JP2005536940A - ディジタルビデオ信号の符号化方法及び符号化器 - Google Patents
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Abstract
本発明は、関連形状を有するオブジェクト(OBJ)の幾つかのセットを有するディジタルビデオ信号を符号化する方法及び符号化器に関する。本発明は、オブジェクト(OBJ)の形状又はその相補形が符号化されるべきかを判定するための情報(FLAG)を規定するステップと、この情報(FLAG)の機能として、その形状又は相補形を符号化するステップとを有することを特徴とする。用途はビデオ通信システムにおける符号化器がある。
Description
本発明は、関連する形状を伴う幾つかのオブジェクトセットを有するディジタルビデオ信号を符号化する方法に関する。本発明はまた、この方法を実施する符号化器(エンコーダ)に関する。
かかる方法は、例えばMPEG規格内の3Dビデオアプリケーションのためのビデオ(画像)通信システムに用いることができるものである。
ビデオ通信システムは、符号化器を備えた送信機と復号器を備えた受信機とを有するのが普通である。このようなシステムは、入力ディジタルビデオ信号を受信し、その信号を当該符号化器によって符号化し、符号化した信号を当該受信機に送信し、その後その送信信号を復号器により復号して当該入力ディジタルビデオ信号の再生信号として出力ディジタルビデオ信号を得る。そして、受信機は、当該出力ディジタルビデオ信号を表示する。3Dディジタルビデオ信号は、特に関連する幾つかの形状及びテクスチャ(木目)によって特徴づけられる幾つかのオブジェクトセットを有する幾つかの画像を有する。
現在のオブジェクト符号化法は、特定の形状の描写に依存している。多数の接続部分や複雑な形状(交差、多数エッジ)を伴うオブジェクトを可能とするため、ブロックを基礎とする範例がMPEG4規格によって選ばれている(ISOのMPEG4文書番号w3056において参照され“Information Technology-Coding of audio-visual objects-Part 2 : Visual, ISO/IEC JTC 1/SC 29 /WG 11, Maui, December 1999”と題された文書)。オブジェクトは複数のブロックに分割される。当該ブロックの識別を簡単にするために、矩形境界ボックスのシステムが用いられ、最も小さい矩形境界ボックスが計算される。この境界ボックス内の各ブロックは、「形状内」、「形状外」又は「境界ブロック」として規定される。この場合、「内」と「外」の区別は画素レベルでなされる。これら符号化法の不都合の1つは、厳密に当該画像フレーム内にオブジェクトが存する限り、すなわちオブジェクトが当該画像フレームに接触しない限り、境界ボックスの使用は良好であるが、当該画像フレームにオブジェクトが接するや否や、又はその境界においてそれらの形状が垂直又は水平ラインを有するや否や、ビット符号化のときにかなりコストが抑えられる場合がある。
したがって、本発明の目的は、関連する形状を有する幾つかのオブジェクトセットを有するディジタルビデオ信号を符号化する方法及び符号化器であって、画像フレームに接触して位置づけられるオブジェクト及び形状がその境界において垂直又は水平ラインを含むオブジェクトを符号化する必要のあるビット数を減らすことのできる方法及び符号化器を提供することである。
このため、
・オブジェクトの形状又はその相補形を符号化すべきかどうかを判定するための情報を規定するステップと、
・前記情報の関数として当該形状又は相補形を符号化するステップと、
を有する方法が提供される。
・オブジェクトの形状又はその相補形を符号化すべきかどうかを判定するための情報を規定するステップと、
・前記情報の関数として当該形状又は相補形を符号化するステップと、
を有する方法が提供される。
また、オブジェクトの形状又はその相補形が符号化されるべきものかどうかを判定するための情報及びその情報の関数として当該形状又はその相補形を符号化する符号化手段を有する符号化器が提供される。
以下ではさらに詳しく理解することができるが、オリジナルの形状に代えて幾つかのケースで当該形状の相補形を符号化することにより、当該形状を符号化するのに少ないビットで済むことになるので圧縮効率が向上することになる。
本発明のその他の目的、特徴及び効果は、以下の詳細な説明を読むことにより、そして添付の図面を参照することにより明らかとなる。
以下の説明では、本発明を明瞭に表現するため当業者にとって周知の機能又は構成を詳しく述べないものとする。
