JP2015111787A - 動画像符号化装置、動画像符号化方法及び動画像符号化用コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
QPを符号化する際には、動画像符号化装置は、例えば、QPの予測値をQPpredとして、QPとその予測値QPpred間の差分値cuQpDelta = QP - QPpredを符号化する。QGに含まれるCU内の量子化された直交変換係数がすべて0である場合、逆量子化により得られる係数はQPに依らずにdij=0となる。そのため、動画像符号化装置は、cuQpDeltaを符号化データに含めない。QG内で0でない量子化された直交変換係数が出現するCUについてはcuQpDeltaが動画像復号装置に通知される。一方、cuQpDeltaが符号化されないCUではcuQpDelta=0とみなされて、動画像復号装置は、QP=QPpredとする。量子化された直交変換係数が全て0の場合、逆量子化ではQPは使用されないが、デブロッキングフィルタの強度設定のためにQPが利用される。動画像符号化装置は、動画像復号装置と同一の局所復号画像を生成するため、動画像符号化装置は、処理対象CUを、QP=QPaとして量子化して、その結果の係数がすべて0となった場合、cuQpDeltaを符号化せず、動画像復号装置と同様に、該当CUのQPをQPpredと設定してデブロッキングフィルタの強度を決定する。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいは動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つの集積回路として動画像符号化装置1に実装されてもよい。さらに、動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、動画像符号化装置1が有するプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される、機能モジュールであってもよい。
ここで、CTUライン301−2以降のCTUラインを符号化する際には、符号化部は、一つ上のCTUラインの符号化済みのCTUの情報を参照できることが符号化効率の点から好ましい。例えば、符号化対象のCTUを符号化する際に、そのCTUの上方に隣接するCTUと、右斜め上方に隣接するCTUの情報を参照できることが好ましい。そこで、各符号化部は、一つ上のCTUラインを符号化する他の符号化部が、CTUラインの左端から2個のCTUの符号化処理を終了した時点で符号化を開始することが好ましい。したがって、符号化部11−3が上から3番目のCTUライン301−3の先頭のCTU313−1の符号化を開始する際には、符号化部11−2は、上から2番目のCTUライン301−2の先頭CTU312−1及び次のCTU312−2の符号化を完了していることが好ましい。同様に、符号化部11−1は、1番上のCTUライン301−1の先頭CTU311−1〜4番目のCTU311−4までの符号化を完了していることが好ましい。
符号化部11−kは、分割部10から受け取ったCTUラインのデータに含まれる先頭(この例では、左端)のCTUから順に、CTU単位で符号化する。
この量子化処理は、一定区間(量子化幅)に含まれる信号値を一つの信号値で表す処理である。量子化部23は、上記のQPに基づいて決定される量子化ステップQstep(QP)と量子化された直交変換係数の周波数ごとの重みを調整する行列ScalingListとをパラメータとして決定される量子化幅で直交変換係数を量子化する。なお、QPの値は、例えば、制御部(図示せず)により、CUに対して設定される符号量に応じて決定され、その制御部から通知される。例えば、水平方向にi番目、垂直方向にj番目の成分の直交変換係数をcijとして、量子化部23は、次式にしたがってcijに対応する量子化された直交変換係数c'ijを算出する。
そのために、逆量子化部24は、各TUの量子化された直交変換係数を逆量子化する。例えば、逆量子化部24は、次式に従って直交変換係数dijを復元する。
逆量子化部24は、各TUの復元された直交変換係数を逆直交変換部25へ出力する。
逆直交変換部25は、TUごとの復元された予測誤差信号を加算部26へ出力する。
加算部26は、参照ブロックを生成する度に、その参照ブロックを記憶部28に記憶させる。
さらに、記憶部28は、インター予測符号化された参照ブロックのそれぞれについての動きベクトルを記憶する。
また、後述するように、係数修正部28により量子化された直交変換係数が変更されたCUについては、係数修正部28により設定された第2のQP値に応じて、例えば、HEVCの規格に従ってデブロッキングフィルタの強度を決定する。
動きベクトル計算部29は、PUと、参照ピクチャとのブロックマッチングを実行することにより、そのPUと最も一致する参照ピクチャ及びその参照ピクチャ上の領域の位置を決定する。そして動きベクトル計算部29は、符号化対象ピクチャ上のPUの位置と、そのPUに最も一致する参照ピクチャ上の領域との水平方向及び垂直方向の移動量を動きベクトルとする。
動きベクトル計算部29は、求めた動きベクトルと、参照ピクチャの識別情報を、記憶部28、予測モード判定部30、予測ブロック生成部31及び予測誤差算出部21へ渡す。
