JP2002369209A - Mpeg4標準を用いたビデオ符号化の方法及び装置 - Google Patents
Mpeg4標準を用いたビデオ符号化の方法及び装置Info
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Abstract
ックの符号化を行うビデオ符号化の方法及び装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明の装置は、Pタイプの画像のマク
ロブロックの符号化について、このマクロブロック又は
先行するI又はP画像の同じ位置のマクロブロックと符
号化の順序で次のBタイプの画像の同じ位置のマクロブ
ロックとの相関を測定した相関情報に基づいて、「スキ
ップド・マクロブロック」モードを防止する手段を含む
ことを特徴とする。
Description
デオ符号化の方法及び装置に関する。本発明は、特に、
Bタイプの先行する画像の空間的・時間的内容に関して
Pタイプの画像のマクロブロック(MB)の予測のモー
ドを選択する方法及び装置に関連する。
コサイン変換(DCT)、変換された係数の量子化、動
きの推定及び補償、固定長及び可変長の符号化といった
アルゴリズムツールの前後関係に関する。符号化される
べき画像は、イントラタイプはインタータイプであり、
インタータイプではP(予測)タイプ又はB(双方向予
測)タイプである。
必ずしも矩形でなくともよい画像エンティティを示す用
語であるVOP(Video Object Plane)について区別な
く説明するものとする。「同じ位置のマクロブロック」
なる用語は、他の画像において空間的に同じ位置に置か
れたマクロブロックを指すものとする。
B画像に属するマクロブロックの予測モードの選択は、
最後に符号化された予測された参照P画像の「同じ位置
の」マクロブロックに適用される符号化モードに強く依
存する。ビデオ符号化に関するMPEG4標準ISO/
IEC14496−2は、スキップド・マクロブロック
(skipped macroblock)(7.6.9.6章)に関する
限り、最も最近復号化されたI又はPのビデオオブジェ
クト平面(I−VOP又はP−VOP)に位置する同じ
位置のマクロブロックが飛ばされれば、B画像に属する
マクロブロックはゼロの動きベクトルを用いて前方向
(forward)予測モード(「前方向予測」)で処理され
る。
飛ばされれば、即ち、符号化されなければ、表示の順序
では、Bタイプの先行する画像に属する「同じ位置の」
マクロブロックは、表示の順序では先行する参照画像を
用いた特別な内挿モードによりゼロのベクトルを介して
再構成されねばならない。
ケンスの内容はI又はPのタイプの2つの画像の間の時
間的な静止の度合いの最小に従うという原理から始まっ
たものである。これは、従来のものとされうる内容(T
Vシーン、映画、テレビ電話、テレビ会議)について成
り立つ。一方、モンタージュ、ビデオクリップ、特殊効
果の与えられた映画の場面の場合は、この静止の度合い
には従わず、画像は先行する画像及び次の画像の内容に
対して全く関係がなくなる可能性がある。結果として、
この単独の画像がBタイプである場合、最近符号化され
たP画像中で対応するものが「スキップ」されている
(飛ばされている)B画像のマクロブロックは、最初の
情報とは無関係の情報と共に再構成される。視覚的に、
結果は、瞬間的であるがひどいものとなり、マクロブロ
ックの大きさの欠陥によって特徴付けられる。
の符号化されていないマクロブロックについて生じうる
問題を示す図である。画像シーケンスは、例えば4つの
連続する画像VOP1乃至VOP4からなる。画像VO
P1及びVOP4はPタイプ画像(P−VOP)であ
り、画像VOP2及びVOP3はBタイプ画像(B−V
OP)である。最も最近復号化されたP−VOPはVO
P4である。B−VOP3が復号化されるとき、P−V
OP4の同じ位置のマクロブロックが符号化されてない
かぎり、P−VOP1のマクロブロックのうちの幾つか
はそのままB−VOP3へ複製され、P−VOP4のこ
れらのマクロブロックは同様にP−VOP1のマクロブ
ロックに対する複製である。このように、このB−VO
Pには多くの黒いマクロブロックが現れる。
とする。
タイプの画像を含み、表示の順序を考えた場合にBタイ
プの画像の群が下界についてはI又はPタイプの先行す
る画像で限られ上界についてはPタイプの次の画像で限
られる画像シーケンスを、最も最近符号化されたI又は
P画像に置かれた同じ位置のマクロブロックが飛ばされ
た(スキップされた)場合は、符号化されるべき次のB
画像に属するマクロブロックをゼロの動きベクトルを用
