JP5180782B2 - Parallel distributed information source encoding system and parallel distributed information source encoding / decoding method - Google Patents
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Description
本発明は、並列分散情報源符号化装置及び方法に係り、特に、音声信号や画像信号といった情報源を独立に符号化処理する際に、非独立符号化時と同等の符号化効率を効率的に達成する並列分散情報源符号化装置及び並列分散情報源符号化・復号化方法に関する。 The present invention relates to a parallel and distributed information source encoding apparatus and method, and more particularly, when encoding an information source such as an audio signal or an image signal independently, efficient encoding efficiency equivalent to that of non-independent encoding is efficiently used. The present invention relates to a parallel and distributed information source encoding device and a parallel and distributed information source encoding / decoding method.
近年、ディジタルテレビ放送が開始されるなど画像のディジタル化が進んでいる。ディジタル化された画像データは情報量が多いために保存・伝送のためには圧縮することが望ましく、現在、画像圧縮方式としてJPEGやMPEGなどの国際標準規格が広く用いられている。 In recent years, digitalization of images has progressed such as the start of digital television broadcasting. Since digitized image data has a large amount of information, it is desirable to compress it for storage and transmission. Currently, international standard standards such as JPEG and MPEG are widely used as image compression methods.
一方、近年の顕著な画像アプリケーションの発展は高精細化である。象徴的な出来事としてはディジタルシネマの規格制定があげられる。ディジタルシネマでは、大きなスクリーンでも十分な解像度感が得られることを目的に、最高規格として、"2K"と"4K"と呼ばれる高精細画像(2048×1080,4096×2160 pixels)が規定されている。このため、ディジタルシネマでは画像符号化方式として、JPEG 2000が採用されており、異なる大きなスクリーンを持つ映画館にも適切な解像度のコンテンツを配信できるように規格化されている。 On the other hand, remarkable development of image applications in recent years is high definition. A symbolic event is the establishment of digital cinema standards. In the digital cinema, high definition images (2048 × 1080, 4096 × 2160 pixels) called “2K” and “4K” are defined as the highest standards for the purpose of obtaining sufficient resolution on a large screen. . For this reason, JPEG 2000 has been adopted as an image encoding method in digital cinema, and it has been standardized so that content with an appropriate resolution can be distributed to movie theaters having different large screens.
このようにディジタルシネマの規格化により超高精細画像のネットワーク配信が現実のものになりつつある。さらに映画のディジタル化が進んだ後を想定すると、映画館に映画以外の高画質ディジタルコンテンツ(ODS: Other Digital Stuff/ Online Digital Source)が光ネットワークを通じてライブ配信される新しいビジネスが期待される。しかしながら、ODSのような新しいアプリケーションを実現するには高品質コンテンツをリアルタイムに処理する必要があり、そのためには符号化を並列分散処理しなくてはならないなどの制約が生じる。特に、近年ではこのような大規模な処理は集積回路により行われており、集積回路の内部成分は外部からは観測できずに少ないパラメータを与えて制御を行う必要がある。そして、一般的に画像圧縮ではこれらの制約は符号化効率の低下を招く。 Thus, network distribution of ultra-high-definition images is becoming a reality due to the standardization of digital cinema. Assuming that the digitization of movies further progresses, a new business is expected in which high-quality digital content other than movies (ODS: Other Digital Stuff / Online Digital Source) is distributed live over the optical network to the cinema. However, in order to realize a new application such as ODS, it is necessary to process high-quality content in real time. For this purpose, there is a restriction that encoding must be performed in parallel and distributed processing. In particular, in recent years, such large-scale processing is performed by an integrated circuit, and internal components of the integrated circuit cannot be observed from the outside, and it is necessary to perform control with a small number of parameters. In general, these restrictions cause a reduction in encoding efficiency in image compression.
符号化の問題で特に影響の大きいパラメータとして、ビット配分が考えられる。一般的な最適ビット配分問題は「符号化性能が最大となるように、与えられたビットを種々の符号器に割り当てる問題」と定義される。上記のようなJPEG2000を用いた変換符号化システムを考えた場合は、「全体に与えられたビット量Rcを制約条件とし、どの変換係数にどの程度ビットを割り当てると復号信号中の雑音信号のエネルギーd(R)が最小となるのか」という問題に置き換えられる。そして、これはラグランジュ関数Jを最小化する問題としてラグランジュの未定常数法を用いることで次式のように定式化される。 Bit allocation can be considered as a parameter that has a particularly large influence on the coding problem. A general optimal bit allocation problem is defined as "a problem of assigning a given bit to various encoders so that encoding performance is maximized". When considering the transform coding system using JPEG2000 as described above, the energy of the noise signal in the decoded signal is determined by how much bits are assigned to which transform coefficient with the bit amount Rc given to the whole as a constraint. It is replaced with the question “whether d (R) is minimized”. This is formulated as follows by using the Lagrange unsteady number method as a problem of minimizing the Lagrangian function J.
