JP4249790B2 - ビデオ画像を処理するコンピュータ実行方法及び記録媒体 - Google Patents
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Description
図1は、WMV8エンコーダにおける、キーフレーム中のピクセルブロック105に、ブロックベースのフレーム内圧縮を行う例100を示す。例えば、WMV8エンコーダは、キービデオフレームを8×8のピクセルブロックに分割し、個々のブロックに8×8の離散コサイン変換(DCT)110を適用して、8×8のピクセルブロック105を8×8のDCT係数ブロック115に変換する。エンコーダは、DCT係数を量子化して(図中符号120)、8×8の量子化DCT係数ブロック125にする。次いで、エンコーダは、これにエントロピ符号化を行うための準備をする。
WMV8エンコーダにおけるフレーム間圧縮は、ブロックベースの動き補償予測コーディング、その後に残差の変換コーディングを使用する。図2及び3は、WMV8エンコーダにおける、予測フレームに対するブロックベースのフレーム間圧縮を示す。特に、図2は、予測フレーム210の動き推定(motion estimation)を示し、図3は、予測フレームの、動きが推定されたブロックの予測残差の圧縮を示す。
フェーディング、モーフィング、ブレンディングなどの効果を有するビデオシーケンスは、従来の動きに基づくビデオ圧縮方法が一般にこのようなフレームには有効ではないため、符号化するのに相対的に多数のビットを必要とする。例えば、あるフレームから次のフレームで、フレーム中のオブジェクトがある方向にわずかに移動したビデオシーケンスについて考えてみよう。典型的なブロックマッチングの動き推定技術では、フェーディングのないビデオシーケンスにおいては、カレントフレーム中のあるブロックに適したマッチを前のフレーム中に見つけ、結果として得られる動きベクトルを符号化することは簡単なことかもしれない。しかし、例えば、そのビデオシーケンス中で「フェードトゥブラック(fade−to−black)」が発生している場合には、カレントフレーム中のすべての輝度値が前のフレームに対して変化しており、それによって、ビデオエンコーダは、そのブロックに適したマッチを見つけることができなくなる。フェーディングは、自然の照明の変化によってもシーケンス中に発生することがある。その他の遷移効果であるブレンディング及びモーフィングも、簡単な動き推定/補償の有効性を低下させることがある。
WMV8以外にも、ビデオ圧縮及び圧縮解除に関するいくつかの国際標準がある。これらの標準には、動画エキスパートグループMPEG(Motion Picture Experts Group)1、2及び4の標準、及びITU(国際電気通信連合)のH.261、H.262、H.263の標準が含まれる。これらの標準は、WMV8と同様、フレーム内圧縮とフレーム間圧縮の組み合わせを使っている。ただし、これらの標準は、一般に、使用している圧縮技術の詳細についてはWMV8とは異なる。例えば、符号化中に、画像の解像度を適応させて変更するために使用できる、予測の際に使用する基準画像再サンプリングモードについて記載している標準もある(例えば、非特許文献1参照)。
図5は、記載の実施形態のいくつかを実施することができる、適切なコンピューティング環境の一般化した例(図中符号500)を示す。技術及びツールは、多種多様な汎用または専用コンピューティング環境で実装できるので、コンピューティング環境500は、使用または機能の範囲に関して、何ら限定を示唆するものではない。
図6は汎用型ビデオエンコーダ600の構成図であり、図7は汎用型ビデオデコーダ700の構成図である。
図6は、一般的なビデオエンコーダシステム600の構成図である。エンコーダシステム600は、カレントフレーム605を含むビデオフレームのシーケンスを受け取り、出力として圧縮ビデオ情報695を生成する。ビデオエンコーダの特定の実施形態は、一般に、汎用エンコーダ600の変形のまたは補足のバージョンを使用する。
図7は、一般的なビデオデコーダシステム700の構成図である。デコーダシステム700は、圧縮したビデオフレームシーケンスの情報795を受け取り、再構築したフレーム705を含む出力を生成する。ビデオデコーダの特定の実施形態は、一般に、汎用型デコーダ700の変形のまたは補足のバージョンを使用する。
記載したいくつかの実施形態は、少数のパラメータで記述されたグローバル輝度変化の推測、適用、コード化及び/または復号のための技術及びツールを必要とする。それらのツール及び技術は、再構築したビデオの同じ主観的及び客観的品質がより低いビットレートで達成されることを可能にする。個々のツールまたは技術のそれぞれは、1)グローバル輝度変化補償スキーム、2)グローバル輝度パラメータのパラメータ化、3)グローバル輝度パラメータの計算上有効な推定/抽出、4)グローバル輝度変化があるフレームの低コストの信号通知、及び5)グローバル輝度パラメータの低コストの信号通知、の1つまたは複数を実現する。輝度変化は、フレーム、フィールド、例えば個々のブロック、個々のマクロブロック、またはマクロブロックのグループなど、フレーム/フィールドの一部、あるいは画像の他の特定の部分に対してグローバルであり得る。以下の説明の多くは、フレーム全体における輝度変化の、パラメータ化及び補償について述べているが、輝度変化補償のための同じフレームワークを、(a)画像の一部分(例えば、個々のブロックまたはマクロブロック)中のフェーディングの存在を判定すること、(b)この部分内のフェーディングパラメータを計算すること、及び(c)画像の所与の一部分について、これらのフェーディングパラメータをパラメータ化して伝送すること、に使用することができる。これらの技術を、画像の複数の部分について繰り返すことができる。
