JP5057104B2 - イントラ予測モード選択方法及び動画像符号化と、これを用いた装置とプログラム - Google Patents

イントラ予測モード選択方法及び動画像符号化と、これを用いた装置とプログラム Download PDF

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Description

本発明は、イントラ予測を用いた動画像符号化技術におけるイントラ予測モードの選択方法及び動画像符号化に関し、これを利用した装置およびプログラムに適用して好適な発明である。
高圧縮率な動画像符号化方式としてISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding(AVC)がある（非特許文献１ ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding）。
前記AVCを用いた動画像符号化装置では、各入力画像フレームの各Macro Block(MB)を逐次符号化処理することで、符号化データすなわちビットストリームを生成する。ここで、MBとは、入力された画像フレームを格子状に分割した16x16画素の輝度画素と8x8画素のCrとCbの色差画素である（図１）。また、入力素材がインタレースの場合では、画像フレームの構造は、第1フィールドと第2フィールドに分割されて、各フィールドが画像フレ−ムとして符号化処理される。
AVCでは、最小で、MBを更に細かく分割した4x4ブロックの単位で、イントラ予測符号化ができる。AVCのイントラ予測符号化においては、複数のイントラ予測モード(候補イントラ予測モードc_intra_mode[i](0≦i≦8))の中から、当該ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを選択して符号化できる。
イントラ予測符号化に好適な4x4ブロックのイントラ予測モードを選択するイントラ予測モード選択装置(以後、従来のイントラ予測モード選択装置と呼ぶ)を図２に示す。従来のイントラ予測モード選択装置は、コントローラP10001、イントラ予測装置P10002、SATD計算装置P10003、ヘッダコスト計算装置P10004、イントラ予測モード予測装置P10005、選択装置P10006で構成される。
コントローラP10001は、対象となる4x4ブロックに対する、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]をイントラ予測装置P10002およびヘッダコスト計算装置P10004に供給する。
AVCにおいては、図３を参照すると、9種類の候補イントラ予測モードがある。DCのイントラ予測モード(Mode=2)は符号化済みの周辺画素の平均値で予測画像を生成し、その他のイントラ予測モード(Mode=2)は符号化済みの周辺画素を特定の方向にパディングして予測画像を生成する。
イントラ予測装置P10002は、供給される候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]に対応するイントラ予測画像predを符号化済みの再構築画像から生成する。
SATD計算装置P10003には、対象4x4ブロックの原画像orgからイントラ予測画像predを減じた予測差分diff(式(1))が供給される。
Figure 0005057104
(1)
SATD計算装置P10003は、前記予測差分diffをアダマール変換し(式(2))、そのアダマール変換係数の絶対値総和SATD(式(3))を計算して、出力する。
Figure 0005057104
(2)
Figure 0005057104
(3)
一方で、イントラ予測モード予測装置P10005は、式(4)のように、対象4x4ブロックに対するイントラ予測モードを、隣接する符号化済み4x4ブロックのイントラ予測モードから予測する。以後、予測されたイントラ予測モードを予測イントラ予測モードp_intra_modeとする。
Figure 0005057104
(4)
ここで、intra_mode_Aは対象ブロックの左側に隣接するブロックのイントラ予測モード、intra_mode_Bは対象ブロックの上側に隣接するブロックのイントラ予測モードである。AVCにおいては、intra_modeが表1のように定義されているため、隣接ブロックの中で番号の小さいフレーム内予測方向が選択される。また、AVCのイントラ予測モードの符号化においては、イントラ予測モードintra_modeと予測イントラ予測モードp_intra_modeが同一である場合には、prev_intra4x4_pred_mode_flag(以後、省略してprev_intra_mode_flagと記載する)の1bit(合計1bit)のみを伝送し、同一でない場合には、prev_intra_mode_flagの1bitとrem_intra4x4_pred_mode(以後、省略してrem_intra_modeと記載する)の3 bit(合計4bit)を伝送する(詳細は、非特許文献１ ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Codingを参照)。
Figure 0005057104
 予測イントラ予測モードp_intra_modeは、ヘッダコスト計算装置P10004に供給される。
ヘッダコスト計算装置P10004は、コントローラP10001から供給される候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]とイントラ予測モード予測装置P10005から供給される予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じである場合、第1コスト計算(式(5))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(5)
その他の場合（c_intra_mode[i]とp_intra_modeが同じでなければ）、ヘッダコスト計算装置P10004は、第2コスト計算(式(6))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(6)
ここで、QPは当該MBの量子化パラメータ、Bits(x)は符号xのビット数を返す関数である。
選択装置P10006には、SATD計算装置P10003から供給されるSATDとヘッダコスト計算装置P10004から供給されるヘッダコストの和(式(7))が入力される。以後、前記の和を、候補イントラ予測モードのコストcostと呼ぶ。
Figure 0005057104
(7)
