JP2017508344A - 動きベクトル精度の選択 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、説明するイノベーションのうちのいくつかを実装することができる適切なコンピューティングシステム(100)の一般化された例を示している。コンピューティングシステム(100)は、使用又は機能の範囲に関して限定を示唆するよう意図するものではない。なぜならば、本イノベーションは、ビデオ符号化のために適合された専用コンピューティングシステムを含め、様々なコンピューティングシステムにおいて実施することができるからである。
図2a及び図2bは、ビデオエンコーダ(220)及びビデオデコーダ(270)を含む例示的なネットワーク環境(201、202)を示している。エンコーダ(220)及びデコーダ(270)は、適切な通信プロトコルを用いて、ネットワーク(250)を介して接続される。ネットワーク(250)は、インターネット又は別のコンピュータネットワークを含み得る。
図3は、いくつかの説明する実施形態を協働して実装することができる例示的なエンコーダシステム(300)のブロック図である。エンコーダシステム(300)は、リアルタイム通信のための低遅延符号化モード、トランスコーディングモード、及びファイル又はストリームからの再生のためのメディアを生成するためのより高遅延の符号化モード等の複数の符号化モードのうちのいずれかで動作することができる汎用符号化ツールであってもよいし、そのような1つの符号化モードのために適合された専用符号化ツールであってもよい。エンコーダシステム(300)は、オペレーティングシステムモジュールとして、アプリケーションライブラリの一部として、又はスタンドアロンアプリケーションとして、実装することができる。概して、エンコーダシステム(300)は、ビデオソース(310)から、一連のソースビデオフレーム(311)を受信し、チャネル(390)への出力として符号化データを生成する。チャネルに出力される符号化データは、選択されたMV精度を使用して符号化されるコンテンツを含み得る。
図4a及び図4bは、いくつかの説明する実施形態を協働して実装することができる一般化されたビデオエンコーダ(400)のブロック図である。エンコーダ(400)は、現ピクチャを含む一連のビデオピクチャを、入力ビデオ信号(405)として受信し、符号化ビデオビットストリーム(495)内の符号化データを、出力として生成する。
このセクションは、符号化中の動きベクトル(「MV」)精度の選択の様々なアプローチを提示する。これらのアプローチは、レート歪み性能及び/又は符号化と復号との計算効率性の観点で有効である圧縮を容易にすることができる。
一般に、スクリーンキャプチャビデオ(スクリーンコンテンツビデオ又はスクリーンキャプチャコンテンツとも呼ばれる)は、コンピュータスクリーン又は他のディスプレイのためのコンテンツを生成するグラフィックスレンダリングプロセスの出力を表す。スクリーンキャプチャビデオは、実世界オブジェクトのカメラセンサビューからキャプチャされたビデオ画像又は類似する特性を有するビデオを指す自然ビデオ(natural video)とは対照的である。スクリーンキャプチャビデオは、通常、カメラによりキャプチャされたビデオコンテンツではない(又は、カメラによりキャプチャされたビデオコンテンツに加えて)、レンダリングされたテキスト、コンピュータグラフィックス、アニメーション生成コンテンツ、又は、コンピュータディスプレイのためのレンダリングプロセスの出力からキャプチャされた他の同様のタイプのコンテンツを含む。スクリーンキャプチャコンテンツの符号化/復号に関する一般的シナリオは、リモートデスクトップ会議、及び、自然ビデオ上へのグラフィカルオーバーレイ若しくはテキストオーバーレイ又は他の「混合コンテンツ」ビデオの符号化/復号を含む。本明細書に記載のイノベーションのうちのいくつかは、スクリーンキャプチャビデオ又は他の人工的に作成されたビデオの符号化のために適合されている。これらのイノベーションは、自然ビデオのために使用することもできるが、それほど有効ではない場合もある。本明細書に記載の他のイノベーションは、自然ビデオ又は人工的に作成されたビデオの符号化において有効である。
多くの符号化シナリオにおいて、スクリーンキャプチャビデオ又は他の人工的に作成されたビデオコンテンツを符号化するとき、ほとんどのMV値が、整数サンプル空間変位を表し、非常に少ないMV値が、小数サンプル空間変位を表す。これは、MV精度を低減させて全体性能を向上させる機会を与える。
