JP2008545352A - ビデオデータ及びデータ系列を符号化及び復号化する装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、グループオブピクチャ(GOP)としてビデオストリームを符号化する手段を有するビデオデータを符号化する装置に関し、それぞれのグループは、前記グループオブピクチャの符号化に関する少なくとも1つの記述ユニットSPS,PPSを含む。本発明によれば、符号化装置は、現在のグループオブピクチャの記述ユニットが先行するグループオブピクチャに関連する記述ユニットと同じであるかを示す少なくとも1つのメッセージ(SEI)をデータのストリームに挿入する手段113を有する。また、本発明は、先行する請求項のうちの1つに従う装置で符号化されたデータのストリームをデコードする手段を有する。本発明によれば、デコーディング装置は、前記メッセージを分析する手段211、少なくとも1つの次の記述ユニットSPS,PPSが先行する記述ユニットとは異なることを前記メッセージが示す場合に少なくとも1つの次の記述ユニットをデコードし、少なくとも1つの次の記述ユニットが先行する記述ユニットと同じ場合に、それをデコードしない手段を有する。H264規格への応用。

Description

本発明は、ビデオデータ及びデータ系列を符号化及び復号化する装置及び方法に関する。
本発明は、より詳細には、符号化された画像が所定の情報量で送出され、それらが容易にデコードされるのを可能にする符号化規格に関するものである。
MPEG−2、最近ではH264のような圧縮規格は、グループオブピクチャ(GOP)の形式で符号化された画像を送出し、後者は、グループオブピクチャの構造を記述する情報を含む。この情報は、その後、画像のデコーディングのためにデコーダで利用できる。
H264規格では、符号化されたビデオストリームは、それぞれのグループオブピクチャ(GOP)及びそれぞれのGOPのピクチャを記述する一連のヘッダタイプのユニットを有する。これらのヘッダは、NAL(Network Adaptation Layer)でダビングされる。これらのヘッダは、特に、SPS(Sequence Parameter Set)タイプのNAL又はPPSタイプ(Picture Parameter Set)のNALである。これらのNALは、それらが属するGOPの開始で送出される。それぞれのGOPは、SPSタイプのNALで開始し、次いでPPSタイプのNAL、次いでIDR(Instantaneous Decoding Refresh)タイプのNAL、及びその後、一連のタイプI,B又はPピクチャとなる。PPSタイプのNALは、後続する画像により使用されるように、GOPの中央に挿入することができ、特に、ピクチャタイプのそれぞれのNALの前にPPSタイプのNALを有することができる。SPSタイプのNALは、一連のGOPのピクチャについて、(H264規格で知られるように)それらのプロファイル及びそれらのレベルを示す。
PPSタイプのNALは、使用されるエントロピー符号化のタイプ(CABAC又はCAVLC)を示すが、ベース量子化のインターバルをも示す。
SPS及びPPSタイプのNALは、サービス品質を保証するように、それぞれのGOPの開始で放出されるが、これら同じSPS及びPPSは、数回にわたり放出され、すなわち同一のSPS及び同一のPPSは、幾つかGOPにわたりピクチャのデコーディングに利用できる。これらのデコーディングは時間的に比較的高価であって不必要であるが、前に放出されたデコードされたGOPの間にこれらのシンタックスエレメントが潜在的に読み取られかつデコードされるたびに、それらのデコーディングが実行されることをH264規格は規定している。
したがって、本発明は、更に効果的なデコーディングを可能にするデータの符号化を提案する。本発明は、H264タイプの符号化に限定されないが、冗長なデータが送信されて、有効なデータのデコーディングを可能にするためにデコーディングを必要としないデータストリームに適用することもできる。これらの冗長なデータは、特に使用される符号化のタイプによるものであって、特にデータ構造がストリームにおいて数回にわたり再生されるときであり、ヘッダが符号化構造に関連され、ストリームを通して構造が保存される場合に関連されるデータのそれぞれのグループについて異ならないことが可能である。
このため、本発明は、グループオブピクチャとしてビデオストリームを符号化する手段を有する、ビデオデータを符号化する装置に関するものであり、それぞれのグループオブピクチャは、前記グループオブピクチャの符号化に関連して少なくとも1つの記述ユニットを有する。
本発明によれば、本装置は、データのストリームに、現在のグループオブピクチャの記述ユニットが先行するグループオブピクチャに関連する記述ユニットと同一であるかを示す少なくとも1つのメッセージを挿入する手段を有する。
