JP4837047B2 - ビデオ信号をグループ別にエンコーディングおよびデコーディングする方法および装置 - Google Patents

ビデオ信号をグループ別にエンコーディングおよびデコーディングする方法および装置 Download PDF

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Description

本発明はビデオ信号の符号化および復号化に関するものであって、より詳細にはビデオ信号をグループ別にエンコーディングおよびデコーディングする方法および装置に関するものである。
インターネットを含む情報通信技術が発達につれて文字、音声だけではなく画像通信が増加している。既存の文字中心の通信方式では消費者の多様な欲求を充足させることができないため、文字、映像、音楽など多様な形態の特性を収容できるマルチメディアサービスが増加している。マルチメディアデータはその量がぼう大であるため、大容量の保存媒体を必要とし、伝送時に広い帯域幅を必要とする。したがって文字、映像、オーディオを含むマルチメディアデータを伝送するためには圧縮コーディング技法を使用することが必須的である。
データを圧縮する基本的な原理はデータの重複（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）要素を除去する過程である。イメージで同一色やオブジェクトが繰り返されるような空間的重複や、動画フレームで隣接のフレームがほとんど変化しない場合、およびオーディオで同じ音が引き継ぎ繰り返されるような時間的重複、またはである間の視覚および知覚能力が高い周波数に鈍感なことを考慮した心理視覚の重複を除去することによってデータを圧縮することができる。一般的なビデオコーディング方法において、時間的重複はモーション補償に基づく時間的フィルタリング（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）によって除去し、空間的重複は空間的変換（ｓｐａｔｉａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって除去する。
データの重複を除去した結果は、再び量子化過程によって所定の量子化ステップにしたがって損失符号化される。前記量子化された結果は、最終的にエントロピ符号化（ｅｎｔｒｏｐｙ ｃｏｄｉｎｇ）によって最終的に無損失符号化される。
現在、ＩＳＯ／ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ／ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）とＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）のビデオ専門家の集いのＪＶＴ（Ｊｏｉｎｔ Ｖｉｄｅｏ Ｔｅａｍ）で進行中のスケーラブルビデオコーディング（以下、ＳＶＣという）草案（ｄｒａｆｔ）では、既存のＨ．２６４に基づく、図１の例のような多階層基盤のコーディング技術に関する研究が盛んに進められている。
図１はブロックを基盤としたＶＬＣを示す図である。可変長符号化（ＶＬＣ、Ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｅｎｇｔｈ ｃｏｄｉｎｇ）は統計特性に基づく無損失圧縮技法の一種であり、入力シンボル（ｓｙｍｂｏｌ）の出現確率にしたがって互いに異なる長さのコードワード（ｃｏｄｅｗｏｒｄ）を割り当てることによって圧縮性能を向上させる方法である。このような方法の代表的な例では、ハフマン符号（Ｈｕｆｆｍａｎ ｃｏｄｅ）を挙げることができる。
表１は、Ｈ．２６４のベースラインプロピル（ｂａｓｅｌｉｎｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）で使われるＥｘｐ−Ｇｏｌｏｍｂ ｃｏｄｅであって、ほぼすべてのシンボルに対して予測値との差異をエンコーディングするＨ．２６４の特性上、０に近い値がしばしば出るため、０に近いほど短いビットを割り当てる方法で全体ビットを最小化する。
Figure 0004837047
 Ｈ．２６４をはじめとする多くの映像圧縮方法は、マクロブロック（ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ）単位で圧縮を行う。すなわち、ＶＬＣを適用する時、各マクロブロック別、あるいはサブブロック（ｓｕｂｂｌｏｃｋ）別に各々コーディングをする。例えばＨ．２６４のマクロブロック文法（ｓｙｎｔａｘ）に定義されているｃｂｐ（ｃｏｄｅｄ ｂｌｏｃｋ ｐａｔｔｅｒｎ）の場合、マクロブロックごとに６ビットずつ割り当てられており、これらが各マクロブロックごとにＥｘｐ−Ｇｏｌｏｍｂ ｃｏｄｅと表現されてコーディングされる。図１はブロック基盤のＶＬＣ圧縮方法を示すものであり、各ブロックに存在するシンボル（ｘ、ｙ）をＶＬＣテーブルと比較し、該当コードワード（ｃ（ｘ）、ｃ（ｙ））をビットストリームに保存する。
既存のＶＬＣ方法が有する問題点は、各シンボルが有する最小ビット数が１という限界であることにある。すなわち、例えば一つのフレームに１００個のシンボルがある場合、すべての値が０であるとしても１００ビットが必要されることである。これは隣接したシンボル間に有する類似性を最大に活用できないからである。これに比べて、算術的コーディング（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｃｏｄｉｎｇ）の場合は、１個のｓｙｍｂｏｌに対するビット数を１以下にすることができるため、隣接したシンボルのあいだの類似性が非常に大きい場合、さらに効率的にコーディングすることが可能な長所がある。
