考動向量使用編碼完成或解碼完成之資訊而進行信賴度之計算。因應於信賴度而加入1次候補參考動向量，且將加入的結果作成2次候補參考動向量。以後之處理係將2次候補參考動向量做為輸入，例如使用和習知之動向量預測編碼相同的方法而求得預測動向量，且將預測動向量和動向量的預測殘差進行編碼。
本發明之動向量預測解碼之情形時，亦將預定之多數的1次候補區塊的動向量作成1次候補參考動向量。繼而分別對各個之1次候補參考動向量使用解碼完成之資訊而進行信賴度之計算。因應於信賴度而加入1次候補參考動向量，且將加入的結果作為2次候補參考動向量。以後之處理係將2次候補參考動向量作為輸入，使用和習知之動向量預測解碼相同的方法而求得預測動向量，且將預測動向量加算於解碼後之預測殘差，並算出動向量。
信賴度之算出方法係例如可使用鄰接於編碼對象區塊之編碼完成畫素之集合作為模板，算出在參考畫像上使和模板為空間性相同之區域偏離達1次候補參考動向量程度的區域之匹配對象區域和模板之間的類似度，且將該類似度作為信賴度之方法。此外，亦可使用算出各1次候補參考動向量時所根據的1次候補區塊之動向補償之解碼預測殘差信號的大小作為信賴度的指標而算出信賴度。
本發明係藉由進行上述處理1至3而進行參考動向量的加入處理。該加入處理係在解碼側無須來自編碼側的附加資訊亦可實現，且2次候補參考動向量係包含對於預測為有效之動向量。因此，比前述之習知技術a、b、c更提升預測效率。
此外，一般而言，當動向量之預測效率提升時，則動向量預測殘差之熵會減少，且動向量之符號量變小。由於動畫像之編碼資料係含有動向量之符號量，故相較於利用習知技術a、b、c而更能提升動畫像之編碼效率。
此外，可從多數之1次候補區塊而設定多樣性之某1次候補參考動向量，且由於此等之1次候補參考動向量係編碼所利用之動向量，故含有對應於動畫像之被寫體的動向，而對動向量預測有效之動向量之可能性極高。本發明由於係僅針對此等之1次候補參考動向量求得信賴度，故能以較習知技術c更少的演算量而實現高的預測效率。
以下，使用圖式而具體說明本發明之實施形態。
第1圖係表示本發明之實施形態的動畫像編碼裝置的構成例之圖示。在本實施形態的動畫像編碼裝置1當中，特別是動向補償部18的部份為和習知技術不同的部份，另外的部份係與使用H.264以及其它者作為編碼器之習知的一般之動畫像編碼裝置相同。
動畫像編碼裝置1係輸入編碼對象的影像信號，且將輸入影像信號的訊框分割成區塊而依各區塊進行編碼，並將該編碼資料作為位元流而輸出。
由於該編碼動作，預測殘差信號算出部10係求得輸入影像信號和屬於動向補償部18的輸出之預測信號的差分，並將其作為預測殘差信號而輸出。正交變換部11係對預測殘差信號進行離散餘弦變換(DCT)等之正交變換，且輸出變換係數。量子化部12係將變換係數予以量子化，並輸出其量子化後之變換係數。資訊源編碼部13係將該量子化後之變換係數予以熵編碼，並作為位元流而輸出。
另一方面，量子化之變換係數亦輸入於反量子化部14，且在此處進行反量子化。反正交變換部15係將屬於反量子化部14的輸出之變換係數進行反正交變換，並輸出預測殘差解碼信號。解碼信號算出部16係將該預測殘差解碼信號和屬於動向補償部18的輸出之預測信號予以加算，並產生編碼後之編碼對象區塊之解碼信號。由於該解碼信號係使用為動向補償部18的動向補償之參考畫像，故儲存於訊框記憶體17。
動向補償部18係針對編碼對象區塊之影像信號，參考儲存於訊框記憶體17之參考畫像而進行動向探索，並輸出編碼對象區塊之預測信號。此外，由於動向補償部18亦針對動向探索的結果之動向量進行預測編碼，故使用編碼完成之資訊而進行動向量之預測，並算出動向探索的結果之動向量和預測動向量的差分，且將其結果作為動向量預測殘差而輸出至資訊源編碼部13。
此處，動向補償部18之動向量的預測，並非僅使用編碼對象區塊的鄰近之編碼完成區塊之動向量，而係對編碼對象區塊的位置，設定位於預定之相對性的位置之多數的編碼完成之1次候補區塊，且自該1次候補區塊的編碼所使用之動向量而設定1次候補參考動向量，並經由編碼完成之資訊算出該1次候補參考動向量的信賴度，因應於信賴度而加入於少數的2次候補參考動向量之後，使用2次候補參考動向量而算出預測動向量。使用2次候補參考動向量而算出預測動向量之處理係可使用和習知技術相同的動向量之預測方法而進行。
