JP2016167853A - 画像復号装置、画像符号化装置およびビットストリーム - Google Patents
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Abstract
【課題】使用するメモリ量を削減することができる画像符号化装置及び画像復号装置を提供する。
【解決手段】ビットストリームから、復号対象ブロックの動き予測モードと、動き予測モードの使用をシーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、復号画像に対するフィルタ制御情報とを抽出する復号手段21と、制御信号が動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成し、許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成する予測画像生成手段24と、フィルタ制御情報がフィルタ処理を実施する旨を示す場合、予測画像を用いた復号画像に対しフィルタ処理を実施するフィルタリング手段26とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】ビットストリームから、復号対象ブロックの動き予測モードと、動き予測モードの使用をシーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、復号画像に対するフィルタ制御情報とを抽出する復号手段21と、制御信号が動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成し、許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成する予測画像生成手段24と、フィルタ制御情報がフィルタ処理を実施する旨を示す場合、予測画像を用いた復号画像に対しフィルタ処理を実施するフィルタリング手段26とを備える。
【選択図】図2
Description
この発明は、画像を圧縮符号化する画像符号化装置と、画像符号化装置により圧縮符号化された画像を復号する画像復号装置と、画像符号化装置により生成され画像復号装置に画像を復号させるビットストリームに関するものである。
例えば、MPEG(Moving Picture Experts Group)やITU−T H.26xなどの国際標準映像符号化方式では、輝度信号16×16画素と、その輝度信号16×16画素に対応する色差信号8×8画素とをまとめたブロックデータ(以下、「マクロブロック」と称する)を一単位として、動き補償技術や直交変換/変換係数量子化技術に基づいて圧縮する方法が採用されている。
画像符号化装置及び画像復号装置における動き補償処理では、前方または後方のピクチャを参照して、マクロブロック単位で動きベクトルの検出や予測画像の生成を行う。
このとき、1枚のピクチャのみを参照して、画面間予測符号化を行うものをPピクチャと称し、同時に2枚のピクチャを参照して、画面間予測符号化を行うものをBピクチャと称する。
画像符号化装置及び画像復号装置における動き補償処理では、前方または後方のピクチャを参照して、マクロブロック単位で動きベクトルの検出や予測画像の生成を行う。
このとき、1枚のピクチャのみを参照して、画面間予測符号化を行うものをPピクチャと称し、同時に2枚のピクチャを参照して、画面間予測符号化を行うものをBピクチャと称する。
国際標準方式であるAVC/H.264では、Bピクチャを符号化する際に、ダイレクトモードと呼ばれる符号化モードを選択することができる(例えば、非特許文献1を参照)。
即ち、符号化対象のマクロブロックには、動きベクトルの符号化データを持たず、符号化済みの他のピクチャのマクロブロックの動きベクトルや、周囲のマクロブロックの動きベクトルを用いる所定の演算処理で、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する符号化モードを選択することができる。
即ち、符号化対象のマクロブロックには、動きベクトルの符号化データを持たず、符号化済みの他のピクチャのマクロブロックの動きベクトルや、周囲のマクロブロックの動きベクトルを用いる所定の演算処理で、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する符号化モードを選択することができる。
このダイレクトモードには、時間ダイレクトモードと空間ダイレクトモードの2種類が存在する。
時間ダイレクトモードでは、符号化済みの他ピクチャの動きベクトルを参照し、符号化済みピクチャと符号化対象のピクチャとの時間差に応じて動きベクトルのスケーリング処理を行うことで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
空間ダイレクトモードでは、符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している少なくとも1つ以上の符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照し、それらの動きベクトルから符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
このダイレクトモードでは、スライスヘッダに設けられたフラグである“direct_spatial_mv_pred_flag”を用いることにより、スライス単位で、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードのいずれか一方を選択することが可能である。
時間ダイレクトモードでは、符号化済みの他ピクチャの動きベクトルを参照し、符号化済みピクチャと符号化対象のピクチャとの時間差に応じて動きベクトルのスケーリング処理を行うことで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
空間ダイレクトモードでは、符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している少なくとも1つ以上の符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照し、それらの動きベクトルから符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
このダイレクトモードでは、スライスヘッダに設けられたフラグである“direct_spatial_mv_pred_flag”を用いることにより、スライス単位で、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードのいずれか一方を選択することが可能である。
ここで、図6は時間ダイレクトモードで動きベクトルを生成する方法を示す模式図である。
図6において、「P」はPピクチャを表し、「B」はBピクチャを表している。
また、数字0−3はピクチャの表示順を示し、時間T0,T1,T2,T3の表示画像であることを表している。
ピクチャの符号化処理は、P0,P3,B1,B2の順番で行われているものとする。
図6において、「P」はPピクチャを表し、「B」はBピクチャを表している。
また、数字0−3はピクチャの表示順を示し、時間T0,T1,T2,T3の表示画像であることを表している。
ピクチャの符号化処理は、P0,P3,B1,B2の順番で行われているものとする。
例えば、ピクチャB2の中のマクロブロックMB1を時間ダイレクトモードで符号化する場合を想定する。
この場合、ピクチャB2の時間軸上後方にある符号化済みピクチャのうち、ピクチャB2に一番近いピクチャP3において、マクロブロックMB1と空間的に同じ位置にあるマクロブロックMB2の動きベクトルMVを用いる。
この動きベクトルMVはピクチャP0を参照しており、マクロブロックMB1を符号化する際に用いる動きベクトルMVL0,MVL1は、以下の式で求められる。
この場合、ピクチャB2の時間軸上後方にある符号化済みピクチャのうち、ピクチャB2に一番近いピクチャP3において、マクロブロックMB1と空間的に同じ位置にあるマクロブロックMB2の動きベクトルMVを用いる。
この動きベクトルMVはピクチャP0を参照しており、マクロブロックMB1を符号化する際に用いる動きベクトルMVL0,MVL1は、以下の式で求められる。
MVL0=MV×(T2−T0)/(T3−T0)
MVL1=MV×(T3−T2)/(T3−T0)
したがって、時間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを求めるには、符号化済みピクチャの動きベクトルMVを1画面分必要とするため、動きベクトルを保持するメモリが必要となる。
MVL1=MV×(T3−T2)/(T3−T0)
したがって、時間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを求めるには、符号化済みピクチャの動きベクトルMVを1画面分必要とするため、動きベクトルを保持するメモリが必要となる。
図7は空間ダイレクトモードで動きベクトルを生成する方法を示す模式図である。
図7において、currentMBは、符号化対象のマクロブロックを表している。
このとき、符号化対象のマクロブロックの左横の符号化済マクロブロックAの動きベクトルをMVa、符号化対象のマクロブロックの上の符号化済マクロブロックBの動きベクトルをMVb、符号化対象のマクロブロックの右上の符号化済マクロブロックCの動きベクトルをMVcとすると、下記の式に示すように、これらの動きベクトルMVa,MVb,MVcのメディアン(中央値)を求めることにより、動きベクトルMVを算出することができる。