そして予測モード判定部30は、コストが最小となるように、符号化対象CTU内のCU単位でイントラ予測符号化モードとインター予測符号化モードを選択する。さらに、予測モード判定部13は、各CU内の各PU及びTUの組み合わせごとにコストが最小となる予測モードまたはベクトルモードを選択する。
予測モード判定部30は、選択したCU、PU及びTUのサイズ及び予測ブロックの生成方法の組み合わせを予測ブロック生成部31に通知する。また予測モード判定部30は、TU分割情報を直交変換部22、量子化部23、逆量子化部24、逆直交変換部25及び係数修正部32へ通知する。
予測ブロック生成部31は、生成された予測ブロックを予測誤差算出部21へ渡す。
なお、係数修正部32の詳細は後述する。
図6は、係数修正部32の構成図である。係数修正部32は、判定部41と、TU選択部42と、置換部43と、QP修正部44とを有する。
すなわち、TU内の全ての量子化された直交変換係数c'ijが0である場合に、c'00を1に置換としたときの逆量子化後の直交変換係数の直流成分d00は、(3)式に従って算出される。そして、d00から、直流成分が1の場合に逆直交変換(この例では、逆DCT)により復元される予測誤差信号の値rijは、以下のように算出される。
上記のように、本実施形態では、置換部43は、直流成分を表す量子化された直交変換係数の値を1または-1に置換する。
そして置換部43は、何れかの量子化された直交変換係数の値が置換された後の符号化対象CUの各量子化された直交変換係数を符号化データとして結合部12へ出力する。
そこで、QP修正部44は、例えば、QP修正部44が有するメモリ回路(図示せず)に記憶されている上記の関係表を参照して、TU選択部42により選択されたTUのサイズに該当する、rijが0になるQPの範囲を求める。そしてQP修正部44は、そのQPの範囲内で、量子化部23から通知された第1のQPの値に最も近いQP値を、第2のQPとする。
また、量子化部23及び逆量子化部24は、直交変換係数が置換されたTUと同一のQGに所属する残りの未処理TUの量子化処理及び逆量子化処理を、第1のQPの代わりに第2のQPを用いて実行する。これは、一つのQGについては一度しかQPを動画像復号装置に通知できないため、動画像復号装置は、QG内の残りのTUの逆量子化を第2のQPを用いることになる。そのため、動画像符号化装置1でも、QG内の残りのTUについては、第2のQPを利用して量子化及び逆量子化を行う。同様に、デブロックフィルタ部27は、通知された第2のQPに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、CTUラインの最初のCUについてのデブロッキングフィルタ処理を行えばよい。これにより、動画像符号化装置1が実行するデブロッキングフィルタ処理も、動画像復号装置が実行するデブロッキングフィルタ処理と同じとすることができる。
判定部41は、符号化対象CUがCTUライン内の最初に符号化されるCUか否か判定する(ステップS101)。符号化対象CUがCTUライン内の最初に符号化されるCUでなければ(ステップS101−No)、係数修正部32は、係数修正処理を終了する。
(5)式における符号化誤差は、以下のように計算できる。
NxN画素のCUに対して、着目するQPの候補値をqpとして、直流成分を表す量子化された直交変換係数をkとした場合、逆量子化及び逆直交変換して得られる予測誤差信号の値rijは、画素位置に依らずに全て同一の値となる。ここで、その予測誤差信号の値をdcVal(N,k,qp)とする。なお、修正位置決定部45は、dcVal(N,k,qp)を、上記の(3)式及び(4)式に従って算出できる。
さらに、Σdiff(i)は、直交変換における直流成分の計算で算出されるため、修正位置決定部45は、直交変換部22からΣdiff(i)を受け取ってもよい。
Σdiff(i) ≧ 0 のとき k=1、
Σdiff(i) < 0 のとき k=-1
の符号化コストを算出すればよい。
修正位置決定部45は、符号化コストが最小となる組み合わせに含まれるTU分割パターンと量子化された直交変換係数を修正するTU位置及び対応するkの値を置換部43に通知する。また修正位置決定部45は、符号化コストが最小となる組み合わせに含まれるQP値をQP修正部44に通知する。
判定部41は、符号化対象CUがCTUライン内の最初に符号化されるCUか否か判定する(ステップS301)。符号化対象CUがCTUライン内の最初に符号化されるCUでなければ(ステップS301−No)、係数修正部32は、係数修正処理を終了する。
10 分割部
11−1〜11−n 符号化部
12 結合部
21 予測誤差算出部
22 直交変換部
23 量子化部
24 逆量子化部
25 逆直交変換部
26 加算部
27 デブロックフィルタ部
28 記憶部
29 動きベクトル計算部
30 予測モード判定部
31 予測ブロック生成部
32、52 係数修正部
41 判定部
42 TU選択部
43 置換部
44 QP修正部
45 修正位置決定部
100 コンピュータ
101 ユーザインターフェース部
102 通信インターフェース部
103 記憶部
104 記憶媒体アクセス装置