第2圖係表示第1圖所示之動向補償部18之詳細的構成例之圖示。動向補償部18係如第2圖所示，具備動向探索部181、動向量記憶體182、1次候補區塊的動向量讀取部183、信賴度計算部184、參考動向量決定部185、動向量預測部186、以及動向量預測殘差算出部187。
在編碼對象區塊的編碼之動向補償當中，首先，動向探索部181係對輸入影像信號之編碼對象區塊進行和已編碼完成之參考畫像的解碼信號作對照之動向探索，產生預測信號而予以輸出，同時，輸出表示匹配位置之動向量。該動向量係儲存於動向量記憶體182，此外，其係輸出呈動向量預測殘差算出部187。
1次候補區塊的動向量讀取部183係讀出於過去進行編碼而儲存於動向量記憶體182之於預定的位置之N個(N為2以上之整數)的1次候補區塊的動向量，將此等動向量設定為1次候補參考動向量，並通知信賴度計算部184。
信賴度計算部184係分別對N個之1次候補參考動向量各者使用編碼完成之畫像資訊(解碼信號)而算出定量性地表示編碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度。
參考動向量決定部185係將信賴度計算部184所算出之信賴度和預定的臨限值的大小作比較，並選出信賴度大於臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量。
動向量預測部186係使用參考動向量決定部185所選出之2次候補參考動向量而算出編碼對象區塊的預測動向量。該動向量預測部186之預測動向量的算出方法可和習知技術相同，例如將2次候補參考動向量之中的中央值(中項)作為預測動向量。此外，亦可在2次候補參考動向量之中，將具有最接近動向探索部181所求得之動向量之值者作為預測動向量，並將表示該動向量之識別子附加於編碼對象而通知於解碼側。
動向量預測殘差算出部187係算出動向探索部181所算出之動向量和動向量預測部186所算出之預測動向量的殘差，並輸出已算出的殘差而作為動向量預測殘差。
第3圖係表示本發明之實施形態的動畫像解碼裝置的構成例之圖示。在本實施形態的動畫像解碼裝置2當中，特別是動向補償部25的部份為和習知技術不同的部份，另外的部份係H.264以及其他者和使用編碼器之習知的一般之動畫像解碼裝置相同。
動畫像解碼裝置2係輸入藉由第1圖所示之動畫像編碼裝置1所編碼之位元流而進行解碼，藉此而輸出解碼畫像的解碼信號。
為了進行該解碼動作，資訊源解碼部20係根據輸入之位元流而將該解碼對象區塊之量子化變換係數予以熵解碼，同時，亦將動向量預測殘差進行解碼。反量子化部21係輸入量子化變換係數，且將其進行反量子化而輸出解碼變換係數。反正交變換部22係將解碼變換係數施行反正交變換，並輸出解碼預測殘差信號。解碼信號算出部23係將動向補償部25所產生之預測信號和解碼預測殘差信號予以加算，藉此而產生解碼對象區塊之解碼信號。由於該解碼信號係輸出於顯示裝置等之外部裝置，同時，亦使用作為動向補償部25的動向補償之參考畫像，故儲存於訊框記憶體24。
動向補償部25係使用儲存於訊框記憶體24之解碼完成之資訊而進行動向量之預測，並將該預測動向量和資訊源解碼部20所解碼之動向量預測殘差予以加算而算出動向量，並和該動向量一起參考訊框記憶體24之參考畫像，而產生解碼對象區塊之預測信號。
此處，動向補償部25在進行動向量的預測時，並非僅使用解碼對象區塊的鄰近之解碼完成區塊之動向量，而係相對於解碼對象區塊的位置，設定預定之相對性的位置之多數的解碼完成之1次候補區塊，且自該1次候補區塊的解碼所使用之動向量而設定1次候補參考動向量。此外，動向補償部25係經由解碼完成之資訊算出該1次候補參考動向量的信賴度，因應於信賴度而加入於少數的2次候補參考動向量之後，使用2次候補參考動向量而算出預測動向量。使用2次候補參考動向量而算出預測動向量之處理係可使用和習知技術相同的動向量之預測方法而進行。
第4圖係表示第3圖所示之動向補償部25之詳細的構成例之圖示。動向補償部25係如第4圖所示，具備動向量算出部251、預測信號作成部252、動向量記憶體253、1次候補區塊的動向量讀取部254、信賴度計算部255、參考動向量決定部256、以及動向量預測部257。
