JP2005311603A - 動画像復号装置及び動画像復号方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フレームF5は、リフレッシュ用に周期的に挿入されるフレーム内符号化されたフレームである。このフレームF5においてエラーが発生した場合、フレーム内符号化されたフレームであっても、前フレームF4との相関が強いことを利用して、フレームF4の同一場所のマクロブロックを利用して、フレームF5のエラーが発生したマクロブロックをコンシールメント処理(符合5a)する。
【選択図】 図3
Description
図8は、これらの符号化方式における動画像のフレーム構成を説明する図である。動画像は、動画を構成する画面1枚分のフレームをコマ送り表示することにより、動画像として人間の目に認識される。この例では、フレームF1、F2、F3、F4、F5、F6の順序で切り替わって表示される。
動画像のデータは、情報量が多いために、符号化が行われて、符号化データとして、記憶媒体に記憶されたり、また、通信サービスに提供される。この符号化の方法としては、フレーム間符号化とフレーム内符号化がある。例として、フレームF1、F3、F4、F6はフレーム間符号化されたフレームである。フレームF2、F5はフレーム内符号化されたフレームである。
シーンチェンジは、フレーム間符号化の欠点である画像内容が大きく切り替わる時、すなわちシーンチェンジの時には情報量の削減効果が期待できないため、フレーム内符号化のフレームが使用される。
リフレッシュは、フレーム間符号化の欠点であるフレーム間のエラー伝搬を防ぐために、周期的にフレーム内符号化のフレームが挿入され、それがフレーム間符号化の起点となる。それ以前のフレーム間符号化のフレームは差分参照用としてはクリアされる。また、放送サービスのように、受信側が任意のタイミングで受信開始する場合、フレーム間符号化のフレームから開始しても差分の起点となるフレームが存在しないと復号できないので、フレーム内符号化のフレームを起点として、以降のフレーム間符号化のフレームを復号することができる。地上波デジタル放送において、このリフレッシュの周期は、MPEG−2では、500ミリ秒が推奨されている。H.264では、2秒(1.5〜5秒)が推奨されている。
「Draft ITU-T Recommendation and Final Draft International Standard of Joint Video Specification 」、ITU-T Rec.H.264 ISO/IEC 14496-10 AVC、2003年5月
フレームのデータ構成として、各スライスの先頭のスタートコードSCとスライスとから構成される。スライスは、更に、当該スライスの符号化方法を示すスライスヘッダー(符号化識別データ)と、当該スライスの画像符号化データを持つスライスデータとから構成される。スライスデータは、更に、マクロブロックMBの集合により構成される。なお、フレームの表示タイミングは、PTS(Presentation Time Stamp)により行われる。
MPEG−4 Simple Profileの場合は、フレーム間符号化を示すP−VOP(Video Object Plane)、又はフレーム内符号化を示すI−VOPの2種類である。MPEG−4では、送信機側は、このフレーム内符号化を示すI−VOPをシーンチェンジ目的およびリフレッシュ目的の両方で使用するが、受信機側でそれを判別できる符号化識別データ構成にはなっていない。
エラー検出部1は、符号化ストリーム1aにエラーが含まれているかを検出する。符号化種別検出部2は、スライスヘッダー(符号化識別データ)をチェックして、当該スライスの符号化種別を認識する。復号部3は、符号化種別に則り、スライスデータを復号画像バッファ5(DPB:Decoded Picture Buffer)に蓄積されている画像等を参照して復号し、再び復号画像バッファ5に蓄積する。
また、エラーが含まれている場合、コンシールメント部4は、符号化種別に則り、復号画像バッファ5に蓄積されている画像を参照してコンシールメント処理(修復処理)を行い、画像を再生して、再び復号画像バッファ5に蓄積する。
フレームメモリ6は、再生した画像をフレーム単位で記憶する。画像出力部7は、フレーム画像データをコマ送りで連続して表示を行い、使用者はこれを動画像として認識する。
フレームF2は、シーンチェンジ用のI−フレームであり、すなわち、フレームF1とフレームF2とは画像内容が大きく切り替わっており、フレーム間の相関は小さい。従って、フレームF2内のエラーが発生したマクロブロックの近隣のマクロブロックを利用して、エラーが発生したマクロブロックをコンシールメント処理(符合F2a)する。
