JP2009246432A - 動画像復号化装置および動画像復号化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動きベクトル復号化部12は、参照方向の異なる2つのマクロブロック間において、そのマクロブロックに属するサブマクロブロックの動きベクトル情報を交互に復号化し、ブロック境界強度計算部13は、2つのマクロブロック間でのサブマクロブロックが復号されるごとに、そのサブマクロブロックの位置に対応した予測対象ブロックについてのブロック境界強度bSを計算する。
【選択図】 図1
Description
また、MPEG−2では、動き補償のマクロブロックサイズは16×16画素に固定されていたが、H.264/AVCでは、16×16画素以外にも、16×8画素、8×16画素、8×8画素、8×4画素、4×8画素、4×4画素の7種類のマクロブロックサイズが用意され、これらのマクロブロックサイズを任意に選択できるようにすることで、きめ細やかな動き補償が実現されている。
このデブロッキングフィルタは、ループ内フィルタとして符号化ループに組み込まれており、復号画像に対して適応的に重み付けを行うことで予測画像を生成する。H.264/AVC規格では、このようなデブロッキングフィルタを用いることにより、動き補償における予測誤差からブロック・ノイズの影響を除去し、符号化効率の向上が図られている。
そして、デブロッキングフィルタでは、ブロック境界強度bSを計算するため、L0/L1方向それぞれの16個のサブマクロブロックの全てについて動きベクトルが復号化された後、その動きベクトルの復号化に用いられたL0/L1方向それぞれの周辺ブロックの動きベクトル情報が参照される。
具体的には、4×4画素の1個分のサブマクロブロックの動きベクトル情報が31ビットであるとすると、4×4画素の1個分のサブマクロブロックについてのブロック境界強度bSを計算するには、L0/L1方向それぞれについての今回処理対象となるサブマクロブロックの周辺の3つのサブマクロブロックの動きベクトル情報が必要となることから、6×31=186ビット分のデータを一時メモリから読み込む必要があり、16×16画素の1個分のマクロブロック全体では、16×186=2976ビット分のデータを一時メモリから読み込む必要がある。
前記第1および第2のサブ参照ブロックの動きベクトルが復号された後に、前記第1および第2のサブ参照ブロックの位置に対応した第1のサブマクロブロックについてのブロック境界強度を計算するステップと、前記第1のサブマクロブロックについてのブロック境界強度が計算された後に、前記第1の参照ブロックに属する第3のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、前記第1の予測対象ブロックについてのブロック境界強度が計算された後に、前記第2の参照ブロックに属する第4のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、前記第3および第4のサブ参照ブロックの動きベクトルが復号された後に、前記第3および第4のサブ参照ブロックの位置に対応した第2のサブマクロブロックについてのブロック境界強度を計算するステップとを備えることを特徴とする動画像復号化方法を提供する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る動画像復号化装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本願の明細書の実施形態では、フレーム内で分割された16×16画素のブロックをマクロブロックと言い、そのマクロブロックを分割した4×4画素のブロックをサブマクロブロックと言う。また、マクロブロックの予測画像を作成するために参照される16×16画素のブロックを参照ブロック、その参照ブロックを分割した4×4画素のブロックをサブ参照ブロックと言う。
