JP5204362B2 - 画像シーケンスを符号化する方法または復号する方法および装置 - Google Patents
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Description
1)振幅値の統計。高い振幅値は低い振幅値よりもまれにしか発生せず、したがってめったにない事象には長い符号語が割り当てられ頻度の高い事象には短い符号語が割り当てられる(可変長符号化 Variable-Length-Coding VLC)。このようすれば平均的には、固定語長による符号化よりもデータレートが低くなる。ついでVLCの可変のレートがバッファメモリ内で平滑化される。
Iピクチャ:Iピクチャの場合には時間的予測が用いられず、すなわち画像値がそのまま変換されて符号化される。Iピクチャを用いる目的は、時間的に過ぎ去ったことに関する情報を用いずに復号プロセスを新たに開始できるようにするため、もしくは伝送エラー発生時に再同期合わせを実現するためである。
動き予測を実行しようとする画像ブロックのために時間的に先行する画像(先行の画像ブロック)において、その先行画像中の同じ関連位置に存在していた画像ブロックに基づき誤差量に関する値が求められる。この目的で有利には、画素に割り当てられた画像ブロックと先行の画像ブロックの符号化情報における差の絶対値の和が求められる。ここで符号化情報とは輝度情報(ルミナンス値)および/または色情報(クロミナンス値)のことであり、これらはそれぞれ1つの画素に割り当てられている。
1)情報源符号化方式に基づき基本情報が求められ、その際、情報源符号化にあたり画像シーケンスと符号化済みの画像シーケンスとの間で残留誤差情報(residual error information)が生じる。
a)画像シーケンスに対し基本情報と付加情報を求めるために、
1)情報源符号化方式に基づき基本情報を求め、この情報源符号化により画像シーケンスと符号化済みの画像シーケンスとの間で残留誤差情報が生成されるステップと、
2)残留誤差情報を段階的に表すため、この残留誤差情報を複数の周波数領域に分割し段階的にスケーリングすることにより付加情報を生成するステップと、
を実行し、
b)基本情報と付加情報とに基づき画像シーケンスを符号化し、この付加情報によって符号化品質の漸進的改善を行う、
ように構成されている。
図1は、情報源符号化方法を示す図である。
残留誤差の本来の符号化の前に、それぞれ同じ周波数のサブバンドにおいて残留誤差情報の再分類が行われる。ブロックベースの変換から出発して、i番目のブロックの(n,m)変換係数が(n,m)周波数帯域のi番目の個所に伝送される(図5参照)。
残留誤差の表し方として、基本層においてつまり基本情報を供給する情報源符号化において実現される量子化に依存して、ある係数に対しビットプレーンを明示的に割り当てることが挙げられる。この場合、基本層の相応の量子化インターバルが付加情報に対する後続処理のためその周縁とともに再構成される。そしてビットプレーンは、該当するインターバルを2つの半部に連続的に分解することにより得られる。正のオリジナル係数が左側もしくは右側の部分インターバルに存在していれば、目下のビットプレーンにおいて残留誤差に対しゼロもしくは1が割り当てられる。負の係数については鏡像的に同じことがあてはまる。
オリジナルのものと再構成したものとの間で残留を明示的に計算するほか、基本層の再構成された係数の(仮想の)参照値と対応するオリジナル係数との間の差分形成も、残留誤差表現の別の可能性を成すものである。この場合、正の(負の)係数のときに基本層の量子化インターバルの左側(右側)の周縁にセットされる参照値を利用することで、不必要な極性符号情報を送る必要がなくなる。さらに各サブバンドごとに、初回にサブバンド係数が重要とされるビットプレーンを識別して、ゼロプレーンの不必要な符号化を避けるようにする。
1.有意(significance)情報もしくは微細化(refinement)情報
符号化により各係数ごとに2つの状態すなわち有意状態と微細化状態とが区別される。この場合、1つの係数はそれにとって有意な情報が存在しなくなるまで、つまり再構成にあたりその係数がゼロにマッピングされることになるまで、有意状態にある。ここでその有意性の指示が待ち受けられ、その際、係数はk番目のビットプレーンにおいてその振幅aが
2k≦|a|<2k+1
の範囲にあるとき有意になる。第1回目に「1」が送信されると、係数はこの「1」の符号化後にその状態を変化させ、係数は微細化状態に移行して、すべての後続のビットが微細化ビットとして表される。
係数およびその状態の周囲に依存して目下のビットを符号化するため様々なルーチンが用いられる。ここで共通することは、すべてのルーチンはバイナリシンボルの適応算術符号化を利用することであり、その際、コンテクスト形成によりルーチンの効率が適切なやり方でサポートされる。
有意情報の符号化はコンテクスト形成により行われ、これにはそのつど目下符号化すべき係数のすぐ周囲からの有意状態が算入される。
極性符号情報の符号化にあたり、目下符号化すべき係数のすぐ周囲の極性符号情報から成るコンテクストが利用される。しかしこのルーチンが呼び出されるのは、係数が初回にその有意性を示したときだけである。
あるビットプレーンにおける有意なままのゼロにおいて有意情報を効率的に符号化するために、ゼロスペース(ゼロツリー)もしくはランレングスを用いることができる。
