JP5195032B2 - 符号化装置/復号化装置、符号化方法/復号化方法及びプログラム - Google Patents
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Description
そしてこの符号化の手法としては、様々なものが提案されている。
図14に映像フォーマットの簡単な概念図を示す。
その1枚の静止画のフレームを取り出すと、4:2:2フォーマットの信号の場合には、Y:Cb:Cr=4:2:2の比率で構成される。この4:2:2フォーマットの具体例には、ITU−R Rec.709やITU−R Rec.656などがある。
ロックに分割して、その単位で符号化処理を行うが、その際には4:2:0フォーマットのY:Cb:Cr=4:1:1の状態に変換した映像信号が用いられる。
図2の符号化装置1aは、色差縮小変換部11、フレームメモリ12、動きベクトル探索部13、動き予測部14、直交変換(T(DCT))部15、量子化(Q)部16、可変長符号化(VLC)部17、逆量子化(IQ)部18、逆直交変換(IDCT)部19、加算器20及び減算器21からなる。
図16に従来の復号化装置2aの構成例を示す。
図16の復号化装置2aは、可変長復号化(VLD)部31、逆量子化(IQ)部32、逆直交変換(IDCT)部33、動き補償部34、加算器35、フレームメモリ36、及び色差拡大変換部37からなる。
。
色差信号複雑度計算部は、前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求める。
縮小変換部は、前記輝度信号複雑度計算部及び前記色差信号複雑度計算部が求めた輝度信号及び色差の複雑さから前記入力映像信号のフォーマットを変換する。
この構成により、本符号化装置では、前記入力映像信号内の輝度信号及び色差信号の複雑さに基づいたフォーマットの変更が行われる。
画像変換指示部は、符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求める。
拡大変換部は、前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う
この構成により、本復号化装置は、本符号化装置でフォーマットの変更された符号化信号を復号化することができる。
本実施形態の符号化装置は、入力される映像信号の複雑さを元に、輝度信号もしくは色差信号のいずれかを解像度変換するかを適応的に変更することにより、符号化処理性能を向上させる。
を解析する機能および、それら解析部より得られる統計情報から判断して、輝度信号、色差信号のいずれを縮小するかの縮小判定の機能を追加する。
同図では、図15の従来の符号化装置1aと同じ構成要素については同一の符号が付せられている。
この複雑さの評価値の求め方について計算式の1例を以下に示す。
符号化制御部43は、縮小判定部45、ピクチャフォーマット判定部46、画像読出し部47、予測タイプ判定部48、及び量子化判定部49を含む。
まず比較のため、従来の符号化装置1aの動作処理について説明する。
図2は従来の符号化装置1aによる入力映像信号の符号化処理時の動作を示すフローチャートである。
この符号化処理としては、まず、原画MB22及びその参照ブロック23を読出し、ステップS3として動きベクトル探索部12によってMB単位で動きベクトルの探索を行う。そしてステップS4として、ステップS4で探索した動きベクトルを用いて、動き予測部14によって動き予測を行う。
図3は本実施形態における符号化装置1bによる入力映像信号の符号化処理時の動作を示すフローチャートである。
図3の処理が開始されると、まずステップS11として、入力映像信号の輝度及び色差の複雑度を示す分散値σY及びσCb、σCrを式(1)を用いて求める。
同図に示すように、2:2:2フォーマットのMBは、輝度信号のブロックがY0、Y1の2つと元の4:2:2フォーマットの信号の半分になっており、また色差信号のブロックはCb0、Cb1、Cr0、Cr1の4ブロックと4:2:2フォーマットの信号と同じ数のままである。
図3のステップS17以降の処理は、ステップS14で4:2:0フォーマットの信号が生成された場合は、図2のステップS3以降の処理と全く同じとなる。
図4に示した様に、2:2:2フォーマットの信号の各MBは、Y0、Y1、Cb0、Cb1、Cr0及びCr1の6ブロックからなり、この6ブロックに対して、MB単位で動きベクトル探索(ステップS18)、動き探索によって求められた動きベクトルによる動き予測(ステップS19)が行われ、そしてMBの各ブロックに対してブロック処理(
ステップS21)が施される。これらの処理は、図2のステップS2乃至ステップS10の処理の説明の内容とほぼ同じとなる。
図5は本実施形態における復号化装置2bの構成例を示す図である。
同図では、図16の従来の復号化装置2aと同じ構成要素については同一の符号が付せられている。
次に本実施形態の復号化装置2bの動作処理を説明する。
図6は、従来の復号化装置2aの動作処理を示すフローチャートである。
同図において処理が開始されると、まずステップS31として、MBのカウンタ値jの値を0にクリアする。
そしてこのステップS32乃至S38の処理をMBのカウンタjをインクリメント(ステップS37)しながら行い、全てのMBに対して処理行ったならば(ステップS38、No)、ステップS39として色差信号の拡張を行って4:2:2フォーマットの信号を生成して処理を終了する。
次に本実施形態の符号化装置1bの動作処理を示す。
本実施形態における復号化装置2bでは、復号化で1枚のピクチャを再構成する部分までは、従来方式と同一であるが、復号化後の後処理として、拡大する成分が適応的に異なる点が、従来方式と異なっている。
化側と復号化側で同一の計算を施すことにより、送信情報を付加する事なく暗黙的に決定するように構成することも可能である。
