JP2009272660A - 動画像符号化装置、動画像復号化装置及びその符号化、復号化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】POCタイプが「1」と判定され(S22、YES)、かつリカバリポイントSEIが検出された場合には(S26、YES)、フレーム番号オフセットFrameNumOffsetの初期値として最大フレーム番号MaxFrameNum(またはその整数倍の値)を設定する。これにより、リカバリポイントSEIのピクチャから復号する場合のPOCの相対値として正しい値を得ることができる。
【選択図】図4
Description
The variable Frame Num Offset is derived as follows:
if( nal_unit_type==5 )
FrameNumOffset=0
else if( prevFrameNum>frame_num )
FrameNumOffset=prevFrameNumOffset+MaxFrameNum
else
FrameNumOffset=prevFrameNumOffset ・・・・・・式(1)
NALユニットタイプが「5」であれば、フレーム番号オフセットFrameNumOffsetを「0」に初期化する。NALユニットタイプが「5」でなく、かつ前回のフレーム番号が今回のフレーム番号より大きいければ、prevFrameNumOffsetに最大フレーム番号MaxFrameNumを加算した値を、Frame Num Offsetとして設定する。
The variable absFrameNum is derived as follows:
if( num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle!=0 )
absFrameNum=FrameNumOffset+frame_num
else
absFrameNum=0
if( nal_ref_idc==0 &&absFrameNum>0)
absFrameNum=absFrameNum−1 ・・・・・・・・・式(2)
num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleが「0」でなければ、FrameNumOffsetにフレーム番号frame_numを加算した値を、absFrameNumとする。num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleが「0」であれば、absFrameNumを「0」にする。
参照ピクチャか否かを示すフラグnal_ref_idcが「0」で、かつabsFrameNumが0より大きいときには、absFrameNumから「1」減算した値をabsFrameNumに設定する。
When absFrameNum>0, picOrderCntCycleCnt and frameNumInPicOrderCnt Cycle are derived as follows:
if( absFrameNum>0 ) {
picOrderCntCycleCnt=(absFrameNum-1)/num_ref_frames_in_pic_ordercnt_cycle
frameNumInPicOrderCntCycle=(absFrameNum−1)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle } ・・・・式(3)
上記の式(3)は、picOrderCntCycleCntと、frameNumInPicOrderCntCycleを求める処理である。
The variable expectedDeltaPerPicOrderCntCycle is derived as follows:
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle=0
for( i=0; i<num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle; i++)
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle+=offset_for_ref_frame[ i ]・・式(4)
上記の式(4)は、expectedDeltaPerPicOrderCntCycleを求める処理である。変数iの値により定まるoffset_for_ref_frame[ i ]を求める処理である。
The variable expectedPicOrderCnt is derived as follows:
if( absFrameNum>0 ){
expectedPicOrderCnt=picOrderCntCycleCnt*expectedDeltaPerPicOrderCnt Cycle
for( i=0; i<=frameNumInPicOrderCntCycle; i++)
expectedPicOrderCnt=expectedPicOrderCnt+offset_for_ref_frame[ i ]
} else
expectedPicOrderCnt=0
if( nal_ref_idc==0)
expectedPicOrderCnt=expectedPicOrderCnt+offset_for_non_ref_pic
・・・・・・式(5)
The variables TopFieldOrderCnt or BottomFieldOrderCnt are derived as follows:
if(!field_pic_flag ) {
TopFieldOrderCnt=expectedPicOrderCnt+delta_pic_order_cnt[ 0 ]
BottomFieldOrderCnt=TopFieldOrderCnt+
offset_for_top_to_bottom_field+delta_pic_order_cnt[ 1 ]
} else if(!bottom_field_flag )
TopFieldOrderCnt=expectedPicOrderCnt+delta_pic_order_cnt[ 0 ]
else
BottomFieldOrderCnt=expectedPicOrderCnt+offset_for_top_to_bottom_field+delta_pic_order_cnt[0] ・・・・・・式(6)
なお、符号化ストリームから復号化装置が知り得る情報は以下の通りである。
IDR(Instantaneous Decoding Refresh:瞬時復号更新)ピクチャ:Iピクチャであり、シーケンスの最初のピクチャ。
picOrderCntCycleCnt=(30−1)/15=1
frameNumInPicOrderCntCycle=(30−1)%15=14
となる。この場合のトップフィールドのPOCであるTopFieldOrderCntは式(1)〜(6)を用い
expectedDeltaPerPicOrderCntCycle=27
expectedPicOrderCnt=picOrderCntCycleCnt*picOrderCntCycleCnt+Σoffset_for_ref_frame[i](i=0…14)=54
となる。
absFrameNum=k・MaxFrameNum+frame_num
kの値はデコーダ側では未知のため、absFrameNumを導出する際にあいまい性が生じる。
(a)k=0の場合
absFrameNum=14