MV=median(MVa、MVb、MVc)
図7において、currentMBは、符号化対象のマクロブロックを表している。
このとき、符号化対象のマクロブロックの左横の符号化済マクロブロックAの動きベクトルをMVa、符号化対象のマクロブロックの上の符号化済マクロブロックBの動きベクトルをMVb、符号化対象のマクロブロックの右上の符号化済マクロブロックCの動きベクトルをMVcとすると、下記の式に示すように、これらの動きベクトルMVa,MVb,MVcのメディアン(中央値)を求めることにより、動きベクトルMVを算出することができる。
MV=median(MVa、MVb、MVc)
空間ダイレクトモードでは、前方及び後方のそれぞれについて動きベクトルを求めるが、どちらも、上記の方法を用いて求めることが可能である。
したがって、空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを求めるには、周囲のマクロブロックの動きベクトルのみが必要であり、符号化済みのピクチャのマクロブロックの動きベクトルは不要である。
したがって、空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを求めるには、周囲のマクロブロックの動きベクトルのみが必要であり、符号化済みのピクチャのマクロブロックの動きベクトルは不要である。
なお、従来の画像符号化装置及び画像復号装置が、例えば、DSPのようなプロセッサを用いたソフトウェア処理や、LSIを用いたハードウェア処理で、画像の符号化又は復号化を行う場合、使用可能なメモリ量や単位時間当りの演算量に限りがあるため、使用するメモリ量を極力減らす必要がある。
MPEG−4 AVC(ISO/IEC 14496−10)/ITU−T H.264規格
従来の画像符号化装置は以上のように構成されているので、スライスヘッダに設けられたフラグである“direct_spatial_mv_pred_flag”を用いることにより、スライス単位で、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードのいずれか一方を選択することが可能である。しかし、Bピクチャにおけるダイレクトモードの切り替えがスライス単位に限られるため、時間ダイレクトモードを選択せずに、空間ダイレクトモードを選択する場合でも、時間ダイレクトモードを選択した場合に参照するピクチャの動きベクトルを必ず保持しておかなければならず、メモリ量を削減することが困難であるなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用するメモリ量を削減することができる画像符号化装置及び画像復号装置を得ることを目的とする。
この発明に係る画像復号装置は、ビットストリームから、復号対象のブロックの単位で予測画像の生成に用いられた動き予測モードと、異なる時刻の復号済みピクチャの動きベクトルをもとにカレントの動きベクトルを定める動き予測モードの使用を、シーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、復号画像に対するフィルタ処理の有無を示すフィルタ制御情報と、を抽出する復号手段と、制御信号が動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成し、制御信号が動き予測モードの使用を許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成する予測画像生成手段と、フィルタ制御情報がフィルタ処理を実施する旨を示す場合、予測画像を用いた復号画像に対しフィルタ処理を実施するフィルタリング手段と、を備えたものである。
この発明によれば、ビットストリームから、復号対象のブロックの単位で予測画像の生成に用いられた動き予測モードと、異なる時刻の復号済みピクチャの動きベクトルをもとにカレントの動きベクトルを定める動き予測モードの使用を、シーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、復号画像に対するフィルタ処理の有無を示すフィルタ制御情報と、を抽出する復号手段と、制御信号が動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成し、制御信号が動き予測モードの使用を許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みのピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して動きベクトルを用いて予測画像を生成する予測画像生成手段と、フィルタ制御情報がフィルタ処理を実施する旨を示す場合、予測画像を用いた復号画像に対しフィルタ処理を実施するフィルタリング手段と、を備えるように構成したので、時間ダイレクトモードフラグをオフにした場合、符号化対象のマクロブロックの時間的に近傍にある符号化済みピクチャの動きベクトルを格納するためのメモリを確保する必要がなくなり、メモリ量を削減することができる効果がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による画像符号化装置を示す構成図である。
図1において、動き補償予測部1はメモリ10に格納されている1フレーム以上の動き補償予測用の参照画像の中から1フレームの参照画像を選択し、マクロブロックの単位で、色成分毎に動き補償予測処理を実行(全ブロックサイズ、ないしは、サブブロックサイズで、所定の探索範囲のすべての動きベクトル及び選択可能な1枚以上の参照画像に対して動き補償予測処理を実行)して、当該マクロブロック(符号化対象のマクロブロック)の動きベクトルを生成して予測画像を生成し、それぞれのマクロブロック毎に選択した参照画像の識別番号、動きベクトル及び予測画像を出力する処理を実施する。
図1はこの発明の実施の形態1による画像符号化装置を示す構成図である。
図1において、動き補償予測部1はメモリ10に格納されている1フレーム以上の動き補償予測用の参照画像の中から1フレームの参照画像を選択し、マクロブロックの単位で、色成分毎に動き補償予測処理を実行(全ブロックサイズ、ないしは、サブブロックサイズで、所定の探索範囲のすべての動きベクトル及び選択可能な1枚以上の参照画像に対して動き補償予測処理を実行)して、当該マクロブロック(符号化対象のマクロブロック)の動きベクトルを生成して予測画像を生成し、それぞれのマクロブロック毎に選択した参照画像の識別番号、動きベクトル及び予測画像を出力する処理を実施する。
ただし、動き補償予測部1は符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する際、時間ダイレクトモードの使用を許可するか否かを示す時間ダイレクトモードフラグ(制御信号)を入力し、その時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、入力画像を構成している符号化対象のマクロブロックの時間的に近傍にある符号化済みピクチャの動きベクトルを参照する時間ダイレクトモード、または、符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照する空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する処理を実施する。
一方、時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合、空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する処理を実施する。
なお、動き補償予測部1は予測画像生成手段を構成している。
一方、時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合、空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する処理を実施する。
なお、動き補償予測部1は予測画像生成手段を構成している。
減算器2は動き補償予測部1により生成された予測画像と入力画像の差分画像を求め、その差分画像である予測差分信号を符号化モード判定部3に出力する処理を実施する。
符号化モード判定部3は符号化制御部13の制御の下、減算器2から出力された予測差分信号の予測効率を評価して、減算器2から出力された少なくとも1以上の予測差分信号の中で、最も予測効率が高い予測差分信号を選択し、動き補償予測部1で当該予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ(ダイレクトモードの種類として、例えば、当該マクロブロックでは、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードが用いられている旨を示す情報)及び参照画像の識別番号を可変長符号化部11に出力し、また、最も予測効率が高い予測差分信号を直交変換部4に出力する処理を実施する。
なお、減算器2及び符号化モード判定部3から予測画像選択手段が構成されている。
