JP4127818B2 - 動画像符号化方法及びその装置 - Google Patents
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Description
Rec.H.264及びISO/IEC 14496−10として審議されている(以下、「H.264」という)。
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
図1によると、動画像信号は符号化部110に入力される。この符号化部110の減算器101は入力信号を直交変換する直交変換部(例えば離散コサイン変換器)102及び直交変換係数(DCT係数)を量子化する量子化部103を介して可変長符号化部112に接続される。量子化部103の出力端は局部復号器を構成する逆量子化部104、逆直交変換部105、加算器106を介してフレームメモリ107に接続される。フレームメモリ107の出力端は後述する予測信号生成部108の入力端に接続される。予測信号生成部108の出力端は後述するMB(マクロブロック)予測モード選択部109に接続される。このMB予測モード選択部109の出力端は減算器101及び加算器106に夫々接続される。
次に図2を用いて、具体的な符号化方式の説明を行う。
図2は、予測信号生成部108の内部構造を示すものである。
図3は、図2のフレーム内符号化部202、もしくはフレーム間符号化部203の内部構造を示すものである。
図1のMB予測モード選択部109及び図3の画素ブロック予測モード決定部315のモード判定では、ラグランジュの未定乗数法に基づくレート−歪み最適化を用いる。
符号化モード候補の選択に関する第1の実施形態について説明する。
符号化モード候補の第1選択方法について説明する。
符号化モード候補の第2選択方法について説明する。
第1の実施形態の変更例について説明する。
図15は、本実施形態で符号化する場合の処理のフローチャートを表している。
一方、発生符号量と符号化歪みを実測し、これらを基にグランジュコストを計算し、モード判定を行う方式は図5に示す形態であり、このときの処理過程は図16のフローチャートに示される。
図5は図2のフレーム内符号化部202(及びフレーム間符号化部203)を示す。
図16に示すフローチャートによると、先ず、最小コストを更新する変数min_costを初期化する(ステップ01)。予測(ステップ02)が実施されると、予測モードループにおいて、直交変換(ステップ05)、量子化(ステップ06)、逆量子化(ステップ07)、逆直交変換(ステップ09)、可変長符号化(ステップ10)及び符号化歪み計算(ステップ12)が順次行われる。この場合、予測モードが増えるとそれに伴って演算量が増大する反面、正確な符号量R11と符号化歪みD13が計算でき、符号化効率の高い高画質な符号化画像が得られる。
次に、予測制御部201でフレーム内符号化が選択されたときの第2の実施形態について説明する。
符号化制御部111によりフレーム内符号化が選択されたときの処理をH.264のフレーム内符号化の4×4予測を例として図9を用いて説明する。
図17に示すフローチャートによると、先ず、最小コストを更新する変数min_costを初期化する(ステップ01)。符号化モード情報を符号化するための符号量が小さいモードとして、隣接ブロックで選択された予測モードから算出されたモードの予測を行う(ステップ02)。生成された予測画素信号と入力画像03を用いて簡易符号化コストを計算する(ステップ04)。cost<Th1の判定を行い(ステップ05)、YES、つまり閾値Th1より簡易符号化コストが小さければ、前記予測モードを最適予測モードと決定し(ステップ16)、階層化処理は終了する。
本変更例では、図17のフローチャートにおいて、隣接ブロックの予測モードから計測される予測モードを実行する一連のステップ、すなわちステップ02、ステップ04、ステップ05は省略することも可能である。
次に16×16予測のモード選択における第3の実施形態について説明する。
図10は16×16予測が選択されたときの第1モード判定部1006を示している。第2モード判定部は図3と変わらないため、第1モード判定部1006のみ図示している。
次にフレーム内符号化とフレーム間符号化が混在する符号化方式の場合についての第4の実施形態について述べる。
