JP4060469B2 - 2値形状信号符号化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2値形状信号の符号化装置に関し、特に、その2値形状信号の符号化の効率を向上させるコンテキスト・ベース算術符号化(Context-based arithmetic coding)装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
2値形状信号は物体の位置及び形状を表し、1つのフレーム(または、映像オブジェクト平面(VOP))の内で、例えば16×16個の2値画素よりなる2値アルファブロック(Binary Alpha Block:BAB)として表現され得る。各2値画素は背景画素または物体画素を表す、例えば、0または255の2値を有する。BABは、通常のコンテキスト・ベース算術符号化(CAE)技法のようなビットマップベース形状符号化法によって符号化され得る。
【0003】
例えば、イントラ・フレームに対して、現BABは従来のイントラCAE技法によって符号化される。ここで、現BAB内の各画素は、現フレームから取出された画素の組よりなるイントラ・コンテキストに基づいて算術符号化される。即ち、現BABの符号化の際、隣接するBABからの複数の画素が、該当イントラ・コンテキストを形成するのに用いられる。図3に示すように、現BABの周りにおいて2つの画素分の幅を有する境界領域が形成され、現境界BABが生成される。同図において、現境界BABの明るい領域内の画素は以後符号化されるべき現BAB領域を表し、暗い領域内の画素は境界画素を表す。現境界BAB内において、これらの各画素は、復号化の時にその値が分からない"0"で表示された領域を除いては、現BABの隣接するBABから求められる。イントラ・コンテキストは、図9に示すように現境界BABに基づいて選択される。従って、図9中で、網かけをして示した画素、即ち現BAB内の画素はイントラ・コンテキスト10、例えば、C0〜C9によって符号化される。
【0004】
インター・フレームにおいて、現BABは、イントラCAEまたはインターCAE技法のうち、より少量の符号化データを生成する技法によって符号化され得る。インターCAE技法によれば、最初、現BABと、この現フレームに対応する前フレーム内に含められる各々の所定の候補BABとの間の差分を表す誤差が計算され、最も類似な候補BAB及び動きベクトルが動き推定法によって求められる。ここで、最も類似な候補BABは、複数の候補BABのうちで誤差が最小になる候補BABを表し、また動きベクトルは現BABと最も類似な候補BABとの間の変位を表す。その後、現BAB内の各画素はインター・コンテキストに基づいて算術符号化され、動きベクトルとその動きベクトルの推定値(MVP)との間の差分を表す動きベクトル差分(MVD)は、例えば、可変長符号化(VLC)法によって符号化される。図10を参照すると、インター・コンテキストは2つのサブセットの画素から構成されるが、第1サブセットの画素20AはイントラCAEで用いられるものと類似な方法を用いて現フレーム内の画素から選択された、例えば、C0〜C3を有し、第2サブセットの画素20Bは動きベクトルに基づいて前フレームから選択された、例えばC4〜C8を有する。即ち、動き補償済BABの周囲の1つの画素分の幅を有する境界領域は、動きベクトルを用いて前フレームから検出され、図12に示したような境界動き補償済(MC)BABを生成するに用いられる。図12中、明域は動き補償済BABに、暗域は境界領域に各々対応する。ひとたび境界動き補償済BABが定まると、2値画素C4〜C8を有する第2サブセットの画素20Bが境界動き補償済BABから選択される。ここで、第2サブセットの画素20B内の画素C6の位置は、第1サブ組の画素20A内で網かけをした画素の位置と同一である。
【0005】
従って、イントラ・コンテキストまたはインター・コンテキストは前述したようにして選択され、現BAB内の各画素に対するコンテキスト番号は対応するコンテキストに基づいて計算される。網かけをした画素のコンテキスト番号が計算されると、該当コンテキスト番号に対応する確率値が、多様なコンテキスト番号に割当てられる予め定められた確率値を有する確率表から求められ、求められた確率値は算術符号化されることによって、符号化2値形状信号を生成する。CAE技法及びMVDに対する詳細は、“MPEG-4 Video Verification Model Version 7.0, International Organization for Standardization, Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG97/N1642, Bristol, April 1997”を参照されたい。