符号化モード判定部3は符号化制御部13の制御の下、減算器2から出力された予測差分信号の予測効率を評価して、減算器2から出力された少なくとも1以上の予測差分信号の中で、最も予測効率が高い予測差分信号を選択し、動き補償予測部1で当該予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ(ダイレクトモードの種類として、例えば、当該マクロブロックでは、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードが用いられている旨を示す情報)及び参照画像の識別番号を可変長符号化部11に出力し、また、最も予測効率が高い予測差分信号を直交変換部4に出力する処理を実施する。
なお、減算器2及び符号化モード判定部3から予測画像選択手段が構成されている。
直交変換部4は符号化モード判定部3から出力された予測差分信号を直交変換し、その予測差分信号の直交変換係数を量子化部5に出力する処理を実施する。
量子化部5は符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、直交変換部4から出力された直交変換係数を量子化し、その直交変換係数の量子化係数を逆量子化部6及び可変長符号化部11に出力する処理を実施する。
なお、直交変換部4及び量子化部5から量子化手段が構成されている。
量子化部5は符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、直交変換部4から出力された直交変換係数を量子化し、その直交変換係数の量子化係数を逆量子化部6及び可変長符号化部11に出力する処理を実施する。
なお、直交変換部4及び量子化部5から量子化手段が構成されている。
逆量子化部6は符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、量子化部5から出力された量子化係数を逆量子化することで局部復号直交変換係数(直交変換部4から出力された直交変換係数に相当する係数)を復号し、その局部復号直交変換係数を逆直交変換部7に出力する処理を実施する。
逆直交変換部7は逆量子化部6から出力された局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器8に出力する処理を実施する。
逆直交変換部7は逆量子化部6から出力された局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器8に出力する処理を実施する。
加算器8は動き補償予測部1から出力された予測画像と逆直交変換部7から出力された局部復号予測差分信号を加算することで局部復号画像を生成する処理を実施する。
デブロッキングフィルタ9は外部から入力されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に出力する処理を実施する。
メモリ10は動き補償予測部1が動き補償処理を実施する際に参照する動き補償予測用の参照画像を格納する記録媒体である。
デブロッキングフィルタ9は外部から入力されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に出力する処理を実施する。
メモリ10は動き補償予測部1が動き補償処理を実施する際に参照する動き補償予測用の参照画像を格納する記録媒体である。
可変長符号化部11は符号化モード判定部3から出力された動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化部5から出力された量子化係数と、符号化制御部13から出力された量子化パラメータと、外部から入力された時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを可変長符号化(例えば、ハフマン符号化や算術符号化などの手段でエントロピー符号化)してビットストリームを生成する処理を実施する。
なお、可変長符号化部11はビットストリーム生成手段を構成している。
なお、可変長符号化部11はビットストリーム生成手段を構成している。
送信バッファ12は可変長符号化部11により生成されたビットストリームを一時的に格納してから、そのビットストリームを出力する。
符号化制御部13は送信バッファ12により格納されているビットストリームを監視して、適正な量子化パラメータを決定するとともに、符号化モード判定部3における評価対象の予測差分信号を切り換えるなどの処理を実施する。
符号化制御部13は送信バッファ12により格納されているビットストリームを監視して、適正な量子化パラメータを決定するとともに、符号化モード判定部3における評価対象の予測差分信号を切り換えるなどの処理を実施する。
図2はこの発明の実施の形態1による画像復号装置を示す構成図である。
図2において、可変長復号部21は図1の画像符号化装置により生成されたビットストリームを解読して、最も予測効率が高い予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化係数及び量子化パラメータと、時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを抽出して出力する処理を実施する。
なお、可変長復号部21は可変長復号手段を構成している。
図2において、可変長復号部21は図1の画像符号化装置により生成されたビットストリームを解読して、最も予測効率が高い予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化係数及び量子化パラメータと、時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを抽出して出力する処理を実施する。
なお、可変長復号部21は可変長復号手段を構成している。
逆量子化部22は可変長復号部21により抽出された量子化パラメータを用いて、可変長復号部21により抽出された量子化係数を逆量子化することで、局部復号直交変換係数(図1の直交変換部4から出力された直交変換係数に相当する係数)を復号し、その局部復号直交変換係数を逆直交変換部23に出力する処理を実施する。
逆直交変換部23は逆量子化部22から出力された局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(図1の符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器25に出力する処理を実施する。
なお、逆量子化部22及び逆直交変換部23から逆量子化手段が構成されている。
逆直交変換部23は逆量子化部22から出力された局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(図1の符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器25に出力する処理を実施する。
なお、逆量子化部22及び逆直交変換部23から逆量子化手段が構成されている。
動き補償部24は可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する時間ダイレクトモードで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合、または、そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトルを参照する空間ダイレクトモードで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する処理を実施する。
また、動き補償部24は動きベクトルを生成すると、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する処理を実施する。
なお、動き補償部24は動きベクトル生成手段及び予測画像生成手段を構成している。
また、動き補償部24は動きベクトルを生成すると、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する処理を実施する。
なお、動き補償部24は動きベクトル生成手段及び予測画像生成手段を構成している。
加算器25は動き補償部24により生成された予測画像と逆直交変換部23から出力された局部復号予測差分信号を加算することで、局部復号画像を生成する処理を実施する。
なお、加算器25は加算手段を構成している。
なお、加算器25は加算手段を構成している。
デブロッキングフィルタ26は可変長復号部21により抽出されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器25により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ27に出力するとともに、フィルタリング処理後の局部復号画像を復号画像(図1の画像符号化装置に入力される入力画像に相当する画像)として出力する処理を実施する。
メモリ27は動き補償部24が動き補償処理を実施する際に参照する動き補償予測用の参照画像を格納する記録媒体である。
メモリ27は動き補償部24が動き補償処理を実施する際に参照する動き補償予測用の参照画像を格納する記録媒体である。
図3はこの発明の実施の形態1による画像復号装置の動き補償部24を示す構成図(時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合の動き補償部24の内部構成図)である。
図3において、動きベクトルメモリ部31は可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、復号済みピクチャの動きベクトルと復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域を確保している。
