JP2014200111A - 改良型のビデオコーディング方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
各図面を参照すると、同じ参照符号は同じ要素を指しており、本発明が適切なコンピューティング環境で実装されるものとして示されている。必須ではないが、パーソナルコンピュータによって実行されるプログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令の一般的状況で本発明を説明する。
本節では、特に大きい/複雑な動きシーケンスに関するコーディング効率を著しく改善することができる、新しく非常に効率的なインターマクロブロックタイプを提示する。この新しいタイプのインターマクロブロックは、マクロブロックレベルでフレーム内に存在する可能性のある時間的相関および空間的相関を利用し、その結果、品質を保持し、さらには改善すると共に、動き情報を符号化するのに必要なビットを著しく削減することができる。
前述の問題および/または他の問題は、「直接予測モード」を導入することによって、本明細書で少なくとも部分的に解決される。直接予測モードでは、実際の動き情報を符号化する代わりに、後続の基準フレームの相関マクロブロックで使用する動きベクトルから、順方向動きベクトルおよび/または逆方向動きベクトルの両方を直接導出する。
図10に、従来のブロックベースのビデオエンコーダ1002を有する例示的符号化環境1000を示す。例示的符号化環境1000では、ビデオデータ1004がエンコーダ1002に供給され、対応する符号化ビデオデータビットストリームが出力される。
次に図11を参照する。図11は、符号化ビデオデータビットストリーム1104を受け取り、対応する(復号化)ビデオデータ1120を出力するビデオデコーダ1102を有する例示的な従来型復号化環境1100を示す。
直接予測と共に直ちに使用することができる、いくつかの可能な予測子があることを考慮して、この説明を簡単にするために、各ケースのより小さいサブセットをより詳細に説明する。このサブセットは、幾分効率的であるだけでなく、実装が容易でもある。具体的には、以下のモデルを例証的により詳細に検討する。
(1)動き投影
サブモード コード
空間予測子 0
動き投影 1
重みつき平均 2
最良のサブモードは、レートひずみ最適化プロセスを使用して選択することができる(ビットレートと品質の間の最良の折合い)。
現在のJVT規格は、直接モードコード化マクロブロックまたはブロックを双方向予測(B)フレーム内の動きベクトル予測でどのようにみなすべきかということについて非常に不明瞭であると思われる。その代わりに、現在のソフトウェアは、直接モードマクロブロックまたはサブブロックを「異なる基準フレーム」を有するものとみなし、したがって予測で使用されないと思われる。遺憾ながら、近接するブロックを有する直接予測ブロックの動きベクトル間に依然として高い相関がある可能性があることを考えると、このような条件は、Bフレームの性能を著しく妨げ、その効率を低下させる。このような条件はまた、エラー隠蔽アルゴリズムがBフレームに適用されるとき、その効率も低下させる。
(1)このマクロブロック/ブロックを異なる基準フレームを有するものとみなし、したがって動きベクトル予測でこのマクロブロック/ブロックを使用しないこと、および
(2)このマクロブロックが(0,0)動きベクトルおよび基準フレーム0を有するものとみなすことが含まれる。
JVT規格は現在、ほとんどの現在の他のブロックベースのコーディング規格に対して圧倒的な性能上の利点を有している。この性能の一部は、固定ブロックサイズを有するのではなく、16×16から4×4(ピクセル)にわたる可変ブロックサイズを使用できるためであると考えることができる。そのようにすることにより、例えば、時間的相関をより効果的に利用することが可能となる。遺憾ながら、従来のコーディング論理機構(例えばハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェア)に現在存在しているモード決定技法のためにモード決定が最適に実施されない可能性があり、したがってより良好に割り振ることができるビットを浪費されることがわかった。
以下は、例示的コーデックまたは他の同様の論理機構でモード細分化を実現するために実施することができる、ある動作である(他のある実装では、動作の順番は変化する可能性があり、かつ/またはある動作を一緒に実施できることに留意されたい)。
(例えば、16×8モードが16×16モードと同一である場合、16×8モードを使用不能にする。複雑さの低減。)
(例えば、8×16モードが16×16モードと等しい場合、複雑さを低減するため8×16モードを使用不能にする)
(例えば、8×16に対する細分化モードを使用可能にする)
J(s,c,MODE|QP,λMODE)=SSD(s,c,MODE|QP)+λMODE・R(s,c,MODE|QP)
最良のモードをBestModeにActSetする。
2つの追加のモードに対してレートひずみ最適化を実施する(例えば、モードは16×16モードと同等であるとみなされる)。
H.26L規格内のインターレース化ビデオコーディングに対する関心が高まっているため、インターレース化シーケンスの符号化性能を高めることに関していくつかの提案が提示された。本節では、H.26L現在のシンタックスおよび/または他の同様のシステムで実装することができる技法を提示する。これらの例示的技法は、性能の向上を実現することができる。さらに、インターレース化コーディングと漸進的ビデオコーディングのどちらにも適用することができる、直接B予測と類似した直接P予測技術を紹介する。