本発明は、ディジタルビデオ信号を符号化する方法に関する。
このような方法は、MPEG2又はMPEG4におけるビデオアプリケーションのためのビデオ通信システムSYS内で用いることが可能であり、かかるシステムは、送信機TRANS、伝送媒体CH及び受信機RECEIVを有する。この送信機TRANS、受信機RECEIVは、エンコーダENC及びデコーダDECをそれぞれ有する。
幾つかのビデオ信号を当該伝送媒体CHを介して効率良く伝送するため、上記エンコーダENCはビデオ信号を符号化し、その符号化されたビデオ信号はデコーダDECに送られる。デコーダは当該信号をデコード(復号)する。最終的に、受信機RECEIVは、そのビデオ信号を表示する。
ビデオ信号は、通常は幾つかの画像I内にある幾つかのオブジェクトセットを有し、画像Iは複数の画素によって表され、当該オブジェクトは関連した形状を持っている。
エンコーダENCは、オブジェクトの形状又はその相補形状を符号化すべきものかどうかを判定するための情報FLAGを有し、また、その情報FLAGの関数として当該形状又はその相補形を符号化する符号化手段を有する。
デコーダDECは、当該情報FLAGを取得し、当該情報FLAGの関数として当該形状又はその相補形を復号し、当該相補形状が復号された場合にその相補形状の関数として当該形状を得る復号手段を有する。
ビデオ信号の符号化は、ブロック原理に基づいている。オブジェクトOBJを囲む最も小さい矩形が計算される。このような矩形は、境界ボックスBOUND_BOXと呼ばれる。この境界ボックスのBOUND_BOXは、符号化されるブロックBに分割される。各ブロックは「形状内」、「形状外」及び「境界ボックス」といったタイプを持つ。オブジェクトOBJの境界ボックスBOUND_BOXは、原(オリジナル)境界ボックスとも呼ばれる。
ディジタルビデオ信号の符号化は、次のように行われ、図2及び図3に示される。
第1ステップ1)において、エンコーダENCは、符号化しようとするオブジェクトOBJの形状のどれか、オリジナルの形状又はその相補形を選択する第1の処理を行う(ステップ1a)。相補形を符号化することを選択した場合、第1の実施例においては、画像フレームにおいてオブジェクトOBJの相補形NOT_OBJを用いることを選ぶことができ、第2の実施例においては、その境界ボックスBOUND_BOX内のオブジェクトOBJの相補形NOT_OBJ_BBを選ぶことができる(ステップ1b)。
限定はしないが、ある実施例においては上記第1の処理を次のようにして行う。
・それぞれ図4、図5及び図6に示されるように、3つの境界ボックスBOUND_BOX(オリジナルオブジェクトOBJについて1つ、その相補形NOT_OBJについて1つ、そのオブジェクトOBJの境界ボックス内の当該相補形NOT_OBJ_BBについて1つ)を計算する。
・符号化のために、オブジェクトOBJに対応する形状、その相補形NOT_OBJ又はそのオリジナルの境界内の相補形NOT_OBJ_BBであって最小の境界ボックスBOUND_BOXを持つものを選択する。なお、当該境界ボックスBOUND_BOXがオブジェクトOBJの境界ボックスBOUND_BOX及びその相補形NOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXよりも十分小さいとみなされる場合にのみNOT_OBJ_BBが選ばれるのが好ましい。この点は以下に説明する。
注記するに、境界ボックスBOUND_BOXは、画像フレームI内に関連するオブジェクトOBJによってとられる画素における最小座標Xmin,Ymin及び最大座標Xmax,Ymaxに対応する4つの座標を有する。また、これら座標は、例えば位置(X,Y)、長さ及び幅によって表すこともできる。
図3に示される例では、オブジェクトOBJは画像I内に表される。このオブジェクトOBJの形状はグレーの領域である。
このオブジェクトの相補形NOT_OBJは白い領域である。
オブジェクトOBJの境界ボックスBOUND_BOXは図4に示されるが、その相補形NOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXは図5に示される。当該境界ボックス内のオブジェクトOBJの相補形NOT_OBJ_BBは図4における白い領域である。その境界ボックスBOUND_BOXは図6に示される。これら境界ボックスBOUND_BOXは、オブジェクトOBJ、相補形NOT_OBJ及び当該オリジナル境界ボックスBOUND_BOX内の相補形NOT_OBJ_BBをそれぞれ囲む破線の矩形である。