即ち、動きベクトルメモリ部31は可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する復号済み画像動きベクトルメモリ31aと、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する周囲動きベクトルメモリ31bとを確保するようにする。
図3において、動きベクトルメモリ部31は可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、復号済みピクチャの動きベクトルと復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域を確保している。
即ち、動きベクトルメモリ部31は可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可する旨を示している場合、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する復号済み画像動きベクトルメモリ31aと、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する周囲動きベクトルメモリ31bとを確保するようにする。
マクロブロックタイプ判別部32はBピクチャを復号する場合、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、ダイレクトモードベクトル生成部35を起動し、そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、ダイレクトモード以外のモードが用いられている旨を示している場合、予測ベクトル生成部33を起動する処理を実施する。
予測ベクトル生成部33は可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する処理を実施する。
動きベクトル生成部34は予測ベクトル生成部33により生成された予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成するとともに、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する処理を実施する。
動きベクトル生成部34は予測ベクトル生成部33により生成された予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成するとともに、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する処理を実施する。
ダイレクトモードベクトル生成部35は可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば、復号済み画像動きベクトルメモリ31aにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャにおいて、復号対象のマクロブロックと空間的に同一の位置にあるマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、周囲動きベクトルメモリ31bにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する処理を実施する。
動き補償予測部36は動きベクトル生成部34又はダイレクトモードベクトル生成部35により生成された動きベクトルを用いて、予測画像を生成する処理を実施する。
動き補償予測部36は動きベクトル生成部34又はダイレクトモードベクトル生成部35により生成された動きベクトルを用いて、予測画像を生成する処理を実施する。
図4はこの発明の実施の形態1による画像復号装置の動き補償部24を示す構成図(時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合の動き補償部24の内部構成図)である。
時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合、動きベクトルメモリ部31は、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域のみを確保している。
即ち、動きベクトルメモリ部31は復号済み画像動きベクトルメモリ31aを確保せずに、周囲動きベクトルメモリ31bのみを確保するようにする。
図5は図1の画像符号化装置の動き補償予測部1におけるダイレクトモードの決定処理を示すフローチャートである。
時間ダイレクトモードフラグが時間ダイレクトモードの使用を許可しない旨を示している場合、動きベクトルメモリ部31は、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域のみを確保している。
即ち、動きベクトルメモリ部31は復号済み画像動きベクトルメモリ31aを確保せずに、周囲動きベクトルメモリ31bのみを確保するようにする。
図5は図1の画像符号化装置の動き補償予測部1におけるダイレクトモードの決定処理を示すフローチャートである。
次に動作について説明する。
この実施の形態1では、入力画像である映像フレームを16×16画素の矩形領域(マクロブロック)に均等分割し、そのマクロブロックの単位で、フレーム内で閉じた符号化を行う画像符号化装置と、その画像符号化装置に対応している画像復号装置について説明する。
なお、画像符号化装置と画像復号装置は、例えば、上記の非特許文献1に開示されているMPEG−4 AVC(ISO/IEC 14496−10)/ITU−T H.264規格の符号化方式を採用するものとする。
この実施の形態1では、入力画像である映像フレームを16×16画素の矩形領域(マクロブロック)に均等分割し、そのマクロブロックの単位で、フレーム内で閉じた符号化を行う画像符号化装置と、その画像符号化装置に対応している画像復号装置について説明する。
なお、画像符号化装置と画像復号装置は、例えば、上記の非特許文献1に開示されているMPEG−4 AVC(ISO/IEC 14496−10)/ITU−T H.264規格の符号化方式を採用するものとする。
最初に、図1の画像符号化装置の動作について説明する。
まず、動き補償予測部1は、入力画像である映像フレームを16×16画素の矩形領域(マクロブロック)に均等分割する。
動き補償予測部1は、入力画像をマクロブロック毎に分割すると、メモリ10に格納されている1フレーム以上の動き補償予測用の参照画像の中から1フレームの参照画像を選択し、マクロブロックの単位で、色成分毎に動き補償予測処理を実行(全ブロックサイズ、ないしは、サブブロックサイズで、所定の探索範囲のすべての動きベクトル及び選択可能な1枚以上の参照画像に対して動き補償予測処理を実行)して、当該マクロブロック(符号化対象のマクロブロック)の動きベクトルを生成して予測画像を生成する。
まず、動き補償予測部1は、入力画像である映像フレームを16×16画素の矩形領域(マクロブロック)に均等分割する。
動き補償予測部1は、入力画像をマクロブロック毎に分割すると、メモリ10に格納されている1フレーム以上の動き補償予測用の参照画像の中から1フレームの参照画像を選択し、マクロブロックの単位で、色成分毎に動き補償予測処理を実行(全ブロックサイズ、ないしは、サブブロックサイズで、所定の探索範囲のすべての動きベクトル及び選択可能な1枚以上の参照画像に対して動き補償予測処理を実行)して、当該マクロブロック(符号化対象のマクロブロック)の動きベクトルを生成して予測画像を生成する。
ただし、動き補償予測部1は、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する際、外部から時間ダイレクトモードフラグを入力する。
時間ダイレクトモードフラグの選択方法の一例について図8に示す。時間ダイレクトモードを使用すると、参照ピクチャの動きベクトル情報用のメモリが必要であり、また効果のある画像として動きが単調な映像を符号化する場合が考えられる。そのため、画像符号化装置において、使用するメモリ量に制限がない場合(ステップST11:YES)や動きが単調な画像を符号化する場合(ステップST12:YES)には時間ダイレクトモードフラグをオン(時間ダイレクトモードの使用を許可する)にする(ステップST13)。
一方、画像符号化装置において、使用可能なメモリ量が限られている状況下や、動きが大きい映像を符号化する場合では、オフ(時間ダイレクトモードの使用を許可しない)の時間ダイレクトモードフラグが入力される(ステップST14)。
時間ダイレクトモードフラグの選択方法の一例について図8に示す。時間ダイレクトモードを使用すると、参照ピクチャの動きベクトル情報用のメモリが必要であり、また効果のある画像として動きが単調な映像を符号化する場合が考えられる。そのため、画像符号化装置において、使用するメモリ量に制限がない場合(ステップST11:YES)や動きが単調な画像を符号化する場合(ステップST12:YES)には時間ダイレクトモードフラグをオン(時間ダイレクトモードの使用を許可する)にする(ステップST13)。
一方、画像符号化装置において、使用可能なメモリ量が限られている状況下や、動きが大きい映像を符号化する場合では、オフ(時間ダイレクトモードの使用を許可しない)の時間ダイレクトモードフラグが入力される(ステップST14)。
