JP5533885B2 - 動画像符号化装置および動画像復号装置 - Google Patents
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Description
また、関連する技術として、特許文献2に記載の予測復号装置が提案されている。
図3は、双方向予測について説明する図である。双方向予測(Bidirectional prediction / Bipredictive)においては、前方向参照画像および後方向参照画像が使用される。前方向参照画像(前方向動き補償画像)は、符号化対象画像よりも先に表示される複数の参照画像の中から選択される。同様に、後方向参照画像(後方向動き補償画像)は、符号化対象画像よりも後に表示される複数の参照画像の中から選択される。
図8は、第1の実施形態の符号化装置の構成を示す図である。第1の実施形態の符号化装置は、予測誤差信号生成部11、直交変換部12、量子化部13、逆量子化部15、逆直交変換部16、復号画像生成部17、復号画像記憶部18、動き補償画像信号生成部19、予測信号生成部20、動き補償信号間差分信号生成部111、選択部112、エントロピー符号化部113を備える。ここで、予測誤差信号生成部11、直交変換部12、量子化部13、逆量子化部15、逆直交変換部16、復号画像生成部17、復号画像記憶部18、動き補償画像信号生成部19、予測信号生成部20は、図1を参照しながら説明した通りである。また、動き補償信号間差分信号生成部111、選択部112、エントロピー符号化部113は、それぞれ、図5に示す動き補償信号間差分信号生成部101、選択部102、エントロピー符号化部103に対応する。
CAVLCにおいては、DCT等の直交変換および量子化により生成される複数の直交変換係数は、ジグザグスキャンにより、一次元ベクトル(すなわち、一次元係数列または一次元配列)に変換される。そして、この係数列は、下記の情報を含むランレベル情報に変換される。
TotalCoeffは、非ゼロ係数の個数を表す
TrailingOnesは、係数列の最後に連続する絶対値が「1」である係数の個数を表す
Trailing_ones_sign_flagは、係数列の最後に連続する絶対値が「1」である係数の符号(+または−)を表す
levelは、量子化された直交変換係数の値を表す
total_zerosは、最後の非ゼロ係数よりも前に存在するゼロ係数の個数を表す
run_beforeは、非ゼロ係数の前に連続するゼロの個数を表す
ステップS1において、動き補償画像信号生成部19は、符号化対象信号と復号画像記憶部18に格納されている参照画像との間でブロックマッチングを行う。ブロックマッチングは、例えば(1)式に示すように、符号化対象信号CurrentPicと参照画像RefPicとの間で、ブロック内の座標(x,y)に対する画素値の差分絶対値和SADが最小となる動きベクトルを選択する。
PredDiff_Pixel(x,y)=Pred0_Pixel(x,y)−Pred1_Pixel(x,y) ・・・(2)
なお、Pred0_Pixelは、予測画像Pred0を構成する画素を表す。Pred1_Pixelは、予測画像Pred1を構成する画素を表す。
CurrDiff_Pixel(x,y)=CurrPic_Pixel(x,y)−BiPredPic_Pixel(x,y) ・・・(4)
CurrPic_Pixelは、符号化対象信号を構成する画素を表す。BiPredPic_Pixelは、双方向予測信号を構成する画素を表す。
TotalCoeff:6
TrailingOnes:2
Trailing_ones_sign_flag:−,+
level:100,−20,10,5
total_zeros:6
run_before:2,3,1
ステップS21〜S23において、双方向予測のマクロブロックタイプ情報、量子化ステップサイズ情報、動きベクトル情報が復号される。ステップS24において、動き補償画像信号生成部35は、ステップS21〜S23で得られた情報を利用して予測画像(動き補償画像信号)を生成する。
なお、図13に示す各ステップの実行順序は、1つの例であり、この実行順序に限定されるものではない。
第1の実施形態では、動き補償信号間差分信号の非ゼロ係数に基づいてエントロピー符号テーブルが選択される。これに対して、第2の実施形態では、動き補償信号間差分信号だけでなく、符号化対象ブロックに隣接するブロックの画像も参照して、エントロピー符号テーブルが選択される。
本特許出願の出願人は、符号化対象情報に含まれる輝度情報および色差情報を符号化する際に、輝度情報の予測誤差が大きい画素は、色差情報の予測誤差も大きいことを見出した。すなわち、輝度情報の予測誤差が発生する画素位置と、色差情報の予測誤差が発生する画素位置との間には相関がある。ここで、この相関は、予測信号生成方法がインター予測、双方向フレーム間予測、イントラ予測のいずれの場合であっても存在する。また、上記相関は、RGB信号のR成分、G成分、B成分間でも存在する。