限定しないが、第1の実施例においては、オブジェクトOBJの境界ボックスBOUND_BOXがその相補形NOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXよりも大きい場合、その相補の形状が符号化される。限定しないが、第2の実施例においては、当該境界ボックスBOUND_BOX内のオブジェクトOBJの相補形NOT_OBJ_BBの境界ボックスBOUND_BOXが十分小さい場合、及び(オリジナルの境界ボックス内の当該相補形のNOT_OBJ_BBの1つ及びオブジェクトのOBJの1つ又は当該相補形のNOT_OBJの1つについての)境界ボックスのサイズの差が十分大きいとみなされる場合(例えば、オリジナルの境界ボックスの座標の符号化がオブジェクトOBJ又はその相補形NOT_OBJを用いた比較的大なる境界ボックスBOUND_BOX内でより多くのブロックの符号化よりも少ないビットで済むような場合)、オリジナルの境界ボックスBOUND_BOX内でのこの相補形NOT_OBJの形状が符号化される。
図6、図5及び図4から分かるように、オリジナル境界ボックス内の相補オブジェクトNOT_OBJ_BBの境界ボックスBOUND_BOXは最も小さい1つであり、その後には、相補オブジェクトNOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOX及びオブジェクトOBJのオリジナルの境界ボックスのそれぞれが続く。
実際、オリジナルのオブジェクトOBJの境界ボックスBOUND_BOXには、境界ブロックB_BNDと称される5つのブロックと、当該形状の外の16のブロックB_OUT及び当該形状内の45のブロックB_INからなる61のプレーンブロックとがある。
相補オブジェクトNOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXに関して、オリジナルのオブジェクトOBJに対するのと同様に多くの境界ブロックB_BNDがあるが、かなり少ないプレーンブロック(28)であり、これは形状ブロックB_OUT外に唯一つと形状ブロックB_IN内に27個からなる。
オリジナルの境界ボックス内の相補オブジェクトNOT_OBJ_BBの境界ボックスBOUND_BOXに関しては、オリジナルのオブジェクトOBJ及び相補オブジェクトNOT_OBJに対するのと同様に多くの境界ブロックB_BNDがあるが、相補オブジェクトNOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXの場合におけるよりもはるかに少ないプレーンブロックである。すなわち形状外が1つだけと形状内が16個の17個である。
また、オリジナルの境界ボックス内の相補オブジェクトNOT_OBJ_BBの境界ボックスBOUND_BOXは、相補オブジェクトNOT_OBJの境界ボックスBOUND_BOXよりも小さい11ブロックだけである。
オリジナルの境界ボックス内のオブジェクトOBJの相補形NOT_OBJ_BBを用いようとする場合、これら11のブロックの符号化は、オリジナルの境界ボックスBOUND_BOXの座標の符号化よりも少ないビットで済む可能性がある。
したがって、この例では、オリジナルのオブジェクト形状OBJ又はそのオリジナルのオブジェクトの境界ボックス内の相補形NOT_OBJ_BBを符号化する場合よりも相補オブジェクトNOT_OBJの形状を符号化するのに、効率的でかつビットコストに関して割のよいものとなる。これは、オリジナルの境界ボックス内の相補オブジェクトNOT_OBT_BBを用いる場合にオリジナルの境界ボックスの座標を足したところのオリジナルの境界ボックス内の当該相補オブジェクトNOT_OBJ_BB形状を符号化する場合よりも相補オブジェクトNOT_OBJ形状を符号化するのに用いられるビットが少なくて済むことになるからである。
第2ステップ2)において、符号化処理が開始する。エンコーダENCは、オブジェクトの特性全て(オリジナル又は相補形が選ばれても)を符号化する。かかる特性は特に、当業者にとって周知の関連するテクスチャ(木目)、動きベクトル、形状である。
符号化処理の間、形状符号化をなすときには、オブジェクトの形状又はその相補形のものが符号化されたものかどうかを判定する情報FLAGがビデオオブジェクトレベル(MPEG−4のVO)で規定される。この情報は、例えば可変長(1及び2ビットワード)のフラグFLAGである。このフラグが0に等しい場合、標準の符号化が用いられ、すなわちオリジナルオブジェクトOBJの形状が符号化される(図2のステップ2c)が、当該フラグが10に等しい場合、相補形NOT_OBJの形状が符号化され(ステップ2b)、当該フラグが11に等しい場合にはその境界ボックスBOUND_BOX内の当該オブジェクトOBJの相補形NOT_OBJ_BBの形状が当該オブジェクトOBJの境界ボックスの座標に従って符号化される(ステップ2a)。