微細化ビットの符号化は上方のビットプレーンにおいて行われ、つまり最初に有意が現れた後、コンテクスト形成により行われ、これには隣り合う係数の有意状態が関与する。その下に位置するビットプレーンにおいては1つの適応モデルだけが用いられる。
慣用のビットプレーン符号化器は、1つの実行処理における適切なルーチンにより1つのビットプレーンのビットを相前後して符号化する。フラクタルビットプレーンの着想によれば、複数の実行処理において目下符号化すべきビットプレーンをスキャンし、それらの状態とそれらの周囲に従い1つのフラクタルビットプレーンにビットを割り当てる。
後処理205または305内であとからRD最適化する可能性がないのであれば、個々のバンドもしくは成分の処理順序ひいてはそれらに対応するビットストリーム中の配分を定める必要がある。バンド配置に関しては、ジグザグスキャンが適しているとみなすことができる。
効率を高めるための別のツールはあとから補足的にレート/歪み最適化を行うことである。補足的にとはこの事例では、本来の符号化後にビットストリーム中の個々の符号セグメントを新たに配列しなおすことである。このコンセプトの前提となるのは、ビットストリームが(独立した符号化により)符号セグメントに分解可能であり、かつ個々のセグメントのレート/歪み特性に関する情報が存在することである。この場合、符号セグメントのサイズはスケーラビリティの細かさに作用を及ぼす。
[1]J. De Lameillieure, R. Schaefer: "MPEG-2-Bildcodierung fuer das digitale Fernsehen", Fernseh- und Kino-Technik, 48. Jahrgang, No. 3/1994, p. 99-107
[2]M. Bierling: "Displacement Estimation by Hierachical Blockmatching", SPIE, Vol. 1001, Visual Communications and Image Processing'88, p. 942-951, 1988
Claims (14)
- 画像シーケンスの符号化方法であって、
a)画像シーケンスに対し基本情報と付加情報を求めるために、
1)基本情報を情報源符号化方式に基づき求め、該情報源符号化方式は標準化された画像符号化方式であり、該情報源符号化により前記画像シーケンスと符号化済み画像シーケンスとの間で残留誤差情報が生成されるステップと、
2)該残留誤差情報を段階的に表すため、該残留誤差情報を複数の周波数領域に分割し段階的にスケーリングすることにより付加情報を生成するステップと、
を実行し、
b)前記の基本情報と付加情報とに基づき画像シーケンスを符号化し、該付加情報によって符号化品質の漸進的改善を保証する方法において、
前記複数の周波数領域への分割は、前記画像シーケンスを構成する各画像(502)を、直流成分および複数の交流成分(A1,B1,C1,・・、A2,B2,C2,・・・)にそれぞれ分割し、その後で、すべての直流成分(A1,A2.・・・)もしくは個々の周波数のすべての交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:D1、D2,・・・)にまとめ、
前記符号化する際に、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各1番重要な成分を最初に送信するために、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各成分を、その重要度に応じて反復的に送信するように符号化し、
および/または、
前記符号化する際に、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各1番重要な成分を最初に送信するために、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各成分を、その重要度に応じて反復的に送信するように符号化する、
ことを特徴とする、
画像シーケンスの符号化方法。
- 前記周波数領域への分割はウェーブレット変換もしくはウェーブレットパケット変換により行われる、請求項1記載の方法。
- 前記画像シーケンスをビットストリームとしてチャネルを介して受信機へ伝送する、請求項1記載の方法。
- 前記チャネルは妨害に晒されている、請求項3記載の方法。
- 前記残留誤差情報を画像領域において画像シーケンスの1つの画像と該画像シーケンスの量子化画像とから求める、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
- 前記残留誤差情報を変換領域において画像シーケンスの1つの画像と該画像シーケンスの量子化画像とから求める、請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
- 前記標準化された画像符号化方式はMPEG規格またはH.26x規格による方式である、請求項1記載の方法。
- 前記1番重要な成分は最上位ビットである、請求項1から7のいずれか1項記載の方法。
- 前記付加情報を求めるときに基本情報を考慮する、請求項1から8のいずれか1項記載の方法。
- 画像シーケンスの復号化方法であって、
