JP2009545919A - ビデオ復号処理のためにアダブティブなジオメトリック分割を行う方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
各パーティションの離散的な性質を考慮すると、分離ラインまたは曲線の近傍上で、画素の中には、一方、または、他方のパーティションに部分的に属するとみなされるだけのものがある。これは、パラメトリック・モデルの定式化が連続的であり、各パーティションの実現が離散的であるという事実によるものである。
復号器が対象のブロックまたは領域のパーティションを決定できるようにするためにモデル・パラメータの符号化および送信が必要である。このため、パーティション・パラメータの精度は、ブロックまたはパーティション領域を記述するために割り当てられる符号化コストの最大の量によって制約を受ける。
次に、本発明の原理に従ったMPEG−4 AVC規格の拡張に関して実施の形態を説明する。MEPG−4 AVC規格は、符号化性能を最適化するために、ツリーベースのフレーム分割に依存している。本発明の原理に係る実施の形態に従ってMPEG−4 AVC規格を拡張することは、MPEG−4規格が依存しているツリーベースのフレーム分割に固有の制約を克服するのに役立つ。
符号化器制御
符号化器制御モジュールは、パラメトリック・モデルベースのブロック・パーティションに基づいて新たなモードを考慮するために拡張することができる。これらのモード(ジオメトリック・モードと呼ばれる)は、MPEG−4 AVC規格における既存のモードの中に挿入される。動き補償のためのインターモードの特定の場合においては、16×16および8×8のパラメトリック・モデルベースで分割されたブロックが存在する。各モデルは、それぞれ、マクロブロック・サイズのモードおよびサブマクロブロック・サイズのモード内に挿入される。構造的な類似性により、これらのモードは、ジオメトリック16×16モードでは、16×8および/または8×16の前、間、または後に論理的に挿入され、ジオメトリック8×8モードでは8×4および/または4×8の前、間、または後に挿入される。例示的な実施態様においては、低ビットレートのため、16×8、および8×16、さらに、8×4および4×8モードの低コストでの使用を可能にするために、16×16および8×8のジオメトリック・モードがMPEG−4 AVC 方向ホモローグ(directional homologues)の直後に挿入される。グローバルな使用に係る統計的データに従って、これらを表1および表2に示すように、MPEG−4 AVC方向モード(およびサブモード)の直前に挿入することもできる。
必要な場合、ジオメトリーが適応されたブロック・パーティションを取り扱うように動き推定モジュールを適応させてもよい。例として、ジオメトリック・モードにおいては、動きは、従来のツリーベースのパーティション・モード16×8、8×16、8×4、または、4×8の場合と同様に記述さる。実際、これらのモードは、本願のパラメトリック・モデルベースのパーティション・モードの何らかの特定のインスタンスのように機能することができる。従って、これらは、使用されるパラメトリック・モデルの想定される構成から除外される。各パーティションは、必要に応じて、さらに、PブロックまたはBブロックが符号化中であるかどうかにより、1つまたは複数の参照値を用いてモデル化される。
完全なPモードのパラメトリック・モデルベースで分割されたブロックにおいては、双方のパーティションが参照フレームから選択された整合パッチによってモデル化される。各パッチは、選択されたジオメトリック・パーティションに適した形状を有していなければならない。PマクロブロックおよびPサブマクロブロックの場合と同様に、動きベクトルがパーティション毎に送信される。この点についての1つの例では、何らかの歪みの尺度(D)および何らかの符号化コストの尺度(R)の観点から、ブロック内の情報が最良に記述されるように、動きベクトル、さらに、f(x,y)モデル・パラメータが選択される。この目的で、DおよびRが共に最小化されるように、各ブロックについて全てのパラメータが一緒に最適化される。
エントロピー符号化は、ジオメトリック・パラメータの統計的なデータ、さらに、近傍の復号/符号化ブロックからの予測モデルに従って、ジオメトリック・パラメータを符号化するために拡張することができ、近傍の復号/符号化ブロック自体、ジオメトリック・パーティション情報を含むことがある。パラメトリック・モデルを用いて分割されたブロックのための動きベクトル予測子は、各々の分割されたブロックのジオメトリー、さらに、近傍の、既に符号化されたブロックのジオメトリーに適応されている。各ジオメトリック・パーティション動きベクトルは、空間および/または時間的に近傍のブロックから適応的に選択された動きベクトルのセットより予測される。これについての一実施の形態は、現在のブロック・パーティションのジオメトリーに依存して、1つ、または3つの空間近傍の動きベクトルを使用することである。動きベクトルの数が3である場合、これらには、メジアン・フィルタがかけられる。次に、予測された各動きベクトルは、可変長符号化(VLC)または算術符号化に基づく符号化を使用して、MEPG−4 AVC規格に従って符号化される。
動き補償