min{J}, where J-d(R) + λR (1)
式(1)中のd(R)は誤差信号の白色性を仮定すると、各サブバンドで発生する誤差エネルギーd(Rb)と次式の関係があり、
min {J}, where Jd (R) + λR (1)
Assuming the whiteness of the error signal, d (R) in equation (1) has the following relationship with the error energy d (R b ) generated in each subband:
変換符号化システムにおける各サブバンドへの最適なビット配分は、式(1)を解くことにより与えられるλを満たすようにビット配分すればよく、式(1)(2)(3)よりλは以下のように与えられる。 The optimal bit allocation to each subband in the transform coding system may be bit allocation so as to satisfy λ given by solving equation (1), and from equations (1), (2), and (3), Given as follows:
−λ=Gbd' b (Rb) (4)
また、db (Rb)とサブバンド係数のエネルギー値
−λ = G b d ' b (R b ) (4)
Also, d b (R b ) and subband coefficient energy values
上記で述べたように、近年は取り扱う情報量の増大に伴い並列分散処理が求められている。しかし、情報源符号化ではこれらの制約は一般的に符号化効率の低下を招く。特に、近年では1つの処理に特化した集積回路を複数組み合わせて符号化装置が構成され、それぞれの集積回路内のデータを観測することは仕様上制限されている。そのため、独立した符号化処理を行った場合の符号化効率の最適化は難しい。 As described above, in recent years, parallel distributed processing has been demanded as the amount of information handled increases. However, in information source coding, these restrictions generally cause a reduction in coding efficiency. In particular, in recent years, an encoding apparatus is configured by combining a plurality of integrated circuits specialized for one process, and observation of data in each integrated circuit is limited by specifications. Therefore, it is difficult to optimize the encoding efficiency when an independent encoding process is performed.
非特許文献2,3の手法は、独立に符号化処理を行った場合も、信号の分布や特性に関する仮定が成立すれば効率的に符号化できることが知られているが、チップの制限から式(6)によりビット配分を行うことができない、または、信号の分布や特性が非特許文献2,3中の仮定を満たさない状況が発生する。 It is known that the methods of Non-Patent Documents 2 and 3 can be efficiently encoded even if the encoding process is performed independently if assumptions regarding the distribution and characteristics of the signal are satisfied. According to (6), bit allocation cannot be performed, or a situation occurs in which the signal distribution and characteristics do not satisfy the assumptions in Non-Patent Documents 2 and 3.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、独立に信号を符号化するものの非独立符号化時と同等の符号化効率を得ることが可能な並列分散情報源符号化システム及び並列分散情報源符号化・復号化法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a parallel distributed information source encoding system and parallel distributed information capable of obtaining a coding efficiency equivalent to that at the time of non-independent coding although the signals are independently coded. It is an object to provide a source encoding / decoding method.
図1は、本発明の原理構成図である。 FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.
本発明(請求項1)の並列分散情報源符号化システムは、音声信号、画像信号を含む情報源信号を分割した各々の分割信号を独立に符号化する複数の符号化器からなる並列分散情報源符号化装置と、
並列分散情報源符号化装置で符号化された各信号を独立に復号化する複数の復号化器からなる並列分散情報源復号化装置と、
を有し、
並列分散情報源符号化装置は、
情報源信号を任意のブロックに分割するデータ分割手段と、
基準となる任意の基準量子化ステップサイズΔ0を用いてスカラ量子化パラメータであるステップサイズΔbを導出する量子化パラメータ導出手段と、
量子化パラメータ導出手段により導出されたスカラ量子化パラメータに基づいて、データ分割手段で分割された分割信号を独立に符号化する複数の並列分散情報源符号化手段と、
複数の並列分散情報源符号化手段のそれぞれから出力された符号化データのレートを特徴量として、各ブロックのレート量を一定の比に保ちながら各ブロックへ割り当てる割当符号量を導出することで、任意のレート量でブロック単位の符号量を割り当てるとともに当該各割当符号量を対応する並列分散情報源符号化手段のそれぞれにフィードバックするレート量導出手段と、を含み、
量子化パラメータ導出手段では、分割信号の帯域及びカラー成分毎に導出される復号化側の変換ゲインであるフィルタ係数の2乗ノルムの和をGbとして、ステップサイズΔbを下記の式によって求め、
複数の並列分散情報源符号化手段のそれぞれは、レート量導出手段からフィードバックされた各割当符号量に基づいて分割信号を再符号化する。
The parallel distributed information source encoding system of the present invention (claim 1 ) is a parallel distributed information comprising a plurality of encoders that independently encode each divided signal obtained by dividing an information source signal including an audio signal and an image signal. A source encoding device;
A parallel distributed information source decoding device comprising a plurality of decoders for independently decoding each signal encoded by the parallel distributed information source encoding device;
Have
Parallel Distributed source coding KaSo location is
Data dividing means for dividing the information source signal into arbitrary blocks;
Quantization parameter deriving means for deriving a step size Δb which is a scalar quantization parameter using an arbitrary reference quantization step size Δ0 as a reference ;
A plurality of parallel distributed information source encoding means for independently encoding the divided signals divided by the data dividing means based on the scalar quantization parameter derived by the quantization parameter deriving means;
By deriving an allocation code amount to be allocated to each block while maintaining the rate amount of each block at a constant ratio, using the rate of the encoded data output from each of the plurality of parallel distributed information source encoding means as a feature amount , seen including a rate amount deriving means for feeding back to each of the parallel distributed information source coding means corresponding to the respective assigned code amount assigns the code amount of the block at any rate amounts to,
In the quantization parameter deriving means, the sum of the square norms of the filter coefficients, which are the conversion gains of the decoding side derived for each band and color component of the divided signal, is Gb, and the step size Δb is obtained by the following equation:
Each of the plurality of parallel distributed information source encoding units re-encodes the divided signal based on each allocated code amount fed back from the rate amount deriving unit.