圧縮動画像を構成するピクチャ(=1フィールド若しくは1フレーム)には、よく知られているように、Iピクチャ(Intra−Picture)、Pピクチャ(Predictive−Picture)、Bピクチャ(Bidrectionally predictive−Picture)の3種類がある。
図8はGOPの構成を示す図である。
信号のフォーマットを切り替えて色差信号若しくは輝度信号を縮小するのを、このGOP単位で行うように制限することにより、符号化装置1b及び復号化装置2bの双方において、動き予測および動き補償の構成が同一解像度での処理となり、構成が容易になる。
この実施形態の場合、実際にフレームメモリに納める最小単位は、ピクチャ(=1フィールドor1フレーム)となる。したがって、切替え単位をピクチャ単位に実施したした場合、より細かい制御が可能となる。
またピクチャ単位でフォーマットの種類を変更する場合、輝度信号の縮小を行うピクチャは、非参照ピクチャであるBピクチャのみとする。そしてIピクチャ、Pピクチャは4:2:0フォーマットの信号に変換する。
動き予測として参照されないBピクチャは、精度を落としても時間方向に符号化ノイズが拡散することが無いので、Bピクチャの予測の精度は、例えば動きベクトルの簡易変換で済ます等の方法により、精度を落とした符号化を実施することできる。
同図に示すSequence_extension情報にはchoroma_format情報61が含まれており、このchoroma_format情報61は対応するGOP内のピクチャのフォーマットを示す情報が格納されている。
同図(a)はchoroma_format情報61を2ビットの情報としたもので、choroma_format情報61が“00”のとき対応するGOP内のピクチャのフォーマットが2:2:2フォーマットであることを示し、“01”のとき対応するGOP内のピクチャのフォーマットが4:2:0フォーマットであることを示す。
同図(b)の場合、choroma_format情報61が“100”のとき対応するGOP内のピクチャのフォーマットが2:2:2フォーマットであることを示し、“001”のとき対応するGOP内のピクチャのフォーマットが4:2:0フォーマットであることを示す。
nsion情報71は対応するピクチャのフォーマットを示す情報が格納されている。
同図においてmb_format情報71は、1ビットの情報でこのビットが“1”のとき対応するピクチャのフォーマットは2:2:2フォーマットに変換されていることを示す、このビットが“0”のときは対応するピクチャのフォーマットは図10に示したSequence_extension情報内のhoroma_format情報61に従う。
同図において情報処理装置は、CPU81、RAM等の主記憶装置82、ハードディスク等の補助記憶装置83、ディスプレイ、キーボード、ポインティングデバイス等の入出力装置(I/O)84、通信インタフェースやモデム等のネットワーク接続装置85、及びディスク、磁気テープなどの可搬記憶媒体から記憶内容を読み出す媒体読み取り装置86を有し、これらが互いにバス88により接続される構成を備えている。そして各構成要素は、バス88を介して互いにデータのやり取りを行う。
また本実施形態の復号化装置2bによれば符号化装置1bによって符号化された符号化信号を復号化することができる。
(付記1)
入力映像信号を圧縮符号化する符号化装置において、
前記入力映像信号の特性に応じて輝度もしくは色差のいずれかのフォーマットを変換する縮小変換部と、
前記縮小変換部がフォーマット変換した映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する符号化部と
を備えることを特徴とする符号化装置。
(付記2)
前記縮小変換部の前段に、さらに
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さを求める輝度信号複雑度計算部と、
前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求める色差信号複雑度計算部と、
を持ち、前記縮小変換部は、
前記輝度信号複雑度計算部及び前記色差信号複雑度計算部が求めた輝度信号及び色差の複雑さから前記入力映像信号のフォーマットを変換することを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
(付記3)
前記縮小変換部は、前記輝度信号の複雑さが小さいとき当該輝度信号を縮小したフォーマットに変換し、前記色差信号の複雑さが小さいとき当該色差信号を縮小したフォーマットに変換することを特徴とする付記2に記載の符号化装置。
(付記4)
前記輝度信号を縮小したフォーマットのブロック数と、前記色差信号を縮小したフォー
マットのブロック数が同じであることを特徴とする付記3に記載の符号化装置。
(付記5)
前記輝度信号を縮小したフォーマットは、前記輝度信号のみを半分の解像度に縮小したフォーマットであり、前記色差信号を縮小したフォーマットは、4:2:0フォーマットであることを特徴とする付記3に記載の符号化装置。
(付記6)
前記縮小変換部は、前記フォーマットの切り替えを、前記入力映像信号のGOP(Group of Pictures)単位で切替えることを特徴とする付記1に記載の符号化装置。
(付記7)
前記縮小変換部は、前記フォーマットの切り替えを、前記入力映像信号のピクチャ単位で切替えることを特徴とする付記1に記載の符号化装置。
(付記8)
前記縮小変換部は、前記複雑さに基づく前記フォーマットの切り替えを、Bピクチャに対してのみ行うことを特徴とする付記7に記載の符号化装置。
(付記9)
前記縮小変換部は、前記映像信号の参照元フレームと参照先フレームのフォーマットが同じになるようにフォーマット変換を行うことを特徴とする付記1に記載の符号化装置。(付記10)