図1において、動画像復号化装置には、入力ビットストリームImに含まれるエントロピー符号を復号化するエントロピー符号復号化部11、量子化された直交変換係数を逆量子化し、逆量子化された直交変換係数を逆整数変換する逆量子化逆整数変換部14、フレーム内予測およびフレーム間予測に基づいて復号画像を生成するフレーム内/フレーム間予測部15、復号対象のブロックについての動きベクトルに基づいて、参照フレームIsからフレーム間予測画像を生成する動き補償部16、ブロック境界の歪みが発生しやすいかどうかに基づいて復号画像に適応的に重み付けを行うデブロッキングフィルタ17が設けられている。
なお、入力ビットストリームImには、符号化された動画像データの他、動き補償フレーム間予測符号化(インター予測符号化)で用いられた動きベクトル情報、フレーム内予測符号化(イントラ予測符号化)で用いられたフレーム内予測情報などを含めることができる。
また、動き補償に用いられる参照フレームIsとしては、デブロッキングフィルタ処理された複数のフレームを用いることができ、例えば、Bフレームについては、未来方向のフレームを使わずに過去の2フレームを参照フレームとして指定したり、別のBフレームを参照フレームとして指定したりすることができる。
また、デブロッキングフィルタ17は、マクロブロックに含まれている互いに隣接するサブマクロブロックの境界のうち、連続性が途絶えるような段差があるような箇所を対象として、その段差を解消して滑らかにする処理を行うことができ、ブロック境界の歪みが発生しやすいかどうかを判断する指標としてブロック境界強度bSを用いることができる。そして、ブロック境界強度bSの値に応じてフィルタリング強度を変更し、それぞれのブロック境界に適したフィルタリング処理を実行することができる。
そして、エントロピー符号復号化部11にて抽出された直交変換係数が逆量子化逆整数変換部14に入力されると、逆量子化逆整数変換部14は、その直交変換係数を逆量子化し、さらに逆整数変換することで、フレーム内誤差画像およびフレーム間誤差画像を生成し、フレーム内/フレーム間予測部15に出力する。
そして、動き補償部16は、予測方向の異なる2つのサブ参照ブロックの動きベクトル情報を受け取ると、それらの動きベクトル情報に基づいて参照フレームIsを動き補償することで、フレーム間予測画像を生成し、フレーム内/フレーム間予測部15に出力する。
図2において、今回の動きベクトルの復号対象となるサブマクロブロックをMBeとし、サブマクロブロックMBeの左にはサブマクロブロックMBaが隣接し、サブマクロブロックMBeの上にはサブマクロブロックMBbが隣接し、サブマクロブロックMBeの右斜め上にはサブマクロブロックMBcが隣接しているものとする。
そして、H.264/AVC規格では、サブマクロブロックMBeの動きベクトルMVeは、以下の(1)式にて求めることができる。
ただし、
mve:入力ビットストリームIm中に出現する隣接ブロックの動きベクトルとの差分値
mvA:サブマクロブロックMBaの動きベクトルMVaの値
mvB:サブマクロブロックMBbの動きベクトルMVbの値
mvC:サブマクロブロックMBcの動きベクトルMVcの値
Median:動きベクトルMVa、MVb、MVcの3つの値のうちの中間値
なお、サブマクロブロックMBeの動きベクトルMVeの復号時に、サブマクロブロックMBcの動きベクトルMVcが未だ復号されていない場合には、サブマクロブロックMBcの動きベクトルMVcの代わりに、サブマクロブロックMBeの左斜め上に隣接するサブマクロブロックMBdの動きベクトルMVdを用いることができる。
図3において、16×16画素のマクロブロックMBを4×4画素のサブマクロブロックに分割し、サブマクロブロックSPB、SQB間の境界LKのブロック境界強度bSを求めるものとする。この場合、サブマクロブロックSPBの画素p0〜p3およびサブマクロブロックSQBの画素q0〜q3が、以下の表1に示される条件を満たすかどうかによってブロック境界強度bSが設定される。
図4−1において、マクロブロック内のサブマクロブロックの位置をi行j列(i=1、2、3、4,j=1、2、3、4)で特定するものとする。そして、L0方向の参照フレームに含まれる参照ブロック内のサブ参照ブロックの位置を(i,j)L0、L1方向の参照フレームに含まれる参照ブロック内のサブ参照ブロックの位置を(i,j)L1とすると、入力ビットストリームImdでは、サブマクロブロックは以下の順序で出現する。