いた前方向予測モードで(「前方向予測」)強制的に符
号化する「スキップド・マクロブロック」符号化モード
で符号化する、ビデオ符号化方法であって、Bタイプの
画像のブロック又はマクロブロックに割り当てられ、B
タイプの画像とBタイプの画像の群を限るいずれかの画
像の同じ位置のブロック又はマクロブロックとの相関を
決める相関レベルを計算する段階と、レベルを所定の閾
値と比較する段階と、Bタイプの画像の同じ位置のブロ
ック又はマクロブロックに割り当てられた相関レベルが
閾値よりも低い場合に、上界のPタイプの画像のブロッ
ク又はマクロブロックの「スキップド・マクロブロッ
ク」符号化モードを防止する段階とを含むことを特徴と
する方法を提供することを目的とする。
するPタイプの画像のマクロブロックの符号化のため
に、符号化が「スキップド・マクロブロック」モードに
適合するかを判定する前符号化段階と、判定結果が肯定
的であれば、Bタイプの各画像の同じ位置のマクロブロ
ックについての相関レベルを計算する段階と、得られた
レベルを所定の閾値と比較する段階と、レベルがBタイ
プの画像の各マクロブロックの所定の閾値のよりも高い
場合は「スキップド・マクロブロック」モードで、或い
は、逆の場合はゼロの動きベクトルを用いた符号化モー
ドで、現在のマクロブロックを符号化する段階とを含む
ことを特徴とする。
ータSADに基づいて計算され、パラメータSADは、
イプの画像の添え字、 Bcur:異なる測定が実行される現在のタイプBの画
像、 IPprev:表示の順序では先行するI又はPタイプの画
像、 SADcur:差の絶対値の和、 と表わされる。
ータSADに基づいて計算され、パラメータSADは、
イプの画像の添え字、 Bcur:異なる測定が実行される現在のタイプBの画
像、 Pnext:表示の順序では次のPタイプの画像、 SADcur:差の絶対値の和、 と表わされる。
算する基となるBタイプの画像の群を限る一つの又は他
の画像は、表示の順序では、Bタイプの画像の群に先行
するI又はPタイプのローカルに復号化された画像、又
は、Bタイプの画像の群に続くPタイプのローカルに復
号化された画像である。
のためにMPEG4標準を用いる符号化装置であって、
Pタイプの画像のマクロブロックの「スキップド・マク
ロブロック」符号化モードを、符号化の順序で、マクロ
ブロック又は先行するI又はP画像の同じ位置のマクロ
ブロックとBタイプの次の画像の同じ位置のマクロブロ
ックとの相関を測定した相関情報に基づいて防止する手
段を含むことを特徴とする符号化装置を提供することを
目的とする。
条件下で欠陥のあるマクロブロックの出現を含む表示欠
陥を防止することである。これにより、復号化された画
像の復元の質は改善される。
限的でない例として与えられ、添付の図面を参照に関し
て与えられる以下の説明から明らかとなろう。
号化の順序で一連の画像又は平面VOPを示し、下部
に、表示の順序で一連の画像を示す図である。尚、最も
最近復号化されたP−VOP(Pタイプのオブジェクト
平面)はそれが参照しているB−VOPの後に表示され
る。
の現在のマクロブロック1の復号化を図式的に示す図で
ある。この復号化は、前に復号化された参照番号4で示
されるP−VOPの同じ位置のマクロブロック2を考慮
に入れる。同じ位置のマクロブロック2が符号化されな
い場合(「スキップド・マクロブロック」モード)、マ
クロブロック1は、同じ位置のマクロブロックの単純な
「前方向」予測により、即ち、この同じ位置のマクロブ
ロックの単純な複製によって構築される。参照番号3で
示される画像は、例えば、図2の上部に示される画像の
列のうちの第3の画像に対応し、参照番号4で示される
画像は第2の画像に対応し、その場合、前方向予測は、
第1の画像、即ち本例ではI−VOPから生ずる。
除去するよう、Pタイプの画像に属するマクロブロック
の符号化モードの選択を条件的とするという考えに基づ
く。実際は、Bタイプの中間画像がそれらに並べて配置
される一方又は両方の端の画像と時間的に相関があるか
を確かめることによって行う。
が「スキップド・マクロブロック」モードの候補である
とき、表示即ち時間的な順序で、先行する各画像Bの同
じ位置のマクロブロックについて、このマクロブロック
と表示の順序で先行するI又はP画像の対応するマクロ
ブロックとの間の差の絶対値の和SADを計算する。S
ADは、
イプの画像の添え字、 Bcur:異なる測定が実行される現在のタイプBの画
像、 IPprev:(表示の順序では)先行するI又はPタイプ
の画像、 SADcur:差の絶対値の和、 であるとする。
curのうち、少なくとも1つが所与の閾値を超過し、従
