JP2007306160A - 画像符号化装置及び符号化方法並びに画像復号化装置及び復号化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一定数のピクチャ毎に特殊再生用のピクチャを含めて符号化する。そして、フレーム間予測符号化方式を用いて特殊再生用ピクチャを符号化する場合には、参照先をフレーム内予測符号化方式による符号化ピクチャか、同様の参照先制限を受けたフレーム間予測符号化方式による符号化ピクチャに制限する。
【選択図】 図6
Description
しかしながら、このような柔軟な参照画像の選択を許容したことによる高能率符号化の実現は、特殊再生時の問題を提起する(特許文献1参照)。
また、本発明の別の目的は、本発明に係る符号化装置及び符号化方法により符号化された動画像情報を復号化する復号化装置及び復号化方法を提供することにある。
<第1の実施形態>
図2は、本発明の第1の実施形態に係る画像符号化装置かつ画像復号化装置の一例としてのビデオカメラ(VCR)の構成例を示すブロック図である。
ユーザがUI処理部10を介して記録開始を指示すると、制御部20は映像入力部100、符号化処理部200、記録処理部300を制御して記録処理を開始する。記録時、被写体映像は映像入力部100により撮影され、デジタル画像データとして出力される。画像データは、符号化処理部200で符号化され、データ量を圧縮された符号化画像データとして出力される。なお、本実施形態においては、後述する特殊再生用ピクチャの処理も符号化処理部200で行なう。符号化画像データは、記録処理部300で記録媒体400に適応した信号処理が施された後、記録媒体400に記録される。
次に、本実施形態の符号化処理部200の構成及び動作について説明する。
図3は、本実施形態の符号化処理部200の構成例を示すブロック図である。
図において、映像入力部100が出力するデジタル画像データは、画像入力部210を介して供給される。減算器212は、入力画像データから、後述する予測画像情報を減算する。変換部(DCT)214は、減算器212の出力する、画像の差分データ(予測誤差データ)に対して4×4の整数直交変換を適用する。
画像入力部210から入力された画像データは、減算器212で予測画像データを減算され、予測画像データとの差分データが得られる。差分データは、変換部214でDCT等の整数直交変換が施され、周波数成分データに変換される。各周波数成分に対応する変換係数は、量子化部216で所定のステップ幅で量子化される。量子化された変換係数データはエントロピー符号化部218で圧縮符号化される。さらに、エントロピー符号化部218では、後述する予測符号化ピクチャに関する情報も含め、多重化されて圧縮符号化される。
量子化部216で量子化された変換係数を逆量子化部230で逆量子化し、変換係数を復元する。復元された変換係数は、さらに逆整数直交変換部232で逆整数直交変換を行なうことで、入力画像データと予測画像データとの差分データとして復元される。復元された差分データに対し、加算器234で後述する予測画像データを加算することにより、入力画像の復元画像データ(局所復号画像データ)が得られる。
このイントラ予測符号化方式による予測画像データは、スイッチ部260から減算器212や加算器234に送られ、予測画像差分データと復元画像データの生成に使われる。
加算器234で復元画像データを得るまでは上述した通りであるため、説明を省略する。加算器234で得られた復元画像データは、後述するブロック単位の境界におけるデータの不連続性(ブロックひずみ)を排除するために、デブロッキングフィルタ部250に送られる。デブロッキングフィルタ部250では、ブロック境界に隣接する画素データに対して所定のフィルタ処理を施し、ブロック境界のデータの不連続性を抑圧する。ただし、デブロッキングフィルタはオプションであり、復元画像データにおけるブロックひずみが十分に少ないと判断されるときは、フィルタ処理を行わなくてもよい。
このインター予測符号化方式による予測画像データは、スイッチ部260から減算器212や加算器234に送られ、予測画像差分データと復元画像データの生成に使われる。
制御部280においてピクチャ単位で選択された予測符号化方式(I,P,B)は、エントロピー符号化部218に送られ、符号化データに多重化される。
図5は、図2の符号化処理部200に入力される符号化対象ピクチャと、H.264符号化方式で許容される参照関係の例を説明する概念図である。
さらに、図中の矢印は、インター予測符号化ピクチャ(PピクチャあるいはBピクチャ)が用いる参照画像データを示している。すなわち、本例において、ピクチャP5は、前GOPのピクチャP14を参照している。ピクチャP11は、ピクチャP5を参照している。ピクチャP8は、ピクチャI2を参照している。ピクチャP14は、ピクチャP8を参照している。一方、ピクチャB0はピクチャP14とB1を参照している。ピクチャB1はピクチャP14とI2を参照している。
図6において、2000及び2001はGOP、2100及び2101はIピクチャ、2200〜2203と2300〜2303はPピクチャを表している。
まず、符号化時に各ピクチャの符号化方式の選択が開始される。符号化対象ピクチャが符号化処理部200に入力されると(S2401)、入力されたピクチャに対して、イントラ符号化方式を適用するかどうかを、所定の方法で判断する(S2402)。イントラ符号化方式を適用しなければ、H.264方式で行われる通常の方法で、符号化方式を選択する(S2403)。一般的には、入力される最初の2枚のピクチャに対しては双方向予測符号化方式が選択、決定される。