(1,1)L1→(1,2)L1→(2,1)L1→(2,2)L1→(1,3)L1→(1,4)L1→(2,3)L1→(2,4)L1→(3,1)L1→(3,2)L1→(4,1)L1→(4,2)L1→(3,3)L1→(3,4)L1→(4,3)L1→(4,4)L1→(1,1)L2→(1,2)L2→(2,1)L2→(2,2)L2→(1,3)L2→(1,4)L2→(2,3)L2→(2,4)L2→(3,1)L2→(3,2)L2→(4,1)L2→(4,2)L2→(3,3)L2→(3,4)L2→(4,3)L2→(4,4)L2
すなわち、図4−2において、L0/L1方向のサブマクロブロックの動きベクトルの復号は以下の順序で行うことができる。
(1,1)L1→(1,1)L2→(1,2)L1→(1,2)L2→(2,1)L1→(2,1)L2→(2,2)L1→(2,2)L2→(1,3)L1→(1,3)L2→(1,4)L1→(1,4)L2→(2,3)L1→(2,3)L2→(2,4)L1→(2,4)L2→(3,1)L1→(3,1)L2→(3,2)L1→(3,2)L2→(4,1)L1→(4,1)L2→(4,2)L1→(4,2)L2→(3,3)L1→(3,3)L2→(3,4)L1→(3,4)L2→(4,3)L1→(4,3)L2→(4,4)L1→(4,4)L2
すなわち、L0/L1方向のサブマクロブロックの動きベクトルの復号および今回のサブマクロブロックのブロック境界強度bSの計算は以下の順序で行うことができる。
(1,1)L1→(1,1)L2→(1,1)bS→(1,2)L1→(1,2)L2→(1,2)bS→(2,1)L1→(2,1)L2→(2,1)bS→(2,2)L1→(2,2)L2→(2,2)bS→(1,3)L1→(1,3)L2→(1,3)bS→(1,4)L1→(1,4)L2→(1,4)bS→(2,3)L1→(2,3)L2→(2,3)bS→(2,4)L1→(2,4)L2→(2,4)bS→(3,1)L1→(3,1)L2→(3,1)bS→(3,2)L1→(3,2)L2→(3,2)bS→(4,1)L1→(4,1)L2→(4,1)bS→(4,2)L1→(4,2)L2→(4,2)bS→(3,3)L1→(3,3)L2→(3,3)bS→(3,4)L1→(3,4)L2→(3,4)bS→(4,3)L1→(4,3)L2→(4,3)bS→(4,4)L1→(4,4)L2→(4,4)bS
図5において、(1,1)の位置のサブマクロブロックをB1、(1,2)の位置のサブマクロブロックをB2、(2,1)の位置のサブマクロブロックをB3、(2,2)の位置のサブマクロブロックをB4、(1,3)の位置のサブマクロブロックをB5、(1,3)の位置のサブマクロブロックをB6、(2,3)の位置のサブマクロブロックをB7、(2,4)の位置のサブマクロブロックをB8、(3,1)の位置のサブマクロブロックをB9、(3,2)の位置のサブマクロブロックをB10、(4,1)の位置のサブマクロブロックをB11、(4,2)の位置のサブマクロブロックをB12、(3,3)の位置のサブマクロブロックをB13、(3,3)の位置のサブマクロブロックをB14、(4,3)の位置のサブマクロブロックをB15、(4,4)の位置のサブマクロブロックをB16とすると、L0/L1方向のサブ参照ブロックの動きベクトルの復号および今回のサブマクロブロックのブロック境界強度bSの計算は、B1→B2→・・・→B16の順序で行うことができる。
図6は、本発明の第2実施形態に係るブロック境界強度の計算に用いられるレジスタとの接続状態を示すブロック図である。
図6において、動画像復号化装置には、動きベクトル情報格納用レジスタ21および動きベクトル情報格納用メモリ22が設けられている。ここで、動きベクトル情報格納用メモリ22ではアドレスを指定してデータが読み出されるのに対して、動きベクトル情報格納用レジスタ21ではアドレスを指定することなくデータを読み出すことができ、動きベクトル情報格納用レジスタ21は、動きベクトル情報格納用メモリ22よりも容量は小さいが、データの読み出しを高速に行うことができる。なお、動きベクトル情報格納用メモリ22としては、例えば、SRAMを用いることができる。そして、動きベクトル情報格納用メモリ22は動きベクトル復号化部12に接続され、動きベクトル情報格納用レジスタ21は、動きベクトル復号化部12およびブロック境界強度計算部13に接続されている。