図8は、グローバル輝度変化補償を使ってビデオを符号化するための技術を示す流れ図800を示す。図6に示すエンコーダ600などのエンコーダは、流れ図800の処理を実施することができる。
フェーディング補償モジュール1070は、フェーディングパラメータ1060を使って、基準フレーム1020(または複数の基準フレーム)を再マップする。エンコーダは、次いで、その他のエンコーダモジュール1080(例えば、動き推定と補償、周波数変換、及び量子化モジュール)を使って、フレームを圧縮する。エンコーダは、動きベクトル、残差、及び符号化したカレントフレーム1010を定義するその他の情報1090を出力する。並進動きベクトルを使った動き推定/補償の他に、グローバル輝度変化補償のフレームワークを、多種多様の動き補償に基づくビデオコーデックに適用することができる。
ビデオ編集においては、単純なピクセルの線形変換を輝度及びクロミナンスチャネルに適用することによって、合成フェーディングが実現されることがある。同様に、時間とともに変化する合成で、クロスフェーディングが2つのビデオシーケンスの線形和として実現されることがある。したがって、いくつかの実施形態では、図10のフレームワーク1000中に示すもののようなエンコーダが、フェーディング(自然であろうと合成であろうと)をピクセルの線形変換としてパラメータ化し、クロスフェーディングを線形和としてパラメータ化し、図11のフレームワーク1100中に示すもののようなデコーダが対応する変換を行う。
フェーディング推定は、符号化プロセス中にフェーディングパラメータを計算するプロセスである。図10のフレームワーク1000中に示すもののようなエンコーダは、符号化プロセス中に、明度B及びコントラストCのパラメータを計算することができる。
図10のフレームワーク1000中に示すもののようなエンコーダは、フェーディングオン/オフ信号通知情報を、フェーディングパラメータとともに送る。図11のフレームワーク1100中に示すもののようなデコーダは、その信号通知情報及びフェーディングパラメータを受け取る。
105 8×8のピクセルブロック
110 離散コサイン変換(DCT)
115 8×8のDCT係数ブロック
125 8×8の量子化DCT係数ブロック
135 隣接ブロック
145 8×8ブロック
170 エントロピコード
1090、1170 その他の情報
126、136 DC係数
127、137 左縦列
140、147 差分
155、365、425 1次元配列
165、375、415 Run/Level/Lastテーブル
210 予測フレーム
215 マクロブロック
230、725、1020、1120 基準フレーム
235 サーチエリア
315、465 予測ブロック
325 元のカレントブロック
335 誤差ブロック
340 DCT
345 8×8の係数ブロック
355 8×8の量子化DCT係数ブロック
400 復号プロセス
410 可変長復号可変長復号
420 ランレングス復号
435 2次元ブロック
445 誤差
455 動きベクトル情報
475 再構築ブロック
500 コンピューティング環境
510 処理装置
520 メモリ
530 基本的な構成
540 記憶装置
550 入力装置
560 出力装置
570 通信接続
580 ソフトウェア
600 汎用型ビデオエンコーダ、エンコーダ
605、1010 カレントフレーム
610 動き推定
615、715 動き情報
620 フレーム記憶
625 フレーム
630、730 動き補償
635 動き補償カレントフレーム
645 予測残差
666、760 逆周波数変換
660 周波数変換
670 量子化
676、770 逆量子化
690、790 バッファ 680 エントロピコーダ
695 圧縮ビデオ情報
700 汎用型ビデオデコーダ
705 再構築フレーム
720 フレーム記憶
735 フレームの予測
780 エントロピデコーダ
795 ビデオフレームシーケンスの情報
800 ビデオを符号化する流れ図
900 ビデオを復号する流れ図
1000 エンコーダフレームワーク
1030 フェーディング検出モジュール
1050 フェーディング推定モジュール
1070 フェーディング補償モジュール
1080 その他のエンコーダモジュール
1100 デコーダフレームワーク
1110 復号されたカレントフレーム
1130 フェーディング補償モジュール
1160 その他のデコーダモジュール
1040、1140 フェーディングオン/オフ信号