フレームF4を復号開始する前(タイミングT4)には、フレームF4以前のフレームであるフレームF1〜F3の復号画像データがそれぞれバッファBUF1〜BUF3に記憶されている(B41〜B43)。そして、フレームF4がP−フレーム、つまりフレーム間符号化であることが認識されると、フレームF1〜F3の復号画像データはフレームF4の復号で参照されるべきであるため、「used for short term referenceまたは、used for long term reference」(参照)がフレームF1〜F3の復号画像データと共に記憶される(B41〜B43)。
しかし、本実施例では、フレームF5の直前のフレームF4の復号画像データに対して、フレームF5でエラーが発生した時のコンシールメント処理(修復処理)用に、修復用情報であることを示す「used for IDR concealment」(IDR修復用)を設定する。そして、フレームF4の復号画像データと共に記憶して残しておく(B54)。なお、この「used for IDR concealment」の設定は、直前のフレームF4のピ復号画像データに限らず、復号画像バッファ5に記憶されているフレームならば、いずれのフレームの復号画像データに対して設定してもよい。
しかし、本実施例では、タイミングT5時のB54の情報は「used for IDR concealment」であり、これを、タイミングT6時にはB64の情報「unused for reference」に戻す処理を行う。
フレームの復号を開始するにあたって、まず、当該フレームの符号化種別をチェックする(ステップS1)。これがリフレッシュ用I−フレーム(H.264ではIDR)であれば(図4のF5。タイミングT5)、直前のフレーム(F4)の復号画像データを「used for IDR concealment」(IDR修復用)に設定する(ステップS2。図4のB54)。
そして、「used for short term referenceまたは、used for long term reference」(参照)を持つフレームの復号画像データ(図4のB41、B42、B43)に対しては、「unused for reference」(非参照)を設定して(図4のB51、B52、B53)、非参照(クリア)とする(ステップS3)。
そして、リフレッシュ用I−フレームにエラーがある場合の復号処理において、復号画像バッファ内に「used for IDR concealment」(IDR修復用)の情報を持つ参照フレームがあれば、当該参照フレームを用いて修復処理を行う。エラーがない場合の復号処理においては、I−フレームの復号であるため、前フレームを参照しないので、復号画像バッファ内に「used for IDR concealment」(IDR修復用)の情報を持つ参照フレームが残っていても影響はない。
以上の処理の後、規格に従った処理を行う(ステップS5)。この詳細説明は省略する。
復号修復処理では、マクロブロック単位で、復号化処理を行い(ステップS11)、並行してエラー検出を行う(ステップS12)。エラー無しの場合、復号化処理(ステップS11)を継続し、復号した画像データを復号画像バッファ5に蓄積する。
エラー有りの場合、当該マクロブロックが存在するスライスの符号化識別データをチェックする(ステップS13)。そして、符号化識別データがI−SLICE IDR(図4のタイミングT5)であれば、フレーム内符号化ではあるが、これはリフレッシュ用であるので、前フレームとの相関が強いと判断して、前フレームよりコンシールメント処理を行う(ステップS14)。これは、図4で説明した復号画像バッファ内に「used for IDR concealment」(IDR参照用)の情報を持つ参照フレーム(図4のB54)があれば、当該参照フレームを用いることにより修復処理が行われる。
符号化識別データがI−SLICE Non−IDRであれば(ステップS15でI−SLICE Non−IDR)、これはシーンチェンジ用であるので、前フレームとの相関は弱いため、現フレームよりコンシールメント処理を行う(ステップS16)。
符号化識別データがP−SLICEであれば(ステップS15でP−SLICE)、これはフレーム間符号化用であるので、前フレームとの相関が強いため、前フレームよりコンシールメント処理を行う(ステップS17)。
MPEG−4では、送信(符号化装置)側は、I−VOPについては、リフレッシュ用かシーンチェンジ用かを認識して送信しているが、符号化識別データにこの区別がないため、復号装置側では直接判別することはできない。この判別方法について、以下に説明する。
まず、符号化識別データをチェックして、I−VOPかP−VOPかを判断する。そして、I−VOPであれば、そのI−VOPが属するI−フレームに付随するPTS(Presentation Time Stamp)の間隔を複数回測定する。例えば10回分の平均値を算出し、これがI−フレームの平均的な周期であり、これを記憶する(ステップS21)。I−フレームは、リフレッシュ用とシーンチェンジ用が混在しているが、動画像の特性上、リフレッシュ用の方がシーンチェンジ用に比べると頻度が多い。そのため、例えば10周期の平均値をとれば、周期的に送信されるリフレッシュ用のI−フレームの周期が略、得られる。