ある例においては、図2のステップ2a)に示されるように情報FLAGが10に設定(セット)される。
第3ステップ3)において、エンコーダENCは、当該オブジェクトOBJ(ステップ3a)の境界ボックスBOUND_BOXの座標に従って選択されたオブジェクト、オリジナルのものOBJ(ステップ3c)若しくはその相補形NOT_OBJ(ステップ3b)、又はオリジナルの境界ボックスBOUND_BOX内のその相補形NOT_OBJ_BBの形状を符号化する。
ある例においては、図2のステップ3b)に示されるように相補オブジェクトNOT_OBJの形状を符号化する。
最終的には、送信機TRANSは、主としてその符号化された形状を受信機RECEIV及びデコーダDECに送信する。
復号処理において、デコーダDEC側では情報FLAGの値の確認によって当該デコーダDECに何をすべきかが知らされることになる。
ゼロにセットされると、このフラグFLAGは当該オリジナルの形状が符号化されたことを示し、その結果、当該復号化された形状が標準のものとなる。“10”にセットされると、このフラグFLAGは、当該画像フレームにおけるオリジナルの形状の相補形が復号化されたことを示し、オリジナルの形状を得るためにその復号化された形状の相補形を計算すべきことを示す。“11”がセットされると、このフラグFLAGは、当該境界ボックス内のオリジナル形状の相補形NOT_OBJ_BBが当該オリジナルの境界ボックスの座標に従って符号化され、その復号された座標により規定される境界ボックス内の復号化形状の相補形を計算するべきことを示す。
なお、本発明による符号化方法は、画像フレームに接して位置付けられるオリジナルのオブジェクトOBJ又はその形状が当該境界において水平又は垂直線を含むものすなわち当該ラインの全て又は一部が境界ボックスに一致するときのものに優先的に適用される。したがって、これは特に大きなオブジェクトを扱う場合である。特定の境界がないオリジナルのオブジェクトOBJが確実に画像フレームの内部にあり、すなわち当該フレームのエッジに接しない場合、MPEG−4規格に記述されているような典型的な符号化で足りる。
したがって、オブジェクトOBJが当該オブジェクトを有する画像Iと共通した境界を持つ境界ボックスBOUND_BOXを有する場合、又はその形状がその境界において水平又は垂直ラインを含む場合に、情報FLAGが優先的に活性化すなわち使用される。
このように、本発明の利点の1つは、デコーダに知らせ、これにより受信機にオブジェクトの形状をどのように復号するかを知らせる能力である。
さらに、フラグの使用により、オブジェクトの形状のタイプ、オリジナルか相補形かを簡単に規定し、改良された効率的な方法で画像内のオブジェクトの形状を符号化することができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に記載した発明の思想及び範囲から逸脱することなく改変例及び変更例を見いだすことができる。この点につき、以下に結びを述べる。
本発明は、前述したビデオアプリケーションに限定されないと解すべきである。オブジェクトの形状を扱う信号を処理するシステムを用いるどんなアプリケーションにも用いることは可能である。特に本発明は、他のMPEG規格ファミリ(MPEG−1,MPEG−2)の画像圧縮アルゴリズムや、ITU H26Xファミリ(H261,H263及びその拡張形態(H261は現在最新のものであり、文献番号はQ15−K−59である)にも適用される。
本発明による方法は、上述した実現形態に限られないことに留意すべきである。
ハードウェア又はソフトウェアの単体が複数の機能を果たしうる場合、ハードウェア若しくはソフトウェア又は両方のアイテムによって、本発明による方法の機能を実現する方法が数多くある。また、ハードウェア若しくはソフトウェア又は両方のアイテムの組み合わせのものが機能し本発明によるビデオ信号処理方法を変更することなく単一の機能を形成することを排除しない。
上記ハードウェア又はソフトウェアアイテムは、ワイヤード電子回路又は適正にプログラムされた集積回路によるなど、幾つかの態様で実現可能である。かかる集積回路は、コンピュータ又はエンコーダの中に含ませることができる。後者の場合、当該エンコーダは、オブジェクトの形状又はその相補のものを符号化すべきかどうかを判定するための情報のアイテムと、前述したように、当該情報の関数として当該形状又はその相補形を符号化する符号化手段を有する。ここで言う情報又は手段は、上で述べたようにハードウェア又はソフトウェアアイテムとなる。