picOrderCntCycleCnt=(14−1)/15=0
frameNumInPicOrderCntCycle=(14−1)%15=13
(b)k=1の場合
absFrameNum=30
picOrderCntCycleCnt=(30−1)/15=1
frameNumInPicOrderCntCycle=(30−1)%15=14
(c)k=2の場合
absFrameNum=46
picOrderCntCycleCnt=(46−1)/15=3
frameNumInPicOrderCntCycle=(46−1)%15=0
例えば、引き込み点からのピクチャ枚数が5枚目と6枚目のPOCの差分は、k=0のときのPOC差分は3、k=1のときのPOCの差分は2、k=3のときのPOCの差分は4となり、値が一意にならない。
上記の問題を解決するために、非特許文献1では、ランダムアクセス時においても、POCタイプ1のPOCをIDRピクチャから復号した場合と全く同じPOCの値で復号できるようにするために、フレーム番号オフセットFrameNumOffsetを最大フレーム番号MaxFrameNumで割った値を符号化して送ることを提案している。
開示の動画像復号化装置は、H.264/AVCの動画像復号化装置において、リカバリポイントSEIが付与されているピクチャから復号する場合に、H.264/AVCで規定されるFrameNumOffsetを、MaxFrameNumの整数倍の値に初期化する初期化手段と、符号化されたストリームを復号する復号化手段とを有する。
absFrameNum=FrameNumOffset+frame_num ・・・・式(7)
フレーム番号オフセットFrameNumOffsetは、式(1)の定義より、最大フレーム番号MaxFrameNumの定数倍であり、この定数をKとおくと、以下の式で表せる。
absFrameNum=K・MaxFrameNum+frame_num ・・・式(8)
frameNumInPicOrderCntCycle
=(K・MaxFrameNum + frame_num−1)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
=(((K・MaxFrameNum)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle)+frame_num−1)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle ・・・・式(9)
となる。
ここで、定数Kを含む式、((K・MaxFrameNum)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle)、に着目すると、num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleを、最大フレーム番号MaxFrameNumの約数に設定すれば、Kを含む上記の式の剰余は0となるので、(K・MaxFrameNum)%num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleの値はKの値に関わらず0になる。
この実施の形態においては、リカバリポイントSEIが付与されているピクチャから復号する場合に、フレーム番号オフセットFrameNumOffsetを、MaxFrameNumの整数倍に初期化する処理を新たに追加する。例えば、簡単のために、FrameNumOffset=MaxFrameNum、と初期化する。
if(nal_unit_type==5)
FrameNumOffset=0
else if(Recover_Point_SEIからの復号)
FrameNumOffset=MaxFrameNum
else if(prevFrameNum>frame_num)
FrameNumOffset=prevFrameNumOffset+MaxFrameNum
else
FrameNumOffset=prevFrameNumOffset ・・・式(10)
if( nal_unit_type = = 5 )
FrameNumOffset = 0
else if(prevFrameNumOffset is unknown)
FrameNumOffset=MaxFrameNum
else if( prevFrameNum > frame_num )
FrameNumOffset = prevFrameNumOffset + MaxFrameNum
else
FrameNumOffset = prevFrameNumOffset
但し、if(Recover_Point_SEIからの復号)の「Recover_Point_SEIからの復号」は、「prevFrameNumOffset is unknown」と等価である。
前回のフレーム番号prevFrameNumがframe_numより大きくなければ、revFrameNumOffsetを、FrameNumOffsetとして設定する。
図1は、動画像符号化装置(以下、符号化装置という)11の要部の構成を示す図である。減算器12は、画像データから予測画像生成部13で生成される予測画像を減算したデータを直交変換部14に出力する。直交変換部14は、減算器12から出力されるデータを直交変換し、量子化部15は、そのデータを量子化する。
POCタイプ1で符号化する場合には(S11、YES)、ステップS12に進み、シーケンスパラメータセットSPSのnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleを、最大フレーム番号MaxFrameNumの約数に設定する。
上記のように符号化装置11が、シーケンスパラメータセットSPSのnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleを、最大フレーム番号MaxFrameNumの約数に設定することで、復号化装置31側でPOCの相対値を一意に求めることができる。また、符号化装置11は、num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleの値をMaxFrameNumの約数に設定するだけであるので、符号化データのデータ量は増えない。
加算器36は、逆直交変換後の画像データと、予測画像生成部37から出力される予測画像を加算して復号画像を生成する。参照画像蓄積部38は復号画像を記憶する。
予測画像生成部37は、参照画像蓄積部38に記憶されている参照ピクチャと、エントロピー復号化部32で計算される動きベクトルに基づいて予測画像を生成する。
POCタイプが「1」か否かを判別する(S22)。POCタイプが「1」でないときには(S22、NO)、ステップS23に進み、POCタイプが「0」か否かを判別する。POCタイプが「0」であれば(S23、YES)、ステップS24に進み、POCタイプ0の初期化処理を行う。ステップS23の判別でPOCタイプが「0」ではないと判定されたときには(S23、NO)、ステップS25に進み、POCタイプ2の初期化処理を実行する。
リカバリポイントSEIを検出した場合には(S26、YES)、ステップS27に進み、フレーム番号オフセットFrameNumOffsetの初期値として最大フレーム番号MaxFrameNum(または最大フレーム番号の整数倍の値)を設定する。
ステップS24、S25、S27またはS28の次には、ステップS29に進み、ピクチャの復号処理を開始する。
