JP4435480B2 - 改善されたダイレクトモードのブロック予測方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画符号化システムに係るもので、詳しくは、Ｂピクチャにおける改善されたダイレクトモードのブロック予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、動画符号化システムにおいて、Ｂピクチャを利用する最も大きな長所は、オーバーヘッド情報を付加しないダイレクト予測モードを他の予測モード（順方向予測、逆方向予測、両方向予測、イントラ予測等）に比べて多く選択することである。したがって、動画符号化システムは、Ｂピクチャを利用することで、Ｐピクチャのみを利用する時より高い符号化効率を得ることになる。
【０００３】
このようなＢピクチャにおいて、ダイレクトモードのブロック予測方法は、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャと同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを利用して、ダイレクトモードの順方向動きベクトル及び逆方向動きベクトルを計算し、これら値を利用して動き補償値を得て、最終的に二つの動き補償値を平均演算して予測されたブロックを得る。
【０００４】
以下、このようなダイレクトモードのブロック予測方法に対して、図４を用いて説明する。
図４は従来のダイレクトモードのブロック予測方法を説明するためのピクチャパターンを示した図で、図示されたように、本ピクチャパターンは、実際のピクチャ情報のみで符号化されたＩピクチャ（図示せず）と、Ｉピクチャまたは以前のＰピクチャを利用して予測されたＰピクチャ（Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７）と、ＩピクチャまたはＰピクチャを利用して順方向に予測されたＢピクチャ（Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６）とから構成されている。
【０００５】
まず、説明の便宜のために、図４に示された各パラメーターを説明する。
図中、ＴＲ_Ｄはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）とダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）間の時間的距離を示し、ＴＲ_Ｂはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）と現在のＢピクチャ（Ｂ５）間の時間的距離を示し、ＭＶはダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）と同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを示し、ＭＶ_ｆはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）を利用して求めたダイレクトモードの順方向動きベクトルを示し、ＭＶ_ｂはダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）を利用して求めたダイレクトモードの逆方向動きベクトルをそれぞれ示している。
【０００６】
以下、このような各パラメーターを利用して、ダイレクトモードのブロック予測方法に対して説明する。
【０００７】
まず、ダイレクトモードの順方向動きベクトル（ＭＶ_ｆ）は、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）のブロック（Ｂ_ｓ）の動きベクトル（ＭＶ）及びダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）が参照する参照ピクチャ、即ち、ダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）を利用し、次式（１）を適用して求める。
ＭＶ_ｆ＝ＴＲ_Ｂ×ＭＶ／ＴＲ_Ｄ −−−−−−−−−−−−式（１）
【０００８】
そして、ダイレクトモードの逆方向動きベクトル（ＭＶ_ｂ）は、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）のブロック（Ｂ_ｓ）が有する動きベクトル（ＭＶ）を利用し、次式（２）を適用して求める。
ＭＶ_ｂ＝（ＴＲ_Ｂ−ＴＲ_Ｄ）ＭＶ／ＴＲ_Ｄ−−−−−−−−−−式（２）
【０００９】
従って、式（１）及び式（２）のような動きベクトル（ＭＶ_ｆ、ＭＶ_ｂ）を利用して動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ）（Ｂ_ｂ）を求めた後、次式（３）のように平均演算して現在符号化しようとするＢピクチャのブロック（Ｂ_ｃ）を予測（Ｂ_ｃ'）する。
Ｂ_ｃ’＝（Ｂ_ｆ＋Ｂ_ｂ）／２ −−−−−−−−−−−−−−式（３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のダイレクトモードのブロック予測方法においては、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャの現在のブロックと同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを求めるため、この値はＢピクチャの現在のブロックの正確な動きベクトルにはなれず、近似値に過ぎないという不都合な点があった。
【００１１】
且つ、時間的にＢピクチャに近い参照ピクチャであるほど、Ｂピクチャとの類似性が高くなるが、それにもかかわらず、参照ピクチャ間の時間的距離を考慮しないで、単純に各順方向及び逆方向の動きが補償されたブロックの平均でブロック予測をするため、その予測されたブロックの正確度が低下されるという不都合な点があった。
【００１２】
特に、フェーディングシーンのある画像では、連続された各Ｂピクチャの明るさが徐々に暗くなったり、または、反対に明るくなるため、従来の各方向の動きが補償されたブロックを単純に平均して得た予測値は、実際の値と大きな差を示すこととなる。したがって、システム全体の符号化効率が大幅に低下する。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャと同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを求め、次いで、動きが補償された各ブロック値に対して補間予測を適用して予測されたブロックを得ることで、一層向上した符号化効率を有するダイレクトモードのブロック予測方法を提供することを目的とする。