在解碼對象區塊的解碼之動向補償當中，首先，動向量算出部251係將編碼位元流進行解碼而求得之動向量預測殘差和使用動向量預測部257所解碼完成之資訊所預測之預測動向量予以加算，並輸出解碼所使用之動向量。該動向量係儲存於動向量記憶體253，此外，其係輸出至預測信號作成部252。預測信號作成部252係讀取所輸入之動向量所示之參考畫像位置之解碼信號，並作為解碼對象區塊的預測信號而輸出。
1次候補區塊的動向量讀取部254係讀取於過去進行解碼而儲存於動向量記憶體253之位於預定位置之N個(N為2以上之整數)的1次候補區塊的動向量，將此等動向量設定為1次候補參考動向量，並通知信賴度計算部255。
信賴度計算部255係對N個之1次候補參考動向量各者使用解碼完成之畫像資訊(解碼信號)而算出定量性地表示解碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度。
參考動向量決定部256係將信賴度計算部255所算出之信賴度和預定的臨限值的大小作比較，並選出信賴度大於臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量。
動向量預測部257係使用參考動向量決定部256所選出之2次候補參考動向量而算出解碼對象區塊的預測動向量。該動向量預測部257之預測動向量的算出方法可和習知技術相同，例如將2次候補參考動向量之中的中央值(中項)作成預測動向量。或者，在編碼方面指定有預測所使用之動向量之識別子時，將該識別子所示之動向量作為預測動向量。
繼而根據第5圖至第11圖而說明有關於動畫像編碼裝置1之動向補償部18和動畫像解碼裝置2之動向補償部25所進行的處理之中，本發明所相關聯之動向量預測的處理。以下，雖主要以編碼側的動向量預測之處理為中心而說明，但，解碼側的動向量預測之處理亦完全相同。
第5圖係表示動向量預測處理之流程圖。
[步驟S1之處理]
最初，1次候補區塊的動向量讀取部183(或254)係從動向量記憶體182(或253)讀取N個之1次候補區塊的動向量。
此處，根據第6A圖和第6B圖而說明1次候補區塊的設定例。1次候補區塊亦可經由編碼(解碼)對象畫像而選擇並設定，此外，亦可經由編碼完成畫像而選擇並設定。
第6A圖係表示將編碼對象畫像3內之編碼完成區塊設定為1次候補區塊之例。該情形時，編碼對象區塊31鄰近的多數(此例為10個)之編碼完成區塊B1至B10係設定為1次候補區塊。解碼側亦可將和編碼側所使用之1次候補區塊相同的位置之解碼完成區塊設定為1次候補區塊。
第6B圖係表示將編碼完成畫像30內之編碼完成區塊設定為1次候補區塊之例。例如，當編碼完成畫像30內之區塊B11(對應位置區塊)的位置和編碼對象畫像3內之編碼對象區塊31的位置相同時，則將該區塊B11及其周圍的幾個區塊B12至B19設定為1次候補區塊。
為了自1次候補區塊群能盡量設定多樣性之1次候補參考動向量，則以將如第6A圖所示自編碼對象畫像3選擇1次候補區塊的方法、以及如第6B圖所示自編碼完成畫像30選擇1次候補區塊的方法予以組合為佳。例如，自編碼對象畫像3選擇N1 個之編碼完成區塊，自編碼完成畫像30選擇N2個之編碼完成區塊，再設定合計N個(N=N1 +N2 )之1次候補區塊。
又，不僅可將1個編碼完成畫像之區塊設定為1次候補區塊，亦可將複數個編碼完成畫像之區塊設定為1次候補區塊。
[步驟S2之處理]
1次候補區塊的動向量讀取部183係分別對N個之1次候補區塊判定其是否為編碼完成畫像(或解碼完成畫像)之區塊。若1次候補區塊為編碼完成畫像之區塊時，則1次候補區塊的動向量讀取部183即執行續接之步驟S3。
[步驟S3之處理]
若1次候補區塊為編碼完成畫像之區塊時，則不僅將該編碼所使用之動向量作為1次候補參考動向量，並以能對應於編碼對象畫像之參考畫像之方式而進行動向量之加工。
動向量之加工係例如以下述之方式而進行。將編碼對象區塊之畫像的時刻設成T8 ，將含有1次候補區塊(編碼所使用之動向量為Vc )之編碼完成畫像的時刻設成Tc ，將編碼對象區塊所參考之畫像的時刻設成Tr ，將1次候補區塊所參考之畫像的時刻設成Tr2 時，算出藉由下式進行加工之1次候補參考動向量V。
V=Vc ×(Tr －T8 )/(Tr2 －Tc )
上述之畫像的「時刻」係畫像之顯示時刻資訊、或H.264的規格所定義之POC(Picture Order Count)等，只要能顯示畫像的相對時間關係者等均可。