そして、今回のサブマクロブロックB1〜B16の動きベクトル情報と、今回のサブマクロブロックB1〜B16の周辺の復号化済のサブマクロブロックB1〜B16の動きベクトル情報に基づいて、今回のサブマクロブロックB1〜B16のブロック境界強度bSを順次計算し、図1のデブロッキングフィルタ17に順次出力する。
このため、今回のサブマクロブロックB1〜B16の周辺のサブマクロブロックB1〜B16の動きベクトル情報を動きベクトル情報格納用レジスタ21に保持することで、そのサブマクロブロックB1〜B16の動きベクトル情報を動きベクトル情報の復号処理とブロック境界強度bSの計算処理に使い回すことができ、ブロック境界強度bSの計算時に周辺のサブマクロブロックB1〜B16の動きベクトル情報を動きベクトル情報格納用メモリ22から再度読み出す必要がなくなることから、回路規模の増大を抑制しつつ、ブロック境界強度bSの計算時のサイクル数を削減することが可能となる。
図7において、L0/L1方向のサブ参照ブロックの動きベクトルの復号は以下の順序になる。
(1,1)L1→(1,2)L1→(1,1)L2→(1,2)L2→(2,1)L1→(2,2)L1→(2,1)L2→(2,2)L2→(1,3)L1→(1,4)L1→(1,3)L2→(1,4)L2→(2,3)L1→(2,4)L1→(2,3)L2→(2,4)L2→(3,1)L1→(3,2)L1→(3,1)L2→(3,2)L2→(4,1)L1→(4,2)L1→(4,1)L2→(4,2)L2→(3,3)L1→(3,4)L1→(3,3)L2→(3,4)L2→(4,3)L1→(4,4)L1→(4,3)L2→(4,4)L2
(1,1)L1→(1,2)L1→(1,1)L2→(1,2)L2→(1,1)bS→(1,2)bS→(2,1)L1→(2,2)L1→(2,1)L2→(2,2)L2→(2,1)bS→(2,2)bS→(1,3)L1→(1,4)L1→(1,3)L2→(1,4)L2→(1,3)bS→(1,4)bS→(2,3)L1→(2,4)L1→(2,3)L2→(2,4)L2→(2,3)bS→(2,4)bS→(3,1)L1→(3,2)L1→(3,1)L2→(3,2)L2→(3,1)bS→(3,2)bS→(4,1)L1→(4,2)L1→(4,1)L2→(4,2)L2→(4,1)bS→(4,2)bS→(3,3)L1→(3,4)L1→(3,3)L2→(3,4)L2→(3,3)bS→(3,4)bS→(4,3)L1→(4,4)L1→(4,3)L2→(4,4)L2→(4,3)bS→(4,4)bS
Claims (5)
- マクロブロックの予測画像を作成するための2つの方向から生成される予測画像を示す参照ブロックに属し、サブマクロブロックごとの予測画像を示すサブ参照ブロックの動きベクトルを、2つの前記サブ参照ブロック間で交互に復号化する動きベクトル復号化部と、
前記2つの参照ブロック間でサブ参照ブロックの動きベクトルが復号されるごとに、前記サブマクロブロックの位置に対応したブロック境界強度を計算するブロック境界強度計算部とを備えることを特徴とする動画像復号化装置。 - 今回処理対象となるサブマクロブロックの周辺のサブマクロブロックの動きベクトル情報を格納する動きベクトル情報格納用レジスタを更に備え、
前記周辺のサブマクロブロックの動きベクトル情報は、前記2つの参照ブロック間で今回処理対象となるサブ参照ブロックの動きベクトルが復号されるごとに前記動きベクトル情報格納用レジスタに書き込まれるとともに、前記ブロック境界強度の計算時に前記動きベクトル情報格納用レジスタから読み出されることを特徴とする請求項1に記載の動画像復号化装置。 - 第1の参照ブロックに属する第1のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、
前記第1の参照ブロックと参照方向の異なる第2の参照ブロックに属する第2のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、
