JP5107649B2 - ビデオの映像コード化およびイントラ・コード化のための固定型または適応型デインターリープドトランスフォームコード化方法及び装置 - Google Patents
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Description
デインターリービングは、入力画像(または領域)をサブ画像(またはサブ領域)に分離して、入力画像(または領域)内の隣接するサンプルを異なるサブ画像(またはサブ領域)に割り当てられるようにするプロセスである。したがって、その結果得られるサブ領域またはサブ画像は、元の画像では隣接していないサンプルを含んでいる。
デインターリーブされたサブ画像あるいはサブ領域には二次元DCTが適用される。QCIF解像度でのGDTコード化では、DCTの大きさは、ルミナンス成分およびクロミナンス成分ともに22×18に選ばれる。QCIF解像度でのLDTコード化では、LDTの大きさは、ルミナンス成分およびクロミナンス成分ともに8×8に選ばれる。
通常のスカラー量子化は、トランスフォームコード化がデインターリーブされたデータ上で行なわれる事実を考慮して修正する必要がある。量子化の後でも、実験の係数予測は、デインターリーブされた隣接のサブ画像(サブ領域)の係数の間の相関が高いため、コード化効率を高めるためにより効果的である。他のアプローチとしては、同じスペクトル周波数の係数のベクトルを形成してこの相関を利用し、それらのベクトル(ブロック)上でDCTコード化を行なうものがある。最後に、さらに他のアプローチとして、ベクトルの量子化すなわち格子ベクトル量子化(LVQ)と呼ばれる特殊なバリエーションを使用するものがある。これは、MPEG−4で現在検討されている。これらの各種のアプローチは、ここでは、クゥアントXと呼ぶが、性能と複雑さの関係でそれぞれに異なる長所と短所があり、用途に応じて選ぶことができる。
図8を参照してこの方法を説明する。クゥアントX80への信号入力はクゥアンタイザ81によって受け取られる。クゥアンタイザ81の出力は分割される。一つの通路は、DC&AC係数予測器82へ通じ、他の通路は、減算器83の一つの入力へ通じている。DC&AC係数予測器82の出力は、減算器83の他の入力に接続されている。DC&AC係数予測器82の出力がクゥアンタイザ81の出力から減算され、例えばジグザグ・スキャナーなどのスキャナー84へ送られる。
図12は、このクゥアントXの方法に用いられる操作を示す。QCIF画像のGDTコード化では、22×18の大きさのDCT係数サブ画像が小さい量子化レベル(Qp=2または3)で予備量子化されて、そのダイナミックレンジを下げ、次に、(ルミナンスでは8×8の大きさ、クロミナンスでは4×4の大きさの)ベクトルが、すべてのサブ画像を通じて同じ周波数のすべての係数を集めて生成され、DCTされ、量子化される。32×32の大きさの領域のLDTコード化では、ほぼ同様な操作が行なわれて(ルミナンスでは4×4の大きさ、クロミナンスでは2×2の大きさの)係数ベクトルが得られ、これらのベクトルがDCTされ、量子化される。GDTコード化では、ルミナンスでは8×8の大きさ、クロミナンスでは4×4の大きさの量子化されたDCT係数ベクトルがジグザグ走査されて事象を形成(ラン、レベル)する。
図14は、このクゥアントXの方法で用いられる操作を示す。クゥアントX140へに信号入力は、ベクトル・フォーマッタ141によって受け取られ、その出力は、縮尺器142へ送られ、縮尺器142は、その出力をベクトル・クゥアンタイザ143へ送る。ベクトル・クゥアンタイザ143は、その出力をベクトル量子化指数順序づけ器144へ送り、順序づけ器144の出力がクゥアントX140の出力となる。
次に、係数(ラン、レベル)事象のためのVLコード化およびデコーディングについて説明する。これらの事象は、より高い効率を得るために統計的変動を用いてコード化される。
適応型グローバルデインターリーブドトランスフォーム(AGDT)エンコーダ160のブロック線図を示す図16のコード化構造を用いれば、DTコード化をさらに改善することが可能である。図1との主な相違点は、デインターリーバに先立って全画像またはVOPベースでクゥアドツリー・セグメンタを用いたクゥアドツリー・セグメンテーションが採用され、それが、固定型セグメンテーションではなく適応型セグメンテーションであることである。したがって、デインターリービングは、グローバルクゥアドツリー・セグメンタによってデインターリービングに値すると識別された部分にのみデインターリービングが行なわれ、その他の部分は、デインターリービングなしにコード化される。他のブロックの操作は、固定型GDTに関して説明したと同様である。
図16および図18に示すように、デインターリービングの量をコード化されている画像の空間的内容に適応させるために、デインターリービングに先立ってクゥアドツリー・セグメンテーションが用いられる。
本発明を用いてコード化されたビットストリームを生成するために必要なシンタックスおよびそのシマンティックスについて説明する。以下で用いる各種のクラスは、MPEG−4VM3.2の現行のシンタックスに対応する。
このクラスにはいかなる変更も行なう必要がない。
このクラスにはいかなる変更も行なう必要がない。
このクラスにはいかなる変更も行なう必要がない。