なお、制限されたPピクチャの符号化画像データには、制限されたPピクチャであることをメタデータとして多重化する。
図4は、図2の復号化処理部600の構成例を示すブロック図である。
再生処理部500からの符号化データは、データ入力部610から入力される。また、システム全体の制御部(図2の20)からの復号化処理の指示は、制御入力部611を介して入力される。エントロピー復号化処理部612は、エントロピー符号化された符号化データに対して復号化処理を行ってデータ伸長する。エントロピー復号化処理部612では、符号化データに多重化された動き情報等のメタデータも生成する。
予測方式制御部680は、エントロピー復号化処理部612で生成された動き情報等の予測符号化に関するメタデータに従って、ピクチャ単位で予測復号化処理方法を制御する。
次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態も第1の実施形態で説明したビデオカメラに適用可能であるため、第1の実施形態で説明した内容については省略する。
復号化処理 Iピクチャ2600、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2800、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2701、
復号化処理 Iピクチャ2601、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2703、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2803、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2704、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2805、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2706、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2806、
復号化処理 Iピクチャ2604、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2808、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2709、
復号化処理 Iピクチャ2605、
復号化処理 第1の制限付Pピクチャ2711、
復号化処理 第2の制限付Pピクチャ2811、
:
まず、符号化時に各ピクチャの符号化方式の選択が開始される。符号化対象ピクチャが符号化処理部200に入力されると(S2901)、入力されたピクチャに対して、イントラ符号化方式を適用するかどうかを、所定の方法で判断する(S2902)。イントラ符号化方式を適用しなければ、H.264方式で行われる通常の方法で、符号化方式を選択する(S2903)。一般的には、入力される最初の2枚のピクチャに対しては双方向予測符号化方式が選択、決定される。
上述の実施形態では、インター予測方式を利用したビデオカメラに本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明は、インター予測方式を利用したビデオプレーヤやビデオレコーダなど、他の機器においても同様に適用可能である。そして、本発明を適用することにより、符号化効率の低下を抑制しながら、特殊再生を容易に行うことが可能となる。
つまり、上述の実施形態を実現するためのプログラムファイルをクライアントコンピュータに提供するサーバ装置も本発明の一つである。
さらに、上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムは、その一部をコンピュータに装着される拡張ボード等のファームウェアで構成してもよいし、拡張ボード等が備えるCPUで実行するようにしてもよい。
Claims (13)
- 動画像を構成する各ピクチャを、フレーム内予測符号化方式、フレーム間予測符号化方式のいずれかを用いて符号化する符号化装置であって、
各ピクチャに適用する符号化方式を選択する制御手段と、
前記制御手段が選択した符号化方式に基づいて各ピクチャを符号化する符号化手段とを有し、
前記制御手段が、
予め定められた周期に対応する各ピクチャに対しては、前記フレーム内予測符号化方式もしくは、参照先画像が前記予め定められた周期に対応する他のピクチャに制限された前記フレーム間予測符号化方式を選択するとともに、
残りのピクチャについては、前記フレーム内符号化方式又は、参照先画像に前記制限のない前記フレーム間予測符号化方式のいずれかを選択することを特徴とする符号化装置。 - 前記ピクチャを連続する予め定められた数毎にグループとして管理する管理手段を更に有し、
前記制御手段が、
前記予め定められた周期に対応するピクチャに対して前記フレーム間予測符号化方式を選択する際には、前記参照先画像を、当該ピクチャと同一グループに属し、かつ前記予め定められた周期に対応する他のピクチャに制限することを特徴とする請求項1記載の符号化装置。 - 前記制御手段が、前記予め定められた周期に対応するピクチャに対して前記フレーム間予測符号化方式を選択する際、前記参照先画像を、符号化対象のピクチャよりも時間的に先行するピクチャとすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の符号化装置。