105 プロセッサ
Claims (8)
- 動画像データに含まれる符号化対象ピクチャを複数のブロックに分割し、該ブロックのラインごとに符号化する動画像符号化装置であって、
前記ブロックを分割した複数のサブブロックのそれぞれについて、該サブブロックと対応する予測ブロック間の予測誤差信号を、該サブブロックを分割した変換ユニットごとに直交変換することにより直交変換係数を算出する直交変換部と、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記直交変換係数を、量子化幅を規定する第1の量子化パラメータに従って量子化することにより、量子化された直交変換係数を算出する量子化部と、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記量子化された直交変換係数を前記第1の量子化パラメータを用いて逆量子化することにより前記直交変換係数を復元する逆量子化部と、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された直交変換係数を逆直交変換することにより前記予測誤差信号を復元する逆直交変換部と、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された予測誤差信号を対応する前記予測ブロックの画素の値に加算することで前記サブブロックを再生する加算部と、
前記再生されたサブブロックのそれぞれに対して、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、符号化済みの他のサブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、一方、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数の何れかが0でない場合、当該サブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、決定された強度のデブロッキングフィルタ処理を行うデブロックフィルタ部と、
前記複数のサブブロックのうち、前記ブロックのラインにおいて最初に符号化される第1のサブブロックの前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、当該第1のサブブロックに含まれる前記変換ユニットのうち、前記再生された第1のサブブロックの画質の劣化または前記第1のサブブロックの符号量の増加が最小となる変換ユニットの何れかの量子化された直交変換係数を0以外の所定値に置換する係数修正部と、
を有する動画像符号化装置。 - 前記係数修正部は、前記第1のサブブロックの前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、前記第1のサブブロックに含まれる前記変換ユニットのうちのサイズが最大となる変換ユニットの何れかの量子化された直交変換係数を前記所定値に置換する、請求項1に記載の動画像符号化装置。
- 前記係数修正部は、前記第1のサブブロックについての前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、前記所定値に置換された量子化された直交変換係数を含む前記変換ユニットを逆量子化及び逆直交変換して得られる予測誤差信号が0になる量子化パラメータの値の範囲内で、前記第1の量子化パラメータに最も近い値を第2の量子化パラメータとし、
前記デブロックフィルタ部は、前記第2の量子化パラメータに基づいて前記第1のサブブロックに対するデブロッキングフィルタの強度を決定する、請求項1または2に記載の動画像符号化装置。 - 前記係数修正部は、前記第1のサブブロックの前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、前記第1のサブブロックについての前記変換ユニットの分割パターンと、前記量子化された直交変換係数を前記所定値に置換する前記変換ユニットの位置と、前記量子化パラメータの候補値の組み合わせのそれぞれごとに、何れかの前記変換ユニットの前記量子化された直交変換係数の何れかを前記所定値に置換したときの符号量の推定値を算出し、該推定値が最小となる組み合わせに従って、前記変換ユニットの分割パターンと、前記量子化された直交変換係数を前記所定値に置換する変換ユニットと、前記第1のサブブロックに対するデブロッキングフィルタの強度決定に利用される第2の量子化パラメータを決定する、請求項1に記載の動画像符号化装置。
- 前記係数修正部は、前記第1のサブブロックについての前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、前記所定値に置換された量子化された直交変換係数を含む前記変換ユニットを逆量子化及び逆直交変換して得られる予測誤差信号が0になる量子化パラメータの値の範囲内に前記量子化パラメータの候補値を設定する、請求項4に記載の動画像符号化装置。
- 前記量子化部は、前記第1のサブブロックについて前記第2の量子化パラメータが設定された場合、前記複数のサブブロックのうち、前記第1のサブブロックについて適用される量子化パラメータと同じ量子化パラメータが適用される範囲に属する他のサブブロックの前記直交変換係数を前記第2の量子化パラメータを用いて量子化する、請求項3〜5の何れか一項に記載の動画像符号化装置。