上述の説明では、動き補償信号間差分信号の非ゼロ係数の個数に基づいて、予測誤差信号を符号化するためのエントロピー符号テーブルが選択されるが、実施形態の符号化/復号方法はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、動き補償信号間差分信号に基づいてエントロピー符号語を決定するようにしてもよい。この場合、まず、図6A〜図6Dに示すエントロピー符号テーブル#0〜#3から、動き補償信号間差分信号の非ゼロ係数に対応するテーブルが選択される。続いて、選択したエントロピー符号テーブルから、動き補償信号間差分信号のランレベル情報のTrailingOnesおよびTotalCoeffに対応する符号語が抽出される。そして、予測誤差信号のTrailingOnesおよびTotalCoeffとして、上記エントロピー符号テーブルから抽出した符号語が出力される。
さらに、上述の説明では、直交変換および量子化された後の動き補償信号間差分信号の非ゼロ係数の個数に基づいてエントロピー符号テーブルが選択されるが、実施形態の方法はこれに限定されるものではない。例えば、符号化装置/復号装置において、直交変換係数の量子化/逆量子化は必須の要素ではない。
図17は、各実施形態の符号化装置または復号装置(あるいは、符号化/復号方法を実行するコンピュータまたはプロセッサシステム)のハードウェア構成を示す図である。図17において、CPU1001は、メモリ1003を利用して符号化プログラムまたは復号プログラムを実行する。記憶装置1002は、符号化プログラムまたは復号プログラムを格納する。なお、記憶装置1002は、外部記憶装置であってもよい。メモリ1003は、例えば半導体メモリであり、RAM領域およびROM領域を含んで構成される。
(1)記憶装置1002に予めインストールされている。
(2)可搬型記録媒体1005により提供される。
(3)プログラムサーバ1010からダウンロードする。
そして、上記構成のコンピュータで符号化プログラムまたは復号プログラムを実行することにより、実施形態に係わる符号化装置または復号装置が実現される。
Claims (23)
- 符号化対象画像を表す符号化対象信号および複数の参照画像に基づいて、複数の動き補償画像信号を生成する動き補償画像信号生成部と、
前記複数の動き補償画像信号を利用して前記符号化対象信号の予測値を表す予測信号を生成する予測信号生成部と、
前記符号化対象信号と前記予測信号との差分を表す予測誤差信号を生成する予測誤差信号生成部と、
前記予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記予測誤差信号から符号化情報を生成するエントロピー符号化部、
を有する動画像符号化装置。 - 請求項1に記載の動画像符号化装置であって、
前記動き補償画像信号生成部は、前方向動き補償のための参照画像から第1の動き補償画像信号を生成すると共に、後方向動き補償のための参照画像から第2の動き補償画像信号を生成し、
前記選択部は、前記第1および第2の動き補償画像信号の差分を表す動き補償信号間差分信号に基づいて、前記エントロピー符号化部が符号化情報を生成するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項2に記載の動画像符号化装置であって、
入力信号を直交変換して複数の直交変換係数を生成する直交変換部をさらに備え、
前記直交変換部は、前記動き補償信号間差分信号を表す第1の複数の直交変換係数を生成すると共に、前記予測誤差信号を表す第2の複数の直交変換係数を生成し、
前記選択部は、前記第1の複数の直交変換係数に基づいて、前記エントロピー符号化部が符号化情報を生成するためのエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記エントロピー符号化部は、前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記第2の複数の直交変換係数を符号化する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項3に記載の動画像符号化装置であって、
前記選択部は、前記第1の複数の直交変換係数の中の非ゼロ係数の個数に応じて、前記エントロピー符号化部が符号化情報を生成するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項2に記載の動画像符号化装置であって、
前記エントロピー符号化部は、前記複数のエントロピー符号割当て規則を表す情報をそれぞれ格納する複数のエントロピー符号テーブルを備え、
前記選択部は、前記複数のエントロピー符号テーブルの中から前記動き補償信号間差分信号に基づいて決まるエントロピー符号テーブルを選択し、
前記エントロピー符号化部は、前記選択部により選択されたエントロピー符号テーブルを利用して前記予測誤差信号から符号化情報を生成する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項2に記載の動画像符号化装置であって、
