JP2016201818A - 画像復号装置、画像復号方法および画像符号化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
トウェアに採用されている方式、TMuC(Test Model under Consideration)ソフトウェアに採用されている方式や、その後継コーデックであるHEVC(High-Efficiency Video Coding)にて提案されている方式(非特許文献1)などが挙げられる。
位を分割することより得られるブロックおよびパーティションからなる階層構造により管理され、普通、ブロックごとに符号化/復号される。
文献2)。
、前記算術復号部は、前記バイナリ値の位置に応じて、前記コンテキストを用いた算術復号と前記コンテキストを用いない算術復号とを切り替えて復号することを特徴とする。
置に応じて、前記コンテキストを用いた算術復号と前記コンテキストを用いない算術復号
とを切り替えて復号することを特徴とする。
、前記符号化データ生成部は、前記コンテキストを用いた符号化処理と前記コンテキストを用いない符号化処理とを切り替えて前記画像符号化データを生成することを特徴とする。
AVC規格に採用されている技術、VCEG(Video Coding Expert Group)における共同開発用コーデックであるKTAソフトウェアに採用されている技術、TMuC(Test Model under Consideration)ソフトウェアに採用されている技術、および、その後継コーデックであるHEVC(High-Efficiency Video Coding)にて提案されている技術を実装している。
号/符号化するバイナリ値に基づいて、当該バッファの発生確率を更新することで、コンテキストに応じて適切な発生確率を維持できる。
図3を用いて、動画像符号化装置2によって生成され、動画像復号装置1によって復号される符号化データ#1の構成例について説明する。符号化データ#1は、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。
するCUレイヤを示す図である。
ピクチャレイヤでは、処理対象のピクチャPICT(以下、対象ピクチャとも称する)を復号するために動画像復号装置1が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図3の(a)に示すように、ピクチャヘッダPH、及び、スライスS1〜SNSを含んでいる(NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数)。
を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化データ#1に含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
スライスレイヤでは、処理対象のスライスS(対象スライスとも称する)を復号するために動画像復号装置1が参照するデータの集合が規定されている。スライスSは、図3の(b)に示すように、スライスヘッダSH、及び、ツリーブロックTBLK1〜TBLKNC(NCはスライスSに含まれるツリーブロックの総数)を含んでいる。
定情報(slice_type)は、スライスヘッダSHに含まれる符号化パラメータの一例である。
ツリーブロックレイヤでは、処理対象のツリーブロックTBLK(以下、対象ツリーブロックとも称する)を復号するために動画像復号装置1が参照するデータの集合が規定されている。
は、符号化処理の基本的な単位となるため、以下、符号化ノードのことを、符号化単位(CU)とも称する。
ツリーブロックヘッダTBLKHには、対象ツリーブロックの復号方法を決定するために動画像復号装置1が参照する符号化パラメータが含まれる。
具体的には、図3の(c)に示すように、対象ツリーブロックの各CUへの分割パターンを指定するツリーブロック分割情報SP_TBLK、および、量子化ステップの大きさを指定する量子化パラメータ差分Δqp(qp_delta)が含まれる。
CUレイヤでは、処理対象のCU(以下、対象CUとも称する)を復号するために動画像復号装置1が参照するデータの集合が規定されている。
tree;PT)および変換ツリー(transform tree;TT)のルートのノードとなる。予
測ツリーおよび変換ツリーについて説明すると次のとおりである。
符号化ノードを構成する1または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた1または複数の変換ブロックを含む。
続いて、図3の(d)を参照しながら符号化単位情報CUに含まれるデータの具体的な内容について説明する。図3の(d)に示すように、符号化単位情報CUは、具体的には、スキップモードフラグSKIP、CU予測タイプ情報Pred_type、PT情報PTI、および、TT情報TTIを含む。
スキップフラグSKIPは、対象CUについて、スキップモードが適用されているか否かを示すフラグであり、スキップフラグSKIPの値が1の場合、すなわち、対象CUにスキップモードが適用されている場合、その符号化単位情報CUにおけるPT情報PTIは省略される。なお、スキップフラグSKIPは、Iスライスでは省略される。
CU予測タイプ情報Pred_typeは、CU予測方式情報PredModeおよびPU分割タイプ情報PartModeを含む。
いてもよい。
PT情報PTIは、対象CUに含まれるPTに関する情報である。言い換えれば、PT情報PTIは、PTに含まれる1または複数のPUそれぞれに関する情報の集合である。上述のとおり予測画像の生成は、PUを単位として行われるので、PT情報PTIは、動画像復号装置1によって予測画像が生成される際に参照される。PT情報PTIは、図3の(d)に示すように、各PUにおける予測情報等を含むPU情報PUI1〜PUINP
(NPは、対象PTに含まれるPUの総数)を含む。
flag)、マージインデックス(merge_idx)、推定動きベクトルインデックス(mvp_idx)、参照画像インデックス(ref_idx)、インター予測フラグ(inter_pred_flag)、および動きベクトル残差(mvd)が挙げられる。
TT情報TTIは、CUに含まれるTTに関する情報である。言い換えれば、TT情報TTIは、TTに含まれる1または複数のTUそれぞれに関する情報の集合であり、動画像復号装置1により残差データを復号する際に参照される。なお、以下、TUのことをブロックと称することもある。
