JP2013509024A - 映像符号化及び復号化のための効率的な適応フィルタリングの方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2009年10月15日に提出された米国特許仮出願第61/251934号の利益を特許請求するものであり、この米国特許仮出願の内容は、引用により、その完全な形で本明細書に盛り込まれる。
Electronical Commission)MPEG-4(Moving Picture Experts Group-4)Part-10 AVC(Advanced Video Coding)規格/ITU-T(International Telecommunication Union, Telecommunication Sector)H.264 Recommendation(以下、“MPEG-4 AVC”規格)では、デブロッキングフィルタは、ブロック状アーチファクトを除くために復号化されたピクチャに適用される。MPEG-4 AVC規格の主要な技術領域(KTA: Key Technology Area)では、復号化されたピクチャの品質を改善するためにループ内又はループ外でウィーナーフィルタが使用される。時間的な適応を達成するため、オリジナルピクチャとエンコーダで復号化されたピクチャとの間の最小自乗誤差を最小化することで、それぞれのピクチャについてウィーナーフィルタが推定される。フィルタ係数は、それぞれのピクチャのオーバヘッドとして(ビットストリームで又は伝送媒体で)デコーダに送出される。空間的な適応を達成するため、ピクチャは多数の領域に分割される。それぞれの領域において、スイッチは、フィルタリングプロセスが「オン」又は「オフ」であるかを制御する。領域分割の情報及びスイッチの制御メッセージは、副情報としてデコーダに送出される。しかし、副情報を送出するコストは高く、幾つかのケースにおいて、特に低ビットレートであるが高解像度の多くの応用において手頃ではない。
MPEG-4 AVC規格の主要な技術領域(KTA)では、第一の従来技術のアプローチにおいて、適応型ポストフィルタが提案された。第一の従来技術のアプローチの基本的な考えは、表示の前に復号化されたピクチャにウィーナーフィルタを適用することである。ウィーナーフィルタは、オリジナルピクチャとエンコーダで復元された(すなわち再構成された)ピクチャとの間の最小自乗誤差(MSE)を最小にすることで、それぞれのピクチャについて推定される。この場合、推定されるフィルタ係数は、オーバヘッドとしてデコーダに送出される。全体のピクチャは、推定されたフィルタでフィルタリングされる。別のケースでは、ウィーナーフィルタのセットは、オフラインでトレーニングされ、デコーダに送信されるか又はデコーダで記憶される。復号化の間、ピクチャは、画素毎にフィルタリングされる。それぞれの画素で、フィルタは、周囲の画素の統計データに基づいてフィルタから選択される。この技術では、フィルタリングインジケータは、任意のオーバヘッドを要しない。フィルタリングインジケータは、復号化されたピクチャコンテンツにより導出される。しかし、フィルタリングインジケータとピクチャコンテンツとの間のモデルは、構築するのが難しい。第一の従来技術のアプローチでは、フィルタリングインジケータと局所的分散との間の対応するモデルを発見するため、オフラインのトレーニングスキームが利用される。トレーニングは、トレーニングセットに高度に依存するので、制限されたデータでトレーニングされたモデルは、より一般的な映像信号について不正確となる。
第二の従来技術のアプローチにおいて、適応ループフィルタが提案された。第一の従来技術のアプローチに関して実行されたポストフィルタと同様に、ウィーナーフィルタは、オリジナルピクチャとエンコーダで復号化されたピクチャとの間の最小自乗誤差(MSE)を最小にすることで、それぞれのピクチャについて推定される。ウィーナーフィルタはピクチャ全体の最小自乗誤差の意味で最適であるので、幾つかの領域の品質は、ウィーナーフィルタを適用したときに品質が低下する可能性がある。フィルタリングの間にこれらの画素を除くため、オーバヘッドのコストと符号化のパフォーマンスとの間のトレードオフを達成するため、領域に基づいたソリューションが提案される。第二の従来技術のアプローチは、ウィーナーフィルターが適用される領域を示す。フィルタインジケータは、副情報としてデコーダに送出される。異なる領域が異なるブロックサイズを有するのを許容することで、4分木に基づくフラグは、大きなブロックサイズの領域において少ないビットを送出することでビットを節約する。全てのこれらの方法は、フレーム全体をカバーするためにブロックに基づくバイナリマップを必要とする。