MV値は、通常、整数値を使用して表現される。この整数値の意味は、関連付けられているMV精度に依存する。整数サンプルMV精度に関して、例えば、1という整数値は、1サンプルである空間変位を示し、2という整数値は、2サンプルである空間変位を示す、等である。1/4サンプルMV精度に関して、例えば、1という整数値は、0.25サンプルである空間変位を示す。2、3、4、及び5という整数値はそれぞれ、0.5サンプル、0.75サンプル、1.0サンプル、及び1.25サンプルである空間変位を示す。MV精度にかかわらず、整数値は、空間変位の大きさを示すことができ、セパレートフラグ値(separate flag value)は、変位が負であるか又は正であるかを示すことができる。所与のMV値の水平MV成分及び垂直MV成分は、2つの整数値を使用して表現され得る。したがって、MV値を表現する2つの整数値の意味は、MV精度に依存する。例えば、2サンプルである水平変位を有し垂直変位を有さないMV値に関して、MV精度が、1/4サンプルMV精度である場合、このMV値は、(8,0)として表現されるのに対し、MV精度が、整数サンプルMV精度である場合、このMV値は、(2,0)として表現される。
前述の3つのセクションをまとめると、整数サンプルMV精度を有するMV値を使用することは、MV値をシグナリングすることに関連するビットレートを低減させるとともに、(参照ピクチャ内の小数サンプル位置におけるサンプル値の内挿を回避することにより)符号化及び復号の計算複雑度を低減させる傾向にあるが、動き補償予測の質を低減させ、したがって、少なくともいくつかのビデオコンテンツに関しては残差値の幅を増大させ得る。一方、小数サンプルMV精度を有するMV値を使用することは、MV値をシグナリングすることに関連するビットレートを増大させるとともに、(参照ピクチャ内の小数サンプル位置におけるサンプル値の内挿を含むことにより)符号化及び復号の計算複雑度を増大させる傾向にあるが、動き補償予測の質を向上させ、少なくともいくつかのビデオコンテンツに関しては残差値の幅を低減させ得る。一般に、計算複雑度、MV値をシグナリングするためのビットレート、及び動き補償予測の質は、MV精度が増大すると(例えば、整数サンプルから1/2サンプルに増大すると、又は、1/2サンプルから1/4サンプルに増大すると)、最大で限界効用逓減(diminishing returns)のポイントまで増大する。同時に、増大したMV精度は、MV値をシグナリングするのに必要とされるビットレートを増大させる傾向にあるが、自然コンテンツを符号化するときには、動き補償予測の質の関連付けられた向上は、残差値の十分な近似を送信するのに必要とされるビットレートを低減させ、それにより、十分なピクチャ品質を有するビデオコンテンツを符号化するのに必要とされる総ビットレートを低減させ得る。
MV精度が、ビデオ符号化中に適応され得る場合、エンコーダは、ビデオのユニットに関するMV精度を選択する。エンコーダは、ビデオソースからの暗示(hint)に基づいて、使用する1以上のMV精度を選択することができる(以下のアプローチ1を参照されたい)。例えば、ビデオソースは、ビデオが、スクリーンキャプチャビデオ又は(カメラからキャプチャされた)自然ビデオであることを示すことができる。あるいは、エンコーダは、様々なMV精度の包括的評価(exhaustive evaluation)に基づいて、1以上のMV精度を選択することができる(以下のアプローチ2を参照されたい)。あるいは、エンコーダは、以前のユニットからの統計データ及び/又は符号化されている現ユニットに関する統計データの解析に基づいて、1以上のMV精度を選択することができる(以下のアプローチ3〜4を参照されたい)。
エンコーダは、アプリケーション、オペレーティングシステム、又はビデオシーケンスによりシグナリングされた暗示に基づいて、MV精度を選択することができる。例えば、暗示は、符号化されるビデオコンテンツが、ワードプロセッサ、スプレッドシートアプリケーション、又はウェブブラウザにより、(自然ビデオコンテンツであり得る埋め込みビデオ領域なく)レンダリングされた、ということを示すことができる。そのようなアプリケーションによるレンダリングは、コンテンツの整数サンプル空間変位のみをもたらす傾向にある。エンコーダは、そのような暗示に基づいて、整数サンプルMV精度を選択することができる。ワードプロセッサ、スプレッドシートアプリケーション、ウェブブラウザ、又は、自然ビデオコンテンツを通常レンダリングしない他のアプリケーションによりレンダリングされたコンテンツに関して、整数サンプルMV精度は、小数サンプルMV精度より適切である可能性が高い(しかしながら、ビデオがリサイズされている場合、小数サンプルMV精度が適切であることもある)。