本発明(請求項2)は、独立に画像データを符号化・復号化を行う並列分散情報源符号化・復号化方法であって、
並列分散情報源符号化装置と並列分散情報源復号化装置を有するシステムにおいて、
並列分散情報源符号化装置が、複数の符号化器を用いて、音声信号、画像信号を含む情報源信号を分割して各々の分割信号を独立に符号化する並列分散情報源符号化ステップと、
並列分散情報源復号化装置が、複数の復号化器を用いて、並列分散情報源符号化ステップで符号化された各信号を独立に復号化する並列分散情報源復号化ステップと、
を行い、
並列分散情報源符号化ステップは、
情報源信号を任意のブロックに分割するデータ分割ステップと、
基準となる任意の基準量子化ステップサイズΔ0を用いてスカラ量子化パラメータであるステップサイズΔbを導出する量子化パラメータ導出ステップと、 各符号化器で、量子化パラメータ導出ステップにより導出されたスカラ量子化パラメータに基づいて、データ分割ステップで分割された分割信号を独立に符号化する符号化ステップと、
各符号化器での符号化ステップのそれぞれから出力された符号化データのレートを特徴量として、各ブロックのレート量を一定の比に保ちながら各ブロックへ割り当てる割当符号量を導出することで、任意のレート量でブロック単位の符号量を割り当るとともに当該各割当符号量を対応する各符号化器での符号化ステップのそれぞれにフィードバックするレート量導出ステップと、
を含み、 量子化パラメータ導出ステップでは、分割信号の帯域及びカラー成分毎に導出される復号化側の変換ゲインであるフィルタ係数の2乗ノルムの和をGbとして、ステップサイズΔbを下記の式によって求め、
各符号化器での符号化ステップのそれぞれにおいて、レート量導出ステップにてフィードバックされた各割当符号量に基づいて前記分割信号を再符号化する。
The present invention (Claim 2 ) is a parallel distributed information source encoding / decoding method for independently encoding / decoding image data,
In a system having a parallel distributed information source encoding device and a parallel distributed information source decoding device,
A parallel distributed information source encoding device, wherein the parallel distributed information source encoding device divides the information source signal including the audio signal and the image signal by using a plurality of encoders and independently encodes each divided signal; ,
A parallel distributed information source decoding apparatus, wherein the parallel distributed information source decoding apparatus independently decodes each signal encoded in the parallel distributed information source encoding step using a plurality of decoders;
And
The parallel distributed information source encoding step is:
A data division step for dividing the information source signal into arbitrary blocks;
A quantization parameter deriving step for deriving a step size Δb, which is a scalar quantization parameter, using an arbitrary reference quantization step size Δ0 as a reference, and a scalar quantum derived by the quantization parameter deriving step in each encoder An encoding step for independently encoding the divided signals divided in the data division step based on the encoding parameters;
By deriving the allocated code amount to be allocated to each block while maintaining the rate amount of each block at a constant ratio, using the rate of the encoded data output from each of the encoding steps in each encoder as a feature amount, A rate amount derivation step that allocates a code amount in units of blocks at an arbitrary rate amount and feeds back the assigned code amount to each of the encoding steps in the corresponding encoders;
In the quantization parameter derivation step, the sum of the square norms of the filter coefficients, which are the conversion gains on the decoding side derived for each band and color component of the divided signal, is Gb, and the step size Δb is expressed by the following equation: Seeking
In each of the encoding steps in each encoder, the divided signal is re-encoded based on each allocated code amount fed back in the rate amount deriving step.
本発明では、分散環境下により直接ウェーブレット係数を観測することなくレート制御できるスカラ量子化を用いることにより、ウェーブレット係数に対して量子化が行えるために、 In the present invention, by using scalar quantization capable of rate control without directly observing wavelet coefficients in a distributed environment, the wavelet coefficients can be quantized.
また、ビット配分比率はどのターゲットレートにおけるビット配分を原点との直線回帰、または、原点を通る多次曲線で近似しても、符号化効率を保つことができる。 The bit allocation ratio can maintain the coding efficiency even if the bit allocation at any target rate is approximated by linear regression with the origin or a multi-order curve passing through the origin.