パラメトリック・モデルベースで分割されたブロックにおける非方形/非矩形のパーティションを補償するために動き補償モジュールを拡張することができる。動き補償処理のためのブロック再構成は、本明細書においてで上述した動き推定処理に直接続くものである。実際、補償は、動きベクトルに関連付けられた2つの、パーティション形状のピクスマップ(pixmaps)と共にパーティションの最良のセットを予測子として使用することに対応する。既に定義したように、「部分面(Partial Surface)」画素は、動きベクトルに関連付けられたピクスマップの所与のルールに従った組み合わせとして算出される。
ブロックのパラメトリック・モデルベースのパーティションに従ってイントラ・データを予測するために、イントラ予測がアップグレードされる。パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いたイントラ予測は、パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いた動き補償および動き推定と同様に定義されるが、生成されたパーティションの各々を満たすために、代わりにイントラ予測が使用されるという基本的な違いがある。
インループ・デブロッキング・フィルタは、予測のブロック構造、さらに、残差符号化離散コサイン変換(DCT)に起因するブロッキング・アーティファクトを低減する。インループ・デブロッキング・フィルタは、符号化されたビデオ・データに依存して、さらに、ブロック境界に渡った各画素間のローカル強度の差に依存して、フィルタ強度を適応させる。本発明の原理に係る実施の形態は、ビデオ・データ表現の新たな形態を導入する。パラメトリック・モデルベースのパーティションを含むブロックは、必ずしも、各4×4ブロック上で一定の動きベクトル値、または、一定の参照フレーム値を有するものではない。実際、パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いて任意に分割されたブロックにおいては、所与の動きベクトルによる影響を受ける領域およびブロック境界は、パラメトリック・モデルによって強いられる形状によって定義される。従って、4×4ブロックは、所与の位置で使用される動きベクトルおよび使用される参照フレームに関し、これが有する全体的な影響により、半分が1つのパーティションとなり、他方の半分が別のパーティションとなるように見える。よって、フィルタ強度決定の処理を適応させることによって、インループ・デブロッキング・フィルタ・モジュールが拡張される。この処理は、ここで、内部ブロック・パーティションの特定の形状を考慮してフィルタ強度を決定することが可能となるとよい。フィルタをかけるブロック境界の部分によっては、他のMPEG−4 AVCモードによってなされるように、4×4のブロックに従うのではなく、パーティションの形状に従って、適切な動きベクトルおよび参照フレームを得る必要がある。図12を参照すると、パラメトリック・モデルベースで分割されたマクロブロックが概ね参照符号1200によって示されている。パラメトリック・モデルベースで分割されたマクロブロックは、デブロッキング・フィルタ強度決定のためにどのように情報が選択されるかを示すデブロッキング領域の幾つかの例を含む。フィルタ強度は、各4×4のブロックのデブロッキング・フィルタがかけられる側毎に一度算出される。
復号器制御モジュール
復号器制御モジュールは、パラメトリック・モデルベースのブロック分割に基づく新たなモードを考慮するために拡張される。これらのモード(ジオメトリック・モードと呼ばれる)は、復号器側で実行されるものと同様に、MPEG−4 AVC規格における既存のモードの中に挿入される。符号化器側で符号化される情報を正確に復元するために、符号化器の構造および復号処理シーケンスと完全に一致するように復号器制御モジュールが修正される。
エントロピー復号は、モデルベースのブロック分割の使用のために拡張することができる。上述したエントロピー符号化処理に従って、エントロピー復号は、上述した符号化処理に一致するように拡張される必要がある。図20、図21、および図22は、パラメトリック・モデルベースの符号化モードに関連する情報を復号するための、この点に関して想定される特定の実施の形態を示しており、ここでは、どのブロック・モードが使用されるかを示す符号語が既に復号されており、復号器制御のために利用可能である。
Claims (53)
- 少なくとも1つのパラメトリック・モデルを使用して、分割されたピクチャの少なくとも部分を再構成することによって、前記ピクチャに対応する画像データを復号する復号器(1100)を備え、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルは、少なくとも1つ曲線の暗黙的な定式化および明示的な定式化のうちの少なくとも一方を含む、装置。 - 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方が、ジオメトリックな信号モデルから導出される、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方が、1つ以上の画像輪郭および1つ以上の動き境界のうちの少なくとも一方を記述する、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、少なくとも1つの多項式が使用される、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、一次多項式モデルが使用される、請求項1記載の装置。
