JP4780139B2 - 映像階層符号化装置、映像階層符号化方法、映像階層符号化プログラム、映像階層復号装置、映像階層復号方法、および映像階層復号プログラム - Google Patents
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Description
空間スケーラビリティが施された多重化データから空間解像度の異なる複数の映像信号を復元可能な映像階層復号装置として機能させる映像階層復号プログラムであって、コンピュータを、多重化データから、少なくとも基本多重化データおよび拡張多重化データを含む、空間解像度の異なる複数の符号化データを分離するエクストラクト部と、基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成する基本レイヤ復号部と、基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成するハイパスフィルタリング部、高周波分離信号から原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成する高周波抽出フィルタリング部、高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成する高周波空間インターポレーション部、高周波分離信号と高周波相当信号との差分である差分信号を生成する差分生成部、差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成する差分空間インターポレーション部、基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成する基本インターポレーション部と、および高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して予測映像信号を生成する信号合成部、を有する空間インターポレーション部と、拡張符号化データを復号した予測誤差信号と予測映像信号とを用いて原映像信号を復元する拡張レイヤ復号部と、して機能させることを特徴とする。
図1は、映像階層符号化装置100の概略的な構成を示した機能ブロック図である。映像階層符号化装置100は、オリジナルとなる原映像信号が入力され、空間解像度スケーラビリティを施したビットストリームが通信回線または、ブルーレイディスクやDVDといった記録媒体を通じて映像階層復号装置に伝達される。映像階層符号化装置100は、空間デシメーション部110と、基本レイヤ符号化部112と、基本レイヤ復号部114と、空間インターポレーション部116と、拡張レイヤ符号化部118と、多重化部120とを含んで構成される。
次に、本実施形態において特徴的な空間インターポレーション部116および拡張レイヤ符号化部118を詳述する。
ここで、ρは、ガウシアンフィルタの帯域を調整するためのパラメータである。第1ハイパスフィルタリング部208は、入力信号から抽出したラプラシアン成分の高周波分離信号を高周波抽出フィルタリング部210へ出力する。
ここで、y()はε−フィルタの出力、x()はε−フィルタに対する入力信号、akはフィルタの重みを決める係数列、εはエッジを決める閾値である。akおよびεは、ε−フィルタの特性を決めるパラメータとなり、任意に設定することができる。
で与えられる。ここでint()は整数部分を取り出す関数である。第1インターポレーション部232は、インターポレーションした信号を振幅制限定数倍処理部234へ出力する。ここで倍率γは、例えば、基本レイヤの解像度をRB、拡張レイヤの解像度をREとすると、基本レイヤの解像度から拡張レイヤの解像度に空間インターポレーションする場合には、RE/RBの値に設定されるとよい。
で与えられる。ここで、振幅制限のためのパラメータTおよび定数倍処理のためのパラメータαγは、試行を繰り返すことにより実験的に求められる。なお、パラメータαγは、拡大率に応じて可変であるが、本実施形態では、拡大率だけではなく、基本レイヤの量子化の程度にも推定精度が関わるため、量子化の程度に応じても決定される。例えば、図4で示されるように、パラメータαγと量子化ステップとの関係を決定するための変換式、もしくは変換テーブルを予め準備しておき、量子化ステップの変動に応じてパラメータαγの値を制御できるようにすることが望ましい。振幅制限定数倍処理部234は、振幅制限および定数倍処理した信号を第2ハイパスフィルタリング部236へ出力し、当該振幅制限および定数倍処理に用いたパラメータαγおよびTは第1エントロピー符号化部222に伝達される。
で与えられる。ここで、W(i)は、数式2に示したものである。ここでも、数式9以外の方法を用いて高周波成分を抽出することができるが、ピラミッド構成を満たすものが望ましい。第2ハイパスフィルタリング部236は、推定された高周波成分を第1信号合成部220へ出力する。
で与えられる。ここで、Wγ(i)は数式6および7で示したものである。また、基本インターポレーション部218による空間的拡大は、上述した数式10に限らずフィルタ係数や補間関数等が相違する他の拡大方法を用いることもできる。また、倍率γは、例えば、基本レイヤの解像度をRB、拡張レイヤの解像度をREとすると、基本レイヤの解像度から拡張レイヤの解像度に空間インターポレーションする場合には、RE/RBの値に設定されるとよい。基本インターポレーション部218は、拡大した基本高解像度信号を第1信号合成部220へ出力する。
図7は、映像階層復号装置400の概略的な構成を示した機能ブロック図である。映像階層復号装置400は、映像階層符号化装置100で生成された多重化データから必要な情報を取り出して、ディスプレイ等の性能に合った空間解像度の復号映像信号を出力する。映像階層復号装置400は、エクストラクト部410と、基本レイヤ復号部412と、空間インターポレーション部414と、拡張レイヤ復号部416とを含んで構成される。
続いて、本実施形態において特徴的な空間インターポレーション部414、拡張レイヤ復号部416を詳述する。
110 …空間デシメーション部
112 …基本レイヤ符号化部
