JP4227164B2 - 動画像符号化方法及び装置 - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
(符号化側について)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る動画像符号化装置の構成を示す。動画像符号化装置には、この例では例えばフレーム単位で動画像信号100が入力される。この動画像信号100は減算器101に入力され、ここで予測画像信号212との差分がとられて予測誤差信号が生成される。モード選択スイッチ102によって予測誤差信号と入力動画像信号100のいずれか一方が選択され、直交変換器103により直交変換、例えば離散コサイン変換(DCT)が施される。直交変換器103では直交変換係数情報、例えばDCT係数情報が得られる。直交変換係数情報は量子化器104で量子化された後、二分岐される。二分岐された量子化直交変換係数情報210の一方は、可変長符号化器215に導かれる。
図2には、図1におけるフレームメモリ/予測画像作成器108の詳細な構成を示す。図2において、図1中の加算器107から入力される局部復号画像信号211は、メモリ制御器201による制御の下でフレームメモリセット202に格納される。フレームメモリセット202は、局部復号画像信号211を参照フレームとして一時保持するための複数(N)のフレームメモリFM1〜FMNを有する。
以下の数式(1)(2)(3)は、予測パラメータ制御器203で用意されている、参照画像番号と予測パラメータを用いた予測式の例を示している。ここで示す例は、いわゆるPピクチャと呼ばれる符号化対象画像に対して、1枚の参照画像(参照ピクチャ)を用いて動き補償予測により予測画像信号を生成する場合と、いわゆるBピクチャと呼ばれる符号化対象画像に対して、2枚の参照画像のどちらか1つのみを用いて動き補償予測により予測画像信号を生成する場合に適用される予測式を示している。
次に、図8を用いて本実施形態におけるマクロブロック毎の予測方式(参照画像番号と予測パラメータの組み合わせ)の選択と符号化モード判定の具体的な手順の一例について説明する。
まず、変数min_Dに想定可能な最大値を入れておく(ステップS101)。LOOP1(ステップS102)は、インター符号化における予測方式の選択のための繰り返しを示し、変数iは図3に示したインデックスの値を表している。ここでは、予測方式毎の最適な動きベクトルが求めることができるように、動きベクトル情報214に関わる符号量(動きベクトル情報214に対応して可変長符号化器111から出力される可変長符号の符号量)と予測誤差絶対値和から各インデックス(参照フレーム番号と予測パラメータの組み合わせ)の評価値Dを計算し、評価値Dを最小とする動きベクトルを選択する(ステップS103)。この評価値Dをmin_Dと比較し(ステップS104)、min_Dよりも評価値Dが小さければ評価値Dをmin_Dとし、インデックスiをmin_iに代入しておく(ステップS105)。
次に、図1に示した動画像符号化装置に対応する動画像復号化装置について説明する。図9に、本実施形態に係る動画像復号化装置の構成を示す。図1に示した構成の動画像符号化装置から送出され、伝送系または蓄積系を経て送られてきた符号化データ300は、入力バッファ301に一度蓄えられ、多重化分離器302により1フレーム毎にシンタクスに基づいて分離された後、可変長復号化器303に入力される。可変長復号化器303では、符号化データ300の各シンタクスの可変長符号の復号が行われ、量子化直交変換係数、モード情報413、動きベクトル情報414及びインデックス情報415が再生される。
図10に、図9におけるフレームメモリ/予測画像作成器308の詳細な構成を示す。図10において、図9中の加算器306から出力される再生画像信号310は、メモリ制御器401による制御の下でフレームメモリセット402に格納される。フレームメモリセット402は、再生画像信号310を参照画像として一時保持するための複数(N)のフレームメモリFM1〜FMNを有する。
図11に、各ブロックにおいてインデックス情報を符号化する場合のシンタクスの例を示す。まず、各ブロックに対してモード情報MODEが存在する。モード情報MODEに応じて、インデックスiの値を示すインデックス情報IDiとインデックスjの値を示すインデックス情報IDjを符号化するか否かが決定される。符号化されたインデックス情報の後に、各ブロックの動きベクトル情報として、インデックスiの動き補償予測のための動きベクトル情報MViと、インデックスjの動き補償予測のための動きベクトル情報MVjが符号化される。
図12は、1枚の参照画像を用いて予測画像を作成する場合のブロック毎の具体的な符号化ビットストリームの例を示している。モード情報MODEに続いてインデックス情報IDiが配置され、その後に動きベクトル情報MViが配置される。動きベクトル情報MViは、通常、2次元のベクトル情報であるが、モード情報によって示された、ブロック内部の動き補償方法によっては、更に複数の2次元ベクトルが送られる場合もある。
(まとめ)