第5の実施形態では、フレーム内符号化とフレーム間符号化が混在する符号化方式の場合について、マクロブロック毎にまず、簡易的なモード判定を行い、フレーム内符号化かフレーム間符号化のどちらを行うかを判断する方式について説明する。
図13はこの実施形態の概略を示しており、図1の予測信号生成部108の内部構造が示されている。また図18にフローチャートを示す。
図18によると、先ず、現在のスライスタイプ判定を行う(ステップ01)。この判定がフレーム内符号化スライス(I−スライス)の場合、フレーム間符号化は行われないため、フレーム内符号化を行う(ステップ10)。判定がフレーム間符号化スライス(P−スライス、B−スライス)の場合、最小簡易符号化コストを更新する変数min_costを初期化する(ステップ02)。入力画像03とメモリ07から与えられる参照画素信号から、簡易フレーム内符号化を行う(ステップ04)。計測された最小簡易符号化コストを用いてmin_costを更新する(ステップ05)。さらに簡易フレーム間符号化を行う(ステップ06)。ここで計測されたフレーム間符号化の最小簡易符号化コストがmin_costより小さいかどうかを判定する(ステップ08)。この判定がYESの場合、フレーム間符号化を行い(ステップ09)、レート−歪み最適化を用いて最適符号化モードを決定する(ステップ11)。判定がNOの場合、フレーム内符号化が実行され(ステップ10)、最適符号化モードが決定される(ステップ11)。
102 直交変換部
103 量子化部
104 逆量子化部
105 逆直交変換部
106 加算器
107 フレームメモリ
108 予測信号生成部
109 MB予測モード選択部
110 符号化部
111 符号化制御部
112 可変長符号化部
113 多重化部
114 出力バッファ
Claims (12)
- 入力画像信号を複数の画素ブロックに分割し、これら分割した画素ブロック毎に複数の符号化モードから1つのモードを選択し、この選択された符号化モードによって前記画素ブロックを符号化する動画像符号化方法において、
前記画素ブロックに対応する入力画像信号に基づいて前記複数の符号化モードの各々の方式にしたがって予測信号と符号化モード情報とを生成する予測信号生成ステップと、
前記符号化モード毎に生成された予測信号と前記画素ブロックに対応する入力画像信号とから予測残差信号を生成する予測残差信号生成ステップと、
前記符号化モード毎の予測残差信号を符号化するためのコストである符号化コストを前記予測残差信号とその符号化モード情報から推定した簡易符号化コストを計算する簡易符号化コスト計算ステップと、
前記画素ブロックの予測残差信号を符号化する際の量子化ステップ幅に応じて所定の候補数を決定し、また、前記計算した複数の簡易符号化コストを小さい順に並べ、さらに、この並べた中から最も小さい簡易符号化コストを有する符号化モードを前記決定された所定の候補数だけ符号化モード候補として選択する第1符号化モード選択ステップと、
前記選択された複数の符号化モード候補に対して符号化処理を行い、符号化歪みと符号量を計測して詳細符号化コストを計算する詳細符号化コスト計測ステップと、
前記複数の符号化モード候補の中から、前記計測された詳細符号化コストに基づいて、いずれか1つの符号化モードを選択する第2符号化モード選択ステップと、
を具備することを特徴とする動画像符号化方法。
- 前記第1符号化モード選択ステップにおいて、
前記簡易符号化コストと前記詳細符号化コストとが合致したか否かの候補正解率と、前記量子化ステップ幅との相関関係に基づいて所定の候補数を決定することを特徴とする請求項1記載の動画像符号化方法。
- 前記第1符号化モード選択ステップにおいて、
前記候補数を前記量子化ステップ幅に対応して増加または減少させて、所定の候補数を決定することを特徴とする請求項1記載の動画像符号化方法。
- 前記第1符号化モード選択ステップにおいて、
前記量子化ステップに対応して単調に変動する閾値関数を用いて、前記閾値関数で計算された値より前記簡易符号化コストが小さい候補を選択して、所定の候補数を決定することを特徴とする請求項1記載の動画像符号化方法。
- 入力画像信号を複数の画素ブロックに分割し、これら分割した画素ブロック毎に複数の符号化モードから1つのモードを選択し、この選択された符号化モードによって前記画素ブロックを符号化する動画像符号化装置において、
前記画素ブロックに対応する入力画像信号に基づいて前記複数の符号化モードの各々の方式にしたがって予測信号と符号化モード情報とを生成する予測信号生成手段と、