前記選択部は、前記動き補償信号間差分信号、および前記符号化対象画像に隣接するブロックの画像に基づいて、前記エントロピー符号化部が符号化情報を生成するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 動画像符号化装置により生成された符号化情報を復号する動画像復号装置であって、
複数の参照画像に基づいて複数の動き補償画像信号を生成する動き補償画像信号生成部と、
前記複数の動き補償画像信号を利用して復号画像の予測値を表す予測信号を生成する予測信号生成部と、
復号対象信号から予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生するエントロピー復号部と、
前記予測誤差信号および前記予測信号から復号画像を生成する復号画像生成部、
を有する動画像復号装置。 - 請求項7に記載の動画像復号装置であって、
前記動き補償画像信号生成部は、前方向動き補償のための参照画像から第1の動き補償画像信号を生成すると共に、後方向動き補償のための参照画像から第2の動き補償画像信号を生成し、
前記選択部は、前記第1および第2の動き補償画像信号の差分を表す動き補償信号間差分信号に基づいて、前記エントロピー復号部が予測誤差信号を再生するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像復号装置。 - 請求項8に記載の動画像復号装置であって、
前記動き補償信号間差分信号を直交変換して複数の直交変換係数を生成する直交変換部をさらに備え、
前記選択部は、前記複数の直交変換係数に基づいて、前記エントロピー復号部が予測誤差信号を再生するためのエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記エントロピー復号部は、前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生する
ことを特徴とする動画像復号装置。 - 請求項9に記載の動画像復号装置であって、
前記選択部は、前記複数の直交変換係数の中の非ゼロ係数の個数に応じて、前記エントロピー復号部が予測誤差信号を再生するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像復号装置。 - 請求項8に記載の動画像復号装置であって、
前記エントロピー復号部は、前記複数のエントロピー符号割当て規則を表す情報をそれぞれ格納する複数のエントロピー符号テーブルを備え、
前記選択部は、前記複数のエントロピー符号テーブルの中から前記動き補償信号間差分信号に基づいて決まるエントロピー符号テーブルを選択し、
前記エントロピー復号部は、前記選択部により選択されたエントロピー符号テーブルを利用して前記復号対象信号から予測誤差信号を再生する
ことを特徴とする動画像復号装置。 - 請求項8に記載の動画像復号装置であって、
前記選択部は、前記動き補償信号間差分信号、および復号対象画像に隣接するブロックの画像に基づいて、前記エントロピー復号部が予測誤差信号を再生するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像復号装置。 - 符号化対象画像を表す符号化対象信号および複数の参照画像に基づいて、複数の動き補償画像信号を生成し、
前記複数の動き補償画像信号を利用して前記符号化対象信号の予測値を表す予測信号を生成し、
前記符号化対象信号と前記予測信号との差分を表す予測誤差信号を生成し、
前記予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記予測誤差信号から符号化情報を生成する、
ことを特徴とする動画像符号化方法。 - 動画像符号化装置により生成された符号化情報を復号する動画像復号方法であって、
複数の参照画像に基づいて複数の動き補償画像信号を生成し、
前記複数の動き補償画像信号を利用して復号画像の予測値を表す予測信号を生成し、
復号対象信号から予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生し、
前記予測誤差信号および前記予測信号から復号画像を生成する、
ことを特徴とする動画像復号方法。 - コンピュータに、
符号化対象画像を表す符号化対象信号および複数の参照画像に基づいて、複数の動き補償画像信号を生成するステップ、
前記複数の動き補償画像信号を利用して前記符号化対象信号の予測値を表す予測信号を生成するステップ、
前記符号化対象信号と前記予測信号との差分を表す予測誤差信号を生成するステップ、
前記予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択するステップ、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記予測誤差信号から符号化情報を生成するステップ、
を実行させるための動画像符号化プログラム。 - 動画像符号化装置により生成された符号化情報を復号するコンピュータに、
複数の参照画像に基づいて複数の動き補償画像信号を生成するステップ、