Ｈ．２６４ ｓｃａｌａｂｌｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎの場合、多層（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ）構造を有しており、上位層に割り当てられるビット数が一般的な単一層（ｓｉｎｇｌｅ−ｌａｙｅｒ）構造に比べてはるかに少ない。したがって、上位層では多くのシンボルが０となる場合が多く、これは隣接したシンボルとのあいだの類似性が既存の単一層Ｈ．２６４に比べてより大きいということを意味する。特に、低ビット率環境ではこのような現象が目立つ。例えば、Ｈ．２６４のｃｏｄｅｄ ｂｌｏｃｋ ｐａｔｔｅｒｎ（ｃｂｐ）は、該当８ｘ８サブブロック内に実際にコーディングしなければならない係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）があるかを示すフラッグである。単一層である場合は、この値が０となることがそれほど多くないが、マルチ層構造である場合、上位層では多くの場合下位層から良い予測信号を得ることができるため、ｃｂｐが０となる場合が多い。このような場合、ＶＬＣではこのような現象を最大に活用するのが難しい。したがって、Ｈ．２６４ ｓｃａｌａｂｌｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎの場合、上位層では既存ＶＬＣが有する問題を解決するための方法が必要とされる。
本発明は前記した問題点を改善するために案出されたものであって、本発明は同一な情報を有するシンボルのコーディング効率を上げる方法および装置を提供することにその目的がある。
本発明のまた他の目的は、ブロック間に重畳される情報を除去して、圧縮率を高めることにある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていないまた他の目的は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
本発明の一実施形態によるエンコーディング方法は、多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化する方法において、所定の値と同一な値のシンボルを有する二つ以上のブロックをグルーピングする段階、前記グルーピングされたブロックの情報を示すグループ別のシンボルを生成する段階、および前記グループ別のシンボルを符号化する段階とを含む。
本発明の一実施形態によるデコーディング方法は、多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化する方法において、所定の値と同一なシンボルを有するブロックをグルーピングされた情報を抽出する段階、前記抽出した情報に応じ、前記ビデオ信号を構成するブロックの符号化の可否を判断する段階、および前記判断した結果によって前記所定の値を抽出して、前記ブロックを復号化する段階とを含む。
本発明の一実施形態による多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダは、所定の値と同一な値のシンボルを有する二つ以上のブロックをグルーピングする方式を決定するグルーピング決定部、前記グルーピングされたブロックの情報を示すグループ別のシンボルに対する少なくとも一つのパスビットを設定するパスビット設定部、および前記グループ別のシンボルを符号化するシンボルエンコーディング部とを含む。
本発明の一実施形態による多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダは、所定の値と同一なシンボルを有するブロックをグルーピングした情報を抽出するグルーピング情報抽出部、前記抽出した情報に応じ、前記ビデオ信号を構成するブロックの符号化の可否を判断するパスビット判断部、および前記判断した結果によって前記所定の値を抽出して、前記ブロックを復号化するシンボル生成部とを含む。
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に後述する実施形態を参照することにより明確になるだろう。しかし、本発の目的は、以下に開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態によっても達成可能である。したがって、以下の実施形態は単に、本発明の開示を十全たるものとし、当業者に本発明の範囲を認識させるために提供するものである。すなわち、本発明の範囲はあくまで、請求項に記載された発明によってのみ規定される。明細書全体において同一参照符号は同一構成要素を指称する。
以下、本発明の実施形態によって、ビデオ信号をグループ別にエンコーディングおよびデコーディングする方法および装置を説明するため、ブロック図または処理フローチャートを参照して本発明について説明する。この時、処理フローチャートの各ブロックとフローチャートの組み合わせはコンピュータプログラムインストラクションによって行うことができることを理解できであろう。これらコンピュータプログラムインストラクションは凡庸コンピュータ、特殊用コンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備のプロセッサに搭載され得るため、コンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備のプロセッサによって実行されるそのインストラクションがフローチャートブロックで説明された機能を果たす手段を生成する。これらコンピュータプログラムインストラクションは、特定方式で機能を果たすためにコンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備を指向できるコンピュータ利用可能またはコンピュータ判読可能なメモリに保存することも可能である。したがって、そのコンピュータの利用可能またはコンピュータの判読可能なメモリに保存されたインストラクションは、フローチャートブロックで説明された機能を果たすインストラクション手段を含む製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムインストラクションは、コンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備上に搭載されることも可能であるため、コンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備上で一連の動作段階が行われ、コンピュータで実行されるプロセスを生成して、コンピュータまたはその他プログラム可能なデータプロセシング装備を実行するインストラクションはフローチャートブロックで説明された機能を果たすための段階を提供することも可能である。
図２は本発明の一実施形態によるグループシンボルコーディングの過程を示す図である。