本実施の形態においては、フィールド51のnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleには、MaxFrameNumの約数が設定される。
図7は、変数iとoffset_for_ref_frame[i]の関係を示す図である。例えば、i=0のとき、offset_for_ref_frame[i]=1、i=1のとき、offset_for_ref_frame[i]=2、i=2のとき、offset_for_ref_frame[i]=2の関係がある。
log2_max_frame_num_minus4=0とすると、MaxFrameNum=16となる。本実施の形態では、num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleを、MaxFrameNumの約数、例えば、num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle=8に設定する。
実施の形態の符号化装置11及び復号化装置31によれば、IDRから復号した場合とリカバリポイントSEIから復号した場合でPOCの値は異なるが、POCの差分は両者で同じ値となる。H.264においては、POCの絶対値が正確である必要なく、POCの相対値として正しい値が得られれば、ピクチャを正しい表示順で復号することができる。
また、H.264/MPEGAVC規格のサブクラス7.4.2.1におけるnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleについての変更およびH.264/MPEGAVC規格のサブクラス8.2.1.2におけるPOCタイプ1の復号処理も変更することを以下のとおり提案する。
num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle is used in the decoding process for picture order count as specified in subclause 8.2.1. The value of num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle shall be any divisor of MaxFrameNum andin the range of 0 to 255, inclusive.
Proposed change on equation 8-6 is the following
if( nal_unit_type = = 5 )
FrameNumOffset = 0
else if( prevFrameNumOffset is unknown )
FrameNumOffset = MaxFrameNum
else if( prevFrameNum > frame_num )
FrameNumOffset = prevFrameNumOffset + MaxFrameNum
else
FrameNumOffset = prevFrameNumOffset
RATIONALE
Equation 8-8 can be written as the following
frameNumInPicOrderCntCycle = (FrameNumOffset + frame_num - 1 ) % num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
If the value of num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle is a divisor of MaxFrameNum, the result of (FrameNumOffset % num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle) is always zero because FrameNumOffset is the product of MaxFrameNum and non-negative integer. Thus frameNumInPicOrderCntCycle in Equation 8-8 is independent of prevFrameNumOffset.
The values of absNumFrame in Equation 8-7 and frameNumInPicOrderCntCycle in Equation 8-8 for the first decoding picture are (MaxFrameNum + frame_num) and ((frame_num - 1) % num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle), respectively.
(追記)
As the definition of MaxFrameNum is 2^{log2_max_frame_num_minus4}, num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle should also be in the form of 2^N where N is non-negative integer.
14 直交変換部
15 量子化部
16 エントロピー符号化部
17 パラメータ設定部
31 復号化装置
32 エントロピー復号化部
33 初期化部
34 逆量子化部
35 逆直交変換部
Claims (7)
- H.264/AVCの動画像符号化装置において、
H.264/AVCで規定されるシーケンスパラメータセットのnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleフィールドの値を、MaxFrameNumの約数に設定する設定手段と、
画像データを符号化する符号化手段とを有する動画像符号化装置。 - H.264/AVCの動画像復号化装置において、
リカバリポイントSEIが付与されているピクチャから復号する場合には、H.264/AVCで規定されるFrameNumOffsetを、MaxFrameNumの整数倍の値に初期化する初期化手段と、
符号化されたストリームを復号する復号化手段とを有する動画像復号化装置。 - 前記初期化手段は、FrameNumOffsetをMaxFrameNumと等しい値に初期化する請求項2記載の動画像復号化装置。
- absFrameNumを、frame_numにMaxFrameNumの整数倍を加算して算出する算出手段を有する請求項2記載の動画像復号化装置。
- H.264/AVCの動画像の符号化方法において、
H.264/AVCで規定されるシーケンスパラメータセットのnum_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycleフィールドの値を、MaxFrameNumの約数に設定する動画像符号化方法。 - H.264/AVCの動画像の復号化方法において、
リカバリポイントSEIが付与されているピクチャから復号する場合に、H.264/AVCで規定されるFrameNumOffsetを、MaxFrameNumの整数倍の値に初期化し、
初期化された前記FrameNumOffsetを用いてPOC差分を算出する動画像復号化方法。 - absFrameNumを、frame_numにMaxFrameNumの整数倍を加算して算出する請求項6記載の動画像復号化方法。
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