JP2010283893A - スキップマクロブロックコード化 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】いくつかの実施形態において、バイナリ情報は、ビットプレーン内に配置され、ビットプレーンは、ピクチャ/フレーム層でコード化される。エンコーダ/デコーダは、このバイナリ情報を処理し、いくつかの実施形態において、コード化モードを切り換える。たとえば、エンコーダ/デコーダは、ノーマルモード、行スキップモード、列スキップモード、または差分モード、あるいは他のモードおよび/または追加のモードを使用する。いくつかの実施形態において、エンコーダ/デコーダは、動きがその因果的に予測された動きに等しい、また、残留誤差がゼロである予測マクロブロックとして、スキップマクロブロックを規定する。いくつかの実施形態において、エンコーダ/デコーダは、非圧縮コード化モードを使用し、低遅延応用例を可能にする。
【選択図】図28
Description
図1は、WMV7エンコーダにおけるキーフレーム内画素のブロック(105)のブロックベースのフレーム内圧縮(100)を示す。ブロックは、1組の画素、たとえば、8×8配列の画素である。WMV7エンコーダは、キービデオフレームを画素の8×8ブロック群に分割し、8×8離散コサイン変換(DCT)(110)を、ブロック(105)など個々のブロックに適用する。DCTは、画素の8×8ブロック(空間情報)を、周波数情報であるDCT係数(115)の8×8ブロックに変換するある種の周波数変換である。DCT演算自体は可逆またはほぼ可逆である。しかし、元の画素値に比べて、DCT係数は、エンコーダが圧縮するのにより効率的である。というのは、有意な情報の大部分が低周波係数(従来、ブロック(115)の左上)に集中され、高周波係数(従来、ブロック(115)の右下)の多数がゼロまたはゼロに近い値を有するからである。
WMV7エンコーダのフレーム間圧縮は、ブロックベースの動き補償予測コード化と、それに続く残留誤差の変換コード化とを使用する。図3および4は、WMV7エンコーダにおける予測フレームについてのブロックベースのフレーム間圧縮を示す。具体的には、図3は、予測フレーム(310)についての動き推定を示し、図4は、予測フレームの動き推定済みブロックについての予測残差の圧縮を示す。
WMV7の他に、いくつかの国際標準がビデオ圧縮/伸長に関連して定められている。これらの標準には、MPEG(Motion Picture Experts Group)1、2、4標準、および国際電気通信連合会(ITU)のH.261、H.262、H.263標準がある。WMV7と同様に、これらの標準は、フレーム内およびフレーム間圧縮の組合せを使用するが、これらの標準は一般に、使用される圧縮技法の詳細においてWMV7と異なる。
図6は、説明する実施形態のいくつかを実施することができる好適なコンピューティング環境(600)の一般化された例を示す。この技法およびツールは、様々な汎用または専用コンピューティング環境で実施することができるため、コンピューティング環境(600)は、使用または機能の範囲についてのどんな制限も示唆もないものとする。
図7は、一般化されたビデオエンコーダ(700)のブロック図であり、図8は、一般化されたビデオデコーダ(800)のブロック図である。
図7は、一般的なビデオエンコーダシステム(700)のブロック図である。エンコーダシステム(700)は、現行フレーム(705)を含むビデオフレームのシーケンスを受信し、出力として圧縮済みビデオ情報(795)を生成する。ビデオエンコーダの特定の実施形態では、典型的には、一般化されたエンコーダ(700)を変形し、または補足したバージョンが使用される。
図8は、一般的なビデオデコーダシステム(800)のブロック図である。デコーダシステム(800)は、ビデオフレームの圧縮済みシーケンスについて情報を受信し、再構築済みフレーム(805)を含む出力を生成する。ビデオデコーダの特定の実施形態は、典型的には、一般化されたデコーダ(800)の変形形態または補足されたバージョンを使用する。
第1の実施例において、ビデオエンコーダとデコーダは、それぞれ改善された効率でスキップマクロブロック情報を符号化して復号する。スキップマクロブロック情報は、ビデオビットストリーム内のピクチャ層で示され、エンコーダはスキップマクロブロック情報内の冗長性を利用することが可能となる。また、エンコーダ/デコーダは、スキップマクロブロック情報を符号化/復号するために、複数のコード化モード間で選択する。