予め定義されたグループサイズ（ｇｒｏｕｐ ｓｉｚｅ）Ｎがある場合、シンボルＮ個をまとめてコーディングすることができる。すなわち、図２で４つのブロック２０２、２０４、２０６、２０８に含まれるシンボルを一つのグループでグルーピングすることができる。この時各シンボルの値が、予め定められた値または他の情報を参照した結果、予測した値と一致すれば、このシンボルに対してはエンコーディングを実行しない。そしてこのＮ個のブロックのシンボルが前記予め約束された値または予測した値と一致するかの可否を示すためにパスビット（ｐａｓｓ ｂｉｔ）を設定する。一致する場合は、パスビットを１と設定し、該当グループに含まれたブロックはエンコーディングせず、一致しない場合には、パスビットを１と設定し、従来のＶＬＣコーディングを実行する。
すなわち、シンボルＮ個を一つのグループと見なし、これに対する予測値（または予め定義された値）を求めった後、Ｎ個のシンボルすべてが予測値と同一であれば、パスビットを１と設定し、Ｎ個のシンボルすべてをエンコーディングせずスキップする。もし、予測値と同一ではない値があれば、パスビットを０と設定し、Ｎ個のシンボルをまとめて、一つのシンボルとみなしアＶＬＣを実行したり、Ｎ個のシンボルを既存の方法のとおりに各々ＶＬＣしたりする。この場合、パスビットは総シンボルの数がＭ個であるとした時、Ｍ／Ｎ個だけが挿入されるため、既存の方法に比べて、追加的にＭ／Ｎ ｂｉｔがさらに消耗するが、パスビットが１である場合が頻繁に生じるのであれば、Ｎ個のシンボルをコーディングしなくても良いため、全体的に圧縮性能が向上することができる。
図３は本発明の一実施形態によるシンボルのエンコーディング例を示す図である。Ｎのサイズが４である場合を示している。説明の便宜のため、４ｘ４で構成されたブロックの集合３１０を例とする。しかし、本発明の実現がこれに限定されるものではなく、さらに多い数のブロック（サブブロックあるいはマクロブロック）、またはスライス、フレーム単位で実現することができる。本明細書におけるブロックは、ブロックとサブブロック、マクロブロックにすべて適用できることを意味し、このようなブロックは８ｘ８ブロック、４ｘ４ブロック、モーションパーテーションブロック（ｍｏｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）の実施形態である。図３において、ブロックの集合３１０で各ブロックに含まれるシンボルの値がｋ、ｍ、ｎ、０がある時、４個のブロックがすべて０である場合、パスビットを使用する。したがって、最初の４個のブロックはパスビットを０とし、各々のシンボルに対してコーディングしたりまたは４個のブロック全体（「ｋｍｎ０」）に対してコーディングを実行したりする。
次に、４つのブロックである３０１ではすべてが０であるため、パスビットを１と設定し、コーディングしない。３列目の４個のブロックは、最後のブロックのシンボル値がｋであるため、パスビットを０と設定し、最初のビットと共に各々コーディングしたりまたは「０００ｋ」に対してコーディングを実行したりすることができる。４列目の４個のブロック３０２もやはりモード０であるため、３０１のようにパスビットを１と設定しコーディングしない。
前上の過程にしたがい４個のシンボルをまとめてコーディングした３１１の場合と各々に対してコーディングした３１２に分けることができる。ここで、０の値は一実施形態であり、予め定められた値または予測された値との残差で生じた値でありうる。例えば、予測したデータとの異が０である場合にパスビットを設定する基準となることができる。
また、３１１と３１２でパスビットとコーディングするデータが混ざっているが、これとは異に、パスビットとコーディングするデータを分離して送ることができる。これはビデオエンコーディング時のビデオストリームにどのような方式でコーディングするかによって変わり得る。
デコーダ側はパスビットが１である場合には、予め約束された値を使ったり予測値を求めたりした後、この値でＮ個のシンボル値を設定し、パスビットが０である場合には、既存の方法のようにＮ個のシンボルをパーシングする。このような過程は非常に簡単であるため付加的な演算量は殆どないと言える。
図４は図３と異なり、グループ自体にパスビットを設定することとは異なり、Ｎ個のグループで固定させず、シンボルが予測値または予め約束された値と同じである場合、０と設定するものの、Ｍ以上の０が生じる場合、ＲＬＣ方式でコーディングできるようにする方法を示している。しかし、０のサイズが長くなる場合、長さが長い０に対するランを割り当て時に効率が落ち得るため、図４の実施形態では最大０の長さに対する限界値Ｍを８と設定した。４０１内のブロックは図３のブロックと同じである。各ブロックの値に応じパスビットを１と０と設定する。各ブロックのシンボル値が予測値または予め定めた値と同一な値であるため、エンコーディングをしないことを知らせるようにパスビットを１と設定し、その他の場合には０と設定する。したがって、４０１ブロックは４２１のように連続した１で示され、４０２ブロックもやはり４２２のように連続したブロックで示される。
前記パスビットをまたＲＬＣによって圧縮すれば、デコーダ側ではパスビットに応じパスビットが１である場合、該当ブロックのエンコーディングされた値がなくても予め約束されたまたは予測された値を用いることができる。したがって、エンコーディングされた値を別に送る必要がないため、コーディングの効率が向上する。
前記の方式の他にも、各グループされたシンボルに対してパスビットを設定せず、ＲＬＣを実行することができる。図４の例で４個のブロックを一つのグループでグルーピングし、シンボルをエンコーディングする場合、４５０のように実現することができる。
例えば、最初のグループであるｋｍｎ０、２番目のグループである００００、３番目のグループである０００ｋ、４番目のグループは００００に対してＲＬＣを実行する方法も可能である。例えばブロックが有するｃｂｐの値またはｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値を所定のグループサイズだけグルーピングし、これに対してシンボルをコーディングすることができる。
この過程で多くの値が０で構成され、ランの長さが過度に長くなる場合を防ぐためにランの最大値を制限することができる。
すなわち、ブロックに存在する情報が同一な値を有する可能性が高い場合、ビットの効率を上げるためにグルーピングを行い、エンコーディングを実行し、グルーピングをする一実施形態でパスビットを設定したり、グルーピングを行いブロック別にＲＬＣを実行したりすることができる。
