JP4829951B2 - フレーム内予測符号化制御方法、フレーム内予測符号化制御装置、フレーム内予測符号化制御プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
符号化済みイントラフレームの原信号と符号化対象フレームの原信号とを比較して、静止領域かどうかの判定を行う。静止領域と判定したマクロブロックについては、以下の処理を行い、それ以外のマクロブロックについては、通常の予測モード決定および予測ブロックサイズ決定を行う。
4×4ブロックサイズでの予測モードを決定(選択)する。予測モードの決定には、次式で示される4×4ブロックサイズのコスト関数J4x4 を用いる。なお、H.264のイントラ符号化では、マクロブロックを4×4ブロックと16×16ブロックとに分割して符号化を行っている。
ここで、D4x4 は歪量、R4x4 は予測モード情報による発生符号量、λはラグランジュ係数、αは重み付けのための係数である。また、Eは、次式から算出する。
ここで、L4x4(i,j,t)は、時刻tの位置(i,j)の復号信号であり、この式は、復号済みの時刻t−Tの復号信号と、現在の符号化対象フレームの局所復号信号との差分絶対値和を示している。
16×16ブロックサイズでの予測モードを決定(選択)する。予測モードの決定には、次式で示される16×16ブロックサイズのコスト関数J16x16 を用いる。
ここで、D16x16 は歪量、βは重み付けのための係数である。また、Fは、次式から算出する。
ここで、L16x16(i,j,t)は、時刻tの位置(i,j)の復号信号であり、この式は、復号済みの時刻t−Tの復号信号と、現在の符号化対象フレームの局所復号信号との差分絶対値和を示している。
先に決定した各々の予測ブロックサイズでコスト最小となる予測モードから、次式で示されるコスト関数Jblock が最小となる予測モードおよび予測ブロックサイズを決定(選択)する。
ここで、γは重み付けのための係数である。また、Gは、次式から算出する。
〔5〕符号化処理
最後に、決定した予測モードおよび予測ブロックサイズに基づいて、符号化対象ブロックの符号化処理を行う。
J4x4 =D4x4 +λR4x4
というコスト関数を使って、4×4ブロックサイズでの予測モードを選択し、
J16x16 =D16x16
というコスト関数を使って、16×16ブロックサイズでの予測モードを選択するのに対して、非特許文献4に記載される方法では、このコスト関数に対して、復号済みの復号信号と現在の符号化対象フレームの局所復号信号との差を表す項E,Fを追加して、これらの項E,Fを追加したコスト関数を最小化するように処理することから、符号化済みフレームで同一位置の復号信号と局所復号信号との差が小さくなるように予測モードおよび予測ブロックサイズを選択できることになり、これにより、フリッカ現象を低減することができるのである。
ITU-T H.264 ITU-T Rec. H.264, "Advanced video coding for generic audiovisual services," 2003. Joint Video Team of ISO/IEC MPEG & ITU-T VCEG(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 and ITU-T SG16 Q.6), "Flicking Reduction in All Intra Frame Coding," JVT-E070, 5th Meeting:Geneva, Switzerland, 9-17 October, 2002. 井口和久他,"H.264符号化におけるイントラモードのフリッカ低減手法", FIT2003, J-040, pp.277-278, 2003. 境田慎一他,"適応量子化によるAVC/H.264イントラフレームのフリッカ抑制", FIT2004, LJ-009, pp.225-227, 2004.