選択装置P10006は、対象4x4ブロックで過去に計算された最小コストmin_costよりも、供給されるcostが小さければ、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]を対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeとし、さらに、最小コストmin_costをcostで更新する。
従来のイントラ予測モード選択装置は、対象4x4ブロックの各候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]に対して、上記の処理を逐次行うことで、対象4x4ブロックのイントラ予測モードを選択できる。
なお、MBの各4x4ブロックのコストの総和mb_cost(式(8))は、外部で、MBモード判定に利用される。
Figure 0005057104
(8)
ここで、idxは、図１に示すMB内部の各4x4ブロックに対応する番号である。
以上で、従来技術の説明を終了する。
ISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding 谷田隆一、清水淳、上倉一人、八島由幸、"H. 264/MPEG-4 AVCにおける線状ノイズ抑制アルゴリズムの検証"、電子情報通信学会総合大会、D-11-38、2004
ところで、低ビットレートの動画像符号化において、従来のイントラ予測モード選択を利用すると、相対的にヘッダコストの小さくなりやすい垂直(V)もしくは水平(H)のイントラ予測モードが選択されて、MBの内部に線状のノイズが発生することが指摘されている。
非特許文献2では、上記の課題を回避するために、選択したイントラ予測モードによって線ノイズが発生するか否かを判定し、線ノイズが発生すると判定した場合、予測誤差とヘッダコストの和(式(7)のコスト)ではなく、予測誤差を最小にするイントラ予測モードを選択することで、MBの内部に発生する線状のノイズを回避する方法を提案している。
しかしながら、非特許文献2では、線ノイズが発生するか否かを判定することによる、演算量増加の問題がある。また、線ノイズ発生の有無を判断する閾値が入力画像の特性と合致しない場合、線ノイズを回避できない問題もある。
さらには、非特許文献2では、主観的に望ましくないイントラ予測モードが画面内に伝播するといった、別の画質劣化の問題を熟慮できていない。図４に、平坦な画像フレームにおいて、主観的に望ましくないイントラ予測モードが画面内に伝播する例を示す。
この主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播の原因は、式(4)と表1の制約によって、ブロックが平坦であっても、intra_modeの番号の小さいVやHのイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されることである。一度、VやHがイントラ予測モードとして選択されると、後続する平坦な画像領域(DCのイントラ予測モードが主観的に望ましい領域)に、VやHのイントラ予測モードが伝播する(vが”l”、hが”-”として伝播する)。その結果、平坦な画像領域に、原画像には存在しなかった不自然なテクスチャが発生する。
そこで、本発明は、上述した問題点を鑑みたものであり、線ノイズが発生するか否かを判断するための演算を必要とすることなく線ノイズを回避し、さらには、主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播をも回避可能なイントラ予測モード選択技術を提供することである。
上記課題を解決する第１の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法であって、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択することを特徴とする。
上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明において、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行うことを特徴とする。
上記課題を解決する第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正することを特徴とする。
上記課題を解決する第４の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法を用いた動画像符号化方法であって、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択することを特徴とする。
上記課題を解決する第５の発明は、上記第４の発明において、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行うことを特徴とする。
上記課題を解決する第６の発明は、上記第４又は第５の発明において、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正することを特徴とする。
上記課題を解決する第７の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置であって、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択するイントラ予測モード選択手段を有することを特徴とする。
上記課題を解決する第８の発明は、上記第７の発明において、前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する手段と、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行う手段とを有することを特徴とする。
上記課題を解決する第９の発明は、上記第７又は第８の発明において、前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正することを特徴とする。
上記課題を解決する第１０の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置を備える動画像符号化装置であって、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択するイントラ予測モード選択手段を有することを特徴とする。
上記課題を解決する第１１の発明は、上記第１０の発明において、前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する手段と、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行う手段とを有することを特徴とする。
上記課題を解決する第１２の発明は、上記第１０又は第１１の発明において、前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正することを特徴とする。