- 動画像データに含まれる符号化対象ピクチャを複数のブロックに分割し、該ブロックのラインごとに符号化する動画像符号化方法であって、
前記ブロックを分割した複数のサブブロックのそれぞれについて、該サブブロックと対応する予測ブロック間の予測誤差信号を、該サブブロックを分割した変換ユニットごとに直交変換することにより直交変換係数を算出し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記直交変換係数を、量子化幅を規定する第1の量子化パラメータに従って量子化することにより、量子化された直交変換係数を算出し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記量子化された直交変換係数を前記第1の量子化パラメータを用いて逆量子化することにより前記直交変換係数を復元し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された直交変換係数を逆直交変換することにより前記予測誤差信号を復元し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された予測誤差信号を対応する前記予測ブロックの画素の値に加算することで前記サブブロックを再生し、
前記再生されたサブブロックのそれぞれに対して、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、符号化済みの他のサブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、一方、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数の何れかが0でない場合、当該サブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、決定された強度のデブロッキングフィルタ処理を実行し、
前記複数のサブブロックのうち、前記ブロックのラインにおいて最初に符号化される第1のサブブロックの前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、当該第1のサブブロックに含まれる前記変換ユニットのうち、前記再生された第1のサブブロックの画質の劣化または前記第1のサブブロックの符号量の増加が最小となる変換ユニットの何れかの量子化された直交変換係数を0以外の所定値に置換する、
ことを含む動画像符号化方法。 - 動画像データに含まれる符号化対象ピクチャを複数のブロックに分割し、該ブロックのラインごとに符号化することをコンピュータに実行させる動画像符号化用コンピュータプログラムであって、
前記ブロックを分割した複数のサブブロックのそれぞれについて、該サブブロックと対応する予測ブロック間の予測誤差信号を、該サブブロックを分割した変換ユニットごとに直交変換することにより直交変換係数を算出し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記直交変換係数を、量子化幅を規定する第1の量子化パラメータに従って量子化することにより、量子化された直交変換係数を算出し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記量子化された直交変換係数を前記第1の量子化パラメータを用いて逆量子化することにより前記直交変換係数を復元し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された直交変換係数を逆直交変換することにより前記予測誤差信号を復元し、
前記複数のサブブロックのそれぞれごとに、前記復元された予測誤差信号を対応する前記予測ブロックの画素の値に加算することで前記サブブロックを再生し、
前記再生されたサブブロックのそれぞれに対して、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、符号化済みの他のサブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、一方、当該サブブロックについての前記量子化された直交変換係数の何れかが0でない場合、当該サブブロックについての前記第1の量子化パラメータに基づいてデブロッキングフィルタの強度を決定し、決定された強度のデブロッキングフィルタ処理を実行し、
前記複数のサブブロックのうち、前記ブロックのラインにおいて最初に符号化される第1のサブブロックの前記量子化された直交変換係数が全て0である場合、当該第1のサブブロックに含まれる前記変換ユニットのうち、前記再生された第1のサブブロックの画質の劣化または前記第1のサブブロックの符号量の増加が最小となる変換ユニットの何れかの量子化された直交変換係数を0以外の所定値に置換する、
ことをコンピュータに実行させるための動画像符号化用コンピュータプログラム。
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