前記輝度信号複雑度計算部及び前記色差信号複雑度計算部は、前記映像信号のピクチャ内画素値をxi、ピクチャ内画素数をNとしたとき、ピクチャ内画素平均値μを、
(付記11)
入力される符号化信号を復号化する復号化装置において、
符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求める画像変換指示部と、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化する復号化部と、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う拡大変換部と、
を備えることを特徴とする復号化装置。
(付記12)
前記画像変換指示部は、前記フォーマット変換の種類をあらかじめ設定された値から求
めることを特徴とする付記11に記載の復号化装置。
(付記13)
前記画像変換指示部は、前記フォーマット変換の種類を前記符号化信号のGOP(Group of Pictures)毎に付された情報から求めることを特徴とする付記11に記載の復号化装置。
(付記14)
前記画像変換指示部は、前記フォーマット変換の種類を前記符号化信号のピクチャ毎に付された情報から求めることを特徴とする付記11に記載の復号化装置。(図11)
(付記15)
入力映像信号を圧縮符号化する符号化方法において、
前記入力映像信号の特性に応じて輝度もしくは色差のいずれかのフォーマットを変換し、
前記変換されたフォーマットの映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する
ことを特徴とする符号化方法。
(付記16)
前記フォーマットの変換前に、さらに
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さ、および、前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求め、
前記フォーマットの変換を前記輝度信号及び色差の複雑さに基づいて入力映像信号のフォーマットを変換することを特徴とする付記15に記載の符号化方法。
(付記17)
入力される符号化信号を復号化する復号化方法において、
符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求め、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化し、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う、
ことを特徴とする復号化方法。
(付記18)
入力映像信号を圧縮符号化する情報処理装置で実行されたとき、
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さを求め、
前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求め、
前記輝度信号及び色差の複雑さから前記入力映像信号のフォーマットを変換し、
前記変換した映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する
ことを前記情報処理装置に実行させるプログラム。
(付記19)
入力される符号化信号を復号化する情報処理装置において実行されたとき、
符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求め、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化し、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う、
ことを前記情報処理装置に実行させるプログラム。
2a、2b 復号化装置
11 色差縮小変換部
12、36 フレームメモリ
13 動きベクトル探索部
14 動き予測部
15 直交変換部
16 量子化部
17 可変長符号化部
18 逆量子化部
19 逆直交変換(IDCT)部
20 加算器
21 減算器
31 可変長復号化部
32 逆量子化部
33 逆直交変換部
34 動き補償部
35 加算器
37 色差拡大変換部
41 輝度信号複雑度計算部
42 色差信号複雑度計算部
43 符号化制御部
44 縮小変換部
45 縮小判定部
46 ピクチャフォーマット判定部
47 画像読出し部
48 予測タイプ判定部
49 量子化判定部
51 参照フレーム変換読出し部
52 画像変換指示部
53 変換部
81 CPU
82 主記憶装置
83 補助記憶装置
84 入出力装置
85 ネットワーク接続装置
86 媒体読み取り装置
87 記憶媒体
88 バス
Claims (8)
- 入力映像信号を圧縮符号化する動画像符号化装置において、
前記入力映像信号の特性に応じて輝度信号もしくは色差信号のいずれかのフォーマットを変換する縮小変換部と、
前記縮小変換部がフォーマット変換した映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する符号化部と、
を備え、
前記縮小変換部は、前記入力映像信号のフォーマットを、前記輝度信号の複雑さが前記色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換し、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換するとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合わせるように、前記参照先フレームのフォーマットを変換する
ことを特徴とする符号化装置。 - 前記縮小変換部の前段に、さらに
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さを求める輝度信号複雑度計算部と、