上記課題を解決する第１３の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するプログラムであって、前記プログラムは、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする。
上記課題を解決する第１４の発明は、上記第１３の発明において、前記プログラムは、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する処理と、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行う処理とを情報処理装置に実行させることを特徴とする。
上記課題を解決する第１５の発明は、上記第１３又は第１４の発明において、前記プログラムは、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする。
上記課題を解決する第１６の発明は、DCのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択する動画像符号化プログラムであって、前記プログラムは、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする。
上記課題を解決する第１７の発明は、上記第１６の発明において、前記プログラムは、当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する処理と、前記予測されたイントラ予測モードが、DCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、前記の補正を行う処理とを情報処理装置に実行させることを特徴とする。
上記課題を解決する第１８の発明は、上記第１６又は第１７の発明において、前記プログラムは、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする。
本発明によれば、イントラ予測モードのビット数を大きく増加させることなく、主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播を回避できる、イントラ予測モード選択方法、およびこれを用いた装置とプログラムを提供できる。
図１は画像フレーム(4:2:0フォーマット)の構成を示す図である。 図２はイントラ予測モード選択装置の構成を示す図である。 図３はAVCにおける各イントラ予測モードMode(本文ではintra_mode)と予測画像の対応を示す図である。 図４は主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播を説明する為の図である。 図５は発明のイントラ予測モード選択装置を示す図である。 図６は発明のイントラ予測モード選択フロー(第1実施形態)である。 図７は発明による主観的に望ましいイントラ予測モードの選択を示す図である。 図８は発明のイントラ予測モード選択フロー(第2実施形態)を示す図である。 図９は発明のイントラ予測モード選択装置(第3実施形態)を示す図である。 図１０は発明のイントラ予測モード選択フロー(第3実施形態)発明のイントラ予測モード選択フロー(第3実施形態)を示す図である。 図１１は発明のイントラ予測モード選択装置を利用した動画像符号化装置を示す図である。 図１２は本発明を利用した情報処理装置の構成を示す図である。
符号の説明
P10001 コントローラ
P10002 イントラ予測装置
P10003 SATD計算装置
P10004 ヘッダコスト計算装置
P10005 イントラ予測モード予測装置
本発明の第１の実施の形態
本実施形態の発明は、従来技術と比較すると、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し（計算し）、イントラ予測モードを選択する手段を備える。これによって、平坦ブロックでDCのイントラ予測モードが高い確率で選択されるようになり、上述した課題を克服することができる。
図５を参照して、本実施形態の発明のイントラ予測モード選択装置の構成を説明する。
発明のイントラ予測モード選択装置と図２の従来のイントラ予測モード選択装置と比較すると、ヘッダコスト計算装置P10004のみが、従来と異なることが分かる。以下では、発明の特徴部である、ヘッダコスト計算装置P10004を説明する。
発明のヘッダコスト計算装置P10004は、コントローラP10001から供給される候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCである場合、第3コスト計算(式(9))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(9)
候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCではなく、尚且つ、c_intra_mode[i]とイントラ予測モード予測装置P10005から供給される予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じ場合、発明のヘッダコスト計算装置P10004は、第1コスト計算(式(5))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(5)
その他の場合（候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCではなく、尚且つ、c_intra_mode[i]とイントラ予測モード予測装置P10005から供給される予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じではない場合）、発明のヘッダコスト計算装置P10004は、第2コスト計算(式(6))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(6)
このように、DCのイントラ予測モードに対応するイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下で見積ることで（式(9)）、平坦ブロックで高い確率でDCモードが選択されるようになり、主観的に望ましくないイントラ予測モードが画面内伝播することを回避できる。また、一旦、DCモードが連続して選択されることで、以後の予測イントラ予測モードもDCとなり、イントラ予測モードのビット数が極端に増加する問題もない。
続いて、図６を参照して、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を説明する。