動き補償予測部1は、外部から入力される時間ダイレクトモードフラグがオンであれば(図5のステップST1:YES)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、スライス単位で、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードのいずれかを選択する(ステップST2)。
例えば、使用可能なメモリ量に余裕がある状況下や、時間ダイレクトモードを使用すれば、高い符号化効率が得られる可能性が高い状況下では(ステップST2:YES)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードを選択する(ステップST3)。
例えば、使用可能なメモリ量に余裕がある状況下や、時間ダイレクトモードを使用すれば、高い符号化効率が得られる可能性が高い状況下では(ステップST2:YES)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードを選択する(ステップST3)。
一方、使用可能なメモリ量が限られている状況下や、時間ダイレクトモードを使用しても、高い符号化効率が得られる可能性が低い状況下では(ステップST2:NO)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、空間ダイレクトモードを選択する(ステップST4)。
ここでは、動き補償予測部1が自ら判断して、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードを選択するものについて示したが、符号化モード判定部3の指示によって、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードを選択するようにしてもよい。
動き補償予測部1は、外部から入力される時間ダイレクトモードフラグがオフであれば(ステップST1:NO)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、空間ダイレクトモードを選択する(ステップST4)。
ここでは、動き補償予測部1が自ら判断して、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードを選択するものについて示したが、符号化モード判定部3の指示によって、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードを選択するようにしてもよい。
動き補償予測部1は、外部から入力される時間ダイレクトモードフラグがオフであれば(ステップST1:NO)、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、空間ダイレクトモードを選択する(ステップST4)。
動き補償予測部1は、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードを選択すると、符号化対象のマクロブロックの時間的に近傍にある符号化済みピクチャの動きベクトルのうち、符号化対象のマクロブロックと空間的に同一の位置にあるマクロブロックの動きベクトルを参照して、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する(図6を参照)。
動き補償予測部1は、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、空間ダイレクトモードを選択すると、符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照して、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する(図7を参照)。
動き補償予測部1は、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、空間ダイレクトモードを選択すると、符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照して、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する(図7を参照)。
動き補償予測部1は、上記のようにして、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成すると、その予測画像を減算器2及び加算器8に出力する。
また、動き補償予測部1は、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルと、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ(使用しているダイレクトモードの種類)と、参照画像の識別番号とを符号化モード判定部3に出力する。
さらに、動き補償予測部1は、外部から入力されたフィルタ制御フラグ(デブロッキングフィルタ9のフィルタリング処理を制御するフラグ)を可変長符号化部11に出力する。
なお、動き補償予測部1は、符号化モード判定部3の指示の下、複数の条件で予測画像を生成する。例えば、異なるマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ、動きベクトルや参照画像で予測画像を生成する。
また、動き補償予測部1は、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルと、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ(使用しているダイレクトモードの種類)と、参照画像の識別番号とを符号化モード判定部3に出力する。
さらに、動き補償予測部1は、外部から入力されたフィルタ制御フラグ(デブロッキングフィルタ9のフィルタリング処理を制御するフラグ)を可変長符号化部11に出力する。
なお、動き補償予測部1は、符号化モード判定部3の指示の下、複数の条件で予測画像を生成する。例えば、異なるマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ、動きベクトルや参照画像で予測画像を生成する。
減算器2は、動き補償予測部1から予測画像を受ける毎に、その予測画像と入力画像の差分画像を求め、その差分画像である予測差分信号を符号化モード判定部3に出力する。
符号化モード判定部3は、減算器2から予測差分信号を受けると、符号化制御部13の制御の下、減算器2から出力された予測差分信号の予測効率を評価する。
予測差分信号の予測効率を評価する方法については、公知の技術を使用すればよく、ここでは、詳細な説明を省略する。
符号化モード判定部3は、減算器2から予測差分信号を受けると、符号化制御部13の制御の下、減算器2から出力された予測差分信号の予測効率を評価する。
予測差分信号の予測効率を評価する方法については、公知の技術を使用すればよく、ここでは、詳細な説明を省略する。
符号化モード判定部3は、動き補償予測部1の動き補償処理を適宜制御することで(例えば、符号化対象のマクロブロックに対するマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプの変更など)、減算器2から少なくとも1以上の予測差分信号を入力し、少なくとも1以上の予測差分信号の中で、最も予測効率が高い予測差分信号を選択する。
符号化モード判定部3は、最も予測効率が高い予測差分信号を選択すると、動き補償予測部1において、その予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号を可変長符号化部11に出力する。
また、符号化モード判定部3は、最も予測効率が高い予測差分信号を直交変換部4に出力する。
符号化モード判定部3は、最も予測効率が高い予測差分信号を選択すると、動き補償予測部1において、その予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号を可変長符号化部11に出力する。
また、符号化モード判定部3は、最も予測効率が高い予測差分信号を直交変換部4に出力する。
直交変換部4は、符号化モード判定部3から予測差分信号を受けると、その予測差分信号を直交変換し、その予測差分信号の直交変換係数を量子化部5に出力する。
量子化部5は、直交変換部4から直交変換係数を受けると、符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、その直交変換係数を量子化し、その直交変換係数の量子化係数を逆量子化部6及び可変長符号化部11に出力する。
量子化部5は、直交変換部4から直交変換係数を受けると、符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、その直交変換係数を量子化し、その直交変換係数の量子化係数を逆量子化部6及び可変長符号化部11に出力する。
逆量子化部6は、量子化部5から量子化係数を受けると、符号化制御部13により決定された量子化パラメータを用いて、その量子化係数を逆量子化することで局部復号直交変換係数(直交変換部4から出力された直交変換係数に相当する係数)を復号し、その局部復号直交変換係数を逆直交変換部7に出力する。
逆直交変換部7は、逆量子化部6から局部復号直交変換係数を受けると、その局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器8に出力する。