は、対象CUに含まれるブロックの総数)を含んでいる。
各TUは、32×32画素から4×4画素までのサイズを取り得る。
個別の情報である。例えば、TU情報TUIは、量子化予測残差を含んでいる。
処理2:処理1にて得られた変換係数を量子化する;
処理3:処理2にて量子化された変換係数を可変長符号化する;
なお、上述した量子化パラメータqpは、動画像符号化装置2が変換係数を量子化する際に用いた量子化ステップQPの大きさを表す(QP=2qp/6)。
PU分割タイプには、対象CUのサイズを2N×2N画素とすると、次の合計8種類のパターンがある。すなわち、2N×2N画素、2N×N画素、N×2N画素、およびN×N画素の4つの対称的分割(symmetric splittings)、並びに、2N×nU画素、2N×nD画素、nL×2N画素、およびnR×2N画素の4つの非対称的分割(asymmetric splittings)である。なお、N=2m(mは1以上の任意の整数)を意味している。以下
、対象CUを分割して得られる領域のことをパーティションとも称する。
イントラPUでは、次の2種類の分割パターンが定義されている。すなわち、対象CUを分割しない、すなわち対象CU自身が1つのPUとして取り扱われる分割パターン2N×2Nと、対象CUを、4つのPUへと対称的に分割するパターンN×Nと、である。
deを特定するためのイントラ分割モード(intra_part_mode)が含まれていてもよい。
次に、図18〜図20を用いて、TU分割およびノード内のTUの順序について説明する。TU分割のパターンは、CUのサイズ、分割の深度(trafoDepth)、および対象PUのPU分割タイプにより定まる。
木分割とが含まれる。TU分割のパターンの具体例は、図18および図19
に示すとおりである。
”であれば、TU分割を行わない。
以下では、本実施形態に係る動画像復号装置1の構成について、図1〜図24を参照して説明する。
動画像復号装置1は、PU毎に予測画像を生成し、生成された予測画像と、符号化データ#1から復号された予測残差とを加算することによって復号画像#2を生成し、生成された復号画像#2を外部に出力する。
再び、図2を参照して、動画像復号装置1の概略的構成について説明すると次のとおりである。図2は、動画像復号装置1の概略的構成について示した機能ブロック図である。
復号モジュール10は、バイナリからシンタックス値を復号する復号処理を行う。復号モジュール10は、より具体的には、供給元から供給される符号化データおよびシンタックス種別に基づいて、CABACおよびCAVLC等のエントロピー符号化方式により符号化されているシンタックス値を復号し、復号したシンタックス値を供給元に返す。
t_coding_unit_flag”とが供給された場合について説明すると次のとおりである。すなわち、この場合、復号モジュール10は、“split_coding_unit_flag”に関するビット列とシンタックス値との対応付けを参照して、バイナリからシンタックス値を導出して、導出したシンタックス値をCU情報復号部11に返す。
CU情報復号部11は、復号モジュール10を用いて、動画像符号化装置2から入力された1フレーム分の符号化データ#1について、ツリーブロックおよびCUレベルでの復号処理を行う。CU情報復号部11は、具体的には、以下の手順により符号化データ#1を復号する。
PU情報復号部12は、復号モジュール10を用いて、CU情報復号部11から供給されるPT情報PTIについて、PUレベルでの復号処理を行う。PU情報復号部12は、具体的には、以下の手順によりPT情報PTIを復号する。
TU情報復号部13は、復号モジュール10を用いて、CU情報復号部11から供給されるTT情報TTIについて、TUレベルでの復号処理を行う。TU情報復号部13は、具体的には、以下の手順によりTT情報TTIを復号する。
予測画像生成部14は、対象CUに含まれる各PUについて、PT情報PTIに基づいて予測画像を生成する。具体的には、予測画像生成部14は、対象予測ツリーに含まれる各対象PUについて、対象PUに対応するPU情報PUIに含まれるパラメータに従ってイントラ予測またはインター予測を行うことにより、復号済み画像である局所復号画像P’から予測画像Predを生成する。予測画像生成部14は、生成した予測画像Predを加算器17に供給する。
逆量子化・逆変換部15は、対象CUに含まれる各TUについて、TT情報TTIに基づいて逆量子化・逆変換処理を実行する。具体的には、逆量子化・逆変換部15は、対象変換ツリーに含まれる各対象TUについて、対象TUに対応するTU情報TUIに含まれる量子化予測残差を逆量子化および逆直交変換することによって、画素毎の予測残差Dを復元する。なお、ここで直交変換とは、画素領域から周波数領域への直交変換のことを指す。したがって、逆直交変換は、周波数領域から画素領域への変換である。また、逆直交
変換の例としては、逆DCT変換(Inverse Discrete Cosine Transform)、および逆D
ST変換(Inverse Discrete Sine Transform)等が挙げられる。逆量子化・逆変換部1
5は、復元した予測残差Dを加算器17に供給する。
フレームメモリ16には、復号された復号画像Pが、当該復号画像Pの復号に用いられたパラメータと共に、順次記録される。フレームメモリ16には、対象ツリーブロックを復号する時点において、当該対象ツリーブロックよりも先に復号された全てのツリーブロック(例えば、ラスタスキャン順で先行する全てのツリーブロック)に対応する復号画像が記録されている。フレームメモリ16に記録される復号パラメータの例としては、CU予測方式情報PredModeなどが挙げられる。
加算器17は、予測画像生成部14より供給される予測画像Predと、逆量子化・逆変換部15より供給される予測残差Dとを加算することによって、対象CUについての復号画像Pを生成する。
次に、図1を用いて、CU情報復号部11および復号モジュール10の構成例について説明する。図1は、動画像復号装置1において、CU予測情報を復号するための構成、すなわちCU情報復号部11および復号モジュール10の構成について例示する機能ブロック図である。
図1に示すように、CU情報復号部11は、CU予測モード決定部111、PUサイズ決定部112、およびPUサイズテーブル113を備える。