- 前記一次多項式モデルが角度パラメータおよび距離パラメータを含む、請求項5記載の装置。
- 1つを超えるパラメトリック・モデルを利用可能である場合、所与の画像部分のための前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルが、1セットのモデルに依存して適応的に復号される、請求項1記載の装置。
- 前記復号器(1100)は、少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素を使用して、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度の暗黙的または明示的な復号を実行する、請求項1記載の装置。
- スライス・ヘッダ・レベル、補助拡張情報レベル、ピクチャ・パラメータ・セット・レベル、シーケンス・パラメータ・セット・レベル、およびネットワーク抽象化レイヤー・ユニット・ヘッダ・レベルのうちの少なくともから前記少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素が復号される、請求項8記載の装置。
- 圧縮解除効率と復号器の複雑性の少なくとも一方を制御するために、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が適応する、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が圧縮解除品質パラメータに依存して適応する請求項10記載の装置。
- 前記ピクチャのうちの少なくとも1つのピクチャの、少なくとも1つのパーティションで関連付けられる、予測子データが空間的に近傍のブロックおよび時間的に近傍のブロックのうちの少なくとも一方から予測される、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のためのパーティション・モデル・パラメータが空間的に近傍のブロックおよび時間的に近傍のブロックのうちの少なくとも一方から予測される、請求項1記載の装置。
- 前記復号器(1100)は、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方に従って、アンチエイリアス処理、画素の対応する位置についての予測値の一部の組み合わせ、前記画素の対応する位置についての予測値の合計、近傍値、前記画素が部分的に位置するとみなされる、前記1つ以上のパーティションからの、複数の異なるパーティションの各予測子、のうちの少なくとも1つを使用して、1つ以上のパーティションに部分的に存在する前記画素についての予測値を決定する、請求項1記載の装置。
- 前記復号器(1100)が、既存のビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告の既存のハイブリッド予測復号器の拡張バージョンである、請求項1記載の装置。
- 前記復号器(1100)が、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックのうちの少なくとも一方のための符号化モードとして、前記ピクチャのマクロブロックおよびサブブロックの少なくとも一方に対してパラメトリック・モデルベースの分割を適用する、請求項15記載の装置。
- 既存のビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告の既存のマクロブロックおよびサブマクロブロック符号化モード内にパラメトリック・モデルベースの符号化モードが挿入される、請求項16記載の装置。
- 前記復号器(1100)は、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のモデル・パラメータを復号し、パーティション予測データと共にパラメトリック・モデルベースのパーティションを決定する、請求項16記載の装置。
- 少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースのパーティションに重なる前記ピクチャのうち、少なくとも1つのピクチャの各画素は、前記少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースのパーティションの予測値および前記少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースのパーティションの1つの前記予測値の少なくとも1つからの近傍の画素の加重線形平均である、請求項16に記載の装置。
- パーティション予測は、インターまたはイントラのタイプの少なくとも一方である、請求項16記載の装置。
- 前記復号器(1100)は、パーティション・モデル・パラメータ符号化のための前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のために、パラメータ予測値を選択的に使用する、請求項16記載の装置。
- 前記各ピクチャの特定の1つの現在のブロックのための予測値が近傍のブロックから前記現在のブロックへの曲線外挿に基づく、請求項21記載の装置。