第7圖係表示對編碼完成畫像之1次候補區塊的1次候補參考動向量之設定例。編碼完成畫像若為中間畫像(進行動向補償而編碼之畫像)，則其為任何畫像均可。例如，有H.264之B畫像之情形、以及利用前後的P畫像之情形。
第7圖之例中，P2係編碼對象畫像3，P4係1次候補區塊所存在之編碼完成畫像30。此外，P1至P4之中，P1和P4係設成P畫像，P2和P3係設成B畫像。P2的編碼對象畫像3係將P4的編碼完成畫像30作為參考畫像，P4的編碼完成畫像30係將P1作為參考畫像。
P4的編碼完成畫像30之1次候補區塊之動向量Vp4 (圖中，虛線之箭頭)係相對於P1之編碼完成畫像者。因此，根據P1和P4間之時間的距離L1、以及P2和P4間之時間的距離L2和參考的方向性，1次候補參考動向量V(圖中，實線之箭頭)係藉由下式而算出。
V=－Vp4 ×L2 /L1
亦即，將算出前述之1次候補參考動向量V之式套用於「V=Vc ×(Tr－Te )/(Tr2 －Tc )」時，則Vp4 =Vc ，畫像P2之時刻為Te ，畫像P4之時刻為Tc=Tr ，畫像P1之時刻為Tr2 。藉由該式，將1次候補區塊之動向量Vp4 進行加工，使其能使用作為1次候補區塊之動向量V。
[步驟S4之處理]
1次候補區塊的動向量讀取部183(或254)係藉由上述之處理，將經由N個之1次候補區塊所求得之動向量設定為1次候補參考動向量，並通知信賴度計算部184(或255)。
[步驟S5之處理]
信賴度計算部184(或255)係對設定之N個之1次候補參考動向量各者使用編碼完成的資訊而算出信賴度。此處，信賴度係定量性地顯示編碼(解碼)對象區塊的動向量預測之1次候補參考動向量的有效性者。該信賴度係對N個之1次候補參考動向量，於解碼側開始進行編碼對象區塊之解碼的時點，僅利用已解碼完成之資訊而計算。
第8圖係表示信賴度算出處理的一例之流程圖。此外，第9圖係說明使用模板匹配的信賴度之求得方法之圖示。
作為信賴度之求得方法之一例，說明有關於應用模板匹配之方法。在第9圖之編碼對象畫像3當中，求得編碼對象區塊31之預測動向量。模板32係為鄰接於編碼對象區塊31之編碼完成畫素之集合(該例中為編碼對象區塊31的左側和上方之畫素群所構成之反L字型的區域)。又，反L字型的區域之寬幅(厚度)係例如2畫素左右，但，1畫素或3畫素以上均可。參考畫像4係編碼完成或解碼完成之畫像。參考畫像4之對應位置區塊41係和編碼對象畫像3內之編碼對象區塊31位置相同的位置之區塊。
在第8圖的信賴度算出處理當中，步驟S51係在參考畫像4上，於和模板32空間性相同位置之區域(鄰接於對應位置區塊41之反L字型的區域)，求得欲計算信賴度之偏離達1次候補參考動向量Vi 程度的區域，而將其取得作為匹配對象區域42。
繼而在步驟S52中，算出編碼對象區塊31之模板32和參考畫像4之匹配對象區域42的類似度，並將其設定為1次候補參考動向量Vi 的信賴度。
類似度的指標之一例為SAD(Sum of Absolute Differences)。由於SAD愈小，則該1次候補參考動向量Vi 接近編碼對象區塊31的動向之可能性愈高，故能掌握信賴度高之參考動向量。只要信賴度計算部184所利用之信賴度的指標為表示模板32和匹配對象區域42的類似度者，則其它者亦可。除了前述的SAD之外，亦可使用SSD(平方差總和；Sum of Squared Differences)、SATD(絕對變換差總和；Sum of Absolute Transformed Differences)等。此等係表示偏離值愈小則信賴度愈高之尺度。
由於模板32和編碼對象區塊31之畫像信號相關性高，故當使用由此所得之類似度時，即可特定出對於動向量預測為有效之2次候補參考區塊。
此外，作為算出信賴度之另外的方法者，亦可使用利用1次候補區塊的動向補償之解碼預測殘差信號的大小之方法。解碼預測殘差信號大時，則該1次候補區塊為被寫體境界之可能性高，因此，其為對於動向量預測並非有效之動向量的可能性高。因此，解碼預測殘差信號愈小，則信賴度愈高。解碼預測殘差信號的大小之指標可使用解碼預測殘差信號的絕對值和、二乘和等。
[步驟S6之處理]
此外，在參考動向量決定部185(或256)當中，根據各1次候補參考動向量之信賴度資訊，將N個之1次候補參考動向量加入於少數之2次候補參考動向量。