本発明は、入力データに依存せずに実施できるが、一例として画像の符号化に応用した場合について説明する。画像を入力信号とすると、情報源符号化装置では静止画像符号化手法として広く用いられているJPEGやJPEG2000、MPEG-2や、H.264やMPEG SVC(Scalable Video Coding)といった画像符号化方式によりデータ圧縮が行われ、符号化データが出力される。本発明は、この情報源符号化装置中の処理を任意のブロック単位に分割し、分割されたブロック単位にお互いを独立に高効率に符号化することができる。また、情報源復号装置では符号化装置で用いられた符号化アルゴリズムに従い独立に復号が行うことができる。つまり、ブロック単位に符号化処理を並列に行うものの符号化効率の低下が少ない符号化が実現される。 Although the present invention can be implemented without depending on input data, a case where the present invention is applied to image coding will be described as an example. When an image is used as an input signal, JPEG, JPEG2000, MPEG-2, H.264, and MPEG SVC (Scalable Video Coding) are widely used as still image coding techniques in information source coding devices. Data compression is performed and encoded data is output. The present invention can divide the processing in the information source encoding apparatus into arbitrary block units, and can encode each of the divided block units independently and with high efficiency. Further, the information source decoding apparatus can perform decoding independently according to the encoding algorithm used in the encoding apparatus. That is, although encoding processing is performed in parallel in units of blocks, encoding with less decrease in encoding efficiency is realized.
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
本実施の形態では、輝度信号と色差信号といったカラーコンポーネントを独立に符号化する場合について説明する。
[First Embodiment]
In this embodiment, a case where color components such as a luminance signal and a color difference signal are encoded independently will be described.
図2は、本発明の第1の実施の形態における並列分散符号化装置の基本構成図である。
FIG. 2 is a basic configuration diagram of the parallel distributed coding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
同図に示すシステムは、並列分散情報源符号化装置100、通信モジュール110、通信路120、受信モジュール210、並列分散復号装置200、復号部220から構成される。 The system shown in the figure includes a parallel / distributed information source encoding apparatus 100, a communication module 110, a communication path 120, a receiving module 210, a parallel / distributed decoding apparatus 200, and a decoding unit 220.
同図に示す並列分散情報源符号化装置100は、データ分割部101、並列分散符号化部102、103,104、量子化パラメータ導出部105、レート量測定部106から構成される。 The parallel / distributed information source encoding apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a data dividing unit 101, parallel / distributed encoding units 102, 103, and 104, a quantization parameter deriving unit 105, and a rate amount measuring unit 106.
データ分割部101は、入力データを任意のブロック単位に分割する。 The data dividing unit 101 divides input data into arbitrary block units.
並列分散符号化部102,103,104は、量子化パラメータ導出部105により導出された符号化パラメータに基づいて、各並列分散符号化部において独立に符号化処理を行う。本実施の形態では、並列分散符号化部102,103,104として、JPEG2000プロセッサを想定している。 Based on the coding parameters derived by the quantization parameter deriving unit 105, the parallel distributed coding units 102, 103, and 104 perform coding processing independently at each parallel distributed coding unit. In this embodiment, a JPEG2000 processor is assumed as parallel distributed encoders 102, 103, and 104.
量子化△(ステップ)パラメータ導出部105は、並列分散符号化部102,103,104が符号化を行う際に必要となる量子化パラメータを導出する。 The quantization Δ (step) parameter deriving unit 105 derives a quantization parameter necessary for the parallel distributed coding units 102, 103, and 104 to perform coding.
レート量測定部106は、並列分散符号化部102,103,104から出力された符号化データが任意のレート量以内に収まっているか測定する。 The rate amount measuring unit 106 measures whether the encoded data output from the parallel distributed encoding units 102, 103, and 104 is within an arbitrary rate amount.
通信モジュール110は、レート量測定部106から出力された符号化データを通信路120に送出する。 The communication module 110 sends the encoded data output from the rate amount measurement unit 106 to the communication path 120.
通信路120は、インターネット等の回線であるチャネルである。 The communication path 120 is a channel that is a line such as the Internet.
受信モジュール210は、通信モジュール110より送信されるデータを受け取る。 The receiving module 210 receives data transmitted from the communication module 110.
復号部220は、一般的な非並列分散復号部である。 The decoding unit 220 is a general non-parallel distributed decoding unit.
並列分散情報源復号装置200は、並列分散復号部201,202,203、データ合成部204から構成される。 The parallel distributed information source decoding apparatus 200 includes parallel distributed decoding units 201, 202, and 203 and a data synthesis unit 204.
並列分散復号部201,202,203は、独立に分割されたブロック単位に復号を行う。 The parallel distributed decoding units 201, 202, and 203 perform decoding in units of blocks that are divided independently.
データ合成部204は、分割されたブロックを合成する。 The data synthesis unit 204 synthesizes the divided blocks.
以下、上記の各構成要素について詳細に説明する。 Hereafter, each said component is demonstrated in detail.