ジュール10により復号する。また、CU予測タイプ情報Pred_typeに含まれるCU予測方式情報PredModeに基づいて、対象CUがイントラCUか、インターCUかを決定するとともに、PU分割タイプ情報PartModeに基づいてPU分割タイプを決定する。
図1に示すように、復号モジュール10は、CU予測モード復号部(復号手段、変更手段)1011、二値化情報記憶部1012、コンテキスト記憶部1013、および確率設定記憶部1014を備える。
データおよびシンタックス種別に応じて、符号化データに含まれるバイナリからシンタックス値の復号を行う。具体的には、CU予測モード復号部1011は、二値化情報記憶部1012に記憶されている二値化情報に従って、CU予測モードおよびPU分割タイプの復号処理を行う。また、CU予測モード復号部1011は、スキップフラグの復号処理を行う。
[1−1]コンテキストの参照を制限する構成の例
CU予測モード復号部1011は、PU分割タイプが非対称パーティションであるとき、非対称パーティションの分割の種類を示す情報を、CABACのコンテキストを用いないで復号処理を行ってもかまわない。言い換えると、非対称パーティションの分割の種類を示す情報に対応するbin列を算術復号により符号化データから復号する際に、確率設定記憶部1014にコンテキスト毎に記録された確率設定値を用いず、既定の確率設定値(例えば0,1の発生確率が等確率に対応する確率設定値)を用いて復号処理を行ってもかまわない。
確率(状態)に基づき算術復号を行う処理のことを言う。一方、コンテキストを用いないCABACの算術復号とは、バイナリ値の発生確率(状態)の更新を行わず確率設定値により定まる固定確率に基づき算術復号を行うことを言う。コンテキストを用いない場合には、符号化処理、復号処理における発生確率(状態)の更新が不要である分、処理負荷が低減されスループットが向上する。またコンテキストに応じた発生確率(状態)を蓄積するメモリが不要になる。固定確率として、確率0.5を用いる場合は、EP符号化(等確率、Equal Probability符号化)もしくはBypass(バイパス)と呼ばれることがある。
本発明は以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに予測画像を生成して画像を復元する画像復号装置において、上記予測単位への分割タイプは、長方形の予測単位への分割を含み、上記長方形が縦長および横長のいずれであるかを示す符号と、上記
長方形の種類を示す符号とを含む、上記長方形の予測単位への分割を特定するための符号のうち、上記長方形の種類を示す符号を、コンテキストを用いずに復号する復号手段を備える構成である。
られているbin列は、プレフィックス部(prefix)とサフィックス部(suffix)とから構成される。
てプレフィックス部のみが定義されている。2N×2N、2N×N、および、N×2Nのプレフィックス部は、それぞれ、“1”、“01”、および、“001”である。
そこで、図8に示すように二値化情報記憶部1012に記憶される二値化情報を構成してもよい。図8は、二値化情報の定義である8×8CU1012Aの他の構成例を示している。すなわち、図8に示す8×8CU1012A_1は、図7に示す対応付けテーブルBT1に含まれる8×8CU1012Aの他の構成例である。
CUのプレフィックス部を復号するためのコンテキストである非8×8CU prefi
x1013Bとが記憶されていてもよい。ここで、8×8CU prefix1013A
と、非8×8CU prefix1013Bとは異なるコンテキストである。
また、図9に示すように二値化情報記憶部1012に記憶される二値化情報を構成してもよい。図9は、二値化情報の定義である8×8CU1012Aの別の構成例を示している。すなわち、図9に示す8×8CU1012A_2は、図7に示す対応付けテーブルBT1に含まれる8×8CU1012Aの別の構成例である。
と、非8×8CU prefix1013Bとを統合した一つのコンテキストを記憶して
おけばよい。
本発明は以下のとおり表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位毎に、画像を復元するための情報を画像符号化データから復号して画像を復元する画像復号装置において、予測単位のサイズと符号化単位に適用される予測方式との組み合わせに割り当てられている符号について、所定サイズ以下のサイズの符号化単位に画面内予測の予測方式が適用される組み合わせに対して、該組み合わせ以外の組み合わせに割り当てられている符号より短い符号を復号する復号手段を備える構成である。
CU予測モード復号部1011は、隣接領域に割り付けられている予測パラメータを参照して、bin列の解釈を変更するよう構成してもよい。
そこで、図10に示すように二値化情報記憶部1012に記憶される二値化情報を構成してもよい。
また、図11に示すように二値化情報記憶部1012に記憶される二値化情報を構成してもよい。
接パラメータのエラーに影響されなくなりエラー耐性が向上する。
上画素を(xu,yu)とする。
を用いて、「cuDepth[xu][yu] > cuDepth[xc][yc]」という式により判定してもよい。
本発明は以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに予測画像を生成して画像を復元する画像復号装置において、復号対象となる上記符号化単位である対象符号化単位を上記予測単位へ分割するタイプである分割タイプと予測方式との複数の組に対して対応付けられる複数の符号を、復号の対象となる上記予測単位である対象予測単位の近傍の復号済み予測単位に割り付けられている復号済みパラメータに応じて変更する変更手段を備える構成である。
次に、図12を用いて、PU情報復号部12および復号モジュール10の構成例について説明する。図12は、動画像復号装置1において、動き情報を復号するための構成、すなわちPU情報復号部12および復号モジュール10の構成について例示する機能ブロック図である。
図12に示すように、PU情報復号部12は、動き補償パラメータ導出部(双予測制限手段、候補決定手段、推定手段)121、マージ候補優先順位情報記憶部122、および参照フレーム設定情報記憶部123を備える。
、動きベクトル差分、推定動きベクトルインデックス)を復号する。