メッセージの挿入は、デコーディング装置によりこれらデータの復号化の間に受信された全てのデータをデコードしないことを可能にする。データの符号化の間のメッセージの挿入は、符号化されたデータのその後の復号化と互換性がなければならない。好ましくは、挿入されたメッセージは、デコーダにより理解される必要があるか、データの復号化を妨げることなしにデコーダにより無視される必要がある。このように、本発明に係る符号化装置により符号化されたデータ系列は、デコーディング装置と互換性があることが好ましい。
有利な実施の形態によれば、前記メッセージを挿入する手段は、それぞれのグループオブピクチャの開始で前記メッセージを挿入する。
このようにして、これにより、それらの受信の間にデータの復号化がスピードアップされる。
好ましくは、それぞれのグループオブピクチャは、それぞれのグループオブピクチャについて2つの記述ユニットを含み、第一の記述ユニットは、グループのそれぞれのピクチャについて使用される符号化モードに関連し、第二の記述ユニットは、符号化装置により使用される符号化パラメータに関連する。
好ましくは、本装置は、先行するグループオブピクチャの記述ユニットに関してそれが新しいときに、少なくとも1つの記述ユニットを記録することが意図される、前記記述ユニットの少なくとも1つを記録する手段を有する。
有利なことに、符号化装置は、H264符号化規格に準拠する。
有利なことに、前記メッセージは、SEIタイプのメッセージである。
SEIメッセージは、H264規格により認識される。SEIメッセージの使用は、H264規格に従い、本発明を実現するコーダ及びデコーダとの互換性を保持するのを可能にする。したがって、デコーダがメッセージを受信したとき、それを解釈することに続くか、それを無視し、後者のケースでは、本発明を実現しない。
好適な実施の形態によれば、前記メッセージは、それぞれの記述ユニットを示し、その記述ユニットは、先行するグループに関連する対応する記述ユニットに同一である。
第二の態様によれば、本発明は、グループオブピクチャとしてピクチャのストリームを符号化するビデオデータを符号化する方法に関し、それぞれのグループオブピクチャは、前記グループオブピクチャの符号化に関連する少なくとも1つの記述ユニットを含む。本発明によれば、符号化方法は、現在のグループオブピクチャの記述ユニットが先行するグループオブピクチャに関連する記述ユニットと同一であるかを示す少なくとも1つのメッセージのデータのストリームへの挿入のステップを含む。
第三の態様によれば、本発明は、先行する請求項のうちの1つに従う装置で符号化されるデータのストリームをデコードする手段を有する、ビデオデータをデコードする装置に関する。本発明によれば、デコーディング装置は、前記メッセージを分析する手段、このユニットが先行する記述ユニットとは異なることを前記メッセージが示す場合に、少なくとも1つの次の記述ユニットをデコードし、同一である場合にそれをデコードしない手段を有する。
好ましくは、デコーディング装置は、それが新しいときに受信された少なくとも1つの記述ユニットを記録することが意図される、前記記述ユニットのうちの少なくとも1つを記録する手段を含む。
第四の態様によれば、本発明は、先行する請求項のうちの1つに係る装置で符号化されたビデオデータをデコードする方法に関する。本発明によれば、デコーディング方法は、前記メッセージを分析するステップ、少なくとも1つの記述ユニットが先行する記述ユニットと異なることを前記メッセージが示す場合に少なくとも1つの記述ユニットをデコードし、少なくとも1つの記述ユニットが先行する記述ユニットと同一である場合にこのユニットをデコードしないステップとを含む。
第五の態様によれば、本発明は、デジタルデータグループを含むデジタルデータ系列に関し、それぞれのグループは、第一のタイプのフィールド、第二のタイプの少なくとも1つのフィールド、第四のタイプの複数のフィールドを含む。本発明によれば、第一のタイプのフィールドは、第二のタイプのフィールドが時間的に先行するグループの第二のタイプのフィールドと同じであるか、異なるかを示す。
本発明は、添付図面を参照して、全体的に限定するものではない、有利な例示的な実施の形態及び実現のモードにより良好に理解され、例示される。
様々な図面で表されるモジュールは、物理的に区別可能なユニットに対応する場合、又は対応しない場合がある機能的なユニットである。たとえば、これらモジュール又はそのうちの幾つかは、1つのコンポーネントに互いにグループ化されるか、同一のソフトウェアの機能を構成する場合がある。逆に、幾つかのモジュールは、個別の物理的なエンティティから構成される場合がある。
以下の記載は、H264規格に従ってデータの符号化に基づいている。この例示的な実現は、このタイプの符号化に限定されない。本発明は、その後の使用を容易にするように、情報がストリームに挿入される符号化のタイプに実際に関連する。
従来技術では、GOPの構造は、SPS及びPPSタイプのNALを含み、次いで、タイプIDR,I,B又はPに従って符号化されるGOPのピクチャを符号化する一連のNALを含む。ピクチャを符号化するNALは、ピクチャNALの復号化の間にSPS及びPPSタイプのNALを参照する。
図1に記載される実施の形態によれば、H264タイプのコーダは、それぞれのGOPの開始で、SEIタイプのメッセージを挿入する。このメッセージは、その直後のSPS及びPPSタイプのNALに関連する。