って相関のレベルが不十分であることを表わす場合、符
号化されるべきP画像もマクロブロック、即ち「スキッ
プド・マクロブロック」モードの候補は、強制的に「符
号化」モードとされ、即ちそのベクトルが符号化され、
DCT係数の観点からの内容もまた同様とされる。特に
量子化間隔が不変のままであれば、このマクロブロック
は「スキップド・マクロブロック」モードでの符号化の
可能性を生じさせた相関により一般的には空である。
閾値以下であり、マクロブロックの相関を表わす場合、
P画像のマクロブロックは「スキップド・マクロブロッ
ク」モードにあることが確かめられる。
ち、「スキップ」されないことを強制することにより、
画像Bのマクロブロックは同様に強制的に符号化モード
とされ、従って「スキップ」されない。符号化は、これ
らのマクロブロックの実際の内容を考慮に入れ、表示の
欠陥を防止する。
として挙げたものであって、画像のブロック又はマクロ
ブロック間の相関のレベル、即ち、画像間のブロック又
はマクロオブロックの内容の変化を決める任意のパラメ
ータは、本発明の範囲を逸脱することなく使用されう
る。
ス画像又は再構成された画像を考慮に入れて行われう
る。計算は、例えば、B画像と、表示の順序で、先行す
るソースのI又はP画像との間、B画像と、表示の順序
で、先行するソースのI又はP画像のローカルに復号化
されたI又はP画像との間、B画像と、表示の順序で、
次のソースのP画像のローカルに復号化されたP画像、
即ち以前に復号化されたものとの間、B画像と、表示の
順序で、次のソースのP画像との間で行われうる。
相関レベルの評価は、実際には、このマクロブロックと
先行するI又はP画像の同じ位置のマクロブロックとの
間、又は、このマクロブロックと表示の順序で考えた場
合は次のP画像の同じ位置のマクロブロックとの間のい
ずれかで実行されうる。後者の場合は、SADを計算す
る式は、IPprevが表示の順序では次のPタイプの画像
に対応するPnextによって置き換えられている以外は同
じである。
る方法以外の方法でも実行されうる。従って、 差の平方の和、 マクロブロックを構成する4つの8*8ブロックの夫々
に見つけられる4つの最大誤差の和、を計算することが
考えられる。もちろんこれらの例に限られるものではな
い。
を符号化するための符号化モードを決定する規準は、表
示の順序で先行するBタイプの画像を考慮に入れる。こ
れは、Pタイプの2つの画像の間、又は、Iタイプの画
像とPタイプの画像との間にある全ての先行するBタイ
プの画像を含む。
のブロック又はマクロブロックの符号化に使用される量
子化間隔の関数として決定されうる。
モードの制限数を、例えば画像全体の平均量子化間隔と
いった量子化間隔の関数として増加させることが可能で
ある。量子化間隔が小さいということは、符号化器が符
号化の限界でない(バッファメモリが飽和状態ではない
等)ことを示し、符号化の費用を減少させること、従っ
て、「スキップド・マクロブロック」モードを使用する
ことはあまり必要ではない。同様に、大きい量子化間隔
を使用することにより、係数の符号化における分解能の
ためにブロック間の相関が減少し、従って、閾値は大き
い量子化間隔に対しては減少されえ、「スキップド・マ
クロブロック」モードをトリガするためにあまり多くの
相関を必要としない。
化処理を示す簡単なフローチャートを示す図である。
像の添え字iのマクロブロックを受け取る。次のステッ
プ6において、このマクロブロックに対して可能な符号
化モードを計算し、特に、「スキップド・マクロブロッ
ク」モードで符号化されうるかを計算し、マクロブロッ
クが属する画像のタイプを考慮に入れる。P画像以外の
画像であるとき、又は、Pタイプの画像の場合は符号化
のために「スキップド・マクロブロック」モードが可能
でないときは、ステップ7に進み、標準に従ってマクロ
ブロックの従来の符号化を行う。
クロブロック」モードが適用される場合は、ステップ8
へ進む。ステップ8は、表示の順序では先行するI又は
Pタイプの画像の同じ位置のマクロブロックと、表示の
順序では先行するBタイプの各画像の同じ位置のマクロ
ブロックとの間の値SADの計算を行う。次のステップ
9において行われるテストにおいて、得られる値が所定
の閾値よりも小さい場合、ステップ7に進み、MPEG
4標準に従って「スキップド・マクロブロック」符号化
が実際に行われる。SADのうちの少なくとも1つがこ
の閾値よりも大きければ、ステップ10へ進み、ゼロの
動きベクトルを用いた符号化モードでマクロブロックの
符号化を行う。
iのマクロブロックは、画像の次のマクロブロックの符
号化のために添え字iが1だけインクリメントされる次