図12に示すように、復号モジュール10は、動き情報復号部1021を備える。動き情報復号部1021は、動き補償パラメータ導出部121から供給される符号化データおよびシンタックス種別に応じて、符号化データに含まれるバイナリからシンタックス値の復号を行う。動き情報復号部1021が復号する動き補償パラメータは、マージフラグ(merge_flag)、マージインデックス(merge_idx)、推定動きベクトルインデックス(mvp_idx)、参照画像インデックス(ref_idx)、インター予測フラグ(inter_pred_flag)、動きベクトル差分(mvd)である。
[2−1]マージ候補の位置および優先順位の例
図13〜図15を用いて、マージPUにおける予測パラメータ導出について説明する。
上(U)、右上(UR)、左下(BL)、左上(UL)の順に優先順位が割り当てられている。
Uの小さい方のパーティション、および、2N×nUの大きい方のパーティションにおける優先順位の設定について示している。また、図15の(c)および(d)は、それぞれ、2N×nDの大きい方のパーティション、および、2N×nDの小さい方のパーティションにおける優先順位の設定について示している。
本発明は以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに画面間予測の予測方式によって予測画像を生成して画像を復元する画像復号装置において、上記予測単位への分割タイプは、符号化単位を複数の異なる大きさの予測単位に分割する非対称分割または符号化単位を複数の同一の大きさの予測単位に分割する対称分割を含み、上記分割タイプが非対称分割である場合、上記分割タイプが対称分割である場合と異なる推定方法によって、画面間予測の予測パラメータの推定を行う推定手段を備える構成である。
・小サイズPUは面積が所定の閾値(例えば64)より小さいPUであり、大サイズPUはそれ以外のPUである。例えば、8×4、4×8、4×4のサイズのPUは小サイズPUであり、8×8、16×4、4×16、16×16等のサイズのPUが大サイズPUとなる。
・小サイズPUは所定のサイズ(例えば8×8)以下のCUに含まれるPUであり、大サ
イズPUはそれより大きいCUに含まれるPUである。例えば、8×8CUに含まれる8×8、8×4、4×8、4×4のサイズのPUは小サイズPUである。
・小サイズPUは、非対称分割が適応されるCUにおいて、小さい方のPUであり、大サイズPUは、非対称分割が適応されるCUにおいて、大きい方のPUである。
れる可能性が低い。よって、時間予測によるマージ候補の数を減らす、または、時間予測によるマージ候補を含めないことが好ましい。
本発明は以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに画面間予測の予測方式によって予測画像を生成して画像を復元する画像復号装置において、復号の対象となる上記予測単位である対象予測単位が、該対象予測単位の近傍の領域に割り付けられている予測パラメータから、該対象予測単位の予測パラメータの推定を行う予測単位である場合、該対象予測単位のサイズに応じて、推定に用いる領域の候補を決定する候補決定手段を備える構成である。
動き補償パラメータ導出部121は、参照フレーム設定情報記憶部123に記憶される参照フレーム設定情報を参照して、インター予測において単予測および双予測のいずれの予測方式を適用するかを決定してもよい。
旨定義する。
PUの種類には、対象CUがスキップであるPU(スキップPU)、対象PUがマージを適応するPU(マージPU)、対象PUがスキップでもマージでもないPU(基本インターPU、または、非動き情報省略PU)がある。基本インターPUでは、双予測であるか単予測であるかを示すインター予測フラグを符号化データから復号し、動き補償パラメータを導出する。それに対して、スキップPU及びマージPUでは、インター予測フラグを復号せずに動き補償パラメータを導出する。これらのPUでは、スキップ候補、または、マージ候補から、動き補償に用いる候補をスキップインデックスまたはマージインデックスに基づき選択し、当該選択候補における動き補償パラメータに基づいて、対象PUにおける動き補償パラメータを導出する。通常、スキップPUの動き補償パラメータの導出方法は、マージPUと同様である。なお、シーケンスパラメータセットのフラグなどを用いてマージの利用を制限する場合には、動きベクトル残差(mvd)を復号しない点を除き、基本インターPUと同一の方法を用いてもよい。この場合、スキップPUの双予測制限の動作は、基本インターPUと同じ動作を行う。
だけでなく用いられる場面も異なる。スキップPUとマージPUは、選択可能な動き補償パラメータを制限することによって符号量の低減を行う。このようなPUでは、動きが一様であるような領域で主に用いられる。動きが一様である場合には、2つの予測画像が近く双予測によるノイズ除去効果が大きいことが多い。そのため、基本インターPUの双予測制限に比べると、スキップPU及びマージPUでは、基本インターPUと比較して双予測制限により符号化効率が低下する場合が生じやすい。そのため、上述のように基本インターPUのみで双予測を用いる制限や、後述のように、基本インターPUと、スキップPUおよびマージPUで制限するPUサイズを変更する方法も好適である。また、基本インターPUでの双予測制限は、符号化データの構造の観点からみると、インター予測フラグを符号化しないことによる符号量低減効果があるためにより有効である。
ここでは、インター予測フラグの詳細を説明する。インター予測フラグinter_pred_flagは、単予測であるか双予測であるかを示す2値フラグである場合の他、単予測において
参照する参照画像のリスト(参照リスト)を複数の参照リストの中から選択する情報を含む場合がある。例えば、2種類の参照リスト(L0リストとL1リスト)のいずれかを選択するフラグを含む3値フラグとしてインター予測フラグが定義されていてもよい。以下、各々の場合を説明する。
決定方法は、コンバインドリストフラグの値に応じて異なる。コンバインドリストフラグが1の場合には、単予測の参照フレームの指定に用いる参照リストとしてコンバインドリストLCを用い、各PUにおいて参照リストを指定するためのフラグは不要である。そのためインター予測フラグinter_pred_flagは2値フラグで良い。コンバインドリストフラグ