本システムは、入力された信号から互いのブロックを観測することなく効率よく符号化を実施することが可能な並列分散処理システムであるが、簡単化のために、以下では画像信号を対象にカラーコンポーネントをブロック単位に並列分散符号化処理する方法を述べる。しかし、入力信号は映像信号のみならず、音声信号などの一般に冗長な信号を対象とすることが可能であり、また、ブロック単位もカラーコンポーネントのみならず、多視点の映像や画像の任意領域などを対象とすることが可能である。 This system is a parallel distributed processing system that can perform coding efficiently without observing each other's blocks from the input signal. A method for performing parallel distributed coding processing of components in units of blocks will be described. However, the input signal can target not only video signals but generally redundant signals such as audio signals, and the block unit is not only color components but also multi-view images and arbitrary areas of images. Can be targeted.
今、RGBコンポーネントの画像が入力されたとし、データ分割部101では、RGBコンポーネントからYCbCrコンポーネントに次式により変換が行われて各コンポーネントに分割する。 Now, assuming that an RGB component image has been input, the data dividing unit 101 converts the RGB component into a YCbCr component according to the following expression and divides the image into components.
分割されたYCbCrカラーコンポーネントは、並列分散符号化部102,103,104により独立に符号化が行われる。並列分散符号化部102,103,104では、一般的な符号化処理が行われる。すなわち、入力された各コンポーネント信号は、各並列分散符号化部102,103,104において、離散コサイン変換やウェーブレット変換といった帯域分割が行われ、変換係数に変換された後に量子化器で量子化され、エントロピー符号化が行われる。この量子化器として、例えば、JPEG2000符号では、サブバンド係数をあるステップサイズで乗算することにより行われる。具体的には、スカラ量子化器(図示せず)において次式により与えられるステップサイズを用いてスカラ量子化が実施される。 The divided YCbCr color components are independently encoded by the parallel distributed encoding units 102, 103, and 104. In the parallel distributed encoders 102, 103, and 104, general encoding processing is performed. That is, each input component signal is subjected to band division such as discrete cosine transform and wavelet transform in each parallel distributed coding section 102, 103, 104, and after being converted into transform coefficients, it is quantized by a quantizer. Entropy coding is performed. As this quantizer, for example, in JPEG2000 code, it is performed by multiplying a subband coefficient by a certain step size. Specifically, scalar quantization is performed using a step size given by the following equation in a scalar quantizer (not shown).
符号化されたデータはレート量測定部108にて、通信容量に適したレート量になっているのか判断がなされる。もし、適していないレート量であれば、量子化△導出部105にその情報をフィードバックし、再度、符号化を行う。適したレート量であれば、通信モジュール110にて通信に適したようにパケット化等が行われ、通信路120を通じて受信モジュール109に送られる。 The rate amount measuring unit 108 determines whether the encoded data has a rate amount suitable for the communication capacity. If the rate amount is not suitable, the information is fed back to the quantization Δ deriving unit 105, and encoding is performed again. If it is an appropriate rate amount, packetization or the like is performed in the communication module 110 so as to be suitable for communication, and the packet is sent to the reception module 109 through the communication path 120.
受信されたデータは、並列分散情報源復号装置200か、非並列情報源復号装置220にて復号が行われる。非並列情報源復号装置220における復号部221では、符号化部の逆の操作、つまり、エントロピー符号化が復号され、変換係数が逆量子化により戻され、離散コサイン変換やウェーブレット変換、色変換などが解かれ復号データとして出力される。 The received data is decoded by the parallel distributed information source decoding device 200 or the non-parallel information source decoding device 220. In the decoding unit 221 in the non-parallel information source decoding apparatus 220, the reverse operation of the encoding unit, that is, entropy encoding is decoded, transform coefficients are returned by inverse quantization, discrete cosine transform, wavelet transform, color transform, etc. Is solved and output as decoded data.
また、並列分散情報源復号装置200における復号部111,112,113では、非並列情報源復号装置200と同様に、分割ブロック単位に並列に復号処理が実施される。復号されたそれぞれのブロックデータは、データ合成部204にて合成が行われ、復号データとして出力される。 In addition, in the decoding units 111, 112, and 113 in the parallel distributed information source decoding device 200, the decoding processing is performed in parallel in units of divided blocks, as in the non-parallel information source decoding device 200. Each decoded block data is combined by the data combining unit 204 and output as decoded data.
[第2の実施の形態]
本実施の形態では、並列分散情報源符号化装置のみが第1の実施の形態と異なるため、以下では、並列分散情報源符号化装置のみを説明し、他の説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, only the parallel / distributed information source coding apparatus is different from the first embodiment. Therefore, only the parallel / distributed information source coding apparatus will be described below, and the other description will be omitted.
図3は、本発明の第2の実施の形態における並列分散情報源符号化装置の構成を示す。
FIG. 3 shows the configuration of a parallel distributed information source encoding apparatus according to the second embodiment of the present invention.
同図に示す並列分散情報源符号化装置は、データ分割部301、並列分散符号化部302,303,034、量子化△導出部305、レート量導出部306から構成される。 The parallel / distributed information source encoding apparatus shown in the figure includes a data dividing unit 301, parallel / distributed encoding units 302, 303, and 034, a quantization Δ deriving unit 305, and a rate amount deriving unit 306.
以下、それぞれの構成要素について説明する。 Hereinafter, each component will be described.