当該集積回路は、命令のセットを有する。したがって、この命令セットは、例えばコンピュータプログラムメモリ又はエンコーダメモリに含まれ、当該コンピュータ又はエンコーダをして当該符号化方法の種々のステップを実行せしめるようにすることができる。
命令セットは、例えばディスクなどのデータ担体を読み取ることによりプログラムメモリにロードすることができる。サービスプロバイダも、例えばインターネットなどの通信ネットワークを介して利用可能な命令セットを構成することができる。
請求項に記載される参照符号は当該請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は請求項に記載された事項の他にステップ又は要素が存在することを排除するものではないことは明らかである。また、単数表現による要素又はステップは、かかる要素又はステップが複数存在することを排除するものではない。
Claims (12)
- 関連する形状を持つオブジェクトの幾つかのセットを有するディジタルビデオ信号を符号化する方法であって、
・オブジェクトの形状又はその相補形を符号化すべきかどうかを判定するための情報を規定するステップと、
・前記情報の関数として当該形状又は相補形を符号化するステップと、
を有する方法。 - 請求項1に記載のディジタルビデオ信号処理方法であって、前記相補形は画像フレーム内のオブジェクトの相補形である、方法。
- 請求項1に記載のディジタルビデオ信号処理方法であって、境界ボックスがオブジェクトに関連付けられ、前記相補形が当該境界ボックス内のオブジェクトの相補形である、方法。
- 請求項3に記載のディジタルビデオ信号処理方法であって、前記オブジェクトの当該境界ボックス座標を符号化するステップをさらに有する、方法。
- 請求項1ないし4のうちいずれか1つに記載のディジタルビデオ信号処理方法であって、前記情報は、オブジェクトが当該オブジェクトを有する画像と共通した境界を持つ境界ボックスを有するときにアクティブとなる、方法。
- 請求項1ないし5のうちいずれか1つに記載のディジタルビデオ信号処理方法であって、オブジェクトの境界ボックスが当該相補形の境界ボックスよりも大きいときに当該相補の形状が符号化される、方法
- エンコーダのためのコンピュータプログラムであって、命令セットを有し、これが前記エンコーダにロードされたときに前記エンコーダが請求項1ないし6のうちいずれか1つに記載の方法を実行するようにした、プログラム。
- コンピュータのためのコンピュータプログラムであって、命令セットを有し、これが前記コンピュータにロードされたときに前記コンピュータが請求項1ないし6のうちいずれか1つに記載の方法を実行するようにした、プログラム。
- 関連する形状を有するオブジェクトの幾つかのセットを有するディジタルビデオ信号を復号する方法であって、
・オブジェクトの形状又はその相補形が符号化されたものかどうかを判定する情報を得るステップと、
・前記情報の関数として前記形状又はその相補形を復号するステップと、
・前記相補形が符号化されている場合、前記相補形の関数として前記形状を得るステップと、を有する、
方法。 - 関連する形状を有するオブジェクトの幾つかのセットを有するディジタルビデオ信号を符号化する符号化器であって、オブジェクトの形状又はその相補形を符号化するかどうかを判定するための情報と、前記情報の関数として前記形状又はその相補形を符号化する符号化手段とを有する、符号化器。
- 関連する形状を有するオブジェクトの幾つかのセットを有するディジタルビデオ信号を復号する復号器であって、オブジェクトの形状又はその相補形が符号化されているかどうかを判定する情報を取得し、前記情報の関数として前記形状又はその相補形を復号し、前記相補形が復号されている場合に前記相補形の関数として前記形状を得る復号手段を有する、復号器。
- ディジタルビデオ復号を受信することの可能なビデオ通信システムであって、前記ビデオ信号を符号化するための請求項10に記載の符号化器を具備する送信機と、当該符号化されたビデオ信号を伝送する伝送チャネルと、前記符号化されたビデオ信号を復号するための請求項11に記載の復号器を具備する受信機とを有する、システム。
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