が0の場合には、各PUにおいて、参照リストをL0リストもしくはL1リストから選択する必要がある、そのためインター予測フラグinter_pred_flagは3値フラグとなる。
図31は、従来技術におけるPUのシンタックステーブルの例であり双予測制限を行わない場合の符号化データの構成を示す。図33は、PUのシンタックステーブルの例であり、(a)および(b)は各々双予測制限を行う場合の符号化データの構成の特にインター予測フラグinter_pred_flagの部分を示す。図33の(a)は、インター予測フラグが常
に2値フラグである場合のシンタックステーブルの例である。この場合、inter_pred_flagにより単予測を意味するPred_LCと、双予測を意味するPred_Biの2つを区別する。スラ
イスがBスライスでかつ双予測が有効である場合(DisableBiPred = false)には、単予
測と双予測を区別するために符号化データは、インター予測フラグinter_pred_flagを含
み、双予測が有効ではない場合(DisableBiPred =true)には、常に単予測であるからイ
ンター予測フラグinter_pred_flagを含まない。
の参照フレームを1つ用いる単予測を意味するPred_LCと、双予測を意味するPred_Biの2
つを区別するが、そうでない場合には、L1リストの単予測を意味するPred_L1、L1リスト
の単予測を意味するPred_L2と、双予測を意味するPred_Biの3つを区別する。スライスが
Bスライスでかつ双予測が有効である場合(DisableBiPred = false)には、符号化デー
タは単予測と双予測を指定するために第1のインター予測フラグinter_pred_flag0を含み、双予測が有効ではない場合には、コンバインドリストを用いない場合に限り、符号化データは、参照リストを指定するための単予測と双予測を指定するために第2のインター予測フラグinter_pred_flag1を含む。コンバインドリストを用いない場合とは詳細には図33の(a)に示すように!UsePredRefLC && !NoBackPredFlagにより判定する。すなわち、コンバインドリストを使用するか否かを指定するフラグUsePredRefLC(UsePredRefLCの値が真の場合にコンバインドリストを使用することを示す)と、後方向予測を用いるか否かを示すフラグNoBackPredFlag(NoBackPredFlagの値が真の場合に後方向予測を用いないことを示す)により指定される。コンバインドリストを利用する場合には、リスト選択をせずともコンバインドリストであることが分かる。後方向予測を用いない場合にはPred_L1
を禁止することであるから、第2のインター予測フラグinter_pred_flag1を符号化しない場合にも使用するリストが、コンバインドリストであるか(Pred_LC)、L0リストである
かPred_L0が分かる。なお、NoBackPredFlagの代わりにL1リストを用いないという意味でNoL1PredFlagという表現を用いることもできる。
フラグの目的も、双予測制限と同じく、PU予測画像を生成する場合における最悪の処理量の低減であるから、小サイズのPUを禁止するフラグと小サイズの双予測を禁止するフラグを共通フラグとしても用いても良い。図34の(b)は、共通のフラグとして予測制約フラグuse_restricted_predictionを設ける例である。この場合には、予測制約フラグ
がtrueの場合には、小サイズのPUの適用と小サイズPUにおける双予測を同時に禁止する。図34の(c)は、双予測を禁止するPUのサイズを示すdisable_bipred_sizeを符
号化データに含める例である。disable_bipred_sizeとしては双予測制限の判定方法で後
述する閾値THの2を底とする対数の値等を用いることなどができる。なお、これらのフラグは、シーケンスパラメータセット以外のパラメータセットで符号化しても構わないし、スライスヘッダで符号化しても構わない。
図29は、動き補償パラメータ導出部121の構成を示す。動き補償パラメータ導出部121は、スキップ動き補償パラメータ導出部1211、マージ動き補償パラメータ導出部1212、基本動き補償パラメータ導出部1213、双予測制限PU判定部1218、および、双単予測変換部1219から構成される。
(双予測制限の判定方法)
双予測制限PU判定部1218において、双予測制限を行うべき小サイズのPUであるか否かを判定する方法の好適な例を以下に説明する。なお、判定方法は以下の例に限定されるものではなく、PUサイズ情報として他のパラメータを用いることも可能である。
(判定方法の例1)
判定方法の例1では、PUサイズの判定に用いる閾値をTHとした場合に、THxTH未満のPUの場合に双予測制限を行う。この時の対象CUサイズ(ここではCU Width)とPU分割
タイプを用いた判定式は以下の通りである。
具体的には、
TH = 16の場合には、16x8、8x16、12x16、4x16、16x12、16x4、8x8、8x4、4x8、4x4の各PUにおいて双予測制限が行われる。
TH = 8の場合には、8x4、4x8、4x4の各PUにおいて双予測制限が行われる。
(判定方法の例2)
判定方法の例2では、THxTH以下のPUにおいて双予測制限を行う。この時の判定式は以
下の通りである。
具体的には、
TH = 16の場合には、16x16、16x8、8x16、12x16、4x16、16x12、16x4、8x8、8x4、4x8、4x4の各PUにおいて双予測制限が行われる。
TH = 8の場合には、8x8、8x4、4x8、4x4の各PUにおいて双予測制限が行われ
る。
TH = 4の場合には、4x4のPUにおいて双予測制限が行われる。
: false
なお、上述の例においてスキップPU及びマージPUと、基本インターPUとで異なるPUサイズ(閾値TH)を用いても構わない。また、図34の(c)で既に示したように、判定に用いるPUサイズ(閾値TH)を符号化しても良い。
である場合には、単予測を示す1に変換する。また、内部の処理に用いるインター予測フラグ(内部インター予測フラグ)がL0予測を示す1、L1予測を示す2、双予測を示す3からなるフラグである場合には、以下の動作を行う。内部インター予測フラグが3である場合には、内部インター予測フラグの値がL0予測を意味する1、もしくは、L1予測を意味する2に変換する。また、L0予測に変換する場合にはL1予測に関する動き補償パラメータを例えばゼロにリフレッシュする。L1予測に変換する場合には、L0予測に関する動き補償パラメータを例えばゼロにリフレッシュする。