ランの値をエンコーディング時ＶＬＣ方式でコーディングすることができ、その実施形態ではｅｘｐ−ｇｏｌｏｍｂとＵＶＬＣ ｃｏｄｅを含む。
また、図３または図４で使ったパスビットの１、０の設定値は実現によって変わる。すなわち、データが予測値または予め約束された値と同一な場合に、パスビットを１と設定することもでき、０と設定することもできるが、これはエンコーダ側およびデコーダ側の約束によって変わり得る。
図３または図４からみた例は、ブロック（サブブロックあるいはマクロブロック）の多様なシンボルに適用することが可能である。予測された値と一致する値が多い場合に、予測された値をそのまま用いるのかを示すことができるように情報を提供することができる。
例えば、Ｈ．２６４ ＳＥ（ｓｃａｌａｂｌｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）には、ブロックごとに残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）というものがあって、この値が１であれば、下位階層の残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）情報を上位階層の残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）をコーディングする時、活用する。この残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）はブロックごとに１ビットずつ占めるため、ＶＬＣ（ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｅｎｇｔｈ ｃｏｄｉｎｇ）ではなく、単純に０あるいは１がビットストリームに保存される。この残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）は下位階層の残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）エネルギーと非常に密接な関係があるが、例えば下位階層の残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）エネルギーが０ではない場合、残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）は１である確率が高く、エネルギーが０であれば残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）は０である確率が高い。
したがって、図３または図４のグループＶＬＣを適用するために、ｉｓＢａｓｅＲｅｓｉｄｕａｌＡｖａｉｌａｂｌｅ（ｎ）という値を定義することができる。この値は、ｎ番目のブロックに対して、下位階層の残差エネルギーが０ではなければ１の値を、０であれば０の値を有する変数である。すなわち、グループサイズＮに対して、Ｎ個の残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）の値がｉｓＢａｓｅＲｅｓｉｄｕａｌＡｖａｉｌａｂｌｅ（ｎ）と同一であれば、パスビットを１とし、ビットストリームに記録した後、残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）をコーディングしない。そうではない場合は、ｐａｓｓ ｂｉｔを０とし、ビットストリームに記録した後、Ｎ個の残差予測フラッグをビットストリームに使用する。この時、Ｎ個の残差予測フラッグをビットストリームに使用する方法は、Ｎ ｂｉｔで各々使用することも可能であり、Ｎビットｅｘｐ−ｇｏｌｏｍｂ ｃｏｄｅでコーディングすることも可能であることは図３で分かった。
同様な方式でＣＢＰコーディングにも適用することができる。Ｃｂｐは６ビット（ｌｕｍａ ４ビット、ｃｈｒｏｍａ ２ビット）で構成されており、ブロックごとにｅｘｐ−ｇｏｌｏｍｂ ｃｏｄｅで対応してコーディングされる。残差予測フラッグ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｌａｇ）と同様にＨ．２６４ ＳＥの場合、上位層ではｃｂｐ全体が０である場合が非常に多いが、この場合現在はｅｘｐ−ｇｏｌｏｍｂ ｃｏｄｅが使用されるため効率的であると見られない。したがって、前述した通りｐａｓｓ ｂｉｔを使用してすべて０である場合、ｐａｓｓ ｂｉｔを１とし、Ｎ個のｃｂｐをすべてエンコーディングせずスキップする形態で構成することができる。
図５は本発明の一実施形態によるグループ単位でパスビットを設定するエンコーディング順序を示す図である。
グループのサイズであるＮ個のブロックのシンボル値をチェックする（Ｓ５０２）。シンボルの値は前述した残差予測フラッグ、ＣＢＰなどブロックを構成する値のうちから多様に適用することが可能である。Ｎ個のブロックのシンボルがすべて予測された値または予め約束された値と同一な値を有するかを検討する（Ｓ５１０）。同一な値を有するなら、Ｎ個のブロックのシンボル全体に対するパスビットを１と設定して該当シンボルをエンコーディングしない（Ｓ５２０）。これに対し、Ｎ個のブロックのシンボルのうち一つでも予測された値または予め約束された値と同一ではない値を有するなら、Ｎ個のブロックのシンボルに対するパスビットを０と設定し、シンボルに対してエンコーディングを実行する（Ｓ５３０）。そして、以後エンコーディングするシンボルが存在するのかをチェックする（Ｓ５４０）。存在する場合、Ｓ５０２段階でＮ個のシンボルに対して同一な値を有するかの可否をチェックする過程を行う。パスビットの情報はエンコーディングされたシンボルと共にビットストリームに追加することができる。
図６は本発明の一実施形態によるパスビットを設定してパスビットに対してＲＬＣを実行するエンコーディング順序を示す図である。
ブロックのシンボル値をチェックする（Ｓ６０２）。シンボル値が予測された値または予め約束された値と同一な値を有するのかを比較する（Ｓ６１０）。仮にシンボルが同一な値を有するなら、シンボルに対するパスビットを１と設定してシンボルをエンコーディングしない（Ｓ６２０）。これに対し、シンボルが同一な値を有していなければ、シンボルに対するパスビットを０と設定してシンボルに対するエンコーディングを実行する（Ｓ６３０）。そして、これ以上エンコーディングするシンボルが存在するのかをチェックする（Ｓ６４０）。エンコーディングするシンボルが存在すればＳ６０２段階からまた行う。一方、これ以上エンコーディングするシンボルが存在しなければ、パスビットに対してＲＬＣを実行する（Ｓ６５０）。この時、パスビットの値が、１が連続的に長く存在する場合には、予め定められた長さだけに対してランを構成して、エンコーディングすることができる。そして、エンコーディングされたシンボルを共にビットストリームに追加することができる。