の処理ステップ、即ちステップ11へ送られる。
の符号化器、又は、上述のアルゴリズムを行う処理回路
又は手段を使用する装置に関する。
標準を用いるディジタル画像の伝送に適用される。
の画像の連続を示す図である。
す図である。
る。
る。
号化する段階 11 添え字iをインクリメントする段階
Claims (7)
- 【請求項1】 I,P及びBタイプの画像を含み、表示
の順序を考えた場合にBタイプの画像の群が下界につい
てはI又はPタイプの先行する画像で限られ上界につい
てはPタイプの次の画像で限られる画像シーケンスを、
最も最近符号化されたI又はP画像に置かれた同じ位置
のマクロブロックが飛ばされた(スキップされた)場合
は、符号化されるべき次のB画像に属するマクロブロッ
クをゼロの動きベクトルを用いた前方向予測モードで
(「前方向予測」)強制的に符号化する「スキップド・
マクロブロック」符号化モードで符号化する、ビデオ符
号化方法であって、 Bタイプの画像のブロック又はマクロブロックに割り当
てられ、上記Bタイプの画像と上記Bタイプの画像の群
を限るいずれかの画像の同じ位置のブロック又はマクロ
ブロックとの相関を決める相関レベルを計算する段階
と、 上記レベルを所定の閾値と比較する段階と、 Bタイプの画像の上記同じ位置のブロック又はマクロブ
ロックに割り当てられた相関レベルが上記閾値よりも低
い場合に、上界のPタイプの画像のブロック又はマクロ
ブロックの「スキップド・マクロブロック」符号化モー
ドを防止する段階とを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 上界に対応するPタイプの画像のマクロ
ブロックの符号化のために、 上記符号化が「スキップド・マクロブロック」モードに
適合するかを判定する前符号化段階と、 判定結果が肯定的であれば、Bタイプの各画像の同じ位
置のマクロブロックについての相関レベルを計算する段
階と、 得られたレベルを所定の閾値と比較する段階と、 上記レベルがBタイプの画像の各マクロブロックの所定
の閾値のよりも高い場合は「スキップド・マクロブロッ
ク」モードで、或いは、逆の場合はゼロの動きベクトル
を用いた符号化モードで、現在のマクロブロックを符号
化する段階とを含むことを特徴とする、請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 上記相関レベルはパラメータSADに基
づいて計算され、 パラメータSADは、 【数1】 、但し、 i,j:マクロブロック中の画素の列及び行の添え字、 cur:2つの画像I又はPとPとの間に置かれるBタ
イプの画像の添え字、 Bcur:異なる測定が実行される現在のタイプBの画
像、 IPprev:表示の順序では先行するI又はPタイプの画
像、 SADcur:差の絶対値の和、 と表わされる、請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 上記相関レベルはパラメータSADに基
づいて計算され、パラメータSADは、 【数2】 、但し、 i,j:マクロブロック中の画素の列及び行の添え字、 cur:2つの画像I又はPとPとの間に置かれるBタ
イプの画像の添え字、 Bcur:異なる測定が実行される現在のタイプBの画
像、 Pnext:表示の順序では次のPタイプの画像、 SADcur:差の絶対値の和、 と表わされる、請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項5】 相関レベルを計算する基となるBタイプ
の画像の群を限る一つの又は他の画像は、表示の順序で
は、Bタイプの画像の群に先行するI又はPタイプのロ
ーカルに復号化された画像、又は、Bタイプの画像の群
に続くPタイプのローカルに復号化された画像であるこ
とを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 上記閾値は、ブロック或いはマクロブロ
ックの量子化間隔又は、画像の平均量子化間隔の関数と
して予め決められることを特徴とする、請求項1記載の
方法。 - 【請求項7】 画像のシーケンスの符号化のためにMP
EG4標準を用いる符号化装置であって、 Pタイプの画像のマクロブロックの「スキップド・マク
ロブロック」符号化モードを、符号化の順序で、上記マ
クロブロック又は先行するI又はP画像の同じ位置のマ
クロブロックとBタイプの次の画像の同じ位置のマクロ
ブロックとの相関を測定した相関情報に基づいて防止す
る手段を含むことを特徴とする符号化装置。
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