第10A圖係參考動向量決定處理之流程圖。步驟S611中，參考動向量決定部185係對信賴度計算部184所計算之各1次候補參考動向量的信賴度進行和預定的臨限值之大小比較，若1次候補參考動向量的信賴度超過預定的臨限值，則將該處理推進至步驟S612。步驟S612係將信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量設定為2次候補參考動向量。信賴度未大於預定的臨限值時，則對應於該信賴度之1次候補參考動向量即自候補中去除。
根據如此處理，即可抑制於2次候補參考動向量中含有不適合於預測者之情形。因此，相較於習知技術，其係能提升動向量的預測效率，且能實現編碼效率的提升。
第10B圖係另外的參考動向量決定處理之流程圖，其係表示將1次候補參考動向量的數量限定為預定的數量M時之動向量決定處理之例。
首先，步驟S621係判定處理對象的1次候補參考動向量的信賴度是否超過預定的臨限值。若1次候補參考動向量的信賴度超過預定的臨限值，則處理即進入步驟S622，若未超過時，則處理即進入步驟S623。步驟S622係將信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量設定為高信賴參考動向量。步驟S623係對全部的1次候補參考動向量判定是否結束處理，若有未處理之1次候補參考動向量，則將處理回復至步驟S621，同樣地繼續高信賴參考動向量之選擇處理。
當對於全部的1次候補參考動向量處理未完成時，則將處理進入至步驟S624。步驟S624係在高信賴參考動向量之中，將針對信賴度為上位M個(M係預定的整數)之高信賴參考動向量設定為2次候補參考動向量。
將2次候補參考動向量的數量限定為預定之M個，藉此而相較於藉由習知技術b將動向量進行編碼之情形，則能減低動向量編碼量，且能實現編碼效率的提升。
第11圖係更另外的參考動向量決定處理之流程圖，其係表示對信賴度超過預定的臨限值之1次候補參考動向量只有較預定數量M小的M’個時之參考動向量決定處理之例。
首先，步驟S631係判定處理對象的1次候補參考動向量的信賴度是否超過預定的臨限值。若1次候補參考動向量的信賴度超過預定的臨限值，則處理即進入步驟S632，若未超過時，則處理即進入步驟S633。步驟S632係將信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量設定為高信賴參考動向量。步驟S633係對於全部的1次候補參考動向量判定是否完成處理，若有未處理之1次候補參考動向量，則將處理回復至步驟S631，同樣地繼續高信賴參考動向量之選擇處理。
判定全部的1次候補參考動向量完成處理時，則將處理進入至步驟S634。步驟S634係判定高信賴參考動向量之數量M’是否大於預定的數量M。M’若大於預定的數量M時，則將處理進入至步驟S635。步驟S635係將高信賴參考動向量中之信賴度為上位M個之高信賴參考動向量設定為2次候補參考動向量。
另一方面，M’未大於預定的數量M時，則將處理進入至步驟S636。步驟S636係將M’個之高信賴參考動向量的全部設定為2次候補參考動向量。
據此，由於能因應於編碼對象區塊的狀況而變更2次候補參考動向量的個數，故更能實現動向量的預測效率之提升、以及編碼效率的提升。
[步驟S7之處理]
動向量預測部186(或257)係利用參考動向量決定部185所選出之2次候補參考動向量而作成編碼對象區塊的預測動向量。本發明之重點係依據信賴度而加入多數之1次候補參考動向量，藉此而使用信賴度高之2次候補參考動向量，求得用以算出動向量預測殘差的預測動向量之點。因此，經由2次候補參考動向量求得預測動向量之處理，亦可和第12圖或第13圖所說明之習知技術的動向量預測部103(或204)之處理相同。但，並非必須和習知技術相同之處理，亦可根據不同的處理求得預測動向量而實施本發明。