【0006】
前述した従来のCAE技法を用いて、伝送すべきビットの数を低減するとしても、2値形状信号を符号化して伝送するのには依然として大量のビットを必要とする。従って、2値形状信号の符号化の際に必要なビット数をより一層減らす必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、適応的算術符号化技法を用いて2値形状信号を適応的に符号化して、伝送すべきデータの量をより一層減らし、符号化の効率を向上させ得る2値形状信号符号化装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、各々が、2つの異なる2値のうちの何れか一方を有する複数の2値画素よりなる2値形状信号を符号化する2値形状信号符号化装置であって、
前記2値形状信号における2値画素間の分布特性を検出して、第1または第2選択信号を発生する検出手段と、
前記第1選択信号に応じて、画素単位で前記2値形状信号を処理する第1コンテキスト・ベース算術符号化技法(context-based arithmetic encoding technique)を用いて前記2値形状信号を符号化して、符号化済2値形状信号を発生する第1符号化手段と、
前記第2選択信号に応じて、サブブロック単位で前記2値形状信号を処理する第2コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、前記符号化済2値形状信号を発生する第2符号化手段であり、前記2値形状信号は複数のサブブロックに分割され、各サブブロックにおける画素数は前記2値形状信号の画素数未満であり2以上である、該第2符号化手段とを含むことを特徴とする2値形状信号符号化装置が提供される。
【0009】
本発明の他の実施例によれば、各々が、2つの異なる2値のうちの何れか一方を有する複数の2値画素よりなる、2値形状信号を符号化する2値形状信号符号化装置であって、
画素単位で前記2値形状信号を処理する第1コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、第1符号化データを発生する第1符号化手段と、
前記2値形状信号が複数のサブブロックに分けられ、各サブブロックにおける画素の数が前記2値形状信号内の画素数以下であり2以上であるとき、前記サブブロック単位で前記2値形状信号を処理する第2コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、第2符号化データを発生する第2符号化手段と、
前記第1符号化データ及び前記第2符号化データのビット数を計算し、計算した両ビット数を互いに比較して、比較信号を発生するビット数計算手段と、
前記比較信号に応じて、前記第1または前記第2符号化データの中、より小さいビット数を有する符号化データを選択し、その選択した符号化データを前記符号化2値形状信号として出力する出力手段とを含むことを特徴とする2値形状信号符号化装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0011】
本発明によれば、2値形状信号は、2以上のCAE技法を利用する適応的CAE装置を用いて符号化される。この2値形状信号は前ピクチャー及び現ピクチャーを有し、各ピクチャーは複数のBABに分けられる。適応的CAE装置において、2値形状信号はBAB単位で処理される。
【0012】
図1を参照すると、本発明の第1実施例による適応的CAE装置100のブロック図が示されている。
【0013】
現BABは、事前走査部110と選択部120に並行して入力される。
【0014】
事前走査部110は、現BABにおける画素間の2値分布特性を検出する。このために、事前走査部110は、垂直または水平に現BABをスキャニングしながら、互いに異なる2値を有する隣接する画素の対の数をカウントし、その後、該カウントされた画素の対の数を予め定められた閾値TH1と比較する。ここで、予め定められた閾値TH1は、ピクチャーの2値分布特性によって実験的に決定され得る。比較の結果、画素の数が閾値TH1より大きい場合は、事前走査部110は第1選択信号CS1を発生し、そうでない場合には、第2選択信号CS2を発生する。これらの選択信号CS1、CS2は選択部120に供給される。
【0015】