SEIメッセージのレンジは、このSEIメッセージに続くSPS及びPPSのNALのペアに制限され、したがって、SEIメッセージは、SPS及びPPSヘッダのそれぞれの送信の前に送信される。
以下の表は、タイプ6のペイロードのタイプを使用して、SEIメッセージのペイロード部分を例示しており、以下の表で表されるタイプ“user_data_unregistered”のペイロードにH264規格において対応する。
Figure 2008545352
128ビットのワード“uuid_iso_iec_11578”は、メッセージのタイプをデコーディングフェーズの間にデコーダに示す。H264規格は、その意味の関数としてこのワードの値の所定の数を規定する。これらの値のうちの1つは、タイプ“user_data_payload”のメッセージを含むことを示す。
ワード“user_data_payload_byte”は、SEIメッセージの一部を構成する8ビットワードである。このワードは、プロプライエタリアプリケーションに関連するデータを符号化するために使用され、以下に符号化されるように、本発明に関するデータを符号化するために使用される。
PayloadSizeは、UUIDについて16及び“user_data_payload_byte”について1を含む17バイトに等しい。
ワード“user_data_payload_byte”は、以下のように符号化される。
0x00:2NALユニットのSPS及びPPSは、先行するGOPのデコーディングの間に使用されるものとは共に異なる。
0x01:NALユニットのSPSは新しいが、NALユニットのPPSは先行するGOPのデコーディングの間に使用されるものと同じである。
0x02:NALユニットのPPSは新しいが、NALユニットのSPSは先行するGOPのデコーディングの間に使用されるものと同一である。
0x03:2NALユニットのSPS及びPPSは、先行するGOPのデコーディングの間に使用されるものと共に同じである。
図2は、本発明の好適な実施の形態に係る符号化装置を表す図である。
現在のフレームFnは、そこで符号化されるようにコーダの入力で与えられる。このフレームは、16×16画素のグループの対応する、マクロブロックと呼ばれるグループオブピクセルとして符号化される。それぞれのマクロブロックは、イントラ又はインターモードで符号化される。イントラモードにあるか、又はインターモードにあるかで、マクロブロックは、再構成されたフレームに基づいて符号化される。モジュール109は、ピクチャのコンテンツに関数として、現在のピクチャのイントラモードにおける符号化モードを判定する。イントラモードでは、P(図2で表される)は、前にエンコード、デコード及び再構成された現在のフレームFnのサンプルから構成される(図2におけるuF’n、uはフィルタリングされないことを意味する)。インターモードでは、Pは、1以上のフレームF’n-1に基づいた動き予測に基づいて構成される。
動き予測モジュール101は、現在のフレームFnと少なくとも1つの先行するフレームF’n-1との間の動き予測を確立する。この動き予測に基づいて、現在のピクチャFnがインターモードで符号化される必要があるとき、動き補償モジュール102は、フレームPを生成する。
減算器103は、符号化されるべきピクチャFnとピクチャPの間の差である信号Dnを生成する。その後、このピクチャは、モジュール104におけるDCT変換により変換される。変換されるピクチャは、その後、量子化モジュール105により量子化される。その後、ピクチャは、モジュール111により認識される。その後、CABACタイプ(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)のエントロピー符号化モジュール112は、それぞれのピクチャをエンコードする。
それぞれ逆量子化及び逆変換のためのモジュール106及び107は、変換及び量子化後の差D’nを再構成し、その後、逆量子化及び逆変換を行う。
モジュール109に従って、ピクチャがイントラモードで符号化されたとき、イントラ予測モジュール108は、ピクチャを符号化する。ピクチャuF’nは、信号D’nと信号Pの合計として、加算器114の出力で得られる。このモジュール108は、フィルタリングされていない再構成されたピクチャF’nを入力として受ける。
フィルタリングモジュール110は、ピクチャuF’nに基づいてフィルタリングされた再構成されたピクチャF’nを得ることが可能である。
エントロピー符号化モジュール112の出力で、NALの形式でこのように符号化されたピクチャは、関連されるSPS及び/又はPPSタイプのNALにより、モジュール113に送出される。
モジュール113は、SPS及びPPSタイプのNALを記録することが意図される、2つのレジスタ115及び114を有する。これら2つのレジスタは、SPS及びPPSタイプの幾つかのNALを記録することができる。H264規格は、特に、幾つかのGOPにわたりSPS及びPPSのNALを機能するのを可能にする32SPSのNALの記録と256PPSのNALの記録を想定している。