入力されたでデータは、第1の実施の形態と同様に、データ分割部301によりRGBコンポーネントからYCbCrコンポーネントに分割される。分割された各カラーコンポーネントは、並列分散符号化部302,303,304により独立に符号化が行われる。並列分散符号化部302,303,304では、第1の実施の形態に示したように、一般的な画像の符号化処理が行われる。その処理中、量子化△導出部305により与えられるステップサイズを用いて量子化が行われるが、この際、前述の第1の実施の形態における式(10)の基準となるステップサイズ△0は、大きめの数値が設定される。符号化されたデータはレート量導出部306に送られる。 The input data is divided from the RGB component into the YCbCr component by the data dividing unit 301 as in the first embodiment. The divided color components are independently encoded by the parallel distributed encoding units 302, 303, and 304. In the parallel distributed encoding units 302, 303, and 304, as shown in the first embodiment, a general image encoding process is performed. During the processing, the quantization is performed using the step size given by the quantization Δ deriving unit 305. At this time, the step size Δ 0 serving as the reference of the expression (10) in the first embodiment is as follows. A larger number is set. The encoded data is sent to the rate amount deriving unit 306.
レート量導出部306では送られてきたそれぞれのレートを特徴量として、任意のレート量でのブロック単位の符号量割り当てが行われる。任意のレート量でのそれぞれのブロックへの符号量は、例えば、線形回帰により導出される。すなわち、ある基準となる△0によりレート制御された各ブロックのレート量を一定の比を保つことで、任意のレート量でのそれぞれのブロックへの符号量の割当が行われる。これは、出力された各ブロックのレートを原点と一次直線回帰していることと等しい。または、異なる基準となる△0によりレート制御された各ブロックのレートが得られた場合は、そのデータ量に応じて二次回帰や多次元回帰により近似される。 The rate amount deriving unit 306 assigns a code amount in units of blocks at an arbitrary rate amount, using each sent rate as a feature amount. The code amount to each block at an arbitrary rate amount is derived by, for example, linear regression. That is, the rate of each block rate controlled by △ 0 as a certain reference by maintaining a constant ratio, the code amount allocation to each block at any rate volume is carried out. This is equivalent to linear regression of the output rate of each block with the origin. Or, if the rate of each block rate controlled by different criteria become △ 0 is obtained, it is approximated by the quadratic regression and multidimensional regression according to the data amount.
なお、この次元数は増えれば増えるほど符号化効率が高くなる。レート量導出部306で導出された任意のビット割当量を並列分散符号化部302,303,304にフィードバックを行い、PCRD最適化アルゴリズム等により与えられた任意の符号量に符号化が行われ、符号化データが出力される。 Note that the encoding efficiency increases as the number of dimensions increases. The arbitrary bit allocation amount derived by the rate amount deriving unit 306 is fed back to the parallel distributed encoding units 302, 303, and 304, and the arbitrary code amount given by the PCRD optimization algorithm or the like is encoded. Encoded data is output.
[第3の実施の形態]
本実施の形態では、並列分散情報源符号化装置のみが第1の実施の形態と異なるため、以下では、並列分散情報源符号化装置のみを説明し、他の説明は省略する。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, only the parallel / distributed information source coding apparatus is different from the first embodiment. Therefore, only the parallel / distributed information source coding apparatus will be described below, and the other description will be omitted.
図4は、本発明の第3の実施の形態における並列分散情報源符号化装置の構成を示す。
FIG. 4 shows the configuration of a parallel and distributed information source encoding apparatus according to the third embodiment of the present invention.
同図に示す並列分散情報源符号化装置400は、データ分割部401、JPEG2000等のスケーラブル符号化を行う並列分散S(スケーラブル)符号化部402,403,404、量子化△(ステップ)導出部405、レート量導出部506、ポストレート制御部307から構成される。 The parallel / distributed information source encoding apparatus 400 shown in FIG. 1 includes a data dividing unit 401, parallel distributed S (scalable) encoding units 402, 403, and 404 that perform scalable encoding such as JPEG2000, and a quantization Δ (step) deriving unit. 405, a rate amount deriving unit 506, and a post rate control unit 307.
以下、それぞれの構成要素について説明する。 Hereinafter, each component will be described.
入力されたデータは、第1の実施の形態と同様にデータ分割部401によりRGBコンポーネントからYCbCrコンポーネントに分割される。分割された各カラーコンポーネントは、並列分散スケーラブル符号化部402,403,404により独立に符号化が行われる。例えば、JPEG2000より符号化が行われたとすると、JPEG2000のスケーラビリティ機能を用いてレイヤ毎に符号量切捨てポイントをマークしておく。この際に、量子化ステップ導出部405から送られたステップサイズにてレート制御を行い、その符号量を後のプロセスで分かるようにする。すなわち、JPEG2000のスカラ量子化においてブロック単位の総符号量を制御し、そのレート量以下の任意の符号量をポストレート制御にて制御できるようにスケーラビリティ機能を用いて符号切捨てポイントをマークしておく。 The input data is divided from the RGB component into the YCbCr component by the data dividing unit 401 as in the first embodiment. Each divided color component is independently encoded by parallel distributed scalable encoding sections 402, 403, and 404. For example, if encoding is performed from JPEG2000, the code amount cut-off point is marked for each layer using the scalability function of JPEG2000. At this time, rate control is performed with the step size sent from the quantization step deriving unit 405 so that the amount of codes can be known in a later process. In other words, the code truncation point is marked using the scalability function so that the total code amount in units of blocks can be controlled in the scalar quantization of JPEG2000, and any code amount below that rate amount can be controlled by post-rate control. .