先に述べたように、本発明によれば、ビデオ圧縮におけるウィーナーフィルタの性能を改善するために反復フィルタリングプロセスが使用される本発明の第一の態様が開示される(当業者にとって認識されるように、本発明は、ウィーナーフィルタ以外のフィルタを含むフィルタリング方法にも適用される)。より詳細には、例えばフィルタサポートサイズ及びトポロジーのようなフィルタ構造がはじめに定義される。次いで、フィルタを推定するために使用されるデータセットが定義される。再構成されるビデオ信号の任意の事前情報を使用して、データセットが定義される。次いで、フィルタ係数を推定し、従って推定されたフィルタを取得するため、定義されたデータセットが使用される。推定されるフィルタを取得した後、フィルタリングされたピクチャを取得するため、再構成されたピクチャに推定されたフィルタを適用する。現段階で、第一の反復が終了される。次の反復では、フィルタリングされたピクチャを使用することでフィルタを推定するために使用されるデータセットがリファインされ、前の反復で使用されたピクチャよりも良好となることが期待される。次いで、このリファインされたデータセットに基づいてフィルタ係数が推定される。次いで、推定されたフィルタは、再構成されたピクチャに適用される。ピクチャの品質の改善が十分に小さいとき、すなわち改善が閾値を下回るとき、繰返しが収束し、停止される。最終的に推定されるフィルタは、最適なフィルタであり、決定されたフィルタのパラメータは、(ビットストリーム、伝送媒体等で)デコーダに送出される。実施の形態では、フィルタ構造は、異なる繰返しにおいて異なる可能性がある。実施の形態では、それぞれの繰返しにおけるそれぞれのピクチャについて複数のフィルタが使用される。
本発明によれば、幾つかの領域についてシグナリングビットをスキップすることで、領域に基づくフィルタリングのために必要とされる副情報が低減される第二の態様が開示される。多くの領域における画素値は、フィルタリングされたときに殆ど変化しないことが観察される。フィルタリングはこれらの画素に影響を及ぼさないという観察に基づいて、本発明は、これらの領域においてフィルタ情報(例えばフィルタの切り替え情報)に関連するビットを殆ど費やさないことを狙いとする。また、フィルタは、ある領域(例えばテクスチャ領域)で明確に良好に機能するが、他の領域では、フィルタは、比較的一定である。全てのこれらの領域について、エンコーダ及びデコーダでの情報を固定して維持することができるので、フィルタの切り替え情報又はフィルタ情報を送出しない。より具体的には、本発明のこの態様によれば、はじめに、これらの領域を検出し、次いで、これらの情報について副情報をスキップする(すなわち送信しないか、及び/又はさもなければ伝達しない)。
先に提案された2以上の様々な実施の形態は、パフォーマンスを更に改善するために組み合わせることができる。再帰的なフィルタリングのプロセスにおいて、フィルタ推定のためにデータセットを定義することが必要とされるので、データセットを定義又はリファインするために暗黙のフィルタリングの信号伝達における領域検出技術が使用される。暗黙のフィルタリングの信号伝達の技術は、再帰的なフィルタリングプロセスにおけるそれぞれの繰返し又は幾つかの繰り返しのために使用される。
表1は、本発明の実施の形態に係る、例示的なピクチャ及びスライスヘッダのシンタックスを示す。
iterative_filtering_flagが1に等しい場合、反復のフィルタリングプロセスがそのピクチャについて有効にされる(使用される)ことを示す。iterative_filtering_flagが0に等しい場合、反復のフィルタリングプロセスがそのピクチャについて無効にされる(使用される)ことを示す。
k_finalは、反復フィルタリングプロセスの繰返し回数を指定する。
implicit_filter_signal_falgが1に等しい場合、暗黙のフィルタリングの信号伝達がそのピクチャについて有効にされることを示す。implicit_filter_signal_falgが0に等しい場合、暗黙のフィルタリングの信号伝達がそのピクチャについて無効にされることを示す。
filter_switch[i]が1に等しい場合、フィルタが領域iについてオンであることを示し、filter_switch[i]が0に等しい場合、フィルタが領域iについてオフであることを示す。
filter_coeff[k][j]は、繰返しkでのそのピクチャのフィルタ係数を指定する。
Claims (31)
- 適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを符号化するビデオエンコーダを備える装置であって、
前記ビデオエンコーダは、前記適応フィルタリングを実行する適応フィルタを含み、
前記適応フィルタリングのために使用される最終的なフィルタ係数のセットは、複数のフィルタ係数のセットを反復的に推定し、選択されたフィルタ係数のセットに対応する繰返しにより、前記少なくとも1部について閾値を超える品質の改善が得られたときに、前記複数のフィルタ係数のセットのうちの推定されるセットを前記選択されたフィルタ係数のセットとして選択することで決定される、装置。 - ビデオエンコーダが、適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを符号化するステップを含む方法であって、
