JP2017147750A - 画像復号装置、および画像符号化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態に係る動画像復号装置(画像復号装置)1の説明に先立ち、本実施の形態に係る動画像符号化装置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の構成について図2〜4を用いて説明する。符号化データ#1は、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。
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2の(a)に示すように、ピクチャヘッダPH、および、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)。
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2の(b)に示すように、スライスヘッダSH、および、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)のシーケンスを含んでいる。
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。
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2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。
続いて、図2の(d)を参照しながらCU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2の(d)に示すように、CU情報CUは、スキップフラグSKIP、マージフラグMRG_CU、対象CUの各予測単位への分割パターンを指定するPU分割情報SP_PU、予測タイプ情報PType、PT情報PTI、および、TT情報TTIを含んでいる。
インター予測情報PTI_Interは、動画像復号装置1が、インター予測によってインター予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータが含まれる。図2の(e)に示すように、インター予測情報PTI_Interには、各PUについてのインター予測パラメータPP_Inter1〜PP_InterNe(Neは、対象CUに含まれるインター予測PUの総数)が含まれている。
図2の(e)に示すように、インター予測パラメータPP_Interは、マージフラグMRG_PU、インター予測タイプIPT、参照画像インデックスRI、推定動きベクトルインデックスPMVI、動きベクトル残差MVDを含んでいる。
イントラ予測情報PTI_Intraは、動画像復号装置1が、イントラ予測によってイントラ予測画像を生成する際に参照される符号化パラメータが含まれる。図2の(f)に示すように、イントラ予測情報PTI_Intraには、各PUについてのイントラ予測パラメータPP_Intra1〜PP_IntraNa(Naは、対象CUに含まれるイントラ予測PUの総数)が含まれている。
図2の(f)に示すように、イントラ予測パラメータPP_Intraは、マージフラグMRG_PU、イントラ予測モードIPMを含んでいる。
図2の(g)に示すように、TT情報TTIは、マージフラグMRG_TU、変換サイズTTS、変換タイプTTType、変換係数TTC、空間領域の変換係数の存在の有無CBP、周波数領域の変換係数の存在の有無CTC、量子化予測残差QDを、対象CUに含まれるTUの総数分含んでいる。
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)。
次に、図1、5〜12を参照して、動画像復号装置1の構成について説明する。図1は、動画像復号装置1の要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、動画像復号装置1は、TBLK復号部(復号手段)10、フレームメモリ21を含む構成であり、TBLK復号部10には、TBLK情報復号部11、CU情報復号部12、PT情報復号部13、TT情報復号部(復号手段)14、およびCU画像生成部15が含まれている。また、CU情報復号部12にはCU情報推定部31が含まれ、PT情報復号部13にはPT情報推定部32が含まれ、TT情報復号部14にはTT情報推定部(推定手段)33が含まれている。
TBLK情報復号部11は、入力された符号化データ#1から、ツリーブロックヘッダTBLKHに含まれるツリーブロック分割情報SP_TBLK、および量子化パラメータ差分Δqp(TBLKH情報)を復号する。
CU情報復号部12は、TBLK情報復号部11から入力された分割情報#11から、CU情報CUを復号して、CU復号情報#21、CU復号情報#22、CU復号情報#23を生成する。そして、CU復号情報#21をPT情報復号部13に、CU復号情報#22をTT情報復号部14に、CU復号情報#23をCU画像生成部15に入力する。
PT情報復号部13は、CU情報復号部12から入力されたCU復号情報#21を復号して、PT復号情報#31を生成する。そして、生成したPT復号情報#31をCU画像生成部15に入力する。
TT情報復号部14は、CU情報復号部12から入力されたCU復号情報#22を復号して、TT復号情報#41を生成する。そして、生成したTT復号情報#41をCU画像生成部15へ入力する。
max( log2TrafoWidth, log2TrafoHeight ) > 3
である場合、当該対象周波数領域を分割して得られる部分単位CG(Coeff Group)毎に変換係数の存在有無を復号または推定する。
(i = = numLastSubset) | | (rightCGFlag + bottomCGFlag = = 2) | | (i = = 0)