これと並行して、通常の復号処理(ステップS22)とエラー検出(ステップS23)を行う。
ステップS24で、P−VOPの場合、これはフレーム間符号化用であるので、前フレームとの相関が強いため、前フレームよりコンシールメント処理を行う(ステップS30)。
2 符号化種別検出部
3 復号部
4 コンシールメント部
5 復号画像バッファ
6 フレームメモリ
7 画像出力部
Claims (8)
- 符号化された動画像フレームを受信する受信手段と、
前記動画像フレームにエラーが含まれているか検出するエラー検出手段と、
前記動画像フレームの復号および復号画像の修復を行う復号手段と、
前記動画像フレームがシーンチェンジ用フレーム内符号化されたフレームであるか、リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームであるかを検出する符号化種別検出手段とを備え、
前記復号手段は、
前記リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームを復号再生する時に、前記復号画像バッファに蓄積された当該フレーム以前の参照フレームを修復用に設定し、当該リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームにエラーがあれば前記修復用に設定された参照フレームを参照して当該リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームの復号画像情報の修復を行うことを特徴とする動画像復号装置。 - 前記復号手段は、
前記リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレーム以降のフレーム間符号化されたフレームを復号再生する時に、前記修復用に設定された参照フレームを破棄し、当該フレーム間符号化されたフレームを復号することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。 - 前記符号化種別検出手段は、
前記動画像情報に含まれるシーンチェンジ用かリフレッシュ用かを示す符号化識別データにより、リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームであることを検出することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。 - 前記符号化種別検出手段は、
前記フレーム内符号化されたフレームの周期を測定し、当該周期がリフレッシュ用フレームの予め定義された周期と略同じであればリフレッシュ用と判定することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。 - 前記符号化種別検出手段は、
前記フレーム内符号化されたフレームの周期を任意回数測定して平均値を算出し、当該平均値と略同じ周期のフレーム内符号化されたフレームをリフレッシュ用と判定することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。 - 前記符号化種別検出手段は、
前記フレーム内符号化されたフレームの周期を任意回数測定して最多発生の周期を算出し、当該最多発生の周期と略同じ周期のフレーム内符号化されたフレームをリフレッシュ用と判定することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。 - 符号化された動画像フレームの復号および復号画像の修復を行う動画像復号方法であって、
前記復号した動画像フレームを参照フレームとして復号画像バッファに蓄積し、
前記動画像フレームがシーンチェンジ用フレーム内符号化されたフレームであるか、リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームであるかを検出し、
前記リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームを復号する時に、前記復号画像バッファに蓄積された当該フレーム以前の参照フレームを修復用に設定し、当該リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームにエラーがあれば前記修復用に設定された参照フレームを参照して当該リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレームの復号画像情報の修復を行うことを特徴とする動画像復号方法。 - 前記リフレッシュ用フレーム内符号化されたフレーム以降のフレーム間符号化されたフレームを復号する時に、前記修復用に設定された参照フレームを破棄し、当該フレーム間符号化されたフレームを復号することを特徴とする請求項7に記載の動画像復号方法。
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