レート量導出部406では、それぞれの並列分散スケーラブル符号化部402,403,404により出力された符号化ストリームより、ターゲットレートに即したビット配分を導出する。レート量導出部406の処理は、第2の実施の形態に記したレート量導出部306と同じであるが、JPEG2000では1つのスカラ量子化値しか用いることができないために、直線回帰(一次近似)でのビット配分を行うことになる。 The rate amount deriving unit 406 derives bit allocation corresponding to the target rate from the encoded streams output from the respective parallel distributed scalable encoding units 402, 403, and 404. The processing of the rate amount deriving unit 406 is the same as that of the rate amount deriving unit 306 described in the second embodiment, but since only one scalar quantized value can be used in JPEG2000, linear regression (first order approximation) ) Will be allocated.
ポストレート制御部407では、レート量導出部406で導出されたビットレートに添うように、各並列分散スケーラブル符号化部402,403,404でマークされたポイントをポスト量子化ポイントとして、レイヤ切捨てによりポスト処理にてレート制御が行われ、符号化データが作成される。 The postrate control unit 407 uses the points marked by the parallel distributed scalable coding units 402, 403, and 404 as post quantization points so as to follow the bit rate derived by the rate amount deriving unit 406 by layer truncation. Rate control is performed in post processing, and encoded data is created.
なお、上記の第1〜第3の実施の形態における並列分散情報源符号化装置、並列分散情報源復号装置の構成要素の動作をプログラムとして構築し、並列分散情報源符号化装置、並列分散情報源復号装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。 In addition, the operation | movement of the component of the parallel distributed information source encoding apparatus in the said 1st-3rd embodiment and a parallel distributed information source decoding apparatus is constructed | assembled as a program, parallel distributed information source encoding apparatus, parallel distributed information It can be installed in a computer used as a source decoding device and executed, or distributed via a network.
また、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。 Further, the constructed program can be stored in a portable storage medium such as a hard disk, a flexible disk, or a CD-ROM, and can be installed or distributed in a computer.
なお、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
本発明は、画像データや音声データの符号化・復号化技術に適用可能である。 The present invention is applicable to image data and audio data encoding / decoding techniques.
100,300,400 情報源符号化装置
101,301,401 データ分割部
102,103,104,302,303,304 並列分散符号化部
105 量子化△(ステップ)導出部
106 レート量測定部
110 通信モジュール
120 通信路
200 情報源復号装置
201,202,203 並列分散復号部
204 データ合成部
220 非並列情報源復号装置
221 復号部
306,406 レート量導出部
402,403,404 並列分散S(スケーラブル)符号化部
407 ポストレート制御部
100, 300, 400 Information source encoding device 101, 301, 401 Data division unit 102, 103, 104, 302, 303, 304 Parallel distributed encoding unit 105 Quantization Δ (step) derivation unit 106 Rate amount measurement unit 110 Communication Module 120 Communication path 200 Information source decoding device 201, 202, 203 Parallel distributed decoding unit 204 Data combining unit 220 Non-parallel information source decoding device 221 Decoding unit 306, 406 Rate amount deriving unit 402, 403, 404 Parallel distributed S (scalable) Encoding unit 407 Postrate control unit
Claims (2)
前記並列分散情報源符号化装置で符号化された各信号を独立に復号化する複数の復号化器からなる並列分散情報源復号化装置と、
を有し、
前記並列分散情報源符号化装置は、
前記情報源信号を任意のブロックに分割するデータ分割手段と、
基準となる任意の基準量子化ステップサイズΔ0を用いてスカラ量子化パラメータであるステップサイズΔbを導出する量子化パラメータ導出手段と、
前記量子化パラメータ導出手段により導出された前記スカラ量子化パラメータに基づいて、前記データ分割手段で分割された分割信号を独立に符号化する複数の並列分散情報源符号化手段と、
前記複数の並列分散情報源符号化手段のそれぞれから出力された符号化データのレートを特徴量として、各ブロックのレート量を一定の比に保ちながら各ブロックへ割り当てる割当符号量を導出することで、任意のレート量でブロック単位の符号量を割り当てるとともに当該各割当符号量を対応する前記並列分散情報源符号化手段のそれぞれにフィードバックするレート量導出手段と、
を含み、
前記量子化パラメータ導出手段では、前記分割信号の帯域及びカラー成分毎に導出される復号化側の変換ゲインであるフィルタ係数の2乗ノルムの和をGbとして、ステップサイズΔbを下記の式によって求め、
前記複数の並列分散情報源符号化手段のそれぞれは、前記レート量導出手段からフィードバックされた各割当符号量に基づいて前記分割信号を再符号化することを特徴とする並列分散情報源符号化システム。
A parallel distributed information source encoding device comprising a plurality of encoders that independently encode each divided signal obtained by dividing an information source signal including an audio signal and an image signal;
A parallel distributed information source decoding device comprising a plurality of decoders that independently decode each signal encoded by the parallel distributed information source encoding device;
Have
The parallel distributed information source encoding device comprises:
Data dividing means for dividing the information source signal into arbitrary blocks;
Quantization parameter deriving means for deriving a step size Δb which is a scalar quantization parameter using an arbitrary reference quantization step size Δ0 as a reference;