を満たしている場合には、CTCのうち、対象部分単位について非ゼロ変換係数が存在すると推定し、それ以外の場合には、CTCのうち、対象部分単位についての非ゼロ変換係数存否情報を復号する。
図9〜11は、TT情報復号部14における処理の内容を示すシンタックステーブルである。また、図12は、TT情報復号部14においてマージまたはスキップの対象を説明するための図であり、図12の(a)は、マージフラグおよびPUマージレベルフラグと復号対象との関係を示す図であり、図12の(b)は、スキップフラグ(TU_skip_flag)およびスキップレベルフラグ(TU_skip_level)とスキップ対象との関係を示す図である。
CU画像生成部15は、CU情報復号部12から入力されたCU復号情報#23、PT情報復号部13から入力されたPT復号情報#31、TT情報復号部14から入力されたTT復号情報#41を用いて、CU画像を生成する。そして、生成したCU復号画像#51をTBLK画像生成部16へ出力する。
PT復号情報#31に含まれるPU分割SP_PUと、予測タイプ情報PTypeが示す予測モードに基づき予測画像を生成する。具体的には、予測モードがイントラ予測の場合は、イントラ予測モードIPM、およびフレームメモリ21から入力された復号画像P´に基づき予測画像を生成し、予測モードがインター予測の場合は、インター予測タイプIPT、動きベクトルMV、参照画像RI、重み予測係数、および復号画像P´に基づき予測画像を生成する。
TBLK画像生成部16は、CU画像生成部15から入力されたCU復号画像#51を用いて復号画像#2を生成し、出力する。
フレームメモリ21には、復号画像#2が記録される。フレームメモリ21には、対象TBLKを復号する時点において、当該対象TBLKよりも先に復号された全てのTBLK(例えば、ラスタスキャン順で先行する全てのTBLK)に対応する復号画像が記録されている。
次に、図13、図14を参照して、マージされる例について説明する。図13はCU単位(CU情報CU、PT情報PTI)において、マージされる場合を説明するための図である。また、図14は、TU単位(TTI情報TTI)において、マージされる場合を説明するための図である。
次に、図15を参照して、動画像符号化装置(画像復号装置)2について説明する。なお、既に説明した部分については、同じ符号を付し、その説明を省略する。動画像符号化装置2は、概略的に言えば、入力画像#100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。また、動画像符号化装置2は、その一部に、H.264/MPEG−4 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 WD1に採用されている方式を用いている動画像符号化装置である。
なお、上述した実施の形態では、マージの際に参照するCUを、対象CUの左辺に接しているCUとしたが、これに限られるものではない。例えば、対象CUの上辺に接してるCUであってもよいし、対象CUとは接していないが、近傍に存在するCUであってもよい。また、前フレームに属するCUであってもよい。
また、上述した実施の形態では、マージフラグとマージレベルフラグとが同じ情報単位で伝送される場合について記載したが、これに限られるものではない。例えば、マージフラグMRG_PU(pu_merge_flag)をCU情報CU内で伝送し、PUマージレベルフラグ(pu_merge_level_flag)をPT情報PTI内で伝送してもよい。また、PUマージレベルフラグ(pu_merge_level_flag)をスライスS内で伝送し、マージフラグMRG_PU(pu_merge_flag)をPT情報PTI内で伝送してもよい。
また、復号履歴を活用してマージを行う構成であってもよい。すなわち、復号履歴を活用する適応マージモードを設け、復号しながら隣接領域のフラグ(syntax)間の関連性を計測する。そして、関連性が閾値を超えるフラグをマージの対象としてもよい。
マージの際に、参照するPUの位置はrelV(k)>relH(k)ならば上側、それ以外なら左側とする(マージ対象の位置を示す情報は復号しない)。また、条件を満たさない場合は対応するフラグを復号する。
(1)syntaxkが対象PUと上側隣接PUで一致する場合: relV(k)+=1
(2)syntaxkが対象PUと左側隣接PUで一致する場合: relH(k)+=1
(3)cnt(k)+=1
(付記事項4)
また、マージする対象をヘッダで送ってもよい。これは、例えば、対象を明示的に伝送してもよいし、既定の組み合わせから選択するものであってもよいし、特定のレベルに対する対象のみ伝送するものであってもよい。
マージレベルについては、対象CU、PU、TUのサイズが既定のサイズよりも大きい場合に伝送するものであってもよい。
また、上述した実施形態では、周波数領域の変換係数の存在有無(以下ではCTCと記載)について図10の(b)に示すような周波数領域を分割した各部分周波数領域への変換係数存在有無を示すフラグの集合としているが、以下の表現も可能である。図16を参照して説明する。図16は、周波数領域の変換係数の存在有無CTCを表現するための説明図であり、図16の(a)は非正方領域に分割してCTCを表現する場合を示す図であり、図16の(b)はパラメータを用いてCTCを表現する場合を示す図であり、図16の(c)はスキャン順を用いてCTCを表現する場合を示す図である。