前記適応フィルタリングのために使用される最終的なフィルタ係数のセットは、複数のフィルタ係数のセットを反復的に推定し、選択されたフィルタ係数のセットに対応する繰返しにより、前記少なくとも1部について閾値を超える品質の改善が得られたときに、前記複数のフィルタ係数のセットのうちの推定されるセットを前記選択されたフィルタ係数のセットとして選択することで決定される、方法。 - 前記最終的なフィルタ係数のセットを決定するために使用される繰返し回数は固定される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、複数の繰返しを実行することを含み、
前記複数の繰返しのそれぞれについて、同じフィルタタイプが使用される、
請求項2記載の方法。 - 前記複数のフィルタ係数のセットは、全体的に、領域毎に、局所的に、のうちの1つで反復的に推定される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、複数の繰返しを実行することを含み、
前記複数の繰返しのうちの1以上の繰返しにおいて複数のフィルタが使用される、
請求項2記載の方法。 - 前記適応フィルタリングは、ループ内のフィルタリング構成及びループ外のフィルタリング構成の少なくとも1つにおいて実行される、
請求項2記載の方法。 - 入力ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを復号化するビデオデコーダを備える装置であって、
前記ビデオデコーダは、複数のフィルタ係数のセットを使用して前記入力ピクチャの再構成されたバージョンを反復的にフィルタリングして、前記入力ピクチャの出力バージョンを取得する反復フィルタを含む、装置。 - ビデオデコーダが、入力ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを復号化するステップを含む方法であって、
前記ビデオデコーダは、複数のフィルタ係数のセットを使用して前記入力ピクチャの再構成されたバージョンを反復的にフィルタリングして、前記入力ピクチャの出力バージョンを得る反復フィルタを含む、方法。 - 前記入力ピクチャの前記出力バージョンを得るために前記入力ピクチャの前記再構成されたバージョンをフィルタリングするために使用される繰返し回数は固定される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、複数の繰返しを実行することを含み、
前記複数の繰返しのそれぞれについて同じタイプのフィルタが使用される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、複数の繰返しを実行することを含み、
前記複数の繰返しのうちの1以上において複数のフィルタリングが使用される、
請求項9記載の方法。 - 前記フィルタリングは、ループ内のフィルタリング構成及びループ外のフィルタリング構成のうちの少なくとも1つで実行される、
請求項9記載の方法。 - ビデオ信号データを符号化したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
適応フィルタリングを使用して符号化されたピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを記憶し、
前記適応フィルタリングのために使用される最終的なフィルタ係数のセットは、複数のフィルタ係数のセットを反復的に推定し、選択されたフィルタ係数のセットに対応する繰返しにより、前記少なくとも1部について閾値を超える品質の改善が得られたときに、前記複数のフィルタ係数のセットのうちの推定されるセットを前記選択されたフィルタ係数のセットとして選択することで決定される、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを符号化するビデオエンコーダを備える装置であって、
前記ビデオエンコーダは、前記適応フィルタリングを実行する適応フィルタを含み、
前記適応フィルタリングのためのフィルタ係数のセットと、前記適応フィルタリングの機能を有効又は無効にするためのフィルタリングの切り替え情報は、前記ピクチャにおける1以上の領域を、前記適応フィルタリングについて所定の候補として、所定の非候補として、及び/又は可能性のある候補としてそれぞれ指定する暗黙の領域の指示技術を使用して暗黙に示される、装置。 - ビデオエンコーダが、適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを符号化するステップを含む方法であって、