上述之例係說明從N個之1次候補區塊而設定N個之1次候補參考動向量之例。但，進一步可如下述而設定1次候補參考動向量。將編碼完成區塊之動向量作成候補時，針對此等之動向量，針對預定範圍內之動向量亦可作成1次候補參考動向量。例如，將編碼完成區塊之動向量作成(10,20)，並將預定範圍分別於X,Y方向作成±1的範圍時，除了(10,20)的動向量之外，(9,20)，(11,20)，(10,19)，(10,21)，(9,19)，(9,21)，(11,19)，(11,21)的動向量亦成為候補。亦即，對1個編碼完成區塊之動向量合計有9個之1次候補參考動向量係成為候補。將最初加入候補之編碼完成區塊之動向量設成K個，且K個之全部的週邊亦加入候補時，則利用9×K個之1次候補參考動向量。其中，若和解碼側為共通，則亦可並非將全部之編碼完成區塊之動向量的週邊加入候補，而僅加入一部份。
如此設定之效果係可列舉，藉由亦考量加入編碼完成區塊之動向量的週邊，而更能提升動向量的預測效率。
上述說明之動向量預測編碼之處理、以及動向量預測解碼之處理亦可藉由電腦和軟體程式而實現。此外，該程式可記錄於電腦可讀取式之記錄媒體，亦可透過網路而提供。
以上，雖參考圖式而詳述本發明之實施形態，但具體之構成並不限定於此等實施形態，而亦包含未脫離本發明的要旨之範圍的設計等(構成之附加、省略、調換、以及另外之變更)。本發明係根據前述之說明而並未被限定，僅限定附加之申請專利範圍。
(產業上利用可能性)
本發明係例如可利用於將動向量進行預測編碼之動畫像編碼。根據本發明，即可提升動向量的預測效率，且能提升動畫像的編碼效率。
1．．．動畫像編碼裝置
2．．．動畫像解碼裝置
10．．．預測殘差信號算出部
11．．．正交變換部
12．．．量子化部
13．．．資訊源編碼部
14、21．．．反量子化部
15、22．．．反正交變換部
16．．．解碼信號算出部
17、24．．．訊框記憶體
18、25．．．動向補償部
20．．．資訊源解碼部
23．．．解碼信號算出部
181．．．動向探索部
182、253．．．動向量記憶體
183、254．．．1次候補區塊的動向量讀取部
184、255．．．信賴度計算部
185、256．．．參考動向量決定部
186、257．．．動向量預測部
187．．．動向量預測殘差算出部
251．．．動向量算出部
252．．．預測信號作成部
第1圖為表示本發明之實施形態的動畫像編碼裝置的構成例之圖示。
第2圖為表示第1圖所示之動向補償部之詳細的構成例之圖示。
第3圖為表示本發明之實施形態的動畫像解碼裝置的構成例之圖示。
第4圖為表示第3圖所示之動向補償部之詳細的構成例之圖示。
第5圖為動向量預測處理之流程圖。
第6A圖為說明1次候補區塊的設定例之圖示。
第6B圖為說明1次候補區塊的設定例之圖示。
第7圖為說明1次候補參考動向量的設定例之圖示。
第8圖為表示信賴度算出處理的一例之流程圖。
第9圖為說明使用模板匹配的信賴度之求取方法之圖示。
第10A圖為參考動向量決定處理之流程圖。
第10B圖為另外的參考動向量決定處理之流程圖。
第11圖更為另外的參考動向量決定處理之流程圖。
第12圖為習知之動畫像編碼裝置之動向補償部的構成例之圖示。
第13圖為習知之動畫像解碼裝置之動向補償部的構成例之圖示。
第14圖為說明習知之動向量的預測編碼方式之例之圖示。
第15圖為說明習知之模板匹配的動向量預測之圖示。
第16圖為說明習知技術的問題之圖示。
18．．．動向補償部
181．．．動向探索部
182．．．動向量記憶體
183．．．1次候補區塊的動向量讀取部
184．．．信賴度計算部
185．．．參考動向量決定部
186．．．動向量預測部
187．．．動向量預測殘差算出部

Claims (16)

  1. 一種動向量預測編碼方法，係為將編碼對象畫像分割成區塊並依各區塊使用動向補償而編碼之動畫像編碼方式中的動向量預測編碼方法，其具有：使用編碼完成之參考畫像，進行前述編碼對象畫像之編碼對象區塊的動向探索，並算出動向量之步驟；將相對於前述編碼對象畫像之前述編碼對象區塊的位置位於預定之相對位置的前述編碼對象畫像中之編碼完成區塊、以及編碼完成畫像中之編碼完成區塊之至少一方所構成之複數個之區塊設定為1次候補區塊，且自前述1次候補區塊的編碼所使用之動向量而決定N個(N為2以上的整數)之1次候補參考動向量之步驟；針對前述1次候補參考動向量各者使用編碼完成之畫像資訊而算出定量性地表示前述1次候補參考動向量之前述編碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度之步驟；自前述N個之1次候補參考動向量之中，選出信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量之步驟；以及使用前述2次候補參考動向量而算出前述編碼對象區塊的預測動向量，將以前述編碼對象區塊的動向探索所求得之前述動向量和前述預測動向量的殘差進行編碼而作為前述動向量的編碼資訊之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之動向量預測編碼方法，其 