図５と６で見たように、グループに対する情報とグループ別パスビットを送信することが必要とされる。グループに対する情報は予め約束することができ、特定間隔をおいて伝送することができる。例えば、フレーム別にグループ情報を設定したり、またはスライスそれほどグループ情報を設定したりする場合には、グループ値をビットストリーム内に別途に設定する。そして、パスビットはブロックのシンボルと共に伝送されたり、所定グループサイズだけ予めパスビットを伝送したりすることができる。
図７は本発明の一実施形態によるデコーディング順序を示す図である。デコーダはグルーピングに関する情報をビットストリームから抽出する（Ｓ７０２）。エンコーディングされた方式にしたがい、グルーピングに関する情報、例えばグループのサイズ、パスビットの設定値、ＲＬＣ方式で行われたのか、またはグループに対して一つのパスビットが設定されたのかなどの情報を抽出することができる。
そして、グルーピング情報を使用し各ブロックのコーディングの可否を判断する（Ｓ７１０）。ブロックがコーディングされた場合、該当ブロックのシンボルをデコーディングする（Ｓ７２０）。これに対し、該当ブロックがコーディングされていない場合、該当ブロックのシンボルの値を予め定義されたり約束された値または下位階層などで予測された値を用いて生成したり設定したりする（Ｓ７３０）。
グループに含まれるブロックの数を示すグループサイズ（Ｇｒｏｕｐ ｓｉｚｅ）は、定数とすることが最も簡単な方式であるが、さらに効率的にするためには最適のグループサイズを推定し、これをスライスヘッダー（ｓｌｉｃｅ ｈｅａｄｅｒ）のようなところに入れて伝送することができる。エンコーダ側では色々なグループサイズに対して実際にコーディングをしてみて、最も少ないビット数を有するグループサイズＮをスライスヘッダーに入れて伝送することができる。デコーダ側では伝送されたグループサイズから残りシンボルをパーシングすることができる。
本実施形態で使用される「〜部」という用語、すなわち「〜モジュール」または「〜テーブル」などはソフトウェア、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）または注文型半導体（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）のようなハードウェアの構成要素を意味し、モジュールはある機能を果たす。しかし、モジュールはソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。モジュールは、アドレッシングできる保存媒体にあるように構成することもでき、またはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成することもできる。したがって、実施形態でのモジュールは、ソフトウェアの構成要素、オブジェクト指向ソフトウェアの構成要素、クラスの構成要素およびタスクの構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシーザ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。構成要素とモジュールが提供する機能はさらに小さい数の構成要素およびモジュールに結合されたり追加的な構成要素とモジュールにさらに分離したりすることができる。のみならず、構成要素およびモジュールはデバイス内の一つまたはそれ以上のＣＰＵを再生させるように実現されることもできる。
図８は本発明の一実施形態によるエンコーダのエントロピエンコーディング部の構成を示す図である。
本来のビデオシーケンスはＦＧＳ階層エンコーダ６００に入力されて、同時にダウンサンプリング部５５０によってダウンサンプリング（階層間に解像度の変化がある場合に限る）された後、基礎階層エンコーダ５００に入力される。
予測部６１０は、現在ブロックにおいて所定の方法で予測されたイメージを差分することによって残差信号を求める。前記予測方法では方向的イントラ予測、インター予測、イントラベース予測、および残差予測などがある。
変換部６２０は、前記求めた残差信号をＤＣＴ、ウェーブレット変換など空間的変換技法を用いて変換し、変換係数を生成する。
量子化部６３０は、前記変換係数を所定の量子化ステップで量子化して（量子化ステップが大きいほどデータの損失または圧縮率が高い）量子化係数を生成する。
ＦＧＳ階層エンコーダ６００と同様に、基礎階層エンコーダ５００も同一な機能の予測部５１０、変換部５２０、および量子化部５３０を含む。ただし、予測部５１０はイントラベース予測や残差予測は使用できないであろう。
エントロピエンコーダ６４０は、前記量子化係数を無損失符号化してＦＧＳ階層ビットストリームを出力して、同様にエントロピエンコーダ５４０は基礎階層ビットストリームを出力する。Ｍｕｘ６５０は、ＦＧＳ階層ビットストリームと基礎階層ビットストリームを結合してビデオデコーダ端に伝送するビットストリームを生成する。
ＦＧＳ階層エントロピエンコーダ６４０を見れば、グルーピング決定部６４２、パスビット設定部６４４、シンボルエンコーディング部６４６を含む。
グルーピング決定部６４２は、該当スライス、またはフレーム内のブロックに対してどのようなサイズにグルーピングするのか、またはグルーピングした場合各々のシンボルに対してパスビットを設定するのか、そうではなければグループ一つに対してパスビットを設定するのかなどを決定する。
パスビット設定部６４４は前記決定されたグルーピング方式にしたがい、図３ないし図６に提示された方式でパスビットを設定する。シンボルエンコーディング部６４６はパスビットによってエンコーディングする必要がないシンボルに対してはエンコーディングを実行せず、その他のシンボルに対してエンコーディングを実行する。またグルーピング方式にしたがいパスビットに対してエンコーディングを実行することができる。そして、グルーピング決定部６４２で決定したグループのサイズ、グルーピング方式を示す情報をスライス、フレームのヘッダーに挿入し、エンコーディングすることができる。