まず、イントラ予測モード選択の開始に際して、モードカウンタiを0とし、最小コストmin_costに初期値(十分大きな値)を設定する。
ステップS1000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであるか(条件1)を判断する。候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであれば(条件1が成立すれば)ステップS3000、そうでなければステップS2000に進む。
ステップS2000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]と予測イントラ予測モードp_intra_modeが同一であるか(条件2)を判断する。同一であれば(条件2が成立すれば)ステップS4000、そうでなければステップS5000に進む。
ステップS3000では、式(9)でヘッダコストを計算して(第3コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS4000では、式(5)でヘッダコストを計算して(第1コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS5000では、式(6)でヘッダコストを計算して(第2コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS6000では、式(7)で候補イントラ予測モードのコストcostを計算し、前記costが最小コストmin_costよりも小さいかを判断する。小さければステップS7000、小さくなければステップS8000に進む。
ステップS7000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]を対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra _modeとし、さらに、最小コストmin_costをcostで更新する。その後、ステップS8000に進む。
ステップS8000では、モードカウンタiが8であるかを判断する。8でなければ(8未満であれば)、モードカウンタをインクリメントしてステップS1000に進む。8であれば処理を終了する。
イントラ予測モード選択の終了後、対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeと最小コストmin_costを出力し、次の4x4ブロックのイントラ予測モードの選択に移る。
以上で、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を終了する。
発明のイントラ予測モード選択装置を利用することで、線ノイズが発生するか否かを判断するための追加の演算を必要とすることなく線ノイズを回避できる。さらには、平坦ブロックでDCのイントラ予測モードが選択されるようになり、平坦な画像で主観的に望ましくないイントラ予測モードが画面内伝播することを回避できる（図７）。
なお、本発明では、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下に補正しているが、DCのイントラ予測モードの符号量よりも他のイントラ予測モードの符号量が多くなるようにしても、同等の効果が得られることは言うまでもない。
発明の第2の実施の形態
本実施形態の発明は、第1実施形態と発明と比較すると、ブロックに対して予測されたイントラ予測モードがDCのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードである場合(表1より、VもしくはHのイントラ予測モードの場合)にのみ、DCのイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下となるように補正し(計算し)、イントラ予測モードを選択する手段を備える。これによって、第1実施形態よりもイントラ予測モードの符号量の増加を抑えつつ、平坦ブロックでDCのイントラ予測モードを選択するように動作し、上述した課題を克服することができる。
本実施形態の発明の構成は、図５の第1実施形態と同じであるが、ヘッダコスト計算装置P10004の動作が多少異なる。よって、本実施形態の発明の特徴部である、ヘッダコスト計算装置P10004を説明する。
本実施形態のヘッダコスト計算装置P10004は、コントローラP10001から供給される候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであり、尚且つ、イントラ予測モード予測装置P10005から供給される予測イントラ予測モードp_intra_modeがVもしくはHである場合、第3コスト計算(式(9))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(9)
前記候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCではない、もしくは、前記予測イントラ予測モードp_intra_modeがVもおよびHではない、のいずれかの条件を満たし、尚且つ、前記候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]と前記予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じである場合、本実施形態のヘッダコスト計算装置P10004は、第1コスト計算(式(5))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(5)
その他の場合(前記候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCではない、もしくは、前記予測イントラ予測モードp_intra_modeがVもおよびHではない、のいずれかの条件を満たし、尚且つ、前記候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]と前記予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じでない場合)、本実施形態のヘッダコスト計算装置P10004は、第2コスト計算(式(6))の出力値をヘッダコストとして出力する。
Figure 0005057104
(6)
このように、条件付きで、DCのイントラ予測モードに対応するイントラ予測モードの符号量を他のイントラ予測モードの符号量以下で見積ることで（式(9)）、平坦ブロックで高い確率でDCのイントラ予測モードが選択しつつ(主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播を回避しつつ)、尚且つ、イントラ予測モードのビット数の増加も軽減することができる。