- 前記復号器(1100)は、複数の異なるコンテキスト・テーブルまたは符号化テーブルを使用して前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータが予測されているかどうかに依存して前記画像データを復号する、請求項22記載の装置。
- 前記復号器(1100)が、ISO/IEC MEPG−4 Part 10 AVC規格/ITU−T H.264勧告のための復号器の拡張バージョンである、請求項16記載の装置。
- パラメトリック・モデルベースのパーティション・モードが使用されている場合に、前記復号器(1100)は、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックのうちの前記少なくとも一方の非ツリーベースの分割による少なくとも1つのパラメトリック・モードベースのパーティションによって影響を受ける変換サイズのブロックを取り扱うように適応されたデブロッキング・フィルタリングおよび参照フレーム・フィルタリングの少なくとも一方を適用し、
前記デブロッキング・フィルタリングおよび前記参照フレーム・フィルタリングが、使用されるいずれかの1つのパラメトリック・モデルベースのパーティション、および前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルベースのパーティションの選択された形状の少なくとも一方に依存する、請求項16記載の装置。 - 選択されたパラメトリック・モデルベースのパーティションが使用されている場合、当該選択されたパラメトリック・モデルベースのパーティションに依存して、前記復号器(1100)が逆残差変換および逆量子化処理(1150)の処理の少なくとも一方を適応させる、請求項15記載の装置。
- 少なくとも1つのパラメトリック・モデルを使用して分割されたピクチャを少なくとも部分的に再構成する(2000、2500)ことによって、前記ピクチャに対応する画像データを復号するステップを含み、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルは、少なくとも1つの曲線の暗黙的な定式化および明示的な定式化のうちの少なくとも一方を含む、方法。 - 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方が、ジオメトリックな信号モデル(500、600)から導出される、請求項27記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線の少なくとも一方が、1つ以上の画像輪郭および1つ以上の動き境界(500)のうちの少なくとも一方を記述する、請求項27記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線(500)のうちの少なくとも一方として、少なくとも1つの多項式が使用される、請求項27記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線(600)のうちの少なくとも一方として、一次多項式モデルが使用される、請求項27記載の方法。
- 前記一次多項式モデルが角度パラメータおよび距離パラメータを含む(600)、請求項32記載の方法。
- 1つを超えるパラメトリック・モデルを利用可能である場合、所与の画像部分のための前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルが1セットのモデルに依存して適応的に復号される(2200)、請求項28記載の方法。
- 前記復号ステップは、少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素を使用して、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度の暗黙的または明示的な復号処理を実行する(2720)、請求項28記載の方法。
- スライス・ヘッダ・レベル、補助拡張情報レベル、ピクチャ・パラメータ・セット・レベル、シーケンス・パラメータ・セット・レベル、およびネットワーク抽象化レイヤー・ユニット・ヘッダ・レベルのうちの少なくとも1つに前記少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素から復号される、請求項34記載の方法。
- 圧縮解除効率と復号器の複雑性の少なくとも一方を制御するために、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が適応する、請求項27記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が圧縮解除品質パラメータに依存して適応する(2410、2415)、請求項36記載の方法。
- 前記ピクチャのうちの少なくとも1つのピクチャの、少なくとも1つのパーティションに関連付けられる、予測子データが空間的に近傍のブロックおよび時間的に近傍のブロックのうちの少なくとも一方から予測される(2118、2168)、請求項27記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のためのパーティション・モデル・パラメータが空間的に近傍のブロックおよび時間的に近傍のブロックのうちの少なくとも一方から予測される(2116、2166)、請求項27記載の装置。