選択部120は第1選択信号CS1に応じて、入力された現BABをラインL10を介して第1符号化部130に、ラインL20を介して格納部140に各々供給する。一方、第2選択信号CS2が入力された場合は、選択部120は現BABを、ラインL20を介して格納部140に、ラインL30を介して第2符号化部150に各々供給する。結果として、第1符号化部130及び第2符号化部150は、事前走査部110から供給された第1または第2選択信号CS1、CS2に応じて、現BABを選択的に符号化する。
【0016】
一方、格納部140は、その中に格納されている現BABと以前に符号化され再構成されたBABとに基づいて、図11の如く、現BABの周りに2つの画素の幅だけの境界を有する現境界BABを発生し、その現境界BABを、ラインL40を介して第1符号化部130に、ラインL50を介して第2符号化部150に各々供給する。
【0017】
現BABと、従来の符号化方法で説明したように現BABの動き推定及び補償の結果として生成された境界MCBABと、格納部140から供給された現境界BABとに基づいて、第1符号化部130は従来のCAE技法を用いて受け取った現BABを画素単位で符号化する。一方、第2符号化部は、受け取った現BABをサブブロック単位で符号化する。ここで、現BABは各々がM×N個の画素を有し、大きさがBABより小さい複数のサブブロックに分割される。M及びNは、各々2以上の正の整数である。
【0018】
その後、第1符号化部130または第2符号化部150のうちの何れかから生成された符号化BABデータは、符号化データ供給部160を通じて伝送器に出力される。
【0019】
第1及び第2符号化部130、150の符号化動作については、各々図2及び図3を参照して詳しく説明する。
【0020】
図2は、図1中の第1符号化部130を説明する詳細なブロック図である。
【0021】
コンテキスト供給部131は、ラインL40上の現境界BAB及び境界MCBABに基づいて、従来のCAE技法と同様な方法で現BAB内の各画素に対するイントラ・コンテキストまたはインター・コンテキストを選択した後、選択したコンテキストをコンテキスト番号計算部132に供給する。例えば、イントラ・フレームに対しては、図9中のイントラ・コンテキストが選択される反面、インター・フレームに対しては、図10中のインター・コンテキストが選択される。
【0022】
コンテキスト番号計算部132は、対応するコンテキスト(即ち、イントラ・コンテキストまたはインター・コンテキスト)を用いて、従来のCAE技法と同様な方法にて現BAB内の各画素に対応するコンテキスト番号を計算する。現BAB内の各画素に対応するコンテキスト番号は、算術符号化部134に供給される。
【0023】
算術符号化部134は、従来技術と同様に、確率表格納部133に格納された確率表に基づいて、コンテキスト番号計算部132からのコンテキスト番号に対応する確率値を検出する。その後、算術符号化部134は、現BAB内の全ての画素に対応する検出された確率値に基づいて、周知の算術符号化技法を用いてラインL10を介して入力された現BABを符号化する。この符号化BABデータは、図1中の符号化データ供給部160に供給される。
【0024】
図3は、図1中の第2符号化部150を説明する詳細なブロック図である。
【0025】
コンテキスト供給部151は、ラインL50を介して入力された現境界BAB及び境界MCBABに基づいて決定した現BAB内の各サブブロックに対応するイントラ・コンテキストまたはインター・コンテキストを、コンテキスト番号計算部152に供給する。上記において、各サブブロックは、M×N個(例えば、2×2個)の画素を有する。従って、図5に示すように、例えば、C0乃至C5よりなるイントラ・コンテキスト30は現境界BABから選択され、図6に示すように、インター・コンテキストは現境界BAB及び境界MCBABから選択される。1つの画素に対する従来のイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストと同様に、イントラ・コンテキスト30は各サブブロックを取囲む6個の画素値によって定義され、インター・コンテキストは2つの画素の組、即ち、現境界BABから選択された第1画素の組40A(例えば、C0とC1)と、境界MCBABから選択された第2画素の組40B(例えば、C2〜C5)とより構成される。
【0026】
続けて、コンテキスト番号計算部152は、対応するコンテキスト(即ち、イントラ・コンテキストまたはインター・コンテキスト)を用いて、現BAB内の各サブブロックに対応するコンテキスト番号を計算する。この計算された現BAB内の各サブブロックに対応するコンテキスト番号は算術符号化部156に入力される。