逆直交変換部7は、逆量子化部6から局部復号直交変換係数を受けると、その局部復号直交変換係数を逆直交変換することで局部復号予測差分信号(符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器8に出力する。
加算器8は、動き補償予測部1から予測画像を受け、逆直交変換部7から局部復号予測差分信号を受けると、その予測画像と局部復号予測差分信号を加算することで局部復号画像を生成する。
デブロッキングフィルタ9は、外部から入力されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に格納する。
一方、外部から入力されたフィルタ制御フラグがオフであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施せずに、その局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に格納する。
デブロッキングフィルタ9は、外部から入力されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に格納する。
一方、外部から入力されたフィルタ制御フラグがオフであれば、加算器8により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施せずに、その局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ10に格納する。
可変長符号化部11は、符号化モード判定部3から出力された動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化部5から出力された量子化係数と、符号化制御部13から出力された量子化パラメータと、外部から入力された時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを可変長符号化(例えば、ハフマン符号化や算術符号化などの手段でエントロピー符号化)してビットストリームを生成し、そのビットストリームを送信バッファ12に出力する。
送信バッファ12は、可変長符号化部11により生成されたビットストリームを一時的に格納してから、そのビットストリームを画像復号装置に出力する。
符号化制御部13は、送信バッファ12により格納されているビットストリームを監視して、適正な量子化パラメータを決定するとともに、符号化モード判定部3における評価対象の予測差分信号の切り換え等を行う。
符号化制御部13は、送信バッファ12により格納されているビットストリームを監視して、適正な量子化パラメータを決定するとともに、符号化モード判定部3における評価対象の予測差分信号の切り換え等を行う。
この実施の形態1では、時間ダイレクトモードフラグをシーケンスパラメータセットのデータの一部として符号化するものについて示したが、例えば、ピクチャパラメータセットなどの他のパラメータセットのデータの一部として符号化するようにしてもよい。
また、時間ダイレクトモードフラグがオンの場合、スライス単位で、時間ダイレクトモードと空間ダイレクトモードを切り換えるものについて示したが、マクロブロック単位やピクチャ単位などの他の単位で、時間ダイレクトモードと空間ダイレクトモードを切り換えるようにしてもよい。
また、時間ダイレクトモードフラグがオンの場合、スライス単位で、時間ダイレクトモードと空間ダイレクトモードを切り換えるものについて示したが、マクロブロック単位やピクチャ単位などの他の単位で、時間ダイレクトモードと空間ダイレクトモードを切り換えるようにしてもよい。
次に、図2の画像復号装置の動作について説明する。
可変長復号部21は、図1の画像符号化装置により生成されたビットストリームを入力すると、そのビットストリームを解読して、最も予測効率が高い予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化係数及び量子化パラメータと、時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを抽出する。
可変長復号部21により抽出された量子化係数及び量子化パラメータは、逆量子化部22に出力され、予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ、参照画像の識別番号及び時間ダイレクトモードフラグは、動き補償部24に出力され、フィルタ制御フラグは、デブロッキングフィルタ26に出力される。
可変長復号部21は、図1の画像符号化装置により生成されたビットストリームを入力すると、そのビットストリームを解読して、最も予測効率が高い予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化係数及び量子化パラメータと、時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを抽出する。
可変長復号部21により抽出された量子化係数及び量子化パラメータは、逆量子化部22に出力され、予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ、参照画像の識別番号及び時間ダイレクトモードフラグは、動き補償部24に出力され、フィルタ制御フラグは、デブロッキングフィルタ26に出力される。
逆量子化部22は、可変長復号部21から量子化係数と量子化パラメータを受けると、その量子化パラメータを用いて、その量子化係数を逆量子化することで、局部復号直交変換係数(図1の直交変換部4から出力された直交変換係数に相当する係数)を復号し、その局部復号直交変換係数を逆直交変換部23に出力する。
逆直交変換部23は、逆量子化部22から局部復号直交変換係数を受けると、その局部復号直交変換係数を逆直交変換することで、局部復号予測差分信号(図1の符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器25に出力する。
逆直交変換部23は、逆量子化部22から局部復号直交変換係数を受けると、その局部復号直交変換係数を逆直交変換することで、局部復号予測差分信号(図1の符号化モード判定部3から出力された予測差分信号に相当する信号)を復号し、その局部復号予測差分信号を加算器25に出力する。
動き補償部24は、可変長復号部21から予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ、参照画像の識別番号及び時間ダイレクトモードフラグを受けると、次のようにして、予測画像を生成する。
最初に、時間ダイレクトモードフラグがオンである場合の予測画像の生成処理について説明する。
時間ダイレクトモードフラグがオンである場合、図1の画像符号化装置が、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードが選択されている可能性がある。
この場合、Bピクチャを復号する際、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する必要があるので、図3に示すように、動き補償部24が、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域(周囲動きベクトルメモリ31b)だけでなく、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する領域(復号済み画像動きベクトルメモリ31a)を確保する。
最初に、時間ダイレクトモードフラグがオンである場合の予測画像の生成処理について説明する。
時間ダイレクトモードフラグがオンである場合、図1の画像符号化装置が、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードが選択されている可能性がある。
この場合、Bピクチャを復号する際、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する必要があるので、図3に示すように、動き補償部24が、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域(周囲動きベクトルメモリ31b)だけでなく、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する領域(復号済み画像動きベクトルメモリ31a)を確保する。
[Pピクチャの復号]
Pピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32が予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
Pピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32が予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
[Bピクチャの復号]
Bピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32は、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、ダイレクトモードベクトル生成部35を起動する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、ダイレクトモード以外のモードが用いられている旨を示している場合、予測ベクトル生成部33を起動する。
Bピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32は、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモード又は空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、ダイレクトモードベクトル生成部35を起動する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、ダイレクトモード以外のモードが用いられている旨を示している場合、予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24のダイレクトモードベクトル生成部35は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば、復号済み画像動きベクトルメモリ31aにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャにおいて、復号対象のマクロブロックと空間的に同一の位置にあるマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、周囲動きベクトルメモリ31bにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、周囲動きベクトルメモリ31bにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを復号済み画像動きベクトルメモリ31a及び周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
動き補償部24の動き補償予測部36は、図1の動き補償予測部1と同様の動き補償処理を実施するものであり、動きベクトル生成部34が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
また、動き補償予測部36は、ダイレクトモードベクトル生成部35が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
また、動き補償予測部36は、ダイレクトモードベクトル生成部35が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
次に、時間ダイレクトモードフラグがオフである場合の予測画像の生成処理について説明する。
時間ダイレクトモードフラグがオフである場合、図1の画像符号化装置が、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードが選択されている可能性がない。
この場合、Bピクチャを復号する際、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する必要がないので、図4に示すように、動き補償部24が、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域(周囲動きベクトルメモリ31b)だけを確保して、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する領域(復号済み画像動きベクトルメモリ31a)を確保しない。
時間ダイレクトモードフラグがオフである場合、図1の画像符号化装置が、Bピクチャを符号化する際に使用するダイレクトモードとして、時間ダイレクトモードが選択されている可能性がない。
この場合、Bピクチャを復号する際、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する必要がないので、図4に示すように、動き補償部24が、復号済みマクロブロックの動きベクトルを格納する領域(周囲動きベクトルメモリ31b)だけを確保して、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する領域(復号済み画像動きベクトルメモリ31a)を確保しない。
[Pピクチャの復号]
Pピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32が予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
Pピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32が予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
[Bピクチャの復号]
Bピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32は、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば(時間ダイレクトモードフラグがオフであるため、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していることはない)、ダイレクトモードベクトル生成部35を起動する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、ダイレクトモード以外のモードが用いられている旨を示している場合、予測ベクトル生成部33を起動する。
Bピクチャを復号する場合、動き補償部24のマクロブロックタイプ判別部32は、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば(時間ダイレクトモードフラグがオフであるため、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していることはない)、ダイレクトモードベクトル生成部35を起動する。
そのマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、ダイレクトモード以外のモードが用いられている旨を示している場合、予測ベクトル生成部33を起動する。
動き補償部24のダイレクトモードベクトル生成部35は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、周囲動きベクトルメモリ31bにより格納されている動きベクトル(復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトル)を参照して、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成する。
動き補償部24の予測ベクトル生成部33は、マクロブロックタイプ判別部32により起動されると、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプにしたがって予測ベクトルを生成する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
動き補償部24の動きベクトル生成部34は、予測ベクトル生成部33が予測ベクトルを生成すると、その予測ベクトルと可変長復号部21により抽出された動きベクトルをベクトル加算することで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その動きベクトルを動き補償予測部36に出力する。
また、動きベクトル生成部34は、その動きベクトルを周囲動きベクトルメモリ31bに格納する。
動き補償部24の動き補償予測部36は、動きベクトル生成部34が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
また、動き補償予測部36は、ダイレクトモードベクトル生成部35が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
また、動き補償予測部36は、ダイレクトモードベクトル生成部35が動きベクトルを生成すれば、その動きベクトルを用いて、予測画像を生成する。
加算器25は、上記のようにして、動き補償予測部24が予測画像を生成すると、その予測画像と逆直交変換部23から出力された局部復号予測差分信号を加算することで、局部復号画像(図1の加算器8により生成される局部復号画像に相当する画像)を生成する。
デブロッキングフィルタ26は、可変長復号部21により抽出されたフィルタ制御フラグがオンであれば、加算器25により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施して符号化歪みを解消し、フィルタリング処理後の局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ27に格納するとともに、フィルタリング処理後の局部復号画像を復号画像(図1の画像符号化装置に入力される入力画像に相当する画像)として出力する。
一方、可変長復号部21により抽出されたフィルタ制御フラグがオフであれば、加算器25により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施せずに、その局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ27に格納するとともに、その局部復号画像を復号画像(図1の画像符号化装置に入力される入力画像に相当する画像)として出力する。