このクラスには、二つの新しいシンタックス要素が導入される。
:
region size(領域 大きさ)
deinterleave ratio(デインターリーブ 比)
:
:
これらのシンタックス要素は、次のように定義される。
これは、コード化に先立ってデインターリービングが行なわれる領域の大きさを指定する3−ビットのコードである。各コードごとの領域の大きさを下の表1に示す。
コード 意味
000 16×16
001 32×32
010 64×64
011 128×128
100 保留
101 保留
110 保留
111 全画像
deinterleave ratio(デインターリーブ 比)
これは、コード化に先立って識別された領域で行なわれるデインターリービングの量を指定する3−ビットのコードである。水平および垂直ともに同じデインターリービング比が用いられる。各コードごとのデインターリービングの量を下の表2に示す。
コード 意味
000 1:1
001 2:1
010 4:1
011 8:1
100 16:1
101 保留
110 保留
111 保留
領域クラス
各領域に関するデータは、領域ヘッダの後にサブ領域データが付いたもので構成される。
Rtype Rquant Subregion data
Rquant
Rquantは、1から31間での間の非線形値をとる3−ビットのクゥアンタイザである。表4にその意味を示す。
コード Qp
000 2
001 43
010 7
011 10
100 14
101 18
110 23
111 28
サブ領域・クラス
サブ領域データの定義は、用いられるクゥアントXメソッドに依存し、以下のように指定される。
(表5)
Cod subreg Tcoefs subreg
クゥアントXメソッド1に関するサブ領域・クラスの構造
Cod subreg
Cod subregは、そのサブ領域に関するなんらかのコード化されたデータ(ゼロでない値)が存在するか否かを識別する1−ビットのフラッグである。
Tcoefs subregは、ストリームの微分量子化係数である。
(表6)
Cod vector Tcoefs vector
クゥアントXメソッド2に関するサブ領域・クラスの構造
Cod vector
Cod vectorは、そのサブ領域に関するなんらかのコード化されたデータが存在するか否かを識別する1−ビットのフラッグである。
Tcoefs vectorは、ベクトルの二度量子化された係数をさす。
クゥアントXメソッド3:
Claims (18)
- a)映像をデインターリーブして複数の映像サブセットを形成するステップであって、前記複数の映像サブセットにおいて、第1の映像サブセットは対象映像サブセットに対し水平方向左側に隣接し、第2の映像サブセットは前記第1の映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、第3の映像サブセットは前記対象映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、
b)前記複数の映像サブセットを64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックにトランスフォームするステップと、
c)前記64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックからビットストリームを生成するステップであって、
(i)前記64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックを量子化して複数の量子化値を生成し、
(ii)前記第1の映像サブセットと前記第2の映像サブセットとのDC値間の第1の勾配を決定し、前記第2の映像サブセットと前記第3の映像サブセットとのDC値間の第2の勾配を決定し、その後、前記第1の勾配と前記第2の勾配以外のいずれの勾配も参照せずに前記第1の勾配と前記第2の勾配とを比較して、前記対象映像サブセットのDC予測値を生成し、
(iii)前記DC予測値とDC量子化値との差を決定して差分値を生成し、
(iv)前記差分値の符号化を行う、
ことによって、ビットストリームを生成するステップと、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記ビットストリームを生成するステップは、さらに、
複数の差分値を走査して複数のサンプルを生成するステップと、
前記複数のサンプルの符号化を行って、ビットストリームを生成するステップと、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、
ステップc)(ii)は、さらに、前記第3の映像サブセットの第1横列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1横列の値を予測し、又は前記第1の映像サブセットの第1縦列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1縦列の値を予測して、複数のAC予測値を生成するステップを含み、
ステップc)(iii)は、さらに、前記複数のAC予測値と複数の量子化値との差を決定するステップを含む、
方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記ステップa)は、