続いて、図８を参照して、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を説明する。
まず、イントラ予測モード選択の開始に際して、モードカウンタiを0とし、最小コストmin_costに初期値(十分大きな値)を設定する。
ステップS1000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであり、尚且つ、予測イントラ予測モードp_intra_modeがVあるいはHであるか(条件3)を判断する。候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであり、尚且つ、予測イントラ予測モードp_intra_modeがVあるいはHであれば(条件3が成立すれば)ステップS3000、そうでなければステップS2000に進む。
ステップS2000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]と予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じであるか(条件2)を判断する。同じであれば(条件2が成立すれば)ステップS4000、そうでなければステップS5000に進む。
ステップS3000では、式(9)でヘッダコストを計算して(第3コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS4000では、式(5)でヘッダコストを計算して(第1コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS5000では、式(6)でヘッダコストを計算して(第2コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS6000では、式(7)で候補イントラ予測モードのコストcostを計算し、前記costが最小コストmin_costよりも小さいかを判断する。小さければステップS7000、小さくなければステップS8000に進む。
ステップS7000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]を対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra _modeとし、さらに、最小コストmin_costをcostで更新する。その後、ステップS8000に進む。
ステップS8000では、モードカウンタiが8であるかを判断する。8でなければ(8未満であれば)、モードカウンタをインクリメントしてステップS1000に進む。8であれば処理を終了する。
イントラ予測モード選択の終了後、対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeと最小コストmin_costを出力し、次の4x4ブロックのイントラ予測モードの選択に移る。
以上で、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を終了する。
発明の第3の実施の形態
本実施形態の発明は、第1の実施の形態および第2の実施の形態と発明と比較すると、ブロックに対して選択されたイントラ予測モードがDCである場合、前記補正したDCのイントラ予測モードの符号量をDCのイントラ予測モードの符号量で再補正する手段を備える。これによって、イントラ予測モード選択装置の外部で、MBモードの判定に利用されるMBのコストが正確になり、主観的に望ましくないイントラ予測モードの画面内伝播を回避することによる、MBモード判定の誤りを防止することが出来る。
本実施の形態の発明のイントラ予測モード選択装置を図９に示す。図９と、第1実施形態および第2実施形態のイントラ予測モード選択装置を比較すると、選択装置P10006に追加の入力があることを確認できる。以下では、本実施形態の発明の特徴部である、選択装置P10006を説明する。
本実地形態の選択装置P10006には、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]とコストcostに加えて、イントラ予測モード予測装置から供給される予測イントラ予測モードp_intra_modeと外部から供給される量子化パラメータQPが入力される。
本実施形態の選択装置P10006は、対象4x4ブロックで過去に計算された最小コストmin_costよりも、供給されるcostが小さければ、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]を対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeとし、さらに、最小コストmin_costをcostで更新する。
さらに、本実施形態の選択装置P10006は、複数の候補イントラ予測モードの中から対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeを確定した後（選択した後）、前記選択したイントラ予測モードintra_modeがDCで、尚且つ、intra_modeとp_intra_modeが異なる場合、他のイントラ予測モードの符号量以下で補正したDCのイントラ予測モードの符号量で補正(再補正)する。すなわち、式(10)でmin_costを再補正する。
Figure 0005057104
(10)
続いて、図１０を参照して、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を説明する。
まず、イントラ予測モード選択の開始に際して、モードカウンタiを0とし、最小コストmin_costに初期値(十分大きな値)を設定する。
ステップS1000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであり、尚且つ、予測イントラ予測モードp_intra_modeがVあるいはHであるか(条件3)を判断する。候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]がDCであり、尚且つ、予測イントラ予測モードp_intra_modeがVあるいはHであれば(条件3が成立すれば)ステップS3000、そうでなければステップS2000に進む。
ステップS2000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]と予測イントラ予測モードp_intra_modeが同じであるか(条件2)を判断する。同じであれば(条件2が成立すれば)ステップS4000、同じでなければステップS5000に進む。