この目的を達成するために、本発明のフレーム内予測符号化制御装置は、映像のフレーム内予測符号化を制御するために、(1)フレーム内予測符号化の対象となる符号化対象領域が静止領域であるのか否かを判定する判定手段と、(2)判定手段が静止領域と判定した符号化対象領域の平坦度合いを算出する算出手段と、(3)判定手段が静止領域と判定した符号化対象領域について、算出手段の算出した平坦度合いと所定の閾値とを比較することで、平坦なほど高いちらつき度合いを示すちらつき度合いレベルの内のどのレベルに属するのかを判断することにより、算出手段の算出した平坦度合いの示すちらつき度合いのレベルを推定する推定手段と、(4)符号化対象領域の符号化に利用可能な予測モードを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測モードが絞られる形で定められた利用可能な予測モードの内の推定手段の推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測モードに制限するか、符号化対象領域の符号化に利用可能な予測ブロックサイズを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測ブロックサイズが絞られる形で定められた利用可能な予測ブロックサイズの内の推定手段の推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測ブロックサイズに制限するか、その両方について制限する制限手段とを備えるように構成する。
このように構成される本発明のフレーム内予測符号化制御装置では、例えば、符号対象領域の輝度信号の平均値が1つ前のフレームの同位置の領域の値から変化しないのか否かを調べることで、符号化対象領域が静止領域であるのか否かを判定して、符号化対象領域が静止領域であることを判定する場合には、画素値の分散、画素間差分の絶対値和、画素間差分の自乗和などを算出することで、符号化対象領域の平坦度合いを算出する。
(i)予測ブロックサイズを大きくすれば、予測信号を切り替える回数が減ることでち らつきを抑えることができることに着目して、推定したちらつき度合いが高くな るに従って、利用可能な予測ブロックサイズが大きなものとなるようにと予測ブ ロックサイズを制限したり、
(ii)近傍画素の変動による予測信号の影響が小さい予測モードを選択すればちらつき を抑えることができることに着目して、推定したちらつき度合いが高い場合には 、符号化済み近傍画素の平均値を予測信号とする予測モードを選択したり、
(iii)この2点に着目して、推定したちらつき度合いが高い場合には、予測ブロックサ イズを最大とし、符号化済み近傍画素の平均値を予測信号とする予測モードを選 択し、推定したちらつき度合いが中程度の場合には、予測ブロックサイズを最大 とし、その予測ブロックサイズで定義される予測モードの中から符号化コストが 最小となる予測モードを選択し、推定したちらつき度合いが低い場合には、従来 技術通りに、利用可能な予測モードおよび予測ブロックサイズに制限を加えるこ となく、符号化コストが最小となる予測モードおよび予測ブロックサイズを選択 することで、
ちらつきを抑えるようにする。
〔1〕符号化済みイントラフレームの原信号と符号化対象フレームの原信号とを比較す ることにより、静止領域かどうかの判定を行い(ステップ10)、
〔2〕静止領域と判定した領域について、画素値の分散などを算出することにより、そ の領域の平坦度合いを算出し(ステップ11)、
〔3〕その算出した平坦度合いと量子化ステップサイズとを基に、ちらつき度合いを判 定し(ステップ12)、
〔4〕ちらつき度合いがある程度高い場合には、その程度に応じて、ちらつき度合いが 高い予測ブロックサイズを拡大する形で、予測ブロックサイズを決定し(ステッ プ13)、
〔5〕さらに、ちらつき度合いに応じて、予測モードを決定し(ステップ14)、
〔6〕一方、静止領域かどうかの判定で動領域と判定した領域と、静止領域と判定した ものの、ちらつき度合いが低いと判定した領域とについては、通常の予測ブロッ クサイズおよび予測モードの決定処理を行い(ステップ15)、
〔7〕そして、符号化を行う(ステップ16)
という手順をとる。
これから、ステップ11では、下式に示すL2分散やL1分散に従って画素値の分散を算出することで、符号化対象領域の平坦度合いを算出する。ここで、s(i,j)は符号化対象領域内の位置(i,j)の画素値を示し、<s>はその平均値を示す。
ステップ12では、ステップ11で算出された符号化対象領域の平坦度合いを受けて、
・符号化対象フレームまたは符号化済みフレームの平坦度合いの平均値
・予め与えられている固定された閾値
という2つの値と符号化対象領域の平坦度合いとの比較結果から、符号化対象領域のちらつき度合いを推定する。
ステップ13では、ステップ12でちらつき度合いが中程度以上と判定された場合について予測ブロックサイズを決定する。
ステップ14では、ステップ12でちらつき度合いが中程度以上と判定された場合について予測モードを決定する。
図4に、ちらつき度合いに応じて、H.264での予測モードおよび予測ブロックサイズを制限する一例を図示する。
本発明の映像符号化装置1では、先ず最初に、ステップ20で、符号化対象のマクロブロックについて、下式に従って輝度信号の平均値“diffn,t ”を算出する。
続いて、ステップ21で、符号化対象のマクロブロックnの輝度平均値“diffn,t ”と、過去にフレーム内符号化を行ったフレームTにおける同位置のマクロブロックの輝度平均値“diffn,T ”とから、その差分絶対値を算出する。そして、その算出した差分絶対値が閾値THDIFF以下の場合は、静止領域と判定する。動領域と判定した場合には、ステップ29に進んで、通常の予測モード選択と予測ブロックサイズ選択とを行う。