MV精度を選択する別のセットのアプローチにおいて、エンコーダは、異なるMV精度を使用して、ビデオのユニットを複数回符号化する(例えば、整数サンプルMV精度を使用して1回符号化し、1/4サンプルMV精度を使用して1回符号化する)。エンコーダは、最良性能を提供するMV精度を選択し、出力のためにユニットを符号化するとき、選択されたMV精度を使用する。ビデオのユニットは、ブロック、PU、CU、スライス、タイル、ピクチャ、GOP、シーケンス、又は他のタイプのブロックのユニットであり得る。通常、エンコーダは、そのようなアプローチにおいて、複数のパス(pass)の符号化を実行する。
MV精度を選択する別のセットのアプローチにおいて、エンコーダは、入力ビデオコンテンツ及び/又は符号化ビデオコンテンツの解析に基づいて、ビデオのユニットに関するMV精度を選択する。ビデオのユニットは、ブロック、PB、PU、CU、CTU、サブマクロブロックパーティション、マクロブロック、スライス、タイル、ピクチャ、GOP、シーケンス、又は他のタイプのビデオのユニットであり得る。
決定プロセスを単純化するために、エンコーダは、MV精度を選択する前に、より小さなセットのデータを考慮に入れて、又は、MV精度を選択するときにより単純な決定ロジックを使用して、複数のパスの符号化を回避することができる。
前述の例のうちのほとんどにおいて、エンコーダは、選択されたMV精度を示す1以上のシンタックス要素を、符号化されたデータ、例えば、ビットストリームに含めてシグナリングする。デコーダは、選択されたMV精度を示す1以上のシンタックス要素を解析し、選択されたMV精度に従って、MV値を解釈する。
いくつかの使用シナリオにおいて、ピクチャの符号化順(復号順とも呼ばれる)は、入力/カメラキャプチャにおける時間順及びディスプレイにおける時間順(表示順とも呼ばれる)とは異なる。エンコーダは、MV精度を選択するとき、そのような順序替えを考慮に入れることができる。例えば、エンコーダは、ピクチャの符号化順に基づいてではなく、ピクチャの時間順に基づいて、1以上のMV精度を選択することができる。
Claims (15)
- ビデオエンコーダを有するコンピューティングデバイスにおける方法であって、
ビデオのユニットに関する動きベクトル(MV)精度を決定する決定ステップを含む、前記ビデオを符号化する符号化ステップであって、前記ビデオの前記ユニット内のブロックのMV値は、前記ユニットに関する前記MV精度を有し、前記決定ステップは、
小数サンプルMV精度を有するMV値のセットを識別するステップと、
前記MV値のセット内でのゼロである小数部分を有するMV値の優勢率に少なくとも部分的に基づいて、前記ユニットに関する前記MV精度を選択する選択ステップと、
を含む、符号化ステップと、
前記の符号化されたビデオを出力するステップと、
を含む方法。 - 前記優勢率は、ゼロである小数部分を有する前記MV値のセットの割合の観点で測定される、又は
領域又は領域のセットが、前記MV値のセットを使用しており、前記優勢率は、ゼロである小数部分を有する前記MV値のうちの1つのMV値を使用している前記領域又は前記領域のセットの割合の観点で測定される、請求項1記載の方法。 - 前記割合が、閾値を超えている場合、前記ユニットに関する前記の選択されるMV精度は、整数サンプルMV精度であり、前記割合が、前記閾値を超えていない場合、前記ユニットに関する前記の選択されるMV精度は、前記小数サンプルMV精度である、請求項2記載の方法。
- 前記ユニットに関する前記の選択されたMV精度は、整数サンプルMV精度であり、前記ユニットに関する前記の選択されたMV精度は、イベントが前記小数サンプルMV精度に再度切り替えさせるまで、前記ビデオの後続ユニットに関しても使用され、前記イベントは、
定められた数のユニットの符号化、
シーン変化、又は
符号化中の観測に基づく、前記小数サンプルMV精度への再度の切り替えが有効であるとの判定
である、請求項1記載の方法。 - 前記MV値のセットは、
ゼロ値であるMV及びゼロ値でないMVを含むことが許容される、
ゼロ値でないMVのみを含むように制約される、又は