114、412 …基本レイヤ復号部
116、414 …空間インターポレーション部
118 …拡張レイヤ符号化部
120 …多重化部
208 …第1ハイパスフィルタリング部(ハイパスフィルタリング部)
210、510 …高周波抽出フィルタリング部
212、512 …高周波空間インターポレーション部
214 …差分生成部
216 …差分空間インターポレーション部
218 …基本インターポレーション部
220 …第1信号合成部(信号合成部)
400 …映像階層復号装置
410 …エクストラクト部
416 …拡張レイヤ復号部
Claims (8)
- 空間解像度の異なる複数の映像信号に復元可能な多重化データを生成する映像階層符号化装置であって、
原映像信号の空間解像度を縮小して基本映像信号を生成する空間デシメーション部と、
前記基本映像信号を符号化して基本符号化データを生成する基本レイヤ符号化部と、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成する基本レイヤ復号部と、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して予測映像信号を生成する空間インターポレーション部と、
前記原映像信号と前記予測映像信号とを用いて導出された予測誤差信号を符号化して拡張符号化データを生成する拡張レイヤ符号化部と、
前記基本符号化データと拡張符号化データとを多重化して前記多重化データを生成する多重化部と、
を備え、
前記空間インターポレーション部は、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成するハイパスフィルタリング部と、
前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成する高周波抽出フィルタリング部と、
前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成する高周波空間インターポレーション部と、
前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成する差分生成部と、
前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成する差分空間インターポレーション部と、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成する基本インターポレーション部と、
前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して前記予測映像信号を生成する信号合成部と、
を有することを特徴とする映像階層符号化装置。 - 前記高周波抽出フィルタリング部は、突発的変化を有する映像信号に対する雑音除去を行う非線形ディジタルフィルタであるε−フィルタであり、
前記多重化部は、前記ε−フィルタのパラメータである係数列akおよび閾値εも多重化することを特徴とする請求項1に記載の映像階層符号化装置。 - 空間解像度の異なる複数の映像信号に復元可能な多重化データを生成する映像階層符号化方法であって、
原映像信号の空間解像度を縮小して基本映像信号を生成し、
前記基本映像信号を符号化して基本符号化データを生成し、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成し、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成し、
前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成し、
前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成し、
前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成し、
前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成し、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成し、
前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して予測映像信号を生成し、
前記原映像信号と前記予測映像信号とを用いて導出された予測誤差信号を符号化して拡張符号化データを生成し、
前記基本符号化データと拡張符号化データとを多重化して前記多重化データを生成することを特徴とする映像階層符号化方法。 - コンピュータを、
空間解像度の異なる複数の映像信号に復元可能な多重化データを生成する映像階層符号化装置として機能させる映像階層符号化プログラムであって、
前記コンピュータを、
原映像信号の空間解像度を縮小して基本映像信号を生成する空間デシメーション部と、
前記基本映像信号を符号化して基本符号化データを生成する基本レイヤ符号化部と、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成する基本レイヤ復号部と、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成するハイパスフィルタリング部、前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成する高周波抽出フィルタリング部、前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成する高周波空間インターポレーション部、前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成する差分生成部、前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成する差分空間インターポレーション部、前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成する基本インターポレーション部、および前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して前記予測映像信号を生成する信号合成部、を有する空間インターポレーション部と、