第1の実施例において、圧縮されたビデオシーケンスは、4つの階層の形に構造化されたデータで構成される。これらの層は、上から下に1)シーケンス層、2)ピクチャ層、3)マクロブロック層、4)ブロック層である。ピクチャ層では、各ピクチャについてのデータが、ピクチャヘッダと、それに続くマクロブロック層についてのデータとからなる(同様に、マクロブロック層では、各マクロブロック層についてのデータが、マクロブロックヘッダと、それに続くブロック層とからなる)。IピクチャとPピクチャ用のビットストリーム要素には同一のものもあるが、Pピクチャだけに現れるものもあり、逆も同様である。
上述のように、SMBCフィールド(920)は、スキップマクロブロックフィールド(930)についてコード化モードを示す。より一般的に、図10は、複数のスキップマクロブロックコード化モードを有するビデオエンコーダ内でスキップマクロブロック情報を符号化するための技法(1000)を示す。図11は、複数のスキップマクロブロックコード化モードを有するビデオエンコーダによって符号化されたスキップマクロブロック情報を復号するための対応する技法(1100)を示す。
第1の実施例において、スキップマクロブロックコード化モード群には、どのマクロブロックもスキップされないモード、ノーマルモード、行予測(または「行スキップ」)モード、および列予測(または「列スキップ」)モードが含まれる。以下のセクションでは、スキップマクロブロックコード化フレームの例(1200)を示す図12を参照しながら、各モードでどのようにスキップマクロブロック情報が符号化されるかについて説明する。
ノーマルモードでは、各マクロブロックのスキップ/非スキップ状況がビットで表される。したがって、ビットユニットのSMBフィールドのサイズは、フレーム内のマクロブロックの数に等しい。SMBフィールド内のビット位置は、左上のマクロブロックで始まって、フレーム内のマクロブロックのラスタ走査順に対応する。ビット値0は、対応するマクロブロックがスキップされないことを示し、ビット値1は、対応するマクロブロックがスキップされることを示す。
行予測モードでは、各マクロブロック行(上から下)の状況がビットで示される。ビットが1の場合には、その行が、全面的スキップマクロブロックを含み、次の行の状況が続く。ビットが0に等しい場合には、その行内の各マクロブロックについてのスキップ/非スキップ状況がビットで示される。したがって、長さが行内のマクロブロックの数に等しいビットフィールドが続く。ビットフィールド内のビット群は、左から右の順序でマクロブロックを表す。この場合も、値0は、対応するマクロブロックがスキップされないことを示し、値1は対応するマクロブロックがスキップされることを示す。
列予測モードでは、各マクロブロック列(左から右)の状況がビットで示される。ビットが1の場合には、その列は、全面的スキップマクロブロックを含み、次の列の状況が続く。ビットが0に等しい場合には、その列内の各マクロブロックについてのスキップ/非スキップ状況がビットで示される。したがって、長さが列内のマクロブロックの数に等しいビットフィールドが続く。ビットフィールド内のビット群は、上から下の順序でマクロブロックを表す。この場合も、値0は、対応するマクロブロックがスキップされないことを示し、値1は、対応するマクロブロックがスキップされることを示す。
第2の実施例において、ビデオエンコーダとデコーダは、それぞれ改善された効率でスキップマクロブロック情報および/または他の2Dバイナリデータを符号化し、復号する。エンコーダ/デコーダは、(動きゼロとは限らない)デフォルトの動きを有するものとしてスキップマクロブロックを規定し、これにより、エンコーダ/デコーダは、多くの場合において、より多くのマクロブロックをスキップすることができる。ビットプレーンの効率的なフレームレベルコード化は、スキップマクロブロック情報および/または他の2Dバイナリデータを示す。また、エンコーダ/デコーダは、低遅延応用例のためにスキップマクロブロックの非圧縮(MBレベル)コード化オプションを使用することができる。
第2の実施例は、スキップマクロブロックの概念の新しい定義を含む。「スキップ」は、そこまでの細分レベルで情報をさらに送信する必要がないビットストリームの場合の条件に関連する。スキップマクロブロック(ブロック)は、デフォルトのタイプ、デフォルトの動き、デフォルトの残留誤差を有するマクロブロック(ブロック)である(これに比較して、他の実施例および標準では、スキップマクロブロックとは、動きゼロ、残差ゼロの予測マクロブロックである)。