(i)前記映像を複数のセグメントに分割するステップと、
(ii)前記複数のセグメントのうちデインターリーブのための少なくとも1つのセグメントを特定し、特定されたセグメントを生成するステップと、
(iii)前記特定されたセグメントをデインターリーブするステップと、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記映像のデインターリーブに先立ち、前記映像を複数の局部領域に分割するステップを含み、前記ステップa)は、前記複数の局部領域をデインターリーブして複数のデインターリーブ領域を生成するステップを含み、
前記ステップb)は、前記複数のデインターリーブ領域を複数のトランスフォーム係数にトランスフォームするステップを含む、
方法。 - ビットストリームを処理して映像を生成する方法であって、
a)前記ビットストリームの復号化を行い、複数の差分値を生成するステップと、
b)前記複数の差分値を64のトランスフォーム係数に変換するステップであって、前記複数の差分値のうち少なくとも一つの差分値について、
(i)第1の映像サブセットと第2の映像サブセットとのDC値間の第1の勾配を決定し、前記第1の映像サブセットは対象映像サブセットに対し水平方向左側に隣接し、前記第2の映像サブセットは前記第1の映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、前記第2の映像サブセットと第3の映像サブセットとのDC値間の第2の勾配を決定し、前記第3の映像サブセットは前記対象映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、前記第1の勾配と前記第2の勾配以外のいずれの勾配も参照せずに前記第1の勾配と前記第2の勾配とを比較し、前記対象映像サブセットのDC予測値を生成し、
(ii)DC差分値を前記DC予測値に加算して量子化値を生成し、
(iii)前記量子化値の逆量子化を行って、前記64のトランスフォーム係数の一つを生成する、
ことにより、前記複数の差分値を64のトランスフォーム係数に変換するステップと、
c)前記64のトランスフォーム係数に対して逆トランスフォームを行い、複数の映像サブセットを生成するステップと、
d)前記複数の映像サブセットをリインターリーブして前記映像を生成するステップと、
を含む方法。 - 請求項6に記載の方法であって、さらに、
前記ビットストリームから生成された複数のサンプルを逆走査するステップを含み、
前記復号化は、さらに、前記複数のサンプルを処理して、前記複数の差分値を生成するステップを含む、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
ステップb)(i)は、さらに、前記第3の映像サブセットの第1横列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1横列の値を予測し、又は前記第1の映像サブセットの第1縦列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1縦列の値を予測して、前記対象映像サブセットの複数のAC予測値を生成するステップを含み、
ステップb)(ii)は、さらに、前記複数の差分値を前記複数のAC予測値に加算するステップを含む、
方法。 - 請求項6に記載の方法において、
ステップd)のリインターリーブするステップは、さらに、
(i)前記複数の映像サブセットをリインターリーブして複数のセグメントを生成するステップと、
(ii)前記複数のセグメントを組み立てて前記映像を形成するステップと、
を含む、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
ステップc)は、前記64のトランスフォーム係数の逆トランスフォームを行い、複数のデインターリーブ領域を生成するステップを含み、
ステップd)は、前記複数のデインターリーブ領域をリインターリーブして複数の局部領域を生成し、前記局部領域を組み立てて前記映像を生成するステップを含む、
方法。 - 映像をコード化する装置であって、
a)映像を受け取って前記映像をデインターリーブして複数の映像サブセットを形成するデインターリーバ(11)であって、前記複数の映像サブセットにおいて、第1の映像サブセットは対象映像サブセットに対し水平方向左側に隣接し、第2の映像サブセットは前記第1の映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、第3の映像サブセットは前記対象映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接する、デインターリーバと、
b)前記デインターリーバに連結され、前記複数の映像サブセットを64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックにトランスフォームするトランスフォーム器(12)と、
c)前記トランスフォーム器に連結され、前記64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックを複数のサンプルに変換するコンバータ(13)と、