前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求める色差信号複雑度計算部と、
を持ち、前記縮小変換部は、
前記輝度信号複雑度計算部及び前記色差信号複雑度計算部が求めた輝度信号及び色差信号の複雑さから前記入力映像信号のフォーマットを変換することを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。 - 前記縮小変換部は、前記映像信号の参照元フレームと参照先フレームのフォーマットが同じになるようにフォーマット変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
- 入力される符号化信号を復号化する復号化装置において、
入力映像信号のフォーマットが、前記入力映像信号の輝度信号の複雑さが前記入力映像信号の色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換され、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換されるとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合せるように、前記参照先フレームのフォーマットが変換される動画像符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求める画像変換指示部と、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化する復号化部と、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う拡大変換部と、
を備えることを特徴とする復号化装置。 - 入力映像信号を圧縮符号化する動画像符号化方法において、
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さを求め、
前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求め、
前記入力映像信号のフォーマットを、前記輝度信号の複雑さが前記色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換し、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換するとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合せるように、前記参照先フレームのフォーマットを変換し、
前記変換した映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する
ことを特徴とする符号化方法。 - 入力される符号化信号を復号化する復号化方法において、
入力映像信号のフォーマットが、前記入力映像信号の輝度信号の複雑さが前記入力映像信号の色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換され、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換されるとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合せるように、前記参照先フレームのフォーマットが変換される動画像符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求め、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化し、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う、
ことを特徴とする復号化方法。 - 入力映像信号を動画像圧縮符号化する情報処理装置で実行されたとき、
前記入力映像信号内の輝度信号の複雑さを求め、
前記入力映像信号内の色差信号の複雑さを求め、
前記入力映像信号のフォーマットを、前記輝度信号の複雑さが前記色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換し、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換するとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合せるように、前記参照先フレームのフォーマットを変換し、
前記変換した映像信号を圧縮符号化して符号化データを生成する
ことを前記情報処理装置に実行させるプログラム。 - 入力される符号化信号を復号化する情報処理装置において実行されたとき、
入力映像信号のフォーマットが、前記入力映像信号の輝度信号の複雑さが前記入力映像信号の色差信号の複雑さよりも小さいとき前記輝度信号を縮小したフォーマットに変換され、前記色差信号の複雑さが前記輝度信号の複雑さよりも小さいとき前記色差信号を縮小したフォーマットに変換されるとともに、前記入力映像信号の参照先フレームの読み出しの際、前記参照先フレームの解像度を前記入力映像信号の解像度に合せるように、前記参照先フレームのフォーマットが変換される動画像符号化の際に行われたフォーマット変換の種類を求め、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記符号化信号を復号化し、
前記画像変換指示部からの前記フォーマット変換の種類に基づいて、前記復号化部が復号化した信号のフォーマット変換を行う、
ことを前記情報処理装置に実行させるプログラム。
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