所定のブロックサイズ以上のブロックからのゼロ値でないMVのみを含むように制約される、請求項1記載の方法。 - 前記選択ステップは、閾量のゼロ値でないMVが存在する場合に整数サンプルMV精度への切り替えが許容されるように、ゼロ値でないMVの優勢率にも少なくとも部分的に基づき、ゼロ値でないMVの前記優勢率は、(a)ゼロ値でないMVであるMV値の割合、(b)ゼロ値でないMVを使用したブロックの総数、又は(c)ゼロ値でないMVを使用した領域又は領域のセットの割合、の観点で測定され、(c)の場合、小数サンプルMV精度を有する前記MV値のセットは、前記領域又は前記領域のセットのゼロ値でないMVの中から識別される、請求項1記載の方法。
- ビデオエンコーダを有するコンピューティングデバイスにおける方法であって、
1以上の小数サンプル動きベクトル(MV)精度及び整数サンプルMV精度を含む複数のMV精度の中から、ビデオのユニットに関するMV精度を決定する決定ステップを含む、前記ビデオを符号化する符号化ステップであって、前記ビデオの前記ユニット内のブロックのMV値は、前記ユニットに関する前記MV精度を有し、前記決定ステップは、
前記ビデオに関する情報を収集するステップと、
前記の収集された情報に少なくとも部分的に基づいて、前記ユニットに関する前記MV精度を選択する選択ステップと、
を含む、符号化ステップと、
前記の符号化されたビデオを出力するステップと、
を含む方法。 - 前記の収集された情報は、サンプル値を含み、前記サンプル値は、ヒストグラムとして編成され、前記選択ステップは、
前記の収集された情報から、異なるサンプル値の総数を決定するステップと、
前記総数を閾数と比較する比較ステップであって、前記総数が、前記閾数より少ない場合、前記整数サンプルMV精度が選択され、前記総数が、前記閾数より多い場合、前記1以上の小数サンプルMV精度のうちの1つの小数サンプルMV精度が選択される、比較ステップと、
を含む、請求項7記載の方法。 - 前記の収集された情報は、前記複数のMV精度それぞれを使用して符号化されたブロックの歪み測定値を含み、前記選択ステップは、
歪みの低減が、MV精度の増大を正当化するものであるかどうかを判定するステップ
を含む、請求項7記載の方法。 - 前記の収集された情報は、前記1以上の小数サンプルMV精度のうちの1つの小数サンプルMV精度でのMV値を含み、前記の収集されたMV値は、前記の収集されたMV値の小数部分の値に従って編成される、請求項7記載の方法。
- 前記符号化は、シングルパス符号化であり、前記ビデオの前記ユニットは、前記ビデオの現ユニットであり、前記現ユニットに関する前記の選択されるMV精度は、前記ビデオの1以上の以前のユニットに少なくとも部分的に依存する、又は
前記符号化は、マルチパス符号化であり、前記ビデオの前記ユニットは、前記ビデオの現ユニットであり、前記現ユニットに関する前記の選択されるMV精度は、前記ビデオの現ユニットに少なくとも部分的に依存する、請求項1又は7記載の方法。 - 前記方法は、
(a)整数サンプルMV精度が適切である信頼度及び/又は(b)符号化及び/又は復号の計算能力に少なくとも部分的に基づいて、整数サンプルMV精度を優先するように又は優先しないように、バイアスの量を調整するステップ
をさらに含む、請求項1又は7記載の方法。 - 前記ユニットに関する前記の選択されるMV精度は、前記ビデオの前記ユニット内のブロックの前記MV値の水平MV成分及び/又は垂直MV成分に関するものである、請求項1又は7記載の方法。
- 前記ユニットは、シーケンス、シーン変化間の一連のピクチャ、グループオブピクチャ、ピクチャ、タイル、スライス、符号化ツリーユニット、及び符号化ユニットからなる群から選択され、前記ブロックは、予測ブロック、予測ユニット、マクロブロック、又はサブマクロブロックパーティションである、請求項1又は7記載の方法。
- ビデオエンコーダを有するコンピューティングデバイスにおける方法であって、
ビデオのユニットに関する動きベクトル(MV)精度を決定する決定ステップを含む、前記ビデオを符号化する符号化ステップであって、前記ビデオの前記ユニット内のブロックのMV値は、前記ユニットに関する前記MV精度を有し、前記決定ステップは、1以上の小数サンプルMV精度及び整数サンプルMV精度を含む複数のMV精度の間で決定するためにレート歪み分析を実行するステップを含み、前記レート歪み分析は、(a)歪みコストをスケーリングすること、(b)前記歪みコストにペナルティを加えること、(c)ビットレートコストをスケーリングすること、(d)前記ビットレートコストにペナルティを加えること、及び/又は、(e)ラグランジュ乗数係数を調整すること、により、前記整数サンプルMV精度を優先するようにバイアス調整される、符号化ステップと、
前記の符号化されたビデオを出力するステップと、
を含む方法。
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