JP5269023B2 - 動き補償動画像符号化装置及び動き補償動画像復号装置 - Google Patents
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Description
本発明の別の好ましい実施形態は、レート歪み(RD)に関して最適のベクトルと精度を選択する。この実施形態は、異なる動き精度に従い対応するレート歪み判定基準を用いて最適な動きベクトルと最適な動き精度の両方を決定する。
本発明のさらに別の好ましい実施形態は、有効な可変長符号化(VLC)法により、動きベクトルと精度を符号化する。この技法は、異なる符号化単位で異なる解釈が可能な、関連する動きベクトル精度に従ったVLCテーブルを使用する。
図3及び図4に示すように、このフルサーチ適応動き精度(AMA)方式サーチ戦略の場合、Telenor符号化器は、図3に示す5個の画素の(上方画素数、下方画素数及び両側の画素数により規定される正方形ブロックとして定義される)“正方形範囲”と1/6画素解像度のグリッド上の全ての動きベクトル候補をサーチする。図4に示すように、フルサーチAMAの第1ステップ(104)では最適な整数ペルベクトルV1(図1)をサーチする。フルサーチAMAの第2ステップ(106)において、符号化器はV1付近の最適な1/6画素精度ベクトルV1/6(図3)をサーチする。換言すれば、このフルサーチAMAは、Telenorプロセスの第2ステップを変更して符号化器が速度空間内の他の部分画素位置における動きベクトル候補もサーチできるようにしたものである。この目的は、グリッド内の最適動きベクトル、即ち、現マクロブロックに最も一致するブロック(補間参照フレーム内)を指示するベクトルを発見することである。このフルサーチ戦略は、120個の部分画素候補をサーチするので計算は複雑ではあるが、本発明のこの実施形態の全潜在能力を示している。
図5及び図6に示すように、ファストサーチ適応動き精度(AMA)方式サーチ戦略の場合、符号化器は動きベクトル候補の小さいセットのみを調べる。ファストサーチAMAの第1ステップ(108)では、符号化器は、1/2画素解像度のグリッドにおいてV1に中心をもち一辺が1の正方形(正方形範囲1内)の8個の動きベクトル候補をチェックする。最小のRDコストを有する候補(即ち、8個の前ベクトルとV1の中で最適のもの)を表現するためにV2を設定する(110)。次に、符号化器は、1/6画素解像度のグリッド上でV2に中心をもち一辺が1の正方形内の8個の動きベクトル位置をチェックする(112)。V2が最小RDコストを有している場合(114)、符号化器は探索を中止し、V2をブロックの動きベクトルとして選択する。そうでなければ、8個の前ベクトルの中で最適のものを表現するためにV3を設定する(116)。符号化器は、次に1/6画素解像度のグリッドにおいてV3に中心をもつ正方形範囲1内の新しい動きベクトル候補をサーチする(118)。このグリッド内の幾つかの候補は既にチェック済みであり飛ばすことができることに注意すべきである。この最終ステップでは最小のRDコストをもつ候補をブロックの動きベクトルとして選択する(120)。
ステップ108では1/2画素精度の動きベクトル候補のみをチェックするために、ハードウェアとソフトウェアの実装に要する計算量とメモリは大幅に削減される。特に、このファストサーチのスマートな実装において、参照フレームは2×2だけ補間して1/2ペルベクトル候補に対するRDコストを得る。ハードウェア又はソフトウェア符号化器用のファスト(又はキャッシュ)メモリは、参照フレームを3×3だけ補間するために要するTelenorの方法と比較してかなりの量削減される。Telenorの符号化器と比較し、キャッシュメモリは9/4の削減又は2.25倍の削減になる。若干の追加補間はブロック単位で後で行うことができる。
最適な動きベクトルと精度が決定されると、符号化器は動きベクトルと精度値の両方をビットで符号化する。1つの方法は、所与の精度(例えば、半画素精度)で動きベクトルを符号化し、次に、そのベクトルをより高い動き精度に詳細化するために幾つかのエクストラビットを追加する。これは、B.Girodが提案した戦略であるが、但し、レート歪みの点では部分最適化である。
AMA方式は、予測ブロックの再構築に要する動作数は同じで、動き精度とは無関係なので、復号の複雑さを増大させることはない。