【0027】
一方、ブロック分割部153は、ラインL30を介して入力された現BABを、各々2×2個の画素を有するサブブロックに分割し、各サブブロックをパターン決定部154に供給する。
【0028】
このパターン決定部154は、各サブブロック内の2値画素値をチェックして該当サブブロックのパターンを決定する。本発明によれば、各サブブロックは、4個の2値画素値の組合せによって決定された16個のパターン(例えば、0000、0001、…、1110、1111)のうちの何れかに分類され得る。ここで、「1」は2値画素値255に対応する。各サブブロックのパターン情報は、算術符号化部156に供給される。
【0029】
算術符号化部156は、まず、確率表格納部155に格納された確率表とパターン決定部154から供給された各サブブロックのパターン情報とに基づいて、コンテキスト番号計算部152から供給された各サブブロックのコンテキスト番号に対応する確率値の組を選択し、その選択された確率値の組に含まれた確率値のうち、各サブブロックのパターンに対応する確率値を探す。上記において、確率表は、C0〜C5よりなるイントラ・コンテキストまたはインター・コンテキストを用いて計算されたコンテキスト番号に対応する26個の確率値の組を含み、各確率値の組は、16個のパターンのうち何れかに対応する16個の確率値を有する。従って、算術符号化部156は、現BABにおけるサブブロックの検出済み確率値に基づいて、周知の算術符号化技法を用いて現BABを符号化する。符号化BABデータは、図1中の符号化データ供給部160に送られる。
【0030】
本発明の第1実施例において、2値形状信号の各BABが第1、第2符号化技法のうちの何れかを用いて符号化されるとき、BABの符号化のために用いられた符号化技法を指定するモード信号は、算術符号化部134または156を通じて符号化BABデータと共に出力された後、符号化データ供給部160を経て伝送器に送られる。
【0031】
図4を参照すると、本発明の第2実施例による適応的CAE装置200のブロック図が示されている。
【0032】
第1実施例とは異なり、現BABは、第1符号化部210、格納部220及び第2符号化部230に直接並んで入力される。境界MCBABは、第1符号化部210及び第2符号化部230に各々供給される。
【0033】
格納部220は、格納されている現BABと予め符号化され再構成されたBABとに基づいて、図11の如く、現BABの周りにおける2つの画素の幅だけの境界を有する現境界BABを発生し、その現境界BABをラインL100を介して第1符号化部210に、ラインL110を介して第2符号化部230に各々供給する。
【0034】
第1符号化部210は、現BAB、境界MCBAB及びラインL100上の現境界BABに基づいて、第1実施例における第1符号化部130と同様な方法にて現BABを符号化することによって、第1符号化BABデータをラインL140を介して第1ビット計算部240及び選択部270に各々供給する。
【0035】
第2符号化部230は、現BAB、境界MCBAB及びラインL110上の現境界BABを用いて、第1実施例における第2符号化部150と同様な方法にて現BABを符号化することによって、第2符号化BABデータをラインL150を介して第2ビット計算部250及び選択部270に供給する。
【0036】
第1ビット計算部240は、第1符号化BABデータのビット数を計算して比較器260に供給する。
【0037】
同様に、第2ビット計算部250は、第2符号化BABデータのビット数を計算して比較器260に供給する。
【0038】
比較器260は第1ビット数と第2ビット数を比較して、選択部270の動作を制御するための選択信号を発生する。例えば、第1ビット数が第2ビット数以下である場合は、第1選択信号CS1が発生し、そうでない場合には、第2選択信号CS2が発生する。
【0039】
結果として、選択部270は、第1選択信号CS1に応じてラインL140上の第1符号化BABデータを選択し、第2選択信号CS2の制御下でラインL150上の第2符号化BABデータを選択することによって、その選択データを現BABに対する符号化BABデータとして伝送器に送る。
【0040】
本発明の実施例における適応的CAE装置200も、図2及び図3で説明した構造と同一の動作を行う第1及び第2符号化部を採用するので、各符号化部に対する詳細な説明は省略する。
【0041】
さらに、第1実施例と同様に、2値形状信号の各BABが上述した第1、第2符号化技法のうちの何れかを用いて符号化されるとき、BABを符号化するのに用いられた符号化技法を表すモード信号は、符号化BABデータと共に伝送器に供給される。