【００１４】
且つ、現在符号化又は復号しようとするＢピクチャと類似性の確率が高く、最も近い距離に位置した参照ピクチャを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを求め、次いで、動きが補償された各ブロック値に対して補間予測を適用して予測されたブロックを得ることで、その予測されたブロックの正確度を高めることができ、一層向上した符号化効率を有するダイレクトモードのブロック予測方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る改善されたダイレクトモードのブロック予測方法においては、現在符号化又は復号しようとするＢピクチャのブロック予測方法において、Ｂピクチャに対して、現在符号化又は復号しようとするダイレクトモードの順方向及び逆方向動きベクトルを求める第１段階と、その第１段階で求めた順方向及び逆方向の動きベクトルを利用して動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ，Ｂ_ｂ）を求める第２段階と、その第２段階で求めた動きが補償されたブロックに対して予測補間を適用して、現在符号化又は復号しようとするＢピクチャのブロックを予測する第３段階とを順次行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るダイレクトモードのブロック予測方法においては、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャと同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを利用して、ダイレクトモードの順方向動きベクトル及び逆方向動きベクトルを計算し、これら値を利用して動き補償値を得て、最終的に、二つの動き補償値を補間演算して予測されたブロックを得ている。
【００１７】
且つ、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャを利用して逆方向動きベクトルを計算し、現在符号化しようとする順方向参照ピクチャ中、最も近い距離の参照ピクチャを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを計算し、これら値を利用して動き補償値を得て、最終的に、二つの動き補償値を補間演算して予測されたブロックを得る。
【００１８】
図１は、本発明実施形態に係るダイレクトモードのブロック予測方法を説明するためのピクチャパターンを示した図で、図示されたように、本ピクチャパターンは、実際のピクチャ情報のみで符号化されたＩピクチャ（図示せず）と、そのＩピクチャまたは以前のＰピクチャを利用して予測されたＰピクチャ（Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７）と、ＩピクチャまたはＰピクチャを利用して順方向に予測されたＢピクチャ（Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６）とから構成されている。
【００１９】
説明の便宜のため、図１に示された各パラメーターを先に説明すると、ＴＲ_Dはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）とダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）間の時間的距離を示し、ＴＲ _B はダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）と現在のＢピクチャ（Ｂ５）間の時間的距離を示し、ＴＲ_NはＢピクチャから最も近い距離にある参照ピクチャ（Ｐ４）とＢピクチャ間の時間的距離を示し、ＭＶはダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）が有する動きベクトルを示し、ＭＶ_f'はＢピクチャから最も近い距離にある参照ピクチャ（Ｐ４）を利用して求めたダイレクトモードの順方向動きベクトルを示し、ＭＶ_Bはダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）を利用して求めたダイレクトモードの逆方向動きベクトルをそれぞれ示している。
【００２０】
この時、現在符号化しようとするＢピクチャのブロック（Ｂ_Ｃ）とダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）と同一の位置にあるブロック（Ｂ_Ｓ）が有する動きベクトル（ＭＶ）は、Ｂピクチャが符号化又は復号される前に、既にダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャを符号化又は復号する過程で求めた値である。
【００２１】
以下、このように構成された本発明に係るダイレクトモードのブロック予測方法に対して説明する。
【００２２】
まず、順方向参照ピクチャ中、時間的距離が最も近い参照ピクチャを利用して、順方向動きベクトル（ＭＶ_f'）を次式（４）の演算を行って求める。
ＭＶ_f'＝ＴＲ_N×ＭＶ／ＴＲ_D −−−−−−−−−式（４）
【００２３】
そして、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）を利用して、逆方向動きベクトル（ＭＶ_ｂ）を従来と同様に式（２）の演算で求める。
ＭＶ_ｂ＝（ＴＲ_Ｂ−ＴＲ_Ｄ）ＭＶ／ＴＲ_Ｄ −−−−−−式（２）
【００２４】
これに従って、式（２）及び式（４）により求めた動きベクトル（ＭＶ_ｆ'、ＭＶ_ｂ）を利用して動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ，Ｂ_ｂ）を求める。
【００２５】
一方、Ｂピクチャの元の画像のブロック（Ｂ_ｃ）に対する予測値（Ｂ_ｃ'）は、動きが補償された二つのブロック（Ｂ_ｆ，Ｂ_ｂ）を利用して求められる。この時、Ｂピクチャは、動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ）が存在する参照ピクチャと動きが補償されたブロック（Ｂ_ｂ）が存在するダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャの何れか一つのより近い方のピクチャに位置させることができる。