画像シーケンスの各画像を、標準化された画像符号化方式である情報源符号化方式に基づき求められた基本情報と、情報源符号化により前記画像シーケンスと符号化済み画像シーケンスとの間で生成された残留誤差情報と、該残留誤差情報を段階的に表すために生成された付加情報とに基づき復元する方法において、
該残留誤差情報は、以下の特徴を有する、すなわち、
前記画像シーケンスを構成する各画像(502)が、直流成分および複数の交流成分(A1,B1,C1,・・、A2,B2,C2,・・・)にそれぞれ分割され、その後で、すべての直流成分(A1,A2.・・・)もしくは個々の周波数のすべての交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:D1、D2,・・・)にまとめられ、
前記各直流成分(A1,A2,・・)の中の各1番重要な成分が最初に送信されるために、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各成分が、その重要度に応じて反復的に送信され、および/または、
前記各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各1番重要な成分が最初に送信されるために、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各成分の重要度に応じて反復的に送信された
特徴を有する、
ことを特徴とする復号化方法。
- 前記残留誤差情報は画像領域において画像シーケンスの1つの画像と該画像シーケンスの量子化画像とから求められている、請求項10記載の復号化方法。
- 前記残留誤差情報は変換領域において画像シーケンスの1つの画像と該画像シーケンスの量子化画像とから求められている、請求項10または11記載の復号化方法。
- プロセッサユニットが設けられた画像シーケンスの符号化装置であって、
該プロセッサユニットは、
a)画像シーケンスに対し基本情報と付加情報を求めるために、
3)標準化された画像符号化方式である情報源符号化方式に基づき基本情報を求め、該情報源符号化により前記画像シーケンスと符号化済み画像シーケンスとの間で残留誤差情報が生成されるステップと、
4)該残留誤差情報を段階的に表すため、該残留誤差情報を複数の周波数領域に分割し段階的にスケーリングすることにより付加情報を生成するステップと、
を実行し、
b)前記の基本情報と付加情報とに基づき画像シーケンスを符号化し、該付加情報によって符号化品質の漸進的改善を保証する、
画像シーケンスの符号化装置において、
該プロセッサユニットは、
前記画像シーケンスを構成する各画像(502)を、直流成分および複数の交流成分(A1,B1,C1,・・、A2,B2,C2,・・・)にそれぞれ分割し、その後で、すべての直流成分(A1,A2.・・・)もしくは個々の周波数のすべての交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:D1、D2,・・・)にまとめ、
前記符号化する際に、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各1番重要な成分を最初に送信するために、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各成分を、その重要度に応じて反復的に送信するように符号化し、
および/または、
前記符号化する際に、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各1番重要な成分を最初に送信するために、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各成分を、その重要度に応じて反復的に送信するように符号化する、
ことを特徴とする、
画像シーケンスの符号化装置。
- プロセッサユニットが設けられた画像シーケンスの復号化装置であって、
該プロセッサユニットは、画像シーケンスの各画像を、標準化された画像符号化方式である情報源符号化方式に基づき求められた基本情報と、該情報源符号化により前記画像シーケンスと符号化済み画像シーケンスとの間で生成された残留誤差情報と、該残留誤差情報を段階的に表すために生成された付加情報とに基づき復元する、
画像シーケンスの復号化装置において、
該残留誤差情報は、以下の特徴を有する、すなわち、
前記画像シーケンスを構成する各画像(502)が、直流成分および複数の交流成分(A1,B1,C1,・・、A2,B2,C2,・・・)にそれぞれ分割され、その後で、すべての直流成分(A1,A2.・・・)もしくは個々の周波数のすべての交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:D1、D2,・・・)にまとめられ、
前記各直流成分(A1,A2,・・)の中の各1番重要な成分が最初に送信されるために、各直流成分(A1,A2,・・)の中の各成分が、その重要度に応じて反復的に送信され、および/または、
前記各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各1番重要な成分が最初に送信されるために、各周波数の交流成分(B1,B2,・・:C1,C2,・・:・・)の中の各成分の重要度に応じて反復的に送信された
特徴を有する、
ことを特徴とする、
画像シーケンスの復号化装置。
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