前記適応フィルタリングのためのフィルタ係数のセットと、前記適応フィルタリングの機能を有効又は無効にするためのフィルタリングの切り替え情報は、前記ピクチャにおける1以上の領域を、前記適応フィルタリングについて所定の候補として、所定の非候補として、及び/又は可能性のある候補としてそれぞれ指定する暗黙の領域の指示技術を使用して暗黙に示される、方法。 - 前記ピクチャは、前記1以上の領域を得るために分割される、
請求項16記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応するフィルタリングされたフレームと再構成されたフレームとを比較することで決定される、
請求項17記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応するフィルタリングされたフレームと再構成されたフレームの少なくとも1つからのコンテンツの特徴を使用して検出されるか、又はリファインされる、
請求項17記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応する符号化情報を使用して検出されるか、又はリファインされる、
請求項17記載の方法。 - 前記符号化情報は、符号化モード、動き情報、ピクチャタイプ、及びスライスタイプのうちの少なくとも1つを含む、
請求項20記載の方法。 - 前記1以上の領域及び領域の境界のうちの異なる領域及び領域の境界のうちの少なくとも1つについて、前記1以上の領域を分割するために使用される基準は可変である、
請求項17記載の方法。 - 適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを復号化するビデオデコーダを備える装置であって、
前記ビデオデコーダは、前記適応フィルタリングを実行する適応フィルタを含み、
前記適応フィルタリングのためのフィルタ係数のセットと、前記適応フィルタリングの機能を有効又は無効にするためのフィルタリングの切り替え情報は、前記ピクチャにおける1以上の領域を、前記適応フィルタリングの所定の候補として、所定の非候補として、及び/又は可能性のある候補としてそれぞれ指定する暗黙の領域の指示技術を使用して暗黙に示される、装置。 - ビデオデコーダが、適応フィルタリングを使用して、ピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを復号化するステップを含む方法であって、
前記ビデオデコーダは、前記適応フィルタリングを実行する適応フィルタを含み、
前記適応フィルタリングのためのフィルタ係数のセットと、前記適応フィルタリングの機能を有効又は無効にするためのフィルタリングの切り替え情報は、前記ピクチャにおける1以上の領域を、前記適応フィルタリングの所定の候補として、所定の非候補として、及び/又は可能性のある候補としてそれぞれ指定する暗黙の領域の指示技術を使用して暗黙に示される、方法。 - 前記ピクチャは、前記1以上の領域を取得するために分割される、
請求項24記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応するフィルタリングされたフレームと再構成されたフレームとを比較することで決定される、
請求項25記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応するフィルタリングされたフレームと再構成されたフレームの少なくとも1つからのコンテンツの特徴を使用して検出されるか、又はリファインされる、
請求項25記載の方法。 - 特定の領域が、前記所定の候補のうちの1つであるか、前記所定の非候補のうちの1つであるか、又は前記可能性のある候補のうちの1つであるかに関する識別は、前記ピクチャに対応する符号化情報を使用して検出されるか、又はリファインされる、
請求項25記載の方法。 - 前記符号化情報は、符号化モード、動き情報、ピクチャタイプ、及びスライスタイプのうちの少なくとも1つを含む、
請求項28記載の方法。 - 前記1以上の領域を分割するために使用される基準は、前記1以上の領域及び領域の境界のうちの異なる領域及び領域の境界のうちの少なくとも1つについて、前記1以上の領域を分割するために使用される基準は可変である、
請求項25記載の方法。 - ビデオ信号データをエンコードしたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
適応フィルタリングを使用して符号化されたピクチャの少なくとも1部のピクチャデータを記憶し、
前記適応フィルタリングのためのフィルタ係数のセットと、前記適応フィルタリングの機能を有効又は無効にするためのフィルタリングの切り替え情報は、前記ピクチャにおける1以上の領域を、前記適応フィルタリングの所定の候補として、所定の非候補として、及び/又は可能性のある候補としてそれぞれ指定する暗黙の領域の指示技術を使用して暗黙に示される、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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