以上説明したように本実施形態によると、1つの参照画像を用いて予測画像を作成する場合には、予測パラメータとして予測係数とオフセットを用いた線形予測を行うことにより、予測画像を作成する。この手法によって、単一色の画面との混合した映像であるフィード画像に対して、適切な予測画像を作成することができる。単純に参照ピクチャ番号と予測パラメータの複数の組み合わせの中から符号化対象ブロック毎に一つの組み合わせを選択する手法では、参照ピクチャ数が複数の場合、画素当たりの乗算数も複数回を必要とすることから計算量が多くなるが、本実施形態では必要な乗算回数は画素当たり1回で済む。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態における動画像符号化装置及び動画像復号化装置の全体的な構成は、第1の実施形態とほぼ同様であるため、第1の実施形態との相違点のみを説明する。本実施形態では、第1の実施形態と他の方式を組み合わせた場合の例を示す。
この第2の手法では、数式(4)〜(6)、数式(7)〜(8)、数式(9)または数式(10)〜(20)のいずれかに示した予測式と、数式(22)〜(27)に示した予測式との切り替え情報をピクチャ、フレーム、フィールド及びスライスといった予め決まった符号化の単位で、符号化データと共に切り替えのフラグを符号化して動画像符号化装置から復号化装置に伝送し、両装置で共有できるようにする。このように必要に応じて数式(4)〜(6)、数式(7)〜(8)、数式(9)または数式(10)〜(20)のいずれかに示した予測式と、数式(22)〜(27)に示した予測式とを切り替えるようにする。
101…減算器
102,109…モード選択スイッチ
103…直交変換器
104…量子化器
105…逆量子化器
106…逆直交変換器
107…加算器
108…フレームメモリ/予測画像作成器
110…モード選択器
111…可変長符号化器
112…符号化部
113…符号化制御器
114…多重化器
115…出力バッファ
116…符号化データ
201…メモリ制御器
202…複数フレームメモリ
203…予測パラメータ制御器
204…複数フレーム動き評価器
205…複数フレーム動き補償器
211…局部復号画像信号
212…予測画像信号
213…モード情報
214…動きベクトル情報
215…インデックス情報
300…符号化データ
301…入力バッファ
302…多重化分離器
303…可変長復号化器
304…逆量子化器
305…逆直交変換器
306…加算器
307…フレームメモリ/予測画像作成器
308…加算器
309…モード切替スイッチ
310…再生画像信号
401…メモリ制御器
402…複数フレームメモリ
403…予測パラメータ制御器
404…複数フレーム動き補償器
412…予測画像信号
413…モード情報
414…動きベクトル情報
415…インデックス情報
Claims (2)
- 第1参照画像および第2参照画像を参照して入力画像の符号化対象ブロックを動き補償予測符号化する画像符号化方法であって、
(A)前記第1参照画像と前記入力画像との間の第1距離、および、(B)前記第1参照画像と前記第2参照画像との間の第2距離、を求める第1のステップと、
前記第1距離の前記第2距離に対する比に基づいて、前記第1参照画像のための第1重み係数と前記第2参照画像のための第2重み係数を求める第2のステップと、
前記第1重み係数および前記第2重み係数に従って、前記第1参照画像と前記第2参照画像との線形和を計算して予測画像を生成する第3のステップと、
前記符号化対象ブロックに対する前記予測画像の誤差を表す予測誤差を生成する第4のステップと、
前記予測誤差を直交変換および量子化して得られる量子化直交変換係数情報を符号化する第5のステップと、
を有し、
前記第2のステップでは、(1)前記第2重み係数が上限より大きい場合、または、(2)前記第2重み係数が下限より小さい場合、には、前記第1重み係数と前記第2重み係数の両方の値を平均値予測用の値に設定し、前記第2距離が0である場合にも前記第1重み係数と前記第2重み係数の両方の値を平均値予測用の値に設定する、ことを特徴とする動画像符号化方法。 - 第1参照画像および第2参照画像を参照して入力画像の符号化対象ブロックを動き補償予測符号化する画像符号化装置であって、
(A)前記第1参照画像と前記入力画像との間の第1距離、および、(B)前記第1参照画像と前記第2参照画像との間の第2距離、を求める距離計算手段と、
前記第1距離の前記第2距離に対する比に基づいて、前記第1参照画像のための第1重み係数と前記第2参照画像のための第2重み係数を求める重み係数計算手段と、
前記第1重み係数および前記第2重み係数に従って、前記第1参照画像と前記第2参照画像との線形和を計算して予測画像を生成する予測画像生成手段と、
前記符号化対象ブロックに対する前記予測画像の誤差を表す予測誤差を生成する予測誤差計算手段と、
前記予測誤差を直交変換および量子化して得られる量子化直交変換係数情報を符号化する符号化手段と、
を有し、
前記係数計算手段は、(1)前記第2重み係数が上限より大きい場合、または、(2)前記第2重み係数が下限より小さい場合、には、前記第1重み係数と前記第2重み係数の両方の値を平均値予測用の値に設定し、前記第2距離が0である場合にも前記第1重み係数と前記第2重み係数の両方の値を平均値予測用の値に設定する、ことを特徴とする動画像符号化装置。
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