図８ではＦＧＳ階層エンコーダ６００のエントロピエンコーダ６４０に前記グループ別エンコーディング方式を適用した。これはＦＧＳ階層のブロックのシンボルが０または１の一つの値を有する場合が多いからである。したがって前記ＦＧＳ階層エンコーダ６００のエントロピエンコーダ６４０に実現された方式は他の階層のエンコーダにも適用することが可能である。
図９は本発明の一実施形態によるデコーダのエントロピデコーディング部の構成を示す図である。
入力されるビットストリームは、Ｄｅｍｕｘ８６０を通しＦＧＳ階層ビットストリームおよび基礎階層ビットストリームに分離されてＦＧＳ階層デコーダ８００および基礎階層デコーダ７００に各々提供される。
エントロピデコーダ８１０は、エントロピエンコーダ６４０と対応される方式で無損失復号化を行い、量子化係数を復元する。エントロピデコーダ８１０は、グルーピング情報抽出部８１２、パスビット判断部８１４、シンボル生成部８１６を含む。グルーピング情報抽出部８１２はビットストリームでグループサイズ、グルーピング方式などに対する情報を抽出する。前記情報はスライス、またはフレーム別に設定することができるため、スライスヘッダーまたはフレームのヘッダーで抽出することができる。
パスビット判断部８１４は、抽出したグループ情報とグルーピング方式にしたがいパスビットを抽出して各ブロックのシンボルのエンコーディングの可否を判断する。そして、判断の結果によって図７で見たようにシンボルの値をデコーディングする。例えば、エンコーダ側でパスビットのみを設定し、エンコーディングしないシンボルの場合、該当シンボルの値は予め約束された値または下位階層で予測することが可能な値を有するため、この値を有するように設定する。
逆量子化部８２０は、前記復元されたシンボルの情報を量子化部６３０で使用された量子化ステップで逆量子化する。
逆変換部８３０は、前記逆量子化された結果を逆ＤＣＴ変換、逆ウェーブレット変換などの逆空間的変換技法を用いて逆変換する。
逆例側部８４０は、予測部６１０で求めた予測イメージを同一な方式で求め、前記求めた予測イメージを前記逆変換された結果と加算することによってビデオシーケンスを復元する。
ＦＧＳ階層デコーダ８００と同様に、基礎階層デコーダ７００も同一な機能のエントロピデコーダ７１０、逆量子化部７２０、逆変換部７３０、および逆予測部７４０を含む。
図９ではＦＧＳ階層デコーダ８００のエントロピデコーダ８１０に前記グループ別デコーディング方式を適用した。これはＦＧＳ階層のブロックのシンボルが０または１の一つの値を有する場合が多いからである。したがって、前記ＦＧＳ階層デコーダ８００のエントロピデコーダ８１０で実行された方式は他の階層のデコーダにも適用することが可能である。
本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明を、その技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で、他の具体的な形態において実施されうるということを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないと理解しなければならない。本発明の範囲は前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
本発明を実現することによって、ブロック基盤のシンボルコーディング時、低ビット率での圧縮性能を向上させることができる。
本発明を実現することによって、圧縮過程なしで繰り返し同一な値を有するシンボルに対する効率的な圧縮効率を提供することができる。
ブロックを基盤としたＶＬＣを示す図である。 本発明の一実施形態によるグループシンボルコーディングの過程を示す図である。 本発明の一実施形態によるシンボルのエンコーディングの例を示す図である。 本発明の他の実施形態によるシンボルのエンコーディングの例を示す図である。 本発明の一実施形態によるグループ単位でパスビットを設定するエンコーディング順序を示す図である。 本発明の一実施形態によるパスビットを設定してパスビットに対してＲＬＣを実行するエンコーディング順序を示す図である。 本発明の一実施形態によるデコーディング順序を示す図である。 本発明の一実施形態によるエンコーダのエントロピエンコーディング部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるデコーダのエントロピデコーディング部の構成を示す図である。
符号の説明
６００ ＦＧＳ階層エンコーダ
６４０ エントロピエンコーダ
６４２ グルーピング決定部
６４４ パスビット設定部
６４６ シンボルエンコーディング部
８００ ＦＧＳ階層デコーダ
８１０ エントロピデコーダ
８１２ グルーピング情報抽出部
８１４ パスビット判断部
８１６ シンボル生成部

Claims (30)

  1. 多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化する方法において、
    二つ以上のブロックが所定の値と同一な値のシンボルを有する場合に、前記二つ以上のブロックをグループにグルーピングする段階と、
    グループにグルーピングされた前記二つ以上のブロックの各々のブロックの情報により示されるグループ別のシンボルを生成する段階と、
    グルーピングされた各グループのシンボルを符号化する段階と、
    を含むビデオ信号エンコーディング方法であって、
    前記グルーピングする段階の以前に、前記グループにグルーピングするブロックの数を算出する段階を含み、前記グループ別のシンボルを生成する段階は、前記グループにグルーピングされたブロックのシンボルに対して一つのパスビットを設定する段階を含む、
    ビデオ信号エンコーディング方法。
  2. 前記所定の値は、予め約束された値または下位階層で予測した結果を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  3. 前記グループ別のシンボルを生成する段階は、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対してパスビットを設定する段階を含み、
    前記グループ別のシンボルを符号化する段階は、前記シンボル各々に設定されたパスビットに対してＲＬＣを実行する段階を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  4. 前記所定の値は、ＣＢＰの値が０であることを含み、