ステップS3000では、式(9)でヘッダコストを計算して(第3コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS4000では、式(5)でヘッダコストを計算して(第1コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS5000では、式(6)でヘッダコストを計算して(第2コスト計算)、ステップS6000に進む。
ステップS6000では、式(7)で候補イントラ予測モードのコストcostを計算し、前記costが最小コストmin_costよりも小さいかを判断する。小さければステップS7000、小さくなければステップS8000に進む。
ステップS7000では、候補イントラ予測モードc_intra_mode[i]を対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra _modeとし、さらに、最小コストmin_costをcostで更新する。その後、ステップS8000に進む。
ステップS8000では、モードカウンタiが8であるかを判断する。8でなければ(8未満であれば)、モードカウンタをインクリメントしてステップS1000に進む。8であればステップS9000に進む。
ステップS9000では、min_costを式(10)によって補正して、処理を終了する。
イントラ予測モード選択の終了後、対象4x4ブロックのイントラ予測モードintra_modeと最小コストmin_costを出力し、次の4x4ブロックのイントラ予測モードの選択に移る。
以上で、本実施形態における発明のイントラ予測モード選択装置の動作を終了する。
本発明の第4の実施の形態
本実施形態では、第1実施形態あるいは第2実施形態あるいは第3実施形態の発明のイントラ予測モード選択装置を利用した、AVCの動画像符号化装置を述べる。
図１１を参照すると、発明の動画像符号化装置は、MBバッファE101、変換装置E102、量子化装置E103、エントロピー符号化装置E104、逆量子化/逆変換装置E105、フレームバッファE106、予測装置E107、符号量制御装置E108、発明の特徴部であるイントラ予測モード選択装置P1000、インター予測モード選択装置E109で構成される。各機能を以下で説明する。
MBバッファE101は、符号化対象MBの原画像を格納する。
AVCでは、複数種類の予測の中から、符号化対象MBを好適に符号化できる予測を選択して符号化する。予測は、大きく分類すると、イントラ予測とインター予測の2種類がある。イントラ予測は、現在の符号化画像フレ−ムの再構築画像から予測値を生成する。これに対して、インター予測は、過去に符号化した複数枚の画像フレ−ムのいずれかの画像フレームの再構築画像を用いて予測を行う。また、AVCのインター予測においては、インター予測に利用する再構築画像フレームを参照インデックスによって指定し、前記指定した再構築画像フレームのどの位置の再構築画像から予測値を生成するかを動きベクトルmvによって指定する。
発明の特徴部であるイントラ予測モード選択装置P1000は、MBバッファE101に格納された原画像とフレームバッファE106に格納された再構築画像を参照して、イントラ予測モードとイントラMBモードのコストmb_intra_cost(式(8)のmb_cost)を計算する。なお、発明のイントラ予測モード選択装置P1000は、上述した4x4ブロックのイントラ予測モードだけでなく, 8x8ブロックのイントラ予測モードおよび16x16ブロックのイントラ予測モードにも対応できることは言うまでもない。
インター予測モード選択装置E109は、MBバッファE101に格納された原画像とフレームバッファE106に格納された再構築画像を参照して、インター予測に係るパラメータ(参照インデックスおよび動きベクトル)とインターMBモードのコストmb_inter_costを計算する。
スイッチSW110は、前記イントラMBモードのコストmb_intra_costと前記インターMBモードのコストmb_inter_costを比較して、値の小さいMBモードのコストに対応するMBモード、および、これに係る予測パラメータ(イントラ予測モード、もしくは、参照インデックスおよび動きベクトル)を選択して、予測装置E107とエントロピー符号化装置E104に供給する。前記選択されたMBモード、および、これに係る予測パラメータは、エントロピー符号化装置E104によってエントロピー符号化される。
予測装置E107は、スイッチSW110から供給されるMBモード、および、これに係る予測パラメータに応じた予測値を、フレームバッファE106に格納された再構築画像から生成する。
MBバッファE101に格納された原画像は、予測装置E107から供給される予測値が減じられて、予測誤差として変換装置E102に供給される。
前記予測誤差は、変換装置E102によって周波数領域に変換される。周波数領域に変換された予測誤差は、符号量制御装置E108から供給される量子化パラメータQPに対応する量子化ステップで、量子化装置E103によって量子化される。量子化パラメータQPと量子化された予測誤差(量子化レベル)は、エントロピー符号化装置E104によってエントロピー符号化される。
前記量子化レベルは、逆量子化/逆変換装置E105によって、逆量子化および逆変換されて、元の空間領域に戻される。空間領域に戻された予測誤差には、予測装置E107から供給される予測値が加えられ、以後の符号化のために再構築画像としてフレームバッファE106に格納される。
以上で、発明のイントラ予測モード選択装置を利用した、AVCの動画像符号化装置の説明を終了する。
他の実施の形態
さらには上述した実施の形態においては、上述した説明からも明らかなように、ハードウェアで構成することも可能であるが、プログラムにより実現することも可能である。
図１２に示す情報処理システムは、プロセッサA1001，プログラムメモリA1002，記憶媒体A1003およびA1004からなる。記憶媒体A1003およびA1004は、別個の記憶媒体であってもよいし、同一の記憶媒体からなる記憶領域であってもよい。記憶媒体としては、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。

Claims (18)

  1. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法であって、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、
    前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択することを特徴とするイントラ予測モード選択方法。
  2. 当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とする請求項１に記載のイントラ予測モード選択方法。