図30は、動き情報復号部1021の構成を示すブロック図である。動き情報復号部1021は少なくともインター予測フラグ復号部1028を備える。動き情報復号部1021では、特に、インター予測フラグを復号する場合のPUである基本インターPUの双予測制限を行う。インター予測フラグ復号部1028は、上述の双予測制限PU判定部1218で、基本インターPUの双予測制限を行うか否かに応じて、インター予測フラグの復号を行うか否かを変更する。
本発明は以下のとおり表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、予測単位内の画像を、1枚の参照画像を参照する単予測、及び、2枚の参照画像を参照する双予測の何れかの画面間予測の予測方式によって復元する画像復号装置において、上記画面間予測が適用される、所定サイズ以下のサイズの予測単位である対象予測単位について、双予測を行うことを制限する双予測制限手段を備える構成である。
次に、図16を用いて、TU情報復号部13および復号モジュール10の構成例について説明する。図16は、動画像復号装置1において、TU分割復号処理、変換係数復号処理、および、予測残差導出処理を行うための構成、すなわち、TU情報復号部13および復号モジュール10の構成について例示する機能ブロック図である。
図16に示すように、TU情報復号部13は、TU分割設定部131および変換係数復元部132を備える。
まず、図16を参照しながら、TU分割設定部131の詳細について説明する。TU分割設定部131は、より詳細には、対象領域設定部1311、分割決定部1312、分割領域設定部(変換単位分割手段、分割手段)1313、および変換サイズ情報記憶部13
14を備える。
深度“0”は定義されておらず、64×64のCUは、強制的に分割が行われる(図17において※1にて示している)。これは、変換単位の最大サイズが32×32と定義されているためである。
2、および、TU3の4つの横長の長方形領域に分割される。
対象ノードについて、TU分割パターンを設定する。分割領域決定部1313は、対象領域である対象CUについて、depth=1のTU分割を実行する。
本発明は以下のとおり表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに予測画像を生成するとともに、符号化単位を1以上の数に分割して得られる変換単位ごとに予測残差を復号し、予測画像に予測残差を加算することで画像を復元する画像復号装置において、上記予測単位への分割タイプは、符号化単位を複数の異なる大きさの予測単位に分割する非対称分割または符号化単位を複数の同一の大きさの予測単位に分割する対称分割を含み、復号の対象となる上記符号化単位である対象符号化単位の分割タイプが非対称分割であるとき、上記対象符号化単位に含まれる予測単位の大きさに応じて、変換単位の分割方式を決定する変換単位分割手段を備える構成である。
[構成例3−2−1]
分割領域設定部1313は、PU分割タイプが正方形の分割である場合、対象ノードを非正方形に分割してもよい。
界が存在しない場合、8×32を選択。
本発明は、以下のとおり表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに予測画像を生成するとともに、符号化単位を1以上の数に分割して得られる変換単位ごとに予測残差を復号し、予測画像に予測残差を加算することで画像を復元する画像復号装置において、上記変換単位への分割方式は、正方形および長方形の分割を含み、復号の対象となる上記予測単位である対象予測単位の形状が正方形である場合、対象変換単位を長方形の分割方式により分割する分割手段を備える構成である。
上記構成3−2−1に加えて、分割領域設定部1313は、CUサイズが、16×16サイズであり、かつPU分割タイプが、2N×2Nである場合、各分割深度において以下のとおり分割を行う。
13は、対象ノードに対して、横長の長方形の4分木分割を行う。また、depth=2において、分割領域設定部1313は、横長の長方形に分割された各ノードに対して、さらに正方形の4分木分割を行う。
次に、再び図16を参照しながら、変換係数復元部132の詳細について説明する。変換係数復元部132は、より詳細には、非ゼロ係数判定部1321および変換係数導出部1322を備える。
図16に示すように、復号モジュール10は、領域分割フラグ復号部1031、判定情報復号部1032、変換係数復号部1033、およびコンテキスト記憶部1034を備える。
本発明は、以下のとおり表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像復号装置は、符号化単位を1以上の数に分割して得られる予測単位ごとに予測画像を生成するとともに、符号化単位を1以上の数に分割して得られる変換単位ごとに予測残差を復号し、予測画像に予測残差を加算することで画像を復元する画像復号装置において、上記予測単位への分割タイプは、異なる大きさの予測単位に分割する非対称形への分割および同一の大きさの予測単位に分割する対称形への分割を含み、復号の対象となる上記予測単位である対象予測単位の分割タイプが非対称形への分割であるとき、該分割により得られた小さい予測単位および大きい予測単位の間で、異なるコンテキストを参照して変換係数を復号する係数復号手段を備える構成である。
図24を用いて、動画像復号装置1におけるCU復号処理について説明すると以下のとおりである。なお、以下では、対象CUは、インターCU、または、スキップCUであるとする。図24は、動画像復号装置1におけるCU復号処理(インター/スキップCU)の流れの一例について示すフローチャートである。
以下において、本実施形態に係る動画像符号化装置2について、図25および図26を参照して説明する。
動画像符号化装置2は、概略的に言えば、入力画像#10を符号化することによって符号化データ#1を生成し、出力する装置である。
まず、図25を用いて、動画像符号化装置2の構成例について説明する。図25は、動画像符号化装置2の構成について示す機能ブロック図である。図25に示すように、動画像符号化装置2は、符号化設定部21、逆量子化・逆変換部22、予測画像生成部23、加算器24、フレームメモリ25、減算器26、変換・量子化部27、および符号化データ生成部(符号化手段)29を備えている。