【0042】
上述したように、第1及び第2実施例においては、現BABを、各々2×2個の画素を有する複数のサブブロックに分割して符号化する第2符号化ブロックを採用しているが、サブブロックの大きさは拡張し得る。例えば、図7及び図8においては、3×3個の画素を有するサブブロックに対するイントラ・コンテキスト50及びインター・コンテキスト60A、60Bが示されている。従って、拡張サブブロック単位で現BABを処理する他の符号化部を、適応的CAE装置100または200に適切な方法にて連結することによって、現BABの符号化処理をより一層効率的に実行し得る。
【0043】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【0044】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、適応的算術符号化技法を用いて2値形状信号を適応的に符号化して、伝送すべきデータの量をより減らすことができ、符号化の効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による適応的コンテキスト・ベース算術符号化装置を示すブロック図である。
【図2】図1中の第1符号化部の詳細なブロック図である。
【図3】図1中の第2符号化部の詳細なブロック図である。
【図4】本発明の第2実施例による適応的コンテキスト・ベース算術符号化装置を示すブロック図である。
【図5】各々、本発明による2×2個の画素を有するサブブロックに対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図6】同じく、各々、本発明による2×2個の画素を有するサブブロックに対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図7】各々、本発明による3×3個の画素を有するサブブロックに対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図8】同じく、各々、本発明による3×3個の画素を有するサブブロックに対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図9】各々、1つの画素に対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図10】同じく、各々、1つの画素に対するイントラ・コンテキスト及びインター・コンテキストの模式図である。
【図11】現境界BABを示す模式図である。
【図12】境界MCBABを示す模式図である。
【符号の説明】
100、200 適応的CAE装置
110 事前走査部
120、270 選択部
130、210 第1符号化部
140、220 格納部
150、230 第2符号化部
160 符号化データ供給部
240 第1ビット計算部
250 第2ビット計算部
260 比較器
Claims (6)
- 各々が、2つの異なる2値のうちの何れか一方を有する複数の2値画素よりなる2値形状信号を符号化する2値形状信号符号化装置であって、
前記2値形状信号における2値画素間の分布特性を検出して、第1または第2選択信号を発生する検出手段であって、互いに異なる2値画素値を有する前記2値形状信号における隣接する画素の対の数をカウントするカウント手段と、前記画素の対の数を予め定められた閾値THと比較する比較手段と、前記比較結果に応じて、前記画素の対の数が前記閾値THより大きい場合は第1選択信号を発生し、そうでない場合には第2選択信号を発生する信号発生手段とを備える、該検出手段と、
前記第1選択信号に応じて、画素単位で前記2値形状信号を処理する第1コンテキスト・ベース算術符号化技法(context-based arithmetic encoding technique)を用いて前記2値形状信号を符号化して、符号化済2値形状信号を発生する第1符号化手段と、
前記第2選択信号に応じて、サブブロック単位で前記2値形状信号を処理する第2コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、前記符号化済2値形状信号を発生する第2符号化手段であり、前記2値形状信号は複数のサブブロックに分割され、各サブブロックにおける画素数は前記2値形状信号の画素数未満であり2以上であり、前記第2符号化手段は、分割された各サブブロックが含む2値画素の組合せのパターンの何れであるかを表す前記各サブブロックのパターン情報を生成し、前記各サブブロックの前に処理された前記サブブロックの2値画素値から前記各サブブロックのコンテキスト情報を決定し、生成された前記各サブブロックのパターン情報と前記各サブブロックのコンテキスト情報とに基づいて前記サブブロック単位で前記2値形状信号を符号化する、該第2符号化手段とを含むことを特徴とする2値形状信号符号化装置。 - 前記第2符号化手段が、