  3. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法であって、
    ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とするイントラ予測モード選択方法。
  4. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法を用いた動画像符号化方法であって、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、
    前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択することを特徴とする動画像符号化方法。
  5. 当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とする請求項４に記載の動画像符号化方法。
  6. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択方法を用いた動画像符号化方法であって、
    ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とする動画像符号化方法。
  7. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置であって、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分に基づいてイントラ予測モードを選択するイントラ予測モード選択手段を有することを特徴とするイントラ予測モード選択装置。
  8. 前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とする請求項７に記載のイントラ予測モード選択装置。
  9. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置であって、
    ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する手段を有することを特徴とするイントラ予測モード選択装置。
  10. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置を備える動画像符号化装置であって、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定し、前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択するイントラ予測モード選択手段を有することを特徴とする動画像符号化装置。
  11. 前記イントラ予測モード選択手段は、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正することを特徴とする請求項１０に記載の動画像符号化装置。
  12. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するイントラ予測モード選択装置を備える動画像符号化装置であって、
    ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する手段を有することを特徴とする動画像符号化装置。
  13. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択するプログラムであって、
    前記プログラムは、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する処理と、
    前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択する処理と
    を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
  14. 前記プログラムは、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。
  15. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択する選択するプログラムであって、
    前記プログラムは、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
  16. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択する動画像符号化プログラムであって、
    前記プログラムは、
    当該ブロックに対して符号化済み隣接ブロックのイントラ予測モードから予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであるかを判定する処理と、
    前記予測されたイントラ予測モードが、ＤＣのイントラ予測モードよりも優先的に選択されるように予め定められたイントラ予測モードであると判定した場合でのみ、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択する処理と
    を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
  17. 前記プログラムは、当該ブロックのイントラ予測モードを選択した後、選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。
  18. ＤＣのイントラ予測モードを含む複数のイントラ予測モードの中から、符号化対象ブロックのイントラ予測符号化に好適なイントラ予測モードを、イントラ予測モードの符号量とイントラ予測の予測差分に基づいて選択する動画像符号化プログラムであって、
    前記プログラムは、ＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量を他のイントラ予測モードのヘッダ符号量以下となるように補正し、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量と、他のイントラ予測モードのヘッダ符号量と、イントラ予測の予測差分とに基づいてイントラ予測モードを選択した後、前記選択されたイントラ予測モードがＤＣのイントラ予測モードである場合、前記補正したＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量をＤＣのイントラ予測モードのヘッダ符号量で再補正する処理を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
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