- 前記制御手段が、前記動画像を構成するピクチャのうち、前記予め定められた周期に対応するピクチャのnピクチャ(nは自然数)置きのピクチャの各々と時間的に近接するピクチャについても、前記予め定められた周期に対応するピクチャと同様の符号化方式の選択を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の符号化装置。
- さらに、前記符号化手段が符号化したデータに、適用された符号化方式を表す情報を付加して出力する出力手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の符号化装置。
- 符号化された動画像情報を受信し、復号化する復号化装置であって、
前記符号化された動画像情報は、フレーム内予測符号化方式で符号化された第1のピクチャ、フレーム間予測符号化方式で符号化された第2のピクチャであり、参照先画像が前記第1のピクチャもしくは他の第2のピクチャに制限されている第2のピクチャ及び、参照先画像が制限されていないフレーム間予測符号化方式で符号化された第3のピクチャから構成される符号化データと、各ピクチャの符号化に用いられた符号化方式を表す情報とを含み、
前記動画情報から、前記符号化方式を表す情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記符号化方式を表す情報に基づいて、前記動画像情報に含まれる符号化データを復号化する復号化手段と、
高速再生の実行指示を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記高速再生の実行指示を検出した場合には、前記符号化データのうち、前記第1及び第2のピクチャのみを復号化させ、前記検出手段が前記高速再生の実行指示を検出しない場合には、前記第1、第2及び第3のピクチャを復号化させる再生制御手段を有することを特徴とする復号化装置。 - さらに、前記復号化の結果得られる動画像情報を表示する表示手段を有し、
前記再生制御手段が、
前記検出手段が前記高速再生の実行指示を検出した場合には、前記動画像情報を構成する複数のピクチャが前記高速再生の速度に対応した一定間隔で表示されるように、前記第1及び第2のピクチャの一部を選択して前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項6記載の復号化装置。 - 前記再生制御手段が、前記高速再生の速度が予め定められた速度を超える場合、前記選択された第1及び第2のピクチャに加え、選択された第1及び第2のピクチャに時間的に近接した、他の第1又は第2のピクチャも前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項7記載の復号化装置。
- 動画像を構成する各ピクチャを、フレーム内予測符号化方式、フレーム間予測符号化方式のいずれかを用いて符号化する符号化方法であって、
各ピクチャに適用する符号化方式を選択する制御ステップと、
前記制御ステップが選択した符号化方式に基づいて各ピクチャを符号化する符号化ステップとを有し、
前記制御ステップが、
予め定められた周期に対応する各ピクチャに対しては、前記フレーム内予測符号化方式もしくは、参照先画像が前記予め定められた周期に対応する他のピクチャに制限された前記フレーム間予測符号化方式を選択するとともに、
残りのピクチャについては、前記フレーム内符号化方式又は、参照先画像に前記制限のない前記フレーム間予測符号化方式のいずれかを選択することを特徴とする符号化方法。 - 符号化された動画像情報を受信し、復号化する復号化方法であって、
前記符号化された動画像情報は、フレーム内予測符号化方式で符号化された第1のピクチャ、フレーム間予測符号化方式で符号化された第2のピクチャであり、参照先画像が前記第1のピクチャもしくは他の第2のピクチャに制限されている第2のピクチャ及び、参照先画像が制限されていないフレーム間予測符号化方式で符号化された第3のピクチャから構成される符号化データと、各ピクチャの符号化に用いられた符号化方式を表す情報とを含み、
前記動画像情報から、前記符号化方式を表す情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップが取得した前記符号化方式を表す情報に基づいて、前記動画像情報に含まれる符号化データを復号化する復号化ステップと、
高速再生の実行指示を検出する検出ステップと、
前記検出ステップが前記高速再生の実行指示を検出した場合には、前記符号化データのうち、前記第1及び第2のピクチャのみを復号化させ、前記検出ステップが前記高速再生の実行指示を検出しない場合には、前記第1、第2及び第3のピクチャを復号化させる再生制御ステップを有することを特徴とする復号化方法。 - コンピュータを、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の符号化装置として機能させるためのプログラム。
- コンピュータを、請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の復号化装置として機能させるためのプログラム。
- 請求項11又は請求項12に記載のプログラムの少なくとも一方を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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