新たなGOPがモジュール113で受信されたとき、受信されたSPS及びPPSのNALは、レジスタ115及び114に記録されるNALとそれぞれ比較される。新たなSPS及びPPSのNALが記録されている最後のNALと異なる場合、新たなSPS及びPPSのNALは、レジスタ115及び114にそれぞれ書き込まれる。その後、モジュール113は、出力としてGOPを送出する前にGOPの開始で挿入されるSEIメッセージを準備する。
このSEIメッセージは、SPS及びPPSのNALが新しいか、又は新しくないかに従って、図1に記載されるSEIメッセージに一致する。
図3は、本発明に係る復号化装置を表す。
モジュール211は、デコードされるべきGOPを入力として受ける。このモジュール211は、SPSタイプの少なくとも1つのNALを記録するレジスタ210及びPPSタイプの少なくとも1つのNALを記録するレジスタ209を利用可能である。
モジュール211がGOPを受けたとき、GOPの開始に位置されるSEIメッセージをデコードする。モジュール211で行われるデコーディングの詳細なフローチャートは、図4に与えられる。
SEIメッセージの分析の関数として、PPS及びSPSタイプのNALは、図4に示されるようにデコードされるか、無視される。SEIメッセージで新しいとして定義された場合、それらはデコードされ、さもなければ、それらはデコードされない。SPS及びPPSのNALは、それらが新しいとして検出された場合に、レジスタ210及び209でそれぞれ記録される。特に、それらはデコードされ、適切なレジスタに記録される。特に、後続のGOPの受信の間、SPS及びPPSのNAL又はそれらのうちの1つが先行するGOP又は更に先のGOPのSPS及びPPSのNALに関して新しくないことを、このGOPに属するSEIメッセージが示す場合、それらを少なくとも1つの先行するGOPのSPS及びPPSの値と比較することができることが重要である。
このSEIメッセージがデコードされたとき、SPS及びPPSのNALの値が利用可能であるとき、それらが新しくないケースでレジスタのコンサルテーションによるか、それらが新しい場合に現在の値のデコーディングにより、ピクチャタイプのNALは、エントロピーデコーディングモジュール201に送出される。
エントロピー復号化モジュール201は、図2のモジュール112とは逆の動作を実行する。その後、係数のセットを取得するように、データは記録モジュール202に送出される。これらの係数は、モジュール203における逆量子化及びモジュール204における逆DCT変換を受け、その出力で、Dnの変形されたバージョンであるマクロブロックD’nを得る。予測ブロックPは、マクロブロックuF’nを再構成するため、加算器205によりD’nに加算される。ブロックPは、イントラモードにおける符号化のケースで、モジュール207により、マクロブロックuF’nのインターモードにおける符号化の間又はイントラ予測の後、先行するデコードされたフレームの、モジュール208により実行される動き補償の後に得られる。フィルタ206は、歪みの作用を低減するように信号uF’nに印加され、再構成されたフレームF’nは、一連のマクロブロックに基づいて形成される。
図4は、本発明に係るGOPデコーディング方法の動作に関するフローチャートである。
ステップS1の間、SEIメッセージが読み取られる。このメッセージは、現在のGOPの最初のNALを構成する。ステップS2の間、このSEIメッセージがデコードされる。より詳細には、本発明に関連して、SPS及びPPSのNALが新しいかを調べるように、フィールド“user_data_payload_byte”がデコードされる。
ステップS3の間、SPS NALが先行するGOPのそれと同一であるか否かを調べるため、このフィールドのコンテンツがテストされる。SEIメッセージが値0x00又は0x01に等しい場合、SPS NALは新しく、ステップS4に進む。このステップS4の間、SPS NALをデコードし、ステップS5に進む。さもなければ、ステップS3のテストの間、SPS NALが新しくない場合、ステップS4を介して進むことなしに、ステップS5に進む。ステップS5の間、SEIメッセージをテストして、現在のGOPのPPS NALが先行するGOPのそれと同じであるか否かを判定する。SEIメッセージが値0x00又は0x02に等しい場合、PPS NALは新しく、ステップS6に進む。このステップS6の間、PPS NALをデコードし、ステップS7に進む。さもなければ、ステップS5のテストの間、SPS NALが新しくない場合、ステップS4を介して進むことなしに、ステップS7に進む。ステップS7の間、先行するGOPからデコード又は回復されたPPS及びSPSの値に基づいてGOPのピクチャをデコードする。
このように、SPS及びPPSのNALが少なくとも直前のGOPのSPS及びPPSのNALに関して新しくないとき、ステップS4及びS6は実行されず、これにより、時間の節約及びエントロピーデコーディングのレベルでのデコーディングの簡単さが提供される。