d)前記コンバータに連結され、前記複数のサンプルの符号化を行い、符号化されたビットストリームを生成する、エンコーダ(14)と、
を有し、
前記コンバータ(13)は、
(1)前記トランスフォーム器に連結され、前記64のトランスフォーム係数を有する複数のブロックを量子化して複数の量子化値を生成するクゥアンタイザ(81)と、
(2)前記クゥアンタイザに連結され、前記第1の映像サブセットと前記第2の映像サブセットとのDC値間の第1の勾配を決定し、前記第2の映像サブセットと前記第3の映像サブセットとのDC値間の第2の勾配を決定し、前記第1の勾配と前記第2の勾配以外のいずれの勾配も参照せずに前記第1の勾配と前記第2の勾配とを比較して、前記対象映像サブセットのDC予測値を生成する係数予測器(82)と、
(3)前記クゥアンタイザと前記係数予測器とに連結され、前記DC予測値とDC量子化値との差を決定して、差分値を生成する比較器(83)と、
を有する、装置。 - 請求項11に記載の装置において、
前記コンバータ(13)は、さらに、
(4)前記比較器に連結され、複数の差分値を走査して前記複数のサンプルを生成するスキャナ(84)を、有する装置。 - 請求項11に記載の装置において、
前記係数予測器(82)は、前記第3の映像サブセットの第1横列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1横列の値を予測し、又は前記第1の映像サブセットの第1縦列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1縦列の値を予測して、複数のAC予測値を生成し、
前記比較器(83)は、さらに、前記複数のAC予測値と前記複数の量子化値との差を決定する、
装置。 - 請求項11に記載の装置であって、さらに、
前記映像を受け取って、前記映像を複数の局部領域に分割するセグメンタを含み、
前記デインターリーバは、前記複数の局部領域をデインターリーブして複数の局部領域サブセットを生成し、
前記トランスフォーム器は、前記複数の局部領域サブセットを前記複数のトランスフォーム係数にトランスフォームする、
装置。 - ビットストリームを処理して映像を生成する装置であって、
a)前記ビットストリームを受け取って前記ビットストリームの復号化を行い複数の差分値を生成するデコーダ(21)と、
b)前記デコーダに連結され、前記複数の差分値を64のトランスフォーム係数を有するブロックに変換するコンバータ(22)と、
c)前記コンバータに連結され、前記64のトランスフォーム係数を有するブロックに逆トランスフォームを行い複数の映像サブセット生成する逆トランスフォーム器(23)と、
d)前記逆トランスフォーム器に連結され、前記複数の映像サブセットのリインターリーブを行い前記映像を生成するリインターリーバ(24)と、
を含み、
前記コンバータは、
(1)係数予測器(93)であって、第1の映像サブセットと第2の映像サブセットとのDC値間の第1の勾配を決定し、ここで、前記第1の映像サブセットは対象映像サブセットに対し水平方向左側に隣接し、前記第2の映像サブセットは前記第1の映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、前記第2の映像サブセットと第3の映像サブセットとのDC値間の第2の勾配を決定し、前記第3の映像サブセットは前記対象映像サブセットに対し垂直方向上部に隣接し、前記第1の勾配と前記第2の勾配以外のいずれの勾配も参照せずに前記第1の勾配と前記第2の勾配とを比較して、前記対象映像サブセットのDC予測値を生成する、係数予測器(93)と、
(2)前記DC予測値をDC差分値に加算して量子化値を生成する加算器(92)と、
(3)前記加算器に連結され、前記量子化値を逆量子化してトランスフォーム係数を生成する逆クゥアンタイザと、
を有する、装置。 - 請求項15に記載のビットストリームを処理して映像を生成する装置において、
前記係数予測器(93)は、さらに、前記第3の映像サブセットの第1横列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1横列の値を予測し、又は前記第1の映像サブセットの第1縦列の値を用いて前記対象映像サブセットの第1縦列の値を予測して、複数のAC予測値を生成し、
前記加算器(92)は、前記複数の差分値を前記複数のAC予測値に加算する、
装置。 - 請求項15に記載のビットストリームを処理して映像を生成する装置において、
前記デコーダ(21)は、複数のサンプルを生成し、
前記装置は、さらに、前記デコーダ(21)に連結され、前記複数のサンプルを逆走査して前記複数の差分値を生成する逆スキャナ(91)を有する、
装置。 - 請求項15に記載のビットストリームを処理して映像を生成する装置において、
前記逆トランスフォーム器は、さらに、前記複数のトランスフォーム係数の逆トランスフォームを行い、複数の局部領域サブセットを生成し、
前前記リインターリーバは、さらに、前記複数の局部領域サブセットをリインターリーブして複数の局部領域を生成し、
前記装置は、さらに、
前記リインターリーバに連結され、前記複数の局部領域を組み立てて前記映像を生成するアセンブラ、を有する、装置。
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