動画像符号化装置2は、動画像復号装置1の各構成と対応する構成を含む。ここで、対応とは、同様の処理、または、逆の処理を行う関係にあるということである。
生成部29に供給する。
[1]’ 符号化設定部および符号化データ生成部
[1−1]’コンテキストの参照を制限する構成の例
符号化データ生成部29は、PU分割タイプが非対称パーティションであるとき、非対称パーティションの分割の種類を示す情報を、CABACのコンテキストを用いないで符
号化処理を行ってもかまわない。
符号化データ生成部29は、二値化情報を参照してCU予測タイプ情報を符号化するよう構成してもよい。
符号化データ生成部29は、小サイズのCUにおいて、イントラCUについて短い符号を符号化するよう構成してもよい。
符号化データ生成部29は、隣接領域に割り付けられている予測パラメータを参照して、bin列の解釈を変更するよう構成してもよい。
[2−1]’マージ候補の位置および優先順位の例
予測画像生成部23は、PU分割タイプが非対称である場合、PU分割タ
イプが対称である場合と異なる方法でマージ候補の優先順位を決定する構成
であってもよい。
に相当する構成」と読み替えるものとする。
予測画像生成部23は、CUサイズと、当該CUがスキップ/マージを行うCUであるか否かとの組み合わせに応じてマージ候補を変更する構成であってもよい。
予測画像生成部23は、参照フレーム設定情報を参照して、インター予測において単予測および双予測のいずれの予測方式を適用するかを決定してもよい。
[3−1]’PU分割タイプが非対称の場合において分割領域サイズを導出する構成の例
変換・量子化部27は、PU分割タイプが非対称の場合、小さい方のPUでは、長方形(非正方形)の変換を適用する一方で、大きい方のPUでは、正方形の変換を適用する構成であってもよい。
変換・量子化部27は、PU分割タイプが正方形の分割である場合、対象ノードを非正方形に分割する構成であってもよい。また、上記構成に加えて、変換・量子化部27は、は、CUサイズが、16×16サイズであり、かつPU分割タイプが、2N×2Nである場合、各分割深度においてスキャン順が統一できるように分割を行う構成であってもよい。
部29は、PU分割タイプが非対称分割である場合、小さい方のPUに含まれるTUと、大きい方のPUに含まれるTUとで異なるコンテキストを用いて、非ゼロ変換係数の存否情報および変換係数の少なくとも一方を符号化する構成であってもよい。
図26を用いて、動画像符号化装置2におけるCU符号化処理について説明すると以下のとおりである。なお、以下では、対象CUは、インターCU、または、スキップCUであるとする。図24は、動画像符号化装置2におけるCU符号化処理(インター/スキップCU)の流れの一例について示すフローチャートである。
上述した動画像符号化装置2及び動画像復号装置1は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像(CGおよびGUIを含む)であってもよい。
の一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局(放送設備など)/受信局(テレビジョン受像機など)は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置PROD_A/受信装置PROD_Bの一例である。
スなどのサーバ(ワークステーションなど)/クライアント(テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど)は、変調信号を通信で送受信する送信装置PROD_A/受信装置PROD_Bの一例である(通常、LANにおいては伝送媒体として無線又は有線の何れかが用いられ、WANにおいては伝送媒体として有線が用いられる)。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型PC、ラップトップ型PC、及びタブレット型PCが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。
のように、記録装置PROD_Cに接続されるタイプのものであってもよいし、(3)DVD(Digital Versatile Disc)やBD(Blu-ray Disc:登録商標)などのように、記録
装置PROD_Cに内蔵されたドライブ装置(不図示)に装填されるものであってもよい。
HDD(Hard Disk Drive)レコーダなどが挙げられる(この場合、入力端子PROD_
C4又は受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる)。また、カムコーダ(この場合、カメラPROD_C3が動画像の主な供給源となる)、パーソナルコンピュータ(この場合、受信部PROD_C5又は画像処理部C6が動画像の主な供給源となる)、スマートフォン(この場合、カメラPROD_C3又は受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる)なども、このような記録装置PROD_Cの一例である。
〔まとめ〕
符号化単位毎に、画像符号化データを復号して復号画像を生成する画像復号装置において、
本発明の一態様に係る画像復号装置は、前記符号化単位を分割する分割タイプを指定する情報を復号するCU情報復号部と、コンテキストを用いた算術復号又はコンテキストを用いない算術復号により、前記画像符号化データからバイナリ値を復号する算術復号部とを備え、前記CU情報復号部が、前記分割タイプとして非対称的分割(AMP; Asymmetr
ic Motion Partition)を指定する情報を復号する場合、前記算術復号部は、前記バイナ
リ値の位置に応じて、前記コンテキストを用いた算術復号と前記コンテキストを用いない算術復号とを切り替えて復号する。
を用いた算術復号と前記コンテキストを用いない算術復号とを切り替えて復号する。
前記コンテキストを用いた符号化処理と前記コンテキストを用いない符号化処理とを切り替えて前記画像符号化データを生成する。
測が選択される可能性が小さい。よって、このような領域では、時間予測をマージ候補に含めないことが好ましい。
一させることができるという効果を奏する。