    前記グループ別のシンボルを生成する段階は、前記二つ以上のブロックに含まれたＣＢＰが０である場合、前記グルーピングされたブロックに対するパスビットを設定する段階を含み、
    前記グループ別のシンボルを符号化する段階は、前記二つ以上のブロックのＣＢＰ値を符号化せずスキップする段階を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  5. 前記所定の値は、ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１であることを含み、前記グループ別のシンボルを生成する段階は、前記二つ以上のブロックに含まれたシンボルのｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１である場合、前記グルーピングされたブロックに対するパスビットを設定する段階を含み、
    前記グループ別のシンボルを符号化する段階は前記二つ以上のブロックのｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値を符号化せずスキップする段階を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  6. 前記グルーピングされるブロックの数または前記グループ別のシンボルの生成方式に対する情報を前記ブロックが含まれるスライスまたはフレームのヘッダーに含める段階を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  7. 前記グルーピングシンボルを生成する段階は、
    前記二つ以上のブロックに含まれたシンボルが前記所定の値である場合、前記シンボルを符号化せずスキップする段階を含む請求項１に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  8. 前記グルーピングシンボルを生成する段階は、
    前記グルーピングする段階でグルーピングされていないブロックと前記グルーピングする段階でグルーピングされたブロックを区分するようにパスビットを設定する段階とを含む請求項７に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  9. 前記グルーピングシンボルを生成する段階は、
    予め約束された数のブロックのシンボルが前記所定の値を含む場合、前記ブロックをグルーピングする段階を含む、請求項７に記載のビデオ信号エンコーディング方法。
  10. 多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化する方法において、
    二つ以上のブロックが所定の値と同一な値のシンボルを有する場合にグループにグルーピングした前記二つ以上のブロックから情報を抽出する段階と、
    前記抽出した情報に応じ、前記多階層ビデオ信号を構成するブロックの符号化の可否を判断する段階
    前記判断した結果によって前記所定の値を抽出して、前記ブロックを生成する段階と、
    を含むビデオ信号デコーディング方法であって、
    前記グルーピングする以前に、前記グループにグルーピングするブロックの数が算出され、前記ブロックの符号化の可否を判断する段階は、前記グループにグルーピングされたブロックのシンボルに対して設定された一つのパスビットを使用し判断する段階を含む、
    ビデオ信号エンコーディング方法。
  11. 前記グルーピングした情報を抽出する段階は、前記ブロックが含まれたスライスまたはフレームのヘッダーで前記グルーピングされるブロックの数または前記グループ別のシンボルの生成方式に対する情報を抽出する段階を含む請求項１０に記載のビデオ信号デコーディング方法。
  12. 前記所定の値は、予め約束された値または下位階層で予測した結果を含む請求項１０に記載のビデオ信号デコーディング方法。
  13. 前記ブロックの符号化の可否を判断する段階は、ＲＬＣを使用し、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対して設定されたパスビットを抽出する段階と、
    前記抽出されたパットビットを使用し、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対して符号化の可否を判断する段階と、を含む請求項１０に記載のビデオ信号デコーディング方法。
  14. 前記所定の値は、ＣＢＰの値が０であることを含み、
    前記ブロックを生成する段階は、
    前記グルーピングした情報を使用し、ブロックが前記所定の値と同一なシンボルを有する場合、前記ブロックのシンボルに対してデコーディングの過程なしで、前記ブロックのＣＢＰ値を０と設定する段階を含む請求項１０に記載のビデオ信号デコーディング方法。
  15. 前記所定の値は、ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１であることを含み、
    前記ブロックを生成する段階は、前記グルーピングした情報を使用し、ブロックが前記所定の値と同一なシンボルを有する場合、前記ブロックのシンボルに対してデコーディングの過程なしで、前記ブロックの下位階層の残差エネルギーを使用し、前記ブロックを生成する段階を含む、請求項１０に記載のビデオ信号デコーディング方法。
  16. 二つ以上のブロックが所定の値と同一な値のシンボルを有する場合に、前記二つ以上のブロックをグループにグルーピングする方式を決定するグルーピング決定部と、
    グループにグルーピングされた前記二つ以上のブロックの各々のブロックの情報により示されるグループ別のシンボルに対する少なくとも一つのパスビットを設定するパスビット設定部と、
    前記グループ別のシンボルを符号化するシンボルエンコーディング部と、を含む多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダであって、