【００２６】
本実施形態に係るダイレクトモードのブロック予測方法は、図４と図１の全てに適用することができるため、前記動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ）が存在する参照ピクチャは、ダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（例えば、図４ではＰ１ピクチャ）またはＢピクチャから最も近い参照ピクチャ（例えば、図１ではＰ４ピクチャ）である。
【００２７】
フェーディングシーンのある映像においては、連続されたＢピクチャが徐々に暗くなったり、または、反対に明るくなったりする。したがって、従来のように各方向の動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ，Ｂ_ｂ）を単純に平均して得た予測値は、実際に入力された値と大きな差を示すようになる。これは、符号化効率を大きく低下させる要因になる。
【００２８】
これに対して、本実施形態に係るダイレクトモードのブロック予測方法は、ダイレクトモードにより予測されたブロックの正確度を向上させるために、平均演算の代わりに、Ｂピクチャと動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ）が存在する参照ピクチャ（即ち、ダイレクトモードのための順方向参照ピクチャまたはＢピクチャから最も近い参照ピクチャ）、そしてダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ間の時間的距離を考慮した補間予測を行う。
【００２９】
図２に示されたように、従来ダイレクトモードの順方向動きベクトルを求めた場合、動きが補償されたブロック（Ｂ_f）はダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）に存在し、動きが補償されたブロック（Ｂ_b）はダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）に存在するため、次式（５）のような補間予測が実行される。この時、ＴＲ_Dはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）とダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）間の時間的距離、ＴＲ_Bはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）と現在のＢピクチャ（Ｂ５）間の時間的距離をそれぞれ示したものである。このような補間予測方法は、従来の平均演算も含むことになるが、その場合、Ｂピクチャは、ダイレクトモードのための順方向参照ピクチャとダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ間の中央に位置する。
Ｂ_c'＝Ｂ_f×（ＴＲ_D−ＴＲ_B）／ＴＲ_D＋Ｂ _b ×ＴＲ_B／ＴＲ_D −−−式（５）
【００３０】
また、図３に示されたように、本発明に係るダイレクトモードの順方向動きベクトルを求める場合、動きが補償されたブロック（Ｂ_ｆ）はＢピクチャから最も近い参照ピクチャ（Ｐ４）に存在し、動きが補償されたブロック（Ｂ_ｂ）はダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）に存在することになって、次式（６）のような補間予測が実行される。この時、ＴＲ_Ｄはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）とダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャ（Ｐ７）間の時間的距離、ＴＲ_Ｂはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャ（Ｐ１）と現在のＢピクチャ間の時間的距離、ＴＲ_ＮはＢピクチャから最も近い距離にある参照ピクチャ（Ｐ４）とＢピクチャ間の時間的距離である。
Ｂ_ｃ'＝Ｂ_ｆ×（ＴＲ_Ｄ−ＴＲ_Ｂ）／（ＴＲ_Ｎ＋ＴＲ_Ｄ−ＴＲ_Ｂ）＋Ｂ_ｂ×ＴＲ_Ｎ／（ＴＲ_Ｎ＋ＴＲ_Ｄ−ＴＲ_Ｂ） −−−−−式（６）
【００３１】
一方、各ピクチャは、ディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値（picture order count）を利用して表現することができる。
【００３２】
従って、前記式（５）及び式（６）は、各ピクチャのディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値を利用して、次式（７）で表現することができる。この時、Ｔ_cは現在のＢピクチャに割り当てられたディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値、Ｔ_fはダイレクトモードのための順方向参照ピクチャに割り当てられたディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値または前記式（４）によりダイレクトモードの順方向動きベクトルを求めた場合には、Ｂピクチャから最も近い参照ピクチャに割り当てられたディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値、Ｔ_bはダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャに割り当てられたディスプレー順序情報のピクチャ順序カウンタ値をそれぞれ示している。
Ｂ_c'＝Ｂ_f（Ｔ_b−Ｔ_c）／（Ｔ_b−Ｔ_f）
＋Ｂ_b（Ｔ_c−Ｔ_f）／（Ｔ_b−Ｔ_f） −−−−−式（７）