Bフレーム内部の動きベクトルの直接モードにより、符号化性能から著しく益を受けることができる。特に最大2つの動きベクトルを送らなければならないことを考えると、動きベクトルの符号化に必要なビットを著しく削減することができるからである。しかし、直接モードを使用してブロックをコード化する場合、動きベクトルは不要であり、その代わりに、後続の第1の基準イメージ中の配列ブロックの動きベクトルの時間的補間として計算される。Pフレームに対する同様の手法は、決して考慮されてこなかったと思われる。Pフレームとその対応するマクロブロックの構造はずっと単純であり、一方各マクロブロックが必要とする動きベクトルは1つだけであるからである。このようなモードを加えることは、その代わりに、著しいオーバヘッドを招く可能性が非常に高く、したがって恐らくは可能などんな改善も無にされたであろう。
COPY_MB 0 スキップマクロブロックモード
M16x16_MB 1 1つの16×16ブロック
M16x8_MB 2 2つの16×8ブロック
M8x16_MB 3 2つの8×16ブロック
M8x8_MB 4 4つの8×8ブロック
M8x4_MB 5 8つの8×4ブロック
M4x8_MB 6 8つの4×8ブロック
M4x4_MB 7 16個の16×8ブロック
PDIRECT_MB 8 以前のフレーム中の配列マクロブロックのコピーモードおよび動きベクトル
インターレースフレーム素材と、同じストリーム内部の別々のインターレースフィールドイメージのどちらもサポートすることが可能なインターレース化シーケンスのコーディングにより、2つの方法の一方だけを使用するコーディングよりもずっと良好な解決策が得られる可能性が高い。別々のインターレースフィールド技法は、例えばブロック化解除などのいくつかの追加の利点を有し、具体的には強化エラー回復力を提供することができる。例えばエラーが1つのフィールドイメージ内部に生じた場合、第2イメージからの情報を使用して、エラーを容易に吸収することができる。
上記の説明では、構造的特徴および/または動作に特有の術語を用いたが、頭記の特許請求の範囲で定義される発明は、ここで説明した特定の機能および動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明を実施する例示的形態としてこの特定の特徴および操作を開示する。
134 システムメモリ
136 バス
138 読取り専用メモリ(ROM)
140 ランダムアクセスメモリ(RAM)
142 基本入出力システム(BIOS)
144 ハードディスクドライブ
146 磁気ディスクドライブ
148 取外し可能磁気ディスク
150 光ディスクドライブ
152 取外し可能光ディスク
158 オペレーティングシステム
160 アプリケーションプログラム
162 他のプログラムモジュール
164 プログラムデータ
166 キーボード
168 ポインティングデバイス
170 ユーザ入力インターフェース
172 モニタ
174 ビデオアダプタ
175 出力周辺インターフェース
177 ローカルエリアネットワーク(LAN)
179 汎用ワイドエリアネットワーク(WAN)
180 インターネット
182 リモートコンピュータ
186 ネットワークインターフェース
189 リモートアプリケーションプログラム
200 例示的装置
202 論理機構
204 ビデオデータソース
206 ディスプレイモジュール
208 オーディオ再生モジュール
1000 例示的符号化環境
1002、1202 ビデオエンコーダ
1004、1102、1304 ビデオデータ
1006、1020、1114 加算モジュール
1008 動き推定(ME)モジュール
1010 離散コサイン変換(DCT)モジュール
1012 量子化モジュール(QP)
1014、1108 逆量子化モジュール(QP−1)
1016 可変長コーディング(VLC)モジュール
1018、1112 逆離散コサイン変換(DCT)モジュール
1022、1110 動き補償(MC)モジュール
1024、1116 ループフィルタモジュール
1026、1118 フレームバッファモジュール
1100 従来型復号化環境
1104、1210 符号化ビデオデータビットストリーム
1106 可変長復号化(VLD)モジュール
1200 改良型ビデオ符号化環境
1204、1306 改良
1206、1308 動きベクトル(MV)バッファモジュール
1208 DIRECT判定モジュール
1300 直接予測環境
1302 改良型デコーダ
1308 MVバッファモジュール
1310 ブロックモードモジュール
1312 選択モジュール
Claims (13)
- ビデオエンコーダを実装するコンピュータ装置において、
ビデオフレームのシーケンスにおける現在のフレームのブロックを符号化するステップであって、前記現在のフレームの前記ブロックのうちの所与のブロックが、該所与のブロックについてのビットストリーム内の動きベクトル情報を用いずに前記所与のブロックについての前記ビットストリーム内の識別情報に従って動き補償により符号化され、前記識別情報が、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報を如何にして導出すべきかを示し、
前記識別情報が、動き投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記ビデオフレームのシーケンスにおける他のフレームのブロックの動きベクトル情報を用いて導出され、
前記識別情報が、空間投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記現在のフレームの1又はそれ以上の周囲ブロックについての動きベクトル情報を用いて導出される、ステップと、
前記ビットストリームにおいて前記現在のフレームの前記ブロックについての符号化されたデータを出力するステップと
を有し、
前記符号化されたデータは、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報を如何にして導出すべきかを示す前記識別情報を含む、方法。 - 前記所与のブロックを符号化するステップは、
前記所与のブロックについての剰余を決定するステップと、
前記所与のブロックについての前記剰余を符号化するステップと
を更に有する、請求項1に記載の方法。 - 前記所与のブロックを符号化するステップは、