前記符号化モード毎に生成された予測信号と前記画素ブロックに対応する入力画像信号とから予測残差信号を生成する予測残差信号生成手段と、
前記符号化モード毎の予測残差信号を符号化するためのコストである符号化コストを前記予測残差信号とその符号化モード情報から推定した簡易符号化コストを計算する簡易符号化コスト計算手段と、
前記画素ブロックの予測残差信号を符号化する際の量子化ステップ幅に応じて所定の候補数を決定し、また、前記計算した複数の簡易符号化コストを小さい順に並べ、さらに、この並べた中から最も小さい簡易符号化コストを有する符号化モードを前記決定された所定の候補数だけ符号化モード候補として選択する第1符号化モード選択手段と、
前記選択された複数の符号化モード候補に対して符号化処理を行い、符号化歪みと符号
量を計測して詳細符号化コストを計算する詳細符号化コスト計測手段と、
前記複数の符号化モード候補の中から、前記計測された詳細符号化コストに基づいて、
いずれか1つの符号化モードを選択する第2符号化モード選択手段と、
を具備することを特徴とする動画像符号化装置。
- 前記第1符号化モード選択手段において、
前記簡易符号化コストと前記詳細符号化コストとが合致したか否かの候補正解率と、前記量子化ステップ幅との相関関係に基づいて所定の候補数を決定することを特徴とする請求項5記載の動画像符号化装置。
- 前記第1符号化モード選択手段において、
前記候補数を前記量子化ステップ幅に対応して増加または減少させて、所定の候補数を決定
することを特徴とする請求項5記載の動画像符号化装置。
- 前記第1符号化モード選択手段において、
前記量子化ステップに対応して単調に変動する閾値関数を用いて、前記閾値関数で計算された値より前記簡易符号化コストが小さい候補を選択して、所定の候補数を決定することを特徴とする請求項5記載の動画像符号化装置。
- 入力画像信号を複数の画素ブロックに分割し、これら分割した画素ブロック毎に複数の符号化モードから1つのモードを選択し、この選択された符号化モードによって前記画素ブロックを符号化する動画像符号化装置をコンピュータによって実現するためのプログラムにおいて、
前記画素ブロックに対応する入力画像信号に基づいて前記複数の符号化モードの各々の方式にしたがって予測信号と符号化モード情報とを生成する予測信号生成機能と、
前記符号化モード毎に生成された予測信号と前記画素ブロックに対応する入力画像信号とから予測残差信号を生成する予測残差信号生成機能と、
前記符号化モード毎の予測残差信号を符号化するためのコストである符号化コストを前記予測残差信号とその符号化モード情報から推定した簡易符号化コストを計算する簡易符号化コスト計算機能と、
前記画素ブロックの予測残差信号を符号化する際の量子化ステップ幅に応じて所定の候補数を決定し、また、前記計算した複数の簡易符号化コストを小さい順に並べ、さらに、この並べた中から最も小さい簡易符号化コストを有する符号化モードを前記決定された所定の候補数だけ符号化モード候補として選択する第1符号化モード選択機能と、
前記選択された複数の符号化モード候補に対して符号化処理を行い、符号化歪みと符号量を計測して詳細符号化コストを計算する詳細符号化コスト計測機能と、
前記複数の符号化モード候補の中から、前記計測された詳細符号化コストに基づいて、いずれか1つの符号化モードを選択する第2符号化モード選択機能と、を実現することを特徴とする動画像符号化方法のプログラム。
- 前記第1符号化モード選択機能において、
前記簡易符号化コストと前記詳細符号化コストとが合致したか否かの候補正解率と、前記量子化ステップ幅との相関関係に基づいて所定の候補数を決定することを特徴とする請求項9記載の動画像符号化方法のプログラム。
- 前記第1符号化モード選択機能において、
前記候補数を前記量子化ステップ幅に対応して増加または減少させて、所定の候補数を決定することを特徴とする請求項9記載の動画像符号化方法のプログラム。
- 前記第1符号化モード選択機能において、
前記量子化ステップに対応して単調に変動する閾値関数を用いて、前記閾値関数で計算された値より前記簡易符号化コストが小さい候補を選択して、所定の候補数を決定することを特徴とする請求項9記載の動画像符号化方法のプログラム。
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