- 前記復号ステップは、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方に従って、アンチエイリアス処理(700)、画素の対応する位置についての予測値の一部の組み合わせ、前記画素の対応する位置についての予測値の合計、近傍値、前記画素が部分的に位置するとみなされる、前記1つ以上のパーティションからの、複数の異なるパーティションの各予測子、のうち少なくとも1つを使用して、1つ以上のパーティションに部分的に存在する画素の予測値を決定する(2520)、請求項27記載の方法。
- 前記復号ステップが、既存のビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告の既存のハイブリッド予測復号器の拡張バージョンにおいて実行される、請求項27記載の方法。
- 前記復号ステップが、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックのうちの少なくとも一方のための符号化モードとして、前記ピクチャのマクロブロックおよびサブブロックの少なくとも一方に対してパラメトリック・モデルベースの分割を適用する(2625)、請求項41記載の方法。
- 既存のビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告の既存のマクロブロックおよびサブマクロブロック符号化モード内にパラメトリック・モデルベースの符号化モードが挿入される、請求項42記載の方法。
- 前記復号ステップは、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のモデル・パラメータを復号し、パーティション予測データと共にパラメトリック・モデルベースのパーティションを決定する(2000)、請求項42記載の方法。
- 少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースのパーティションに重なる前記ピクチャの少なくとも1つのピクチャの画素は、前記少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースのパーティションの予測値のおよび前記少なくとも2つのパラメトリック・モデルベースの前記予測値の少なくとも1つからの近傍の画素の加重線形平均である、請求項42に記載の方法。
- パーティション予測は、インター(2100)またはイントラ(2150)のタイプの少なくとも一方である、請求項42記載の方法。
- 前記復号ステップは、パーティション・モデル・パラメータ符号化のための前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のために、パラメータ予測値を選択的に使用する(2100、2150)、請求項43記載の方法。
- 前記各ピクチャの特定の1つの現在のブロックのための予測値が近傍のブロックから前記現在のブロックへの曲線外挿に基づく(1300、1400、1500)、請求項47記載の方法。
- 前記復号ステップは、複数の異なるコンテキスト・テーブルまたは符号化テーブルを使用して前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータが予測されているかどうかに依存して前記画像データを復号する(1808、1858)、請求項47記載の方法。
- 前記復号ステップは、ISO/IEC MEPG−4(Moving Picture Experts Group−4) Part 10 AVC規格/ITU−T H.264勧告のための復号器の拡張バージョンにおいて実行される、請求項42記載の方法。
- パラメトリック・モデルベースのパーティション・モードが使用されている場合に、前記復号ステップは、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックのうちの前記少なくとも一方の非ツリーベースの分割による少なくとも1つのパラメトリック・モデルベースのパーティションによって影響を受ける変換サイズのブロックを取り扱うように適応されたデブロッキング・フィルタリングおよび参照フレーム・フィルタリングの少なくとも一方を適用し、
前記デブロッキング・フィルタリングおよび前記参照フレーム・フィルタリングが、使用されるいずれかの1つのパラメトリック・モデルベースのパーティション、および前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルベースのパーティションの選択された形状の少なくとも一方に依存する、請求項43記載の装置。 - 選択されたパラメトリック・モデルベースのパーティションが使用されている場合、当該選択されたパラメトリック・モデルベースのパーティションに依存して逆残差変換および逆量子化処理(1150)の処理の少なくとも一方を適応させる、請求項38に記載の方法。
- 符号化されたビデオ信号データを有する記憶媒体であって、
少なくとも1つのパラメトリック・モデルに応じて、ピクチャを少なくとも部分的に適応的に分割することによって符号化される前記ピクチャに対応する画像データを含み、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルは、少なくとも1つの曲線の暗黙的な定式化および明示的な定式化の少なくとも一方を含む、前記記憶媒体。
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