中選出前述1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量之步驟中，將前述1次候補參考動向量之前述信賴度為大於前述預定的臨限值之前述1次候補參考動向量設定為高信賴參考動向量，在前述高信賴參考動向量之中，選出信賴度大之上位M個(M為1以上且未滿N之預定的整數)之高信賴參考動向量而作為前述2次候補參考動向量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之動向量預測編碼方法，其中前述高信賴參考動向量之個數為小於前述M個之M’個時，則選出M’個之高信賴參考動向量而作為前述2次候補參考動向量。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之動向量預測編碼方法，其中在算出前述1次候補參考動向量的信賴度之步驟中，係使用鄰接於前述編碼對象區塊之編碼完成畫素之集合作為模板，並在前述參考畫像上，將使前述模板區域偏離達前述1次候補參考動向量程度的區域設定為匹配對象區域，算出前述模板的前述編碼完成畫素之集合和前述匹配對象區域之畫素之集合的類似度而作為前述信賴度。
  5. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之動向量 預測編碼方法，其中在算出前述1次候補參考動向量的信賴度之步驟中，係將前述1次候補參考動向量所相關之1次候補區塊之動向補償中之解碼預測殘差信號的大小作為信賴度的指標而算出前述信賴度。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之動向量預測編碼方法，其中在決定前述1次候補參考動向量之步驟中，係從前述1次候補區塊的編碼所使用之前述動向量、以及以各該動向量為基準之預定範圍內之動向量，決定前述1次候補參考動向量。
  7. 一種動向量預測解碼方法，係為將分割成區塊而進行編碼後之動畫像的解碼對象畫像依各區塊使用動向補償而進行解碼之動畫像解碼方式中之動向量預測解碼方法，其係具有：將解碼對象區塊之動向量預測殘差進行解碼之步驟；將相對於前述解碼對象畫像之前述解碼對象區塊的位置位於預定之相對位置的前述解碼對象畫像中之解碼完成區塊、以及解碼完成畫像中之解碼完成區塊之至少一方所構成之複數個區塊設定為1次候補區塊，且自前述1次候補區塊的解碼所使用之動向量而決定N個(N為2以上的整數)之1次候補參考動向量之步驟；針對前述1次候補參考動向量各者使用解碼完成 之畫像資訊而算出定量性地表示前述1次候補參考動向量之前述解碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度之步驟；自前述N個之1次候補參考動向量之中，選出信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量之步驟；以及使用前述2次候補參考動向量而算出前述解碼對象區塊的預測動向量，將前述預測動向量加算於前述解碼後之動向量預測殘差而算出前述解碼對象區塊的動向量之步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之動向量預測解碼方法，其中在選出前述1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量之步驟中，將前述1次候補參考動向量之前述信賴度為大於前述預定的臨限值之前述1次候補參考動向量設定為高信賴參考動向量，在前述高信賴參考動向量之中，選出信賴度大之上位M個(M為1以上且未滿N之預定的整數)之高信賴參考動向量而作為前述2次候補參考動向量。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之動向量預測解碼方法，其中前述高信賴參考動向量之個數為小於前述M個之M’個時，選出M’個之高信賴參考動向量而作為前述2 次候補參考動向量。