前記所与のブロックについてのレートひずみ最適化の部分として前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報を如何にして導出すべきかを評価するステップと、
前記所与のブロックについて動き投影と空間投影との間で選択するステップと
を更に有する、請求項1に記載の方法。 - ビデオデコーダを実装するコンピュータ装置において、
ビデオフレームのシーケンスにおける現在のフレームのブロックについてのビットフレーム内の符号化されたデータを受信するステップであって、前記符号化されたデータが、前記現在のフレームの前記ブロックのうちの所与のブロックについての動きベクトル情報を如何にして導出すべきかを示す識別情報を含む、ステップと、
前記現在のフレームの前記ブロックを復号するステップであって、前記所与のブロックが、該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いずに前記所与のブロックについての前記ビットストリーム内の識別情報に従って動き補償により復号され、
前記識別情報が、動き投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記ビデオフレームのシーケンスにおける他のフレームのブロックの動きベクトル情報を用いて導出され、
前記識別情報が、空間投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記現在のフレームの1又はそれ以上の周囲ブロックについての動きベクトル情報を用いて導出される、ステップと
を有する方法。 - 前記所与のブロックを復号するステップは、
前記所与のブロックについての剰余を復号するステップと、
前記所与のブロックについての動き補償された予測と前記剰余とを結合するステップと
を更に有する、請求項4に記載の方法。 - 前記現在のフレームはPフレームである、
請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記現在のフレームはBフレームである、
請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記ビットストリーム内の前記符号化されたデータは、前記所与のブロックが該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いて又は用いずに動き補償されるかどうかを示す前記所与のブロックについてのモード情報を更に含み、
前記ビットストリーム内の前記符号化されたデータは、前記モード情報が、前記所与のブロックが該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いずに動き補償されるかことを示す場合に、前記識別情報を含む、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記所与のブロックは、動き投影によって導出される動きベクトル情報による動き補償により符号化され、
前記動き投影は、前記他のフレームのブロックの動きベクトル情報を用いる前記所与のブロックについての動きベクトル情報の時間的予測を使用する、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記現在のフレームは、複数の利用可能な参照フレームを有し、
前記符号化されたデータは、前記所与のブロックに使用される参照フレームのインジケーションを更に含む、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の方法。 - ビデオデコーダを実装するコンピュータ装置において、
ビデオフレームのシーケンスにおける現在のPフレームのブロックについてのビットフレーム内の符号化されたデータを受信するステップであって、前記ビットストリーム内の前記符号化されたデータが、
前記現在のPフレームの前記ブロックの所与のブロックが該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いて又は用いずに動き補償されるかどうかを示す前記所与のブロックについてのモード情報を含み、
前記モード情報が、前記所与のブロックが該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いずに動き補償されることを示す場合に、如何にして前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報を導出すべきかを示す識別情報を含む、ステップと、
前記現在のPフレームの前記ブロックを復号するステップであって、前記所与のブロックが、該所与のブロックについての前記ビットストリーム内の動きベクトル情報を用いずに前記所与のブロックについての前記ビットストリーム内の前記識別情報に従って動き補償により復号され、
前記識別情報が、動き投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記ビデオフレームのシーケンスにおける他のフレームのブロックの動きベクトル情報を用いて導出され、
前記識別情報が、空間投影が前記所与のブロックに使用されることを示す場合に、前記所与のブロックについての前記動きベクトル情報が、前記現在のフレームの1又はそれ以上の周囲ブロックについての動きベクトル情報を用いて導出される、ステップと
を有する方法。 - コンピュータにより実行可能な命令によってプログラミングされたコンピュータ装置に請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載の方法を実行させる前記命令を記憶するコンピュータ可読媒体。
- 請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載の方法を実行するよう適応されるコンピュータ装置。
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