第2の実施例において、(スキップマクロブロックを示すことを含む)ある種のマクロブロック特有の情報を、マクロブロック当たり1ビットで符号化することができる。フレーム内のマクロブロックすべてについての状況を、ビットプレーンとして一緒にコード化し、フレームヘッダ内で送信することができる。
第2の実施例において、エンコーダは、行スキップモード、列スキップモード、ノーマル2モード、ノーマル6モード、Diff−2モード、Diff−6モード、非圧縮モードという7つの異なるコード化モードのいずれかでバイナリ情報(たとえば、スキップマクロブロック情報)を符号化する。デコーダは、7つのコード化モードのいずれかについて対応する復号を実行する。各モードについて以下で詳しく述べる。
行スキップコード化モードは、行の各バイナリシンボルがある種の値のものである場合に、ビットプレーン内のビットを単一のビットで表すことによってビットを節約する。たとえば、エンコーダは、スキップモードをビットプレーン内の0で表し、全面的に0の行を単一のビットで表す行スキップコード化モードを使用する。したがって、エンコーダは、マクロブロックの行全体がスキップされるときビットを節約する。デコーダは、対応する復号を実行する。
エンコーダは、ノーマル2モードを使用して(たとえば、ベクトルハフマンまたは他の可変長符号化方式を使用して)ビットプレーン内で複数のバイナリシンボルを一緒に符号化する。エンコーダは、可変長符号で1対のバイナリシンボルを符号化する。デコーダは、対応する復号を実行する。
エンコーダはまた、ノーマル6モードを使用して(たとえば、ベクトルハフマンまたは他の可変長符号化方式を使用して)ビットプレーン内で複数のバイナリシンボルを一緒に符号化する。エンコーダは、6つのバイナリシンボルのグループをタイル化し、各グループを可変長符号で表す。デコーダは、対応する復号を実行する。
Diff−2モードまたはDiff−6モードなど差分符号化モードは、最初に、コード化すべきビットプレーンについてのプレディクタに基づいて、コード化すべきビットプレーンについて差分(または残留)ビットのビットプレーンを生成することによってビットプレーンを符号化する。次いで、残留ビットプレーンは、条件反転なしで、たとえばノーマル2またはノーマル6コード化モードを使用して符号化される。
1)b(i,j)がビットプレーンの左上隅にある場合、または上方のバイナリシンボルb(i,j−1)が左側のバイナリシンボルb(i−1,j)に等しくない場合、プレディクタ
2)1)が当てはまらず、b(i,j)が左列にある場合(i==0)、プレディクタ
非圧縮モードを除くすべてのモードがビットプレーンをフレームレベルで符号化するが、これは、符号化中にフレームを介した第2の経路を必要とする。しかし、低遅延(low−latency)の環境下では、第2の経路によって受け入れることができない遅延(latency)が付加される可能性がある(というのは、たとえば、ビットプレーンを符号化して費やされる時間のために、フレーム内の最後のマクロブロックに達するまでフレームヘッダおよびマクロブロック層情報の送信が遅れるからである)。
Claims (12)
- コンピューティングデバイスにおいてビデオを復号する方法であって、
ビットストリーム内の圧縮済みビデオ情報を受信するステップであって、前記圧縮済みビデオ情報はコード化モード選択構文要素を含むステップと、
前記圧縮済みビデオ情報を使用してビデオフレームを復号するステップであって、前記ビデオフレームは複数のマクロブロックを含み、バイナリ情報は前記複数のマクロブロックの特徴を表し、前記バイナリ情報は前記複数のマクロブロックの各々について1つのバイナリシンボルを含み、
前記コード化モード選択構文要素に基いて、複数の適用可能なコード化モードの中から1つのコード化モードを選択するステップと、
前記選択されたコード化モードが前記複数の適用可能なコード化モードの第1のコード化モードである場合、前記複数のマクロブロックの各々について、マクロブロック当たり1つの構文要素を使用して前記マクロブロックの前記バイナリ情報を決定するステップと、
そうでない場合、前記複数の適用可能なコード化モードの第2のコード化モードにしたがって前記複数のマクロブロックの前記バイナリ情報を決定するステップであって、前記第2のコード化モードは、1つのコードが前記複数のマクロブロックの2つまたはそれ以上の前記バイナリ情報を示すことを許すステップと