  10. 如申請專利範圍第7項、第8項或第9項所述之動向量預測解碼方法，其中在算出前述1次候補參考動向量的信賴度之步驟中，係使用鄰接於前述解碼對象區塊之解碼完成畫素之集合作為模板，並在解碼完成之參考畫像上，將使前述模板區域偏離達前述1次候補參考動向量程度的區域設定為匹配對象區域，算出前述模板的前述解碼完成畫素之集合和前述匹配對象區域之畫素之集合的類似度而作為前述信賴度。
  11. 如申請專利範圍第7項、第8項或第9項所述之動向量預測解碼方法，其中在算出前述1次候補參考動向量的信賴度之步驟中，係將前述1次候補參考動向量所相關之1次候補區塊之動向補償中之解碼預測殘差信號的大小作為信賴度的指標而算出前述信賴度。
  12. 如申請專利範圍第7項至第9項中任一項所述之動向量預測解碼方法，其中在決定前述1次候補參考動向量之步驟中，係從前述1次候補區塊的解碼所使用之前述動向量、以及以各該動向量為基準之預定範圍內之動向量，決定前述1次候補參考動向量。
  13. 一種動畫像編碼裝置，係將編碼對象畫像予以分割成區塊，並依各區塊使用動向補償而而將動畫像進行編碼， 該動畫像編碼裝置具有：動向探索部，其係使用編碼完成之參考畫像，進行前述編碼對象畫像之編碼對象區塊的動向探索，並算出動向量；1次候補參考動向量決定部，其係將相對於前述編碼對象畫像之前述編碼對象區塊的位置位於預定之相對位置的前述編碼對象畫像中之編碼完成區塊、以及編碼完成畫像中之編碼完成區塊之至少一方所構成之複數個區塊設定為1次候補區塊，且自前述1次候補區塊的編碼所使用之動向量而決定N個(N為2以上的整數)之1次候補參考動向量；信賴度計算部，其係針對前述1次候補參考動向量各者使用編碼完成之畫像資訊而算出定量性地表示前述1次候補參考動向量之前述編碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度；參考動向量決定部，其係自前述N個之1次候補參考動向量之中，選出信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量；以及動向量編碼部，其係使用前述2次候補參考動向量而算出前述編碼對象區塊的預測動向量，將以前述編碼對象區塊的動向探索所求得之前述動向量和前述預測動向量的殘差進行編碼而作為前述動向量的編碼資訊。
  14. 一種動畫像解碼裝置，其係將分割成區塊而進行編碼後之動畫像的解碼對象畫像，依各區塊使用動向補償而進 行解碼，該動畫像解碼裝置具有：資訊源解碼部，其係將解碼對象區塊之動向量預測殘差進行解碼；1次候補參考動向量決定部，其係將相對於前述解碼對象畫像之前述解碼對象區塊的位置位於預定之相對位置的前述解碼對象畫像中之解碼完成區塊、以及解碼完成畫像中之解碼完成區塊之至少一方所構成之複數個區塊設定為1次候補區塊，且自前述1次候補區塊的解碼所使用之動向量而決定N個(N為2以上的整數)之1次候補參考動向量；信賴度計算部，其係針對前述1次候補參考動向量各者使用解碼完成之畫像資訊而算出定量性地表示前述1次候補參考動向量之前述解碼對象區塊的動向量預測之有效性的信賴度；參考動向量決定部，其係自前述N個之1次候補參考動向量之中，選出信賴度大於預定的臨限值之1次候補參考動向量而作為2次候補參考動向量；以及動向量算出部，其係使用前述2次候補參考動向量而算出前述解碼對象區塊的預測動向量，將前述預測動向量加算於前述解碼後之動向量預測殘差而算出前述解碼對象區塊之動向量。
  15. 一種動向量預測編碼程式，其係用以使電腦執行申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之動向量預測編碼方法。
  16. 一種動向量預測解碼程式，其係用以使電腦執行申請專利範圍第7項至第12項中任一項所述之動向量預測解碼方法。
TW100104094A 2010-02-09 2011-02-08 動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式 TWI478586B (zh)

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