符号化対象のマクロブロックnが静止領域であると判定した場合には、ステップ22に進んで、符号化対象のマクロブロックnの量子化パラメータQPn と閾値THQPとを比較することで、量子化パラメータQPn の大きさを評価する。量子化パラメータQPn が閾値THQPより小さい場合は、ちらつき度合いが低い領域と判定して、ステップ29に進んで、通常の予測モード選択と予測ブロックサイズ選択とを行う。
量子化パラメータQPn が閾値THQPより大きい場合には、ステップ23に進んで、符号化対象のマクロブロックnを4つに分割した8×8サイズの小ブロックのそれぞれについて、下式に従って、輝度信号のL1分散“ actn ”を算出する。
actmin = min( act0 , act1 , act2 , act3 )
actmax = max( act0 , act1 , act2 , act3 )
L1分散の最小値actmin と、L1分散の最大値actmax を算出する。
続いて、ステップ24で、下記の条件(a)のみを満たした場合には、符号化対象のマクロブロックのちらつき度合いは中程度と判定し、下記の条件(a)と条件(b)とを同時に満たした場合には、符号化対象のマクロブロックのちらつき度合いは高いと判定し、下記の条件(a)と条件(b)のいずれも満たさない場合には、符号化対象のマクロブロックのちらつき度合いは低いと判定する。
条件(b): actmax <actavg
ここで、actavg は直前に符号化したフレームのactmin の平均値、THACT は平坦領域判定のための閾値である。
ちらつき度合いが高いと判定した符号化対象のマクロブロックについては、ステップ25に進んで、量子化パラメータQPn を1だけ減じることで、ちらつき度合いを減らすようにする。そして、ちらつき度合いが中程度と判定した符号化対象のマクロブロックについては、ステップ26に進んで、量子化パラメータQPn を1だけ減じることで、ちらつき度合いを減らすようにする。
ちらつき度合いが高いと判定した符号化対象のマクロブロックについては、ステップ25で量子化パラメータQPn を1だけ減じた後、ステップ27に進んで、予測ブロックサイズを16×16画素に決定して、予測モードをDC予測モードに決定する。
ステップ27,28,29で、予測モード選択と予測ブロックサイズ選択とを終えると、最後に、ステップ30で、符号化処理を実行する。
10 符号化処理部
11 輝度平均値算出部
12 静止領域判定部
13 L1分散算出部
14 L1分散平均値算出部
15 L1分散比較部
16 量子化パラメータ評価部
17 量子化パラメータ変更部
18 予測モード制御部
19 第1の予測部
20 第2の予測部
21 第3の予測部
22 切替部
Claims (4)
- 映像のフレーム内予測符号化を制御するフレーム内予測符号化制御方法であって、
フレーム内予測符号化の対象となる符号化対象領域が静止領域であるのか否かを判定する過程と、
上記静止領域と判定した符号化対象領域の平坦度合いを算出する過程と、
上記静止領域と判定した符号化対象領域について、上記算出した平坦度合いと所定の閾値とを比較することで、平坦なほど高いちらつき度合いを示すちらつき度合いレベルの内のどのレベルに属するのかを判断することにより、上記算出した平坦度合いの示すちらつき度合いのレベルを推定する過程と、
符号化対象領域の符号化に利用可能な予測モードを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測モードが絞られる形で定められた利用可能な予測モードの内の上記推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測モードに制限するか、符号化対象領域の符号化に利用可能な予測ブロックサイズを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測ブロックサイズが絞られる形で定められた利用可能な予測ブロックサイズの内の上記推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測ブロックサイズに制限するか、その両方について制限する過程とを備えることを、
特徴とするフレーム内予測符号化制御方法。 - 映像のフレーム内予測符号化を制御するフレーム内予測符号化制御装置であって、
フレーム内予測符号化の対象となる符号化対象領域が静止領域であるのか否かを判定する手段と、
上記静止領域と判定した符号化対象領域の平坦度合いを算出する手段と、
上記静止領域と判定した符号化対象領域について、上記算出した平坦度合いと所定の閾値とを比較することで、平坦なほど高いちらつき度合いを示すちらつき度合いレベルの内のどのレベルに属するのかを判断することにより、上記算出した平坦度合いの示すちらつき度合いのレベルを推定する手段と、
符号化対象領域の符号化に利用可能な予測モードを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測モードが絞られる形で定められた利用可能な予測モードの内の上記推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測モードに制限するか、符号化対象領域の符号化に利用可能な予測ブロックサイズを、ちらつき度合いが高いレベルほど利用可能な予測ブロックサイズが絞られる形で定められた利用可能な予測ブロックサイズの内の上記推定したちらつき度合いのレベルに対応付けて定められた利用可能な予測ブロックサイズに制限するか、その両方について制限する手段とを備えることを、
特徴とするフレーム内予測符号化制御装置。 - 請求項1に記載のフレーム内予測符号化制御方法の各過程をコンピュータに実行させるためのフレーム内予測符号化制御プログラム。
- 請求項1に記載のフレーム内予測符号化制御方法の各過程をコンピュータに実行させるためのフレーム内予測符号化制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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