前記原映像信号と前記予測映像信号とを用いて導出された予測誤差信号を符号化して拡張符号化データを生成する拡張レイヤ符号化部と、
前記基本符号化データと拡張符号化データとを多重化して前記多重化データを生成する多重化部と、
して機能させることを特徴とする映像階層符号化プログラム。 - 空間スケーラビリティが施された多重化データから空間解像度の異なる複数の映像信号を復元可能な映像階層復号装置であって、
前記多重化データから、少なくとも基本符号化データおよび拡張符号化データを含む、空間解像度の異なる複数の符号化データを分離するエクストラクト部と、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成する基本レイヤ復号部と、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して予測映像信号を生成する空間インターポレーション部と、
前記拡張符号化データを復号した予測誤差信号と前記予測映像信号とを用いて原映像信号を復元する拡張レイヤ復号部と、
を備え、
前記空間インターポレーション部は、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成するハイパスフィルタリング部と、
前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成する高周波抽出フィルタリング部と、
前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成する高周波空間インターポレーション部と、
前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成する差分生成部と、
前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成する差分空間インターポレーション部と、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成する基本インターポレーション部と、
前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して前記予測映像信号を生成する信号合成部と、
を有することを特徴とする映像階層復号装置。 - 前記高周波抽出フィルタリング部は、突発的変化を有する映像信号に対する雑音除去を行う非線形ディジタルフィルタであるε−フィルタであり、
前記多重化データには、前記ε−フィルタのパラメータである係数列akおよび閾値εも含まれていることを特徴とする請求項5に記載の映像階層復号装置。 - 空間スケーラビリティが施された多重化データから空間解像度の異なる複数の映像信号を復元可能な映像階層復号方法であって、
前記多重化データから、少なくとも基本符号化データおよび拡張符号化データを含む、空間解像度の異なる複数の符号化データを分離し、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成し、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成し、
前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成し、
前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成し、
前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成し、
前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成し、
前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成し、
前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して予測映像信号を生成し、
前記拡張符号化データを復号した予測誤差信号と前記予測映像信号とを用いて原映像信号を復元することを特徴とする映像階層復号方法。 - コンピュータを、
空間スケーラビリティが施された多重化データから空間解像度の異なる複数の映像信号を復元可能な映像階層復号装置として機能させる映像階層復号プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記多重化データから、少なくとも基本多重化データおよび拡張多重化データを含む、空間解像度の異なる複数の符号化データを分離するエクストラクト部と、
前記基本符号化データを復号して基本復号映像信号を生成する基本レイヤ復号部と、
前記基本復号映像信号から高周波成分を分離して高周波分離信号を生成するハイパスフィルタリング部、前記高周波分離信号から前記原映像信号に相当する高周波成分を抽出して高周波相当信号を生成する高周波抽出フィルタリング部、前記高周波相当信号の空間解像度を、高周波成分の階層間推定処理を通じて拡大し高周波成分高解像度信号を生成する高周波空間インターポレーション部、前記高周波分離信号と前記高周波相当信号との差分である差分信号を生成する差分生成部、前記差分信号の空間解像度を拡大して差分高解像度信号を生成する差分空間インターポレーション部、前記基本復号映像信号の空間解像度を拡大して基本高解像度信号を生成する基本インターポレーション部と、および前記高周波成分高解像度信号と差分高解像度信号と基本高解像度信号とを合成して前記予測映像信号を生成する信号合成部、を有する空間インターポレーション部と、
前記拡張符号化データを復号した予測誤差信号と前記予測映像信号とを用いて原映像信号を復元する拡張レイヤ復号部と、
して機能させることを特徴とする映像階層復号プログラム。
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