前記2値形状信号を、各々M×N個(M及びNは、2以上の正の整数)の2値画素を有する複数のサブブロックに分割する分割手段と、
前記2値画素値の組合せによって決定された2M×N個のパターンのうちの何れかに、分割される前記各サブブロックのパターンを決定することによって、前記決定されたパターンを表すパターン情報を発生するパターン決定手段と、
前記各サブブロックの前に処理された前記サブブロックに含まれた2値画素値から決定される、前記各サブブロックに対応するコンテキストを供給するコンテキスト供給手段と、
前記コンテキストを用いて、前記各サブブロックのコンテキスト番号を計算するコンテキスト番号計算手段と、
前記コンテキスト番号及び前記パターン情報を用いて、前記各サブブロックの確率値を求める確率値計算手段と、
前記全ての各サブブロックに対する前記確率値を用いて、前記2値形状信号を算術的に符号化して、前記符号化2値形状信号を発生する算術的符号化手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の2値形状信号符号化装置。 - 各々が、2つの異なる2値のうちの何れか一方を有する複数の2値画素よりなる、2値形状信号を符号化する2値形状信号符号化装置であって、
画素単位で前記2値形状信号を処理する第1コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、第1符号化データを発生する第1符号化手段と、
前記2値形状信号が複数のサブブロックに分けられ、各サブブロックにおける画素の数が前記2値形状信号内の画素数以下であり2以上であるとき、前記サブブロック単位で前記2値形状信号を処理する第2コンテキスト・ベース算術符号化技法を用いて前記2値形状信号を符号化して、第2符号化データを発生する第2符号化手段であって、前記第2符号化手段は、分割された各サブブロックが含む2値画素の組合せのパターンの何れであるかを表す前記各サブブロックのパターン情報を生成し、前記各サブブロックの前に処理された前記サブブロックの2値画素値から前記各サブブロックのコンテキスト情報を決定し 、生成された前記各サブブロックのパターン情報と前記各サブブロックのコンテキスト情報とに基づいて前記サブブロック単位で前記2値形状信号を符号化する、該第2符号化手段と、
前記第1符号化データ及び前記第2符号化データのビット数を計算し、計算した両ビット数を互いに比較して、比較信号を発生するビット数計算手段と、
前記比較信号に応じて、前記第1または前記第2符号化データの中、より小さいビット数を有する符号化データを選択し、その選択した符号化データを前記符号化2値形状信号として出力する出力手段とを含むことを特徴とする2値形状信号符号化装置。 - 前記第2符号化手段が、
前記2値形状信号を、各々M×N個(M及びNは、1より大きい正の整数)の2値画素を有する複数のサブブロックに分割する分割手段と、
前記2値画素値の組合せによって決定された2M×N個のパターンのうちの何れかに、分割される前記各サブブロックのパターンを決定して、前記決定されたパターンを表すパターン情報を発生するパターン決定手段と、
前記各サブブロックの前に処理された前記サブブロックに含まれた2値画素値から決定される、前記各サブブロックに対応するコンテキストを供給するコンテキスト供給手段と、
前記コンテキストを用いて、前記各サブブロックのコンテキスト番号を計算するコンテキスト番号計算手段と、
前記コンテキスト番号及び前記パターン情報を用いて、前記各サブブロックの確率値を求める確率値計算手段と、
前記全ての各サブブロックに対する前記確率値を用いて前記2値形状信号を算術的に符号化して、前記第2符号化データを発生する算術的符号化手段とを備えることを特徴とする請求項3に記載の2値形状信号符号化装置。 - 前記各サブブロックに対応するコンテキストが、前記サブブロックの前に処理された前記サブブロックに含まれた6個の2値画素値を備えることを特徴とする請求項1若しくは4に記載の2値形状信号符号化装置。
- 前記各サブブロックが、2×2個の2値画素を有することを特徴とする請求項5に記載の2値形状信号符号化装置。
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