周波数領域を非正方形の部分周波数領域に分割して領域毎に変換係数の存在有無を示すフラグを設定し、当該フラグを集めた情報をCTCとしてもよい。例えば、図16の(a)に示すように、DC部、水平エッジ部(水平周波数成分が大きく、垂直周波数成分が小さい領域)、垂直エッジ部(垂直周波数成分が大きく、水平周波数成分が小さい領域)、高周波成分(垂直・水平周波数成分がともに大きい領域)に、周波数領域を分割し、それぞれの領域における変換係数の存在有無を、フラグfDC、fH、fV、fHFに対応付け、これをCTCとする。このようなCTCの表現を適用した場合、マージ処理における推定は、参照されるTUにおける対応する部分周波数領域における変換係数有無を示すフラグをコピーすることで実現できる。また、分割される周波数領域を正方形に制限しないことにより、より柔軟に変換係数の存在有無のフラグを設定することが可能となる。
周波数領域内で変換係数が存在し得る領域を、周波数に係るパラメータにより表現することもできる。図16の(b)に示すように、パラメータkを定義し、水平周波数成分が0以上k以下であり、かつ、垂直周波数成分が0以上k以下である部分周波数領域内に変換係数を含むようなkの値をCTCに設定する。例えば、ブロックサイズが8×8画素である場合、k=0はDC成分にのみ変換係数が存在し得ることを意味し、k=7の場合は全ての周波数成分に変換係数が存在し得ることを意味する。このようなCTCの表現を適用した場合、マージ処理における対象TUにおけるCTCの値kの推定は、参照TUにおけるCTCの値をk´、対象TUに対する参照TUのサイズの比をrとした場合、k=Int(k´÷r)により導出できる。ここで、Int()は引数の整数部分を取りだす関数である。パラメータによる表現により、単純に周波数領域を分割する場合と較べてより細かい精度で変換係数の存在有無を表現することが可能となる。
周波数領域内で変換係数が存在し得る領域を、変換係数のスキャン順で最後に変換係数が発生する位置(last_coeff)の取り得る範囲により表現することができる。last_coeffは図16の(c)のように、周波数領域において、矢印で示す順に変換係数がスキャンされたときに、最後に変換係数が発生した位置と定義される。TUのサイズが8×8画素である場合は0〜63の値を取る。変換係数は、スキャン順で0〜last_coeffの位置にのみ存在する可能性があるため、last_coeffの範囲を決めることで、変換係数の存在し得る領域を定めることができる。マージ処理における対象TUにおけるlast_coeffの取り得る範囲は、参照TUにおけるlast_coeffの値をm´とすると、0〜min(m´+α,b−1)と推定できる。ここで、αはlast_coeffの位置の変化を示す値であり、例えばTUの幅を設定する。また、bはTUに含まれる画素数である。この方法によれば、スキャン順を変更することなく周波数領域内での変換係数の存在有無を考慮した変換係数の符号化が行えるため、実装が容易となる。
上述した動画像復号装置1および動画像符号化装置2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。
最後に、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いてもよいし、CPU(central processing unit)を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
本発明は以下のように記載することもできる。
本発明は以下のように記載することもできる。
2 動画像符号化装置(画像符号化装置)
10 TBLK復号部(復号手段)
11 TBLK情報復号部
12 CU情報復号部
13 PT情報復号部
14 TT情報復号部(復号手段)
15 CU画像生成部
16 TBLK画像生成部
31 CU情報推定部
32 PT情報推定部
33 TT情報推定部(推定手段)
52 TBLK符号化部(符号化手段)
Claims (4)
- 原画像から予測画像を減算した予測残差を変換単位毎に変換し量子化した量子化変換係数を符号化した符号化量子化変換係数を含む符号化データを復号単位毎に復号することにより画像を復号する画像復号装置であって、
上記変換単位は、符号化単位を階層的に分割することにより形成されるものであり、
上記変換単位を分割して得られる部分単位は、上記変換単位とは異なり、該部分単位のサイズは、上記変換単位のサイズ以下であり、さらに、上記部分単位は、上記変換単位を正方形の格子状に分割して得られる4×4画素から成る単位であり、
当該部分単位に非ゼロ変換係数が含まれているか否かを示す非ゼロ変換係数存否情報を推定、または、当該非ゼロ変換係数存否情報を上記符号化データから復号し、該非ゼロ変換係数存否情報が当該部分単位内に非ゼロ変換係数が存在することを示す場合、当該部分単位内の変換係数を上記符号化データから復号する復号手段を備え、
上記復号手段は、上記部分単位が対応する変換単位において処理順で最後の部分単位である場合、当該部分単位について非ゼロ変換係数が存在すると推定することを特徴とする画像復号装置。 - 上記復号手段は、参照先の部分単位における非ゼロ変換係数存否情報に基づいて、対象となる上記部分単位の非ゼロ変換係数存否情報を推定することを特徴とする請求項1に記載の画像復号装置。
- 原画像から予測画像を減算した予測残差を変換単位毎に変換し量子化した量子化変換係数を符号化した符号化量子化変換係数を含む符号化データを出力する画像符号化装置であって、
上記符号化データに、上記変換単位を分割して得られる部分単位について、当該部分単位に非ゼロ変換係数が含まれているか否かを示す非ゼロ変換係数存否情報をマージまたはスキップするマージ/スキップ情報を含める符号化手段を備えていることを特徴とする画像符号化装置。 - 上記部分単位は、上記変換単位を正方形の格子状に分割して得られる単位であることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。
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