1060、1150 フェーディングパラメータ
1200 パラメータを推定するための流れ図
1300 樹形図
Claims (5)
- コンピュータシステムにおけるコンピュータ実行方法であって、
複数のビデオフレームのそれぞれについて、
前記ビデオフレームのグローバル輝度変化補償のオン/オフ信号の値を判定するステップであって、該値は前記ビデオフレームにグローバル輝度変化補償が使用されているかどうかに応じる、判定するステップと、
前記ビデオフレームのその他のフレームレベルの情報とともに前記グローバル輝度変化補償のオン/オフ信号の値をエントロピ符号化するステップと、
フレームレベルで、前記エントロピ符号化するステップの結果を信号通知するステップとを備え、
前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの前記グローバル輝度変化補償のオン/オフ信号及び前記ビデオフレームのその他のフレームレベルの情報の値の両方を少なくとも一部表す可変長コードを含み、
前記その他のフレームレベルの情報は、前記ビデオフレームの動きモード情報であること
グローバル輝度変化補償が前記ビデオフレームにオンである場合、前記エントロピ符号化するステップの結果は、第1の可変長コード、該第1の可変長コードに続く単一ビット及び該単一ビットに続く第2の可変長コードであり、前記単一ビットが、信号のグローバル輝度変化補償を最低頻度発生動きモードと区別すること
グローバル輝度変化補償が前記ビデオフレームにオフである場合、 前記ビデオフレームの動きモードが最低頻度発生動きモードならば、前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの最低頻度発生動きモードを表す可変長コード及び単一ビットであり、
そうでないならば、前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの前記動きモードを表す可変長コードであること
を特徴とするコンピュータ実行方法。 - 前記複数のビデオフレームを含むシーケンスの、グローバル輝度変化補償機能オン/オフ信号の値を信号通知するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のコンピュータ実行方法。
- 前記複数のビデオフレームの少なくとも1つについて、
前記ビデオフレームの中のフェーディングを検出するステップと、
前記ビデオフレームのグローバル輝度変化のパラメータを推定するステップであって、前記グローバル輝度変化パラメータは前記ビデオフレームの前記エントロピ符号化するステップの結果の後に信号通知される、推定するステップと
を備えることを特徴とする請求項1に記載のコンピュータ実行方法。 - コンピュータシステムにおけるコンピュータ実行方法であって、
複数のビデオフレームのそれぞれについて、
フレームレベルで情報を受信するステップであって、該情報は、前記ビデオフレームのその他のフレームレベルの情報とともに前記ビデオフレームのグローバル輝度変化補償のオン/オフ信号の値をエントロピ符号化することの結果を含む、受信するステップと、
受信した前記情報から、前記ビデオフレームの前記グローバル輝度変化補償のオン/オフ信号の値及びその他のフレームレベルの情報をエントロピ復号するステップと、
前記ビデオフレームの前記グローバル輝度変化補償のオン/オフ信号に基づいて、前記ビデオフレームについてグローバル輝度変化補償がオンかオフかを判定するステップと備え、
前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの前記グローバル輝度変化補償のオン/オフ信号及び前記ビデオフレームのその他のフレームレベルの情報の値の両方を少なくとも一部表す可変長コードを含み、
前記その他のフレームレベルの情報は、前記ビデオフレームの動きモード情報であること
グローバル輝度変化補償が前記ビデオフレームにオンである場合、前記エントロピ符号化するステップの結果は、第1の可変長コード、該第1の可変長コードに続く単一ビット及び該単一ビットに続く第2の可変長コードであり、前記単一ビットが、信号のグローバル輝度変化補償を最低頻度発生動きモードと区別すること
グローバル輝度変化補償が前記ビデオフレームにオフである場合、 前記ビデオフレームの動きモードが最低頻度発生動きモードならば、前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの最低頻度発生動きモードを表す可変長コード及び単一ビットであり、
そうでないならば、前記エントロピ符号化するステップの結果は、前記ビデオフレームの前記動きモードを表す可変長コードであること
を特徴とするコンピュータ実行方法。 - 前記複数のビデオフレームを含むシーケンスの、グローバル輝度変化補償機能オン/オフ信号の値を受信するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載のコンピュータ実行方法。
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