図8乃至図18は、表2に記載の種々の動画シーケンス、解像度及びフレームレートでAMAを使用又は使用せずにTelenorの符号化コーディックを試験した結果を示している。これらの図面は、各ケース毎にレート歪み(“RD”)を作図したものである。“Anchor”曲線は、最適化H.263+(図8と図9のみ)からのRD点を示している。“Telenor 1/2+b”曲線は1/2ペルベクトルと双線形補間によるTelenor(古典的な例)を示している。“Telenor1/3”曲線は、現Telenorの提案(“Telenor符号化器”)を示している。“Telenor+AMA+c”曲線は、本発明のフルサーチ戦略によるTelenor符号化器を示している。図15乃至図17に示す“Telenor+FSAMA+c”曲線は、本発明のファストサーチ戦略によるTelenor符号化器を示している。(他に規定がない限り、AMAのフルサーチバージョンは実験に使用した符号化器の戦略であった。)全ての試験結果は、符号化器と復号器においてクロスチェックを行った。これらの結果は、AMAを実施する場合、信号対雑音(ノイズ)比のピーク(“PSNR”)における利得は、H26Lを超え1dBの高さであり、古典的な例よりもさらに高い。
図16及び17に示した実験結果は、AMAに関するファストサーチ戦略(“Telenor FSAMA+c”)とフルサーチ戦略(Telenor AMA+c“)方式の符号化器の使用性能が実際には同じであることを示している。ファストサーチ戦略は部分画素速度空間においてRDコスト曲線の凸性を利用するのでこれは間違いない。言い換えれば、RDコスト曲線の形状はなだらかな凸曲線を辿るので、その最小値は、曲線を下降させる幾つかのスマートなファストサーチスキームを用いて容易に発見できる。
図18に示すグラフにおいて、“1r”の標識をもつ曲線は、動き補償のために1枚の参照フレームのみを使用した。従って、これらの曲線は図10に示した曲線と同じである。“5r”の標識をもつ曲線は5枚の参照フレームを使用した。
AMAによる利得は複数の参照フレームを使用して得た曲線に付加されることを実験は示している。参照フレーム1枚の場合のAMAによる利得は、緑とピンクの曲線(注:凡例で×と△)を比較することにより測定でき、参照フレーム5枚の場合の利得は青と赤の曲線(注:凡例で○と●)間で測定できる。
Claims (2)
- 動き補償動画像符号化装置により画像のフレームがブロック毎に符号化された符号化データを復号する動き補償動画像復号装置であって、
前記動き補償動画像符号化装置は、
入力画像のフレームから分割された複数のブロックのそれぞれに対し、対象とする現ブロックにおいて、参照フレームの対応する位置からの移動量を1/Nペル(Nは任意の整数)で表現された複数の分数精度で表した動きベクトルを用いて動き補償を行う動き補償手段と、
前記精度及び前記動きベクトルを符号化する符号化手段とを備え、
前記動きベクトルとは別に前記精度を可変長符号化し、
各ブロックに対する前記動きベクトルを前記ブロック毎に符号化し、
複数の異なる補間フィルタの中から選択される第1のフィルタを用いて、前記複数の精度のうちの第1の精度に従って、前記動き補償を行い、
複数の異なる補間フィルタの中から選択される前記第1のフィルタよりも計算の複雑な第2のフィルタを用いて、前記複数の精度のうちの前記第1の精度よりも高精度な第2の精度に従って、前記動き補償を行い、
前記動き補償動画像復号装置は、
前記動きベクトルとは別に前記精度を可変長復号し、各ブロックに対する前記動きベクトルを前記ブロック毎に復号し、
復号した前記精度及び前記動きベクトルを用いて動き補償を行いながら、前記符号化データを復号し、
前記精度はフレーム単位で設定が可能であり、1フレーム内の全ての動きベクトルには同一の精度が用いられるが、異なるフレームには異なる精度を用いることを可能とすることを特徴とする動き補償動画像復号装置。 - 動き補償動画像符号化装置により画像のフレームがブロック毎に符号化された符号化データを復号する動き補償動画像復号装置であって、
前記動き補償動画像符号化装置は、
入力画像のフレームから分割された複数のブロックのそれぞれに対し、対象とする現ブロックにおいて、参照フレームの対応する位置からの移動量を1/Nペル(Nは任意の整数)で表現された複数の分数精度で表した動きベクトルを用いて動き補償を行う動き補償手段と、
前記精度及び前記動きベクトルを符号化する符号化手段とを備え、
前記動きベクトルとは別に前記精度を符号化し、
各ブロックに対する前記動きベクトルを前記ブロック毎に符号化し、
複数の異なる補間フィルタの中から選択される第1のフィルタを用いて、前記複数の精度のうちの第1の精度に従って、前記動き補償を行い、
複数の異なる補間フィルタの中から選択される前記第1のフィルタよりも計算の複雑な第2のフィルタを用いて、前記複数の精度のうちの前記第1の精度よりも高精度な第2の精度に従って、前記動き補償を行い、
前記動き補償動画像復号装置は、
前記動きベクトルとは別に前記精度を復号し、各ブロックに対する前記動きベクトルを前記ブロック毎に復号し、
復号した前記精度及び前記動きベクトルを用いて動き補償を行いながら、前記符号化データを復号し、
前記動きベクトルは、符号化データのベクトル値に対する前記精度の積に相当し、前記精度に応じて異なる値として解釈されるものであることを特徴とする動き補償動画像復号装置。
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