前記第1および第2のサブ参照ブロックの動きベクトルが復号された後に、前記第1および第2のサブ参照ブロックの位置に対応した第1のサブマクロブロックについてのブロック境界強度を計算するステップと、
前記第1のサブマクロブロックについてのブロック境界強度が計算された後に、前記第1の参照ブロックに属する第3のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、
前記第1の予測対象ブロックについてのブロック境界強度が計算された後に、前記第2の参照ブロックに属する第4のサブ参照ブロックの動きベクトルを復号するステップと、
前記第3および第4のサブ参照ブロックの動きベクトルが復号された後に、前記第3および第4のサブ参照ブロックの位置に対応した第2のサブマクロブロックについてのブロック境界強度を計算するステップとを備えることを特徴とする動画像復号化方法。 - 前記マクロブロックは16×16画素から構成されるとともに、前記マクロブロックには4×4画素からなる16個のサブマクロブロックが含まれ、前記マクロブロック内のサブマクロブロックの位置をi行j列(i=1、2、3、4,j=1、2、3、4)で特定した場合に、前記マクロブロックの第1の参照ブロック上で動きベクトルが復号されるサブ参照ブロックの位置を(i,j)L1、前記第2の参照ブロック上で動きベクトルが復号されるサブ参照ブロックの位置を(i,j)L2、前記ブロック境界強度が計算される予測対象ブロックの位置を(i,j)bSと表すと、
(1,1)L1→(1,1)L2→(1,1)bS→(1,2)L1→(1,2)L2→(1,2)bS→(2,1)L1→(2,1)L2→(2,1)bS→(2,2)L1→(2,2)L2→(2,2)bS→(1,3)L1→(1,3)L2→(1,3)bS→(1,4)L1→(1,4)L2→(1,4)bS→(2,3)L1→(2,3)L2→(2,3)bS→(2,4)L1→(2,4)L2→(2,4)bS→(3,1)L1→(3,1)L2→(3,1)bS→(3,2)L1→(3,2)L2→(3,2)bS→(4,1)L1→(4,1)L2→(4,1)bS→(4,2)L1→(4,2)L2→(4,2)bS→(3,3)L1→(3,3)L2→(3,3)bS→(3,4)L1→(3,4)L2→(3,4)bS→(4,3)L1→(4,3)L2→(4,3)bS→(4,4)L1→(4,4)L2→(4,4)bS
という順序で動きベクトル情報の復号とブロック境界強度の計算を行うことを特徴とする請求項3に記載の動画像復号化方法。 - 前記マクロブロックは16×16画素から構成されるとともに、前記マクロブロックには4×4画素からなる16個のサブマクロブロックが含まれ、前記マクロブロック内のサブマクロブロックの位置をi行j列(i=1、2、3、4,j=1、2、3、4)で特定した場合に、前記マクロブロックの第1の参照ブロック上で動きベクトルが復号されるサブ参照ブロックの位置を(i,j)L1、前記第2の参照ブロック上で動きベクトルが復号されるサブ参照ブロックの位置を(i,j)L2、前記ブロック境界強度が計算される予測対象ブロックの位置を(i,j)bSと表すと、
(1,1)L1→(1,2)L1→(1,1)L2→(1,2)L2→(1,1)bS→(1,2)bS→(2,1)L1→(2,2)L1→(2,1)L2→(2,2)L2→(2,1)bS→(2,2)bS→(1,3)L1→(1,4)L1→(1,3)L2→(1,4)L2→(1,3)bS→(1,4)bS→(2,3)L1→(2,4)L1→(2,3)L2→(2,4)L2→(2,3)bS→(2,4)bS→(3,1)L1→(3,2)L1→(3,1)L2→(3,2)L2→(3,1)bS→(3,2)bS→(4,1)L1→(4,2)L1→(4,1)L2→(4,2)L2→(4,1)bS→(4,2)bS→(3,3)L1→(3,4)L1→(3,3)L2→(3,4)L2→(3,3)bS→(3,4)bS→(4,3)L1→(4,4)L1→(4,3)L2→(4,4)L2→(4,3)bS→(4,4)bS
という順序で動きベクトル情報の復号とブロック境界強度の計算を行うことを特徴とする請求項3に記載の動画像復号化方法。
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