A plurality of parallel distributed information source encoding means for independently encoding the divided signals divided by the data dividing means based on the scalar quantization parameter derived by the quantization parameter deriving means;
Deriving an allocated code amount to be allocated to each block while maintaining the rate amount of each block at a constant ratio, using the rate of the encoded data output from each of the plurality of parallel distributed information source encoding means as a feature amount A rate amount deriving unit that allocates a code amount in units of blocks at an arbitrary rate amount and feeds back each allocated code amount to the corresponding parallel distributed information source encoding unit;
Including
The quantization parameter deriving means obtains the step size Δb by the following equation, where Gb is the sum of the square norms of the filter coefficients that are the conversion gains on the decoding side derived for each band and color component of the divided signal. ,
Each of the plurality of parallel distributed information source encoding means re-encodes the divided signal based on each allocated code amount fed back from the rate amount deriving means. .
並列分散情報源符号化装置と並列分散情報源復号化装置を有するシステムにおいて、
前記並列分散情報源符号化装置が、複数の符号化器を用いて、音声信号、画像信号を含む情報源信号を分割して各々の分割信号を独立に符号化する並列分散情報源符号化ステップと、
前記並列分散情報源復号化装置が、複数の復号化器を用いて、前記並列分散情報源符号化ステップで符号化された各信号を独立に復号化する並列分散情報源復号化ステップと、
を行い、
前記並列分散情報源符号化ステップは、
前記情報源信号を任意のブロックに分割するデータ分割ステップと、
基準となる任意の基準量子化ステップサイズΔ0を用いてスカラ量子化パラメータであるステップサイズΔbを導出する量子化パラメータ導出ステップと、
各符号化器で、前記量子化パラメータ導出ステップにより導出された前記スカラ量子化パラメータに基づいて、前記データ分割ステップで分割された分割信号を独立に符号化する符号化ステップと、
前記各符号化器での符号化ステップのそれぞれから出力された符号化データのレートを特徴量として、各ブロックのレート量を一定の比に保ちながら各ブロックへ割り当てる割当符号量を導出することで、任意のレート量でブロック単位の符号量を割り当てるとともに当該各割当符号量を対応する各符号化器での符号化ステップのそれぞれにフィードバックするレート量導出ステップと、
を含み、
前記量子化パラメータ導出ステップでは、前記分割信号の帯域及びカラー成分毎に導出される復号化側の変換ゲインであるフィルタ係数の2乗ノルムの和をGbとして、ステップサイズΔbを下記の式によって求め、
前記各符号化器での符号化ステップのそれぞれにおいて、前記レート量導出ステップにてフィードバックされた各割当符号量に基づいて前記分割信号を再符号化する
ことを特徴とする並列分散情報源符号化・復号化方法。
A parallel distributed information source encoding / decoding method for independently encoding / decoding image data,
In a system having a parallel distributed information source encoding device and a parallel distributed information source decoding device,
Parallel distributed information source encoding step in which the parallel distributed information source encoding apparatus divides an information source signal including an audio signal and an image signal by using a plurality of encoders and independently encodes each divided signal. When,
A parallel distributed information source decoding step in which the parallel distributed information source decoding device independently decodes each signal encoded in the parallel distributed information source encoding step using a plurality of decoders;
And
The parallel distributed information source encoding step includes:
A data dividing step of dividing the information source signal into arbitrary blocks;
A quantization parameter derivation step for deriving a step size Δb, which is a scalar quantization parameter, using an arbitrary reference quantization step size Δ0 as a reference;
In each encoder, based on the scalar quantization parameter derived in the quantization parameter derivation step, an encoding step for independently encoding the divided signals divided in the data division step;
By deriving an allocated code amount to be assigned to each block while maintaining the rate amount of each block at a constant ratio, using the rate of the encoded data output from each of the encoding steps in each encoder as a feature amount. A rate amount derivation step of allocating a code amount in units of blocks at an arbitrary rate amount and feeding back the assigned code amount to each of the encoding steps in each corresponding encoder;
Including
In the quantization parameter deriving step, the sum of the square norms of the filter coefficients, which are transform gains on the decoding side derived for each band and color component of the divided signal, is Gb, and the step size Δb is obtained by the following equation. ,
Parallel distributed information source coding characterized by re-encoding said divided signal based on each allocated code amount fed back in said rate amount deriving step in each of the encoding steps in each encoder -Decoding method .
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