一方、可変長復号部21により抽出されたフィルタ制御フラグがオフであれば、加算器25により生成された局部復号画像に対するフィルタリング処理を実施せずに、その局部復号画像を動き補償予測用の参照画像としてメモリ27に格納するとともに、その局部復号画像を復号画像(図1の画像符号化装置に入力される入力画像に相当する画像)として出力する。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、時間ダイレクトモードフラグがオンである場合、入力画像を構成している符号化対象のマクロブロックの時間的に近傍にある符号化済みピクチャの動きベクトルを参照する時間ダイレクトモード又は符号化対象のマクロブロックの周囲に位置している符号化済みマクロブロックの動きベクトルを参照する空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成し、その時間ダイレクトモードフラグがオフである場合、その空間ダイレクトモードで、符号化対象のマクロブロックの動きベクトルを生成して予測画像を生成する動き補償予測部1と、動き補償予測部1により生成された予測画像と入力画像の差分画像を求め、その差分画像である予測差分信号を出力する減算器2と、減算器2から出力された予測差分信号の予測効率を評価して、減算器2から出力された少なくとも1以上の予測差分信号の中で、最も予測効率が高い予測差分信号を選択する符号化モード判定部3とを設け、可変長符号化部11が、符号化モード判定部3により選択された予測差分信号に係る予測画像の生成に用いられた動きベクトル、マクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプ及び参照画像の識別番号と、量子化部5から出力された量子化係数と、符号化制御部13から出力された量子化パラメータと、外部から入力された時間ダイレクトモードフラグ及びフィルタ制御フラグとを可変長符号化してビットストリームを生成するように構成したので、時間ダイレクトモードフラグがオフの場合、符号化対象のマクロブロックの時間的に近傍にある符号化済みピクチャの動きベクトルを格納するためのメモリを確保する必要がなくなり、メモリ量を削減することができる効果を奏する。
また、この実施の形態1によれば、可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグがオンである場合、可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、時間ダイレクトモードが用いられている旨を示していれば、復号対象のマクロブロックの時間的に近傍にある復号済みピクチャの動きベクトルを参照する時間ダイレクトモードで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、可変長復号部21により抽出された時間ダイレクトモードフラグがオフである場合又は可変長復号部21により抽出されたマクロブロックタイプ/サブマクロブロックタイプが、空間ダイレクトモードが用いられている旨を示している場合、復号対象のマクロブロックの周囲に位置している復号済みマクロブロックの動きベクトルを参照する空間ダイレクトモードで、復号対象のマクロブロックの動きベクトルを生成し、その生成した動きベクトルを用いて、予測画像を生成する動き補償部24を設け、加算器25が、動き補償部24により生成された予測画像と逆直交変換部23から出力された局部復号予測差分信号を加算することで、局部復号画像を得るように構成したので、画像符号化装置において、時間ダイレクトモードフラグがオフの場合、復号済みピクチャの動きベクトルを格納する領域(復号済み画像動きベクトルメモリ31a)を確保する必要がなくなり、メモリ量を削減することができる効果を奏する。
また、この実施の形態1によれば、時間ダイレクトモードフラグは、シーケンスに1つあれば十分であるため、従来例のようにスライス単位でフラグを持つ必要がなくなる。そのため、符号量の削減に寄与する効果も奏する。
さらに、スライス単位でダイレクトモードを切り換える煩雑な処理がなくなるため、演算量を削減することができる効果を奏する。
さらに、スライス単位でダイレクトモードを切り換える煩雑な処理がなくなるため、演算量を削減することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態1では、時間ダイレクトモードフラグを用いて、時間ダイレクトモードの使用を許可するか否かを示す制御信号を送受信するものについて示したが、例えば、プロファイル情報や、constraint_set_flagなどの別のフラグに、時間ダイレクトモードの使用を許可するか否かを示す制御信号を含めて送受信するようにしてもよい。
1 動き補償予測部(予測画像生成手段)、2 減算器(予測画像選択手段)、3 符号化モード判定部(予測画像選択手段)、4 直交変換部(量子化手段)、5 量子化部(量子化手段)、6 逆量子化部、7 逆直交変換部、8 加算器、9 デブロッキングフィルタ、10 メモリ、11 可変長符号化部(ビットストリーム生成手段)、12 送信バッファ、13 符号化制御部、21 可変長復号部(可変長復号手段)、22 逆量子化部(逆量子化手段)、23 逆直交変換部(逆量子化手段)、24 動き補償部(動きベクトル生成手段、予測画像生成手段)、25 加算器(加算手段)、26 デブロッキングフィルタ、27 メモリ、31 動きベクトルメモリ部、31a 復号済み画像動きベクトルメモリ、31b 周囲動きベクトルメモリ、32 マクロブロックタイプ判別部、33 予測ベクトル生成部、34 動きベクトル生成部、35 ダイレクトモードベクトル生成部、36 動き補償予測部。
Claims (3)
- ビットストリームから、復号対象のブロックの単位で予測画像の生成に用いられた動き予測モードと、異なる時刻の復号済みピクチャの動きベクトルをもとにカレントの動きベクトルを定める動き予測モードの使用を、シーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、復号画像に対するフィルタ処理の有無を示すフィルタ制御情報と、を抽出する復号手段と、
前記制御信号が前記動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みの前記ピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して前記動きベクトルを用いて予測画像を生成し、
前記制御信号が前記動き予測モードの使用を許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みの前記ピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して前記動きベクトルを用いて予測画像を生成する予測画像生成手段と、
前記フィルタ制御情報が前記フィルタ処理を実施する旨を示す場合、前記予測画像を用いた前記復号画像に対し前記フィルタ処理を実施するフィルタリング手段と、
を備えることを特徴とする画像復号装置。 - 異なる時刻の符号化済みピクチャの動きベクトルをもとにカレントの動きベクトルを定める動き予測モードの使用を、シーケンスに対して許可する場合、前記動き予測モードにおいて、入力画像を構成している符号化対象のブロックの異なる時刻の符号化済みピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成して予測画像を生成し、前記動き予測モードの使用を前記シーケンスに対して許可しない場合、異なる時刻の符号化済みの前記ピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成して予測画像を生成する予測画像生成手段と、
前記予測画像を用いた符号化データの復号画像に対し、フィルタ処理を実施するフィルタリング手段と、
前記動き予測モードの使用を前記シーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、前記復号画像に対する前記フィルタ処理の有無を示すフィルタ制御情報とを符号化してビットストリームを生成するビットストリーム生成手段と、
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - ピクチャに対し予測処理を行い、符号化されたビットストリームであって、
符号化対象のブロックの単位で予測画像の生成に用いられた動き予測モードと、
異なる時刻の符号化済みピクチャの動きベクトルをもとにカレントの動きベクトルを定める動き予測モードの使用を、シーケンスに対して許可するか否かを示す制御信号と、
前記予測画像を用いて生成される符号化データの復号画像に対し、フィルタ処理の有無を示すフィルタ制御情報と、
を含み、
画像復号装置に対し、
前記制御信号が前記動き予測モードの使用を許可しない旨を示している場合、異なる時刻の復号済みの前記ピクチャの動きベクトルを参照せずにカレントの動きベクトルを生成させ、前記動きベクトルを用いて予測画像を生成させ、
前記制御信号が前記動き予測モードの使用を許可する旨を示している場合、異なる時刻の復号済みの前記ピクチャの動きベクトルを参照してカレントの動きベクトルを生成させ、前記動きベクトルを用いて予測画像を生成させ、
前記フィルタ制御情報が前記フィルタ処理を実施する旨を示す場合、前記予測画像を用いた前記復号画像に対しフィルタ処理をさせること、を特徴とするビットストリーム。
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