本発明に係るGOPの構造を表す図である。 本発明に係る符号化装置を表す図である。 本発明に係る復号化装置を表す図である。 GOPの復号化の間のGOPの分析に関するフローチャートである。

Claims (12)

  1. グループオブピクチャ(GOP)としてビデオストリームを符号化する手段を含むビデオデータを符号化する装置であって、
    それぞれのグループオブピクチャは、前記グループオブピクチャの符号化に関連する少なくとも1つの記述ユニットを含み、
    当該装置は、
    現在のグループオブピクチャの記述ユニットが先行するグループオブピクチャに関連する記述ユニットと同じであるかを示す少なくとも1つのメッセージをデータのストリームに挿入する手段を有する、
    ことを特徴とする装置。
  2. 前記メッセージを挿入する手段は、それぞれのグループオブピクチャの開始で前記メッセージを挿入する、
    ことを特徴とする請求項1記載の符号化装置。
  3. それぞれのグループオブピクチャは、それぞれのグループオブピクチャについて2つの記述ユニットを含み、第一の前記記述ユニットは、それぞれのグループのピクチャについて使用される符号化モードに関連し、前記第二の記述ユニットは、符号化装置により使用される符号化パラメータに関連する、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の符号化装置。
  4. 少なくとも1つの記述ユニットが先行するグループオブピクチャの記述ユニットに関して新しいとき、前記少なくとも1つの記述ユニットを記録することが意図される、前記記述ユニットの少なくとも1つを記録する手段を有する、
    ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか記載の符号化装置。
  5. 当該装置は、H264符号化規格に従う、
    ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか記載の符号化装置。
  6. 前記メッセージは、SEIタイプのメッセージである、
    ことを特徴とする請求項5記載の符号化装置。
  7. 前記メッセージは、それぞれの記述ユニットについて、どの記述ユニットが、先行するグループオブピクチャに関連する対応する記述ユニットと同じであるかを示す、
    ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか記載の符号化装置。
  8. グループオブピクチャ(GOP)としてピクチャのストリームを符号化するビデオデータを符号化する方法であって、
    それぞれのグループオブピクチャは、前記グループオブピクチャの符号化に関連する少なくとも1つの記述ユニットを含み、
    当該方法は、
    現在のグループオブピクチャの記述ユニットが、先行するグループオブピクチャに関連する記述ユニットと同じであるかを示す少なくとも1つのメッセージをデータのストリームに挿入するステップを有する、
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項1乃至8の何れか記載の装置で符号化されたデータのストリームをデコードする手段を有するビデオデータを復号化する装置であって、
    当該装置は、
    前記メッセージを分析する手段と、
    少なくとも1つの次の記述ユニットが先行する記述ユニットと異なることを前記メッセージが示す場合に、前記少なくとも1つの次の記述ユニットをデコードし、さもなければ、少なくとも1つの次の記述ユニットが先行する記述ユニットと同じである場合に、前記少なくとも1つの記述ユニットをデコードしない手段と、
    を有することを特徴とする装置。
  10. 少なくとも1つの記述ユニットが新しいとき、受信された少なくとも1つの記述ユニットを記録することが意図される、前記記述ユニットの少なくとも1つを記録する手段を有する、
    ことを特徴とする請求項8記載の復号化装置。
  11. 請求項1乃至10の何れか記載の装置で符号化されたビデオデータを復号化する装置であって、
    当該方法は、
    前記メッセージを分析するステップと、
    少なくとも1つの記述ユニットが先行する記述ユニットと異なることを前記メッセージが示す場合に、前記少なくとも1つの記述ユニットをデコードし、さもなければ、少なくとも1つの記述ユニットが先行する記述ユニットと同じである場合に、前記少なくとも1つの記述ユニットをデコードしないステップと、
    を有することを特徴とする方法。
  12. デジタルデータグループを含むデジタルデータ系列であって、
    それぞれのグループは、第一のタイプのフィールド、第二のタイプの少なくとも1つのフィールド、及び第四のタイプの複数のフィールドを含み、
    第一のタイプのフィールドは、第二のタイプのフィールドが時間的に先行するグループの第二のタイプのフィールドと同じであるか又は異なるかを示す、
    ことを特徴とするデジタルデータ系列。

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