（Ｔ _b −Ｔ _c ）＋（Ｔ _c −Ｔ _f ）＝（Ｔ _b −Ｔ _f ）であることから、上記の式（７）によれば、ダイレクトモードの順方向動きベクトルにより動きが補償されたブロックＢ _f の係数である［（Ｔ _b −Ｔ _c ）／（Ｔ _b −Ｔ _f ）］が大きくなれば、逆方向動きベクトルにより動きが補償されたブロックＢ _b の係数［（Ｔ _c −Ｔ _f ）／（Ｔ _b −Ｔ _f ）］が小さくなり、また、係数［（Ｔ _b −Ｔ _c ）／（Ｔ _b −Ｔ _f ）］が小さくなれば、係数［（Ｔ _c −Ｔ _f ）／（Ｔ _b −Ｔ _f ）］が大きくなることが理解される。これは、時間的距離が離れ、（Ｔ _c −Ｔ _f ）または（Ｔ _b −Ｔ _c ）が大きくなるにつれて、Ｂ _f またはＢ _b の係数は小さくなり、したがって、Ｂ _c 'に対するＢ _f およびＢ _b の影響がそれぞれ小さくなることを意味している。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ダイレクトモードのための逆方向参照ピクチャと同一の位置にあるブロックが有する動きベクトルを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを求め、次いで、動きが補償された各ブロック値に対して補間予測を適用して予測されたブロックを得ることで、従来のダイレクトモードより一層向上した符号化効率を有するという効果がある
【００３４】
且つ、現在符号化又は復号しようとするＢピクチャと類似性の確率が高く、最も近い距離に位置した参照ピクチャを利用してダイレクトモードの順方向動きベクトルを求め、次いで、動きが補償された各ブロック値に対して補間予測を適用して予測されたブロックを得ることで、予測されたブロックの正確度を向上させることができ、一層向上され符号化効率を有するという効果がある
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明実施形態に係るダイレクトモードのブロック予測方法を説明するためのピクチャパターンを示した図である。
【図２】 本発明に係る補間予測方法の第１実施形態を説明するためのピクチャパターンを示した図である。
【図３】 本発明に係る補間予測方法の第２実施形態を説明するためのピクチャパターンを示した図である。
【図４】 従来ダイレクトモードのブロック予測方法を説明するためのピクチャパターンを示した図である。
【符号の説明】
Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７：Ｐピクチャ
Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６：Ｂピクチャ

Claims (12)

1. 双予測ピクチャにおける現在のブロックの予測方法において、
   その現在のブロックに対する第１の動きベクトルと第１の参照ピクチャとを利用して、第１の動き補償されたブロックを得るステップと、
   前記現在のブロックに対する第２の動きベクトルと第２の参照ピクチャとを利用して、第２の動き補償されたブロックを得るステップと、
   ピクチャ順序カウンタ値を用いて、前記第１の参照ピクチャと前記第２の参照ピクチャとの間の時間的距離および前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離を誘導し、前記誘導した２つの時間的距離に基づいて、第１および第２の係数を計算するステップと、
   前記第１および第２の動き補償されたブロックにそれぞれ前記第１および第２の係数を適用することによって、前記現在のブロックを予測するステップと
   を有することを特徴とする予測方法。
2. 前記予測するステップは、ピクチャのディスプレイ順序を表す前記ピクチャ順序カウンタ値を用いて、前記第１の係数と前記第１の動き補償されたブロックとの第１の積と、前記第２の係数と前記第２の動き補償されたブロックとの第２の積との和を用いて前記現在のブロックを予測する
   ことを特徴とする請求項１記載の予測方法。
3. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が大きくなると、前記第１の係数は小さくなり、かつ前記第２の係数は大きくなる
   ことを特徴とする請求項１記載の予測方法。
4. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が小さくなると、前記第１の係数は大きくなり、かつ前記第２の係数は小さくなる
   ことを特徴とする請求項３記載の予測方法。
5. 前記第１および第２の動き補償されたブロックを得るステップは、
   前記第１および第２の動き補償されたブロックに対し予測補間を適用することを含む
   請求項１記載の予測方法。
6. 前記予測するステップは、前記第１の係数と前記第１の動き補償されたブロックとの第１の積と、前記第２の係数と前記第２の動き補償されたブロックとの第２の積との和を用いて前記現在のブロックを予測する
   ことを特徴とする請求項５記載の予測方法。
7. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が大きくなると、前記第１の係数は小さくなり、かつ前記第２の係数は大きくなる
   ことを特徴とする請求項５記載の予測方法。
8. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が小さくなると、前記第１の係数は大きくなり、かつ前記第２の係数は小さくなる
   ことを特徴とする請求項７記載の予測方法。
9. ダイレクトモードで前記第１および第２の動きベクトルを得るステップをさらに有し、
   前記第１および第２の動きベクトルは、前記現在のブロックと同一の位置にあるブロックの動きベクトルから導出される
   ことを特徴とする請求項５記載の予測方法。
10. 前記予測するステップは、前記第１の係数と前記第１の動き補償されたブロックとの第１の積と、前記第２の係数と前記第２の動き補償されたブロックとの第２の積との和を用いて前記現在のブロックを予測する
    ことを特徴とする請求項９記載の予測方法。
11. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が大きくなると、前記第１の係数は小さくなり、かつ前記第２の係数は大きくなる
    ことを特徴とする請求項９記載の予測方法。
12. 前記第１の参照ピクチャと前記双予測ピクチャとの間の時間的距離が小さくなると、前記第１の係数は大きくなり、かつ前記第２の係数は小さくなる
    ことを特徴とする請求項１１記載の予測方法。

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