を含む前記復号するステップと
を備えたことを特徴とする方法。 - コンピューティングデバイスにおいてビデオを符号化する方法であって、
ビデオフレームを符号化するステップであって、前記ビデオフレームは複数のマクロブロックを含み、バイナリ情報は前記複数のマクロブロックの特徴を表し、前記バイナリ情報は前記複数のマクロブロックの各々について1つのバイナリシンボルを含み、
複数の適用可能なコード化モードの中から1つのコード化モードを選択するステップと、
前記選択されたコード化モードが前記複数の適用可能なコード化モードの第1のコード化モードである場合、前記複数のマクロブロックの各々について、マクロブロック当たり1つの構文要素を使用して前記マクロブロックの前記バイナリ情報を示すステップと、
そうでない場合、前記複数の適用可能なコード化モードの第2のコード化モードにしたがって前記複数のマクロブロックの前記バイナリ情報を符号化するステップであって、前記第2のコード化モードの構文は、1つのコードが前記複数のマクロブロックの2つまたはそれ以上の前記バイナリ情報を示すことを許すステップと
を含む前記符号化するステップと、
ビットストリーム内の圧縮済みビデオ情報を出力するステップであって、前記圧縮済みビデオ情報は前記選択されたコード化モードを示すコード化モード選択構文要素を含むステップと
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記第1のコード化モードは、前記マクロブロック当たり1つの構文要素がマクロブロック層構文要素である低遅延モードであり、前記第2のコード化モードは、前記複数のマクロブロックの前記バイナリ情報がフレーム層構文要素として符号化されるビットプレーンコード化モードであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2のコード化モードは、前記複数のマクロブロックの前記バイナリ情報が、マクロブロックごとに計算された予測値に関する残差として符号化される差分符号化モードであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2のコード化モードは、行予測コード化モードまたは列予測コード化モードであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2のコード化モードは、前記1つのコードが前記複数のマクロブロックの1つの対の前記バイナリ情報を示すベクトル可変長符号化モードであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2のコード化モードは、前記1つのコードが前記複数のマクロブロックの2×3のタイルまたは3×2のタイルの前記バイナリ情報を示すベクトル可変長符号化モードであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2のコード化モードにしたがって、反転構文要素が前記バイナリシンボルの値を反転するかどうかを示すことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記バイナリ情報は、前記複数のマクロブロックの動きベクトル計数情報であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記バイナリ情報は、前記複数のマクロブロックのフィールド/フレームフラグであることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記バイナリ情報は、前記複数のマクロブロックのスキップマクロブロック情報であり、前記スキップマクロブロック情報は前記複数のマクロブロックがスキップされるかまたはされないかを示し、
前記マクロブロックが、前記ビデオフレーム内の1つまたは複数の他のマクロブロックの動きに基く予測された動きを使用し、
前記マクロブロックが、残差情報を有さない場合、
前記複数のマクロブロックの1つがスキップされることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 請求項1または2に記載の方法を前記コンピューティングデバイスに実行させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶したことを特徴とするコンピュータ読取可能な記録媒体。
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