    前記グルーピング決定部は、前記グルーピングする以前に、前記グループにグルーピングするブロックの数を算出し、前記パスビット設定部は、前記グループにグルーピングされたブロックのシンボルに対して一つのパスビットを設定する段階を含む多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  17. 前記所定の値は、予め約束された値または下位階層で予測した結果を含む請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  18. 前記パスビット設定部は、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対してパスビットを設定する段階を含み、
    前記シンボルエンコーディング部は、前記シンボル各々に設定されたパスビットに対してＲＬＣを実行する段階を含む請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  19. 前記所定の値はＣＢＰの値が０であることを含み、
    前記パスビット設定部は、前記二つ以上のブロックに含まれたＣＢＰが０である場合、前記グルーピングされたブロックに対するパスビットを設定し、
    前記シンボルエンコーディング部は、前記二つ以上のブロックのＣＢＰ値を符号化せずスキップする請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  20. 前記所定の値は、ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１であることを含み、
    前記パスビット設定部は、前記二つ以上のブロックに含まれたシンボルのｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１である場合、前記グルーピングされたブロックに対するパスビットを設定し、
    前記シンボルエンコーディング部は、前記二つ以上のブロックのｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値を符号化せずスキップする請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  21. 前記シンボルエンコーディング部は、前記グルーピングされるブロックの数または前記グループ別のシンボルの生成方式に対する情報を、前記ブロックが含まれるスライスまたはフレームのヘッダーに含める請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  22. 前記シンボルエンコーディング部は、前記二つ以上のブロックに含まれたシンボルが前記所定の値である場合、前記シンボルを符号化せずスキップする請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  23. 前記パスビット設定部は、グルーピングされていないブロックとグルーピングされたブロックを区分するようにパスビットを設定する請求項２２に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  24. 前記パスビット設定部は、予め約束された数のブロックのシンボルが前記所定の値を含む場合、前記ブロックをグルーピングするようにパスビットを設定する、請求項１６に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを符号化するビデオエンコーダ。
  25. 二つ以上のブロックが所定の値と同一な値のシンボルを有する場合に、前記二つ以上のブロックをグループにグルーピングした情報を抽出するグルーピング情報抽出部と、
    前記抽出した情報に応じ、前記ビデオ信号を構成するブロックの符号化の可否を判断するパスビット判断部と、
    前記判断した結果によって前記所定の値を抽出して、前記ブロックを生成するシンボル生成部と、を含む多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダであって、
    前記グルーピング情報抽出部は、前記グルーピングする以前に、前記グループにグルーピングするブロックの数を算出し、前記パスビット判断部は、前記グルーピングされたブロックのシンボルに対して設定された一つのパスビットを使用して判断する、多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
  26. 前記グルーピング情報抽出部は、前記ブロックが含まれたスライスまたはフレームのヘッダーで、前記グルーピングされるブロックの数または前記グループ別のシンボルの生成方式に対する情報を抽出する請求項２５に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
  27. 前記所定の値は、予め約束された値または下位階層で予測した結果を含む請求項２５に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
  28. 前記パスビット判断部は、ＲＬＣを使用し、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対して設定されたパスビットを抽出し、前記抽出されたパットビットを使用し、前記グルーピングされたブロックのシンボル各々に対して符号化の可否を判断する請求項２５に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
  29. 前記所定の値は、ＣＢＰの値が０であることを含み、
    前記シンボル生成部は、前記グルーピングした情報を使用しブロックが前記所定の値と同一なシンボルを有する場合、前記ブロックのシンボルに対してデコーディングの過程なしで、前記ブロックのＣＢＰ値を０と設定する請求項２５に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
  30. 前記所定の値は、ｒｅｓｉｄｕａｌ＿ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ＿ｆｌａｇの値が１であることを含み、
    前記シンボル生成部は、前記グルーピングした情報を使用しブロックが前記所定の値と同一なシンボルを有する場合、前記ブロックのシンボルに対してデコーディングの過程なしで、前記ブロックの下位階層の残差エネルギーを使用し前記ブロックを生成する請求項２５に記載の多階層ビデオ信号を構成するブロックを復号化するビデオデコーダ。
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