また、上述した動画像復号装置1および動画像符号化装置2の各ブロックは、集積回路(ICチップ)上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
(Blu-ray Disc:登録商標)等の光ディスクを含むディスク類、ICカード(メモリカー
ドを含む)/光カード等のカード類、マスクROM/EPROM(Erasable Programmabl
e Read-Only Memory)/EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory)/フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD(Programmable logic device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の論理回
路類などを用いることができる。
Engineers)1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線等の有線でも、IrDA(Infrared Data Association)やリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、IEEE80
2.11無線、HDR(High Data Rate)、NFC(Near Field Communication)、DLNA(登録商標)(Digital Living Network Alliance)、携帯電話網、衛星回線、地上
波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
10 復号モジュール
11 CU情報復号部
12 PU情報復号部
13 TU情報復号部
16 フレームメモリ
111 CU予測モード決定部
112 PUサイズ決定部
121 動き補償パラメータ導出部(双予測制限手段、候補決定手段、推定手段)
122 マージ候補優先順位情報記憶部
123 参照フレーム設定情報記憶部
131 TU分割設定部
132 変換係数復元部
1011 CU予測モード復号部(復号手段、変更手段)
1012 二値化情報記憶部
1013 コンテキスト記憶部
1014 確率設定記憶部
1021 動き情報復号部
1031 領域分割フラグ復号部
1032 判定情報復号部(係数復号手段)
1033 変換係数復号部(係数復号手段)
1311 対象領域設定部
1312 分割決定部
1313 分割領域設定部(変換単位分割手段、分割手段)
1314 変換サイズ決定情報記憶部
2 動画像符号化装置
21 符号化設定部
23 予測画像生成部
25 フレームメモリ
27 変換・量子化部
29 符号化データ生成部(符号化手段)
Claims (7)
- 符号化単位(CU:Coding unit)毎に、符号化データを復号して復号画像を生成する画像復号装置において、
前記CUを分割する分割タイプを指定する情報を復号するCU情報復号部と、
コンテキストを用いた算術復号又はコンテキストを用いない算術復号により、前記CUの符号化データからPU分割タイプ情報PartModeに関する複数のバイナリ値を復号する算術復号部とを備え、
前記分割タイプを指定する情報が、非対称的分割(AMP; Asymmetric Motion Partition)である場合、
前記算術復号部は、前記複数のバイナリ値のうち、一のバイナリ値を、前記コンテキストを用いない算術復号を用いて復号し、他のバイナリ値を、前記コンテキストを用いる算術復号を用いて復号することを特徴とする画像復号装置。 - 前記CUのサイズを2N×2N画素とした場合、
前記分割タイプは、対称的分割である2N×2N画素、2N×N画素及びN×2N画素と、前記非対称的分割である2N×nU画素、2N×nD画素、nL×2N画素及びnR×2N画素とを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像復号装置。 - 前記PU分割タイプ情報PartModeに関するバイナリ値は、前記非対称的分割が縦長または横長であることを示す第1の情報を少なくとも含むことを特徴とする請求項1に記載の画像復号装置。
- 前記算術復号部は、前記コンテキストを用いた算術復号を用いて、前記第1の情報を復号することを特徴とする請求項3に記載の画像復号装置。
- 前記PU分割タイプ情報PartModeに関するバイナリ値は、対称分割であるか否かを示す第2の情報と、前記非対称的分割の境界が対称分割よりも原点側に近いか否かを示す第3の情報とを少なくとも含むことを特徴とする請求項1に記載の画像復号装置。
- 符号化単位(CU:Coding unit)毎に、符号化データを復号して復号画像を生成する画像復号方法において、
前記CUを分割する分割タイプを指定する情報を復号するステップと、
コンテキストを用いた算術復号又はコンテキストを用いない算術復号により、前記CUの符号化データからPU分割タイプ情報PartModeに関する複数のバイナリ値を復号するステップとを少なくとも含み、
前記分割タイプを指定する情報が、非対称的分割(AMP; Asymmetric Motion Partition)である場合、
前記複数のバイナリ値のうち、一のバイナリ値を、前記コンテキストを用いない算術復号を用いて復号し、他のバイナリ値を、前記コンテキストを用いる算術復号を用いて復号することを特徴とする画像復号方法。 - 符号化単位(CU:Coding unit)毎に、画像を復元するための情報を符号化して符号化データを生成する画像符号化装置において、
前記CUを分割する分割タイプを指定する情報を符号化する符号化設定部と、
コンテキストを用いた符号化処理又はコンテキストを用いない符号化処理により、前記CUの符号化データを生成する符号化データ生成部とを備え、
前記分割タイプを指定する情報が、非対称的分割(AMP; Asymmetric Motion Partition)である場合、
前記符号化データ生成部は、PU分割タイプ情報PartModeに関する複数のバイ
ナリ値のうち、一のバイナリ値を、前記コンテキストを用いない算術符号によって生成し、他のバイナリ値を、前記コンテキストを用いる算術符号によって生成することを特徴とする画像符号化装置。
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