前記複数の動き補償画像信号を利用して復号画像の予測値を表す予測信号を生成するステップ、
復号対象信号から予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記複数の動き補償画像信号間の差分値の分布に基づいて、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択するステップ、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記復号対象信号から予測誤差信号を再生するステップ、
前記予測誤差信号および前記予測信号から復号画像を生成するステップ、
を実行させるための動画像復号プログラム。 - 輝度信号および色差信号を含む符号化対象信号の符号化を行う動画像符号化装置であって、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成する輝度予測信号生成部と、
前記符号化対象信号の輝度信号と前記輝度予測信号との差分を表す輝度予測誤差信号を生成する輝度予測誤差信号生成部と、
色差信号の予測値を表す色差予測信号を生成する色差予測信号生成部と、
前記符号化対象信号の色差信号と前記色差予測信号との差分を表す色差予測誤差信号を生成する色差予測誤差信号生成部と、
前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差予測誤差信号により表される前記差分の分布に基づいて、前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度予測誤差信号から輝度符号化情報を生成するエントロピー符号化部、
を有する動画像符号化装置。 - 請求項17に記載の動画像符号化装置であって、
前記色差予測誤差信号から色差符号化情報を生成する色差符号化情報生成部と、
前記色差符号化情報から色差の予測誤差の再生値を表す色差再生予測誤差信号を生成する色差再生予測誤差信号生成部、をさらに備え、
前記選択部は、前記色差再生予測誤差信号により表される色差の予測誤差の再生値の分布に基づいて、前記エントロピー符号化部が輝度符号化情報を生成するためのエントロピー符号割当て規則を選択する
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 動画像符号化装置により生成された輝度信号および色差信号を含む符号化情報を復号する動画像復号装置であって、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成する輝度予測信号生成部と、
前記符号化情報に含まれている色差符号化情報から色差再生予測誤差信号を生成する色差再生予測誤差信号生成部と、
前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差再生予測誤差信号により表される予測誤差の分布に基づいて、前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生するエントロピー復号部と、
前記輝度再生予測誤差信号および前記輝度予測信号から輝度復号画像を生成する輝度復号画像生成部、
を有する動画像復号装置。 - 輝度信号および色差信号を含む符号化対象信号の符号化を行う動画像符号化方法であって、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成し、
前記符号化対象信号の輝度信号と前記輝度予測信号との差分を表す輝度予測誤差信号を生成し、
色差信号の予測値を表す色差予測信号を生成し、
前記符号化対象信号の色差信号と前記色差予測信号との差分を表す色差予測誤差信号を生成し、
前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差予測誤差信号により表される前記差分の分布に基づいて、前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度予測誤差信号から輝度符号化情報を生成する、
ことを特徴とする動画像符号化方法。 - 動画像符号化装置により生成された輝度信号および色差信号を含む符号化情報を復号する動画像復号方法であって、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成し、
前記符号化情報に含まれている色差符号化情報から色差再生予測誤差信号を生成し、
前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差再生予測誤差信号により表される予測誤差の分布に基づいて、前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択し、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生し、
前記輝度再生予測誤差信号および前記輝度予測信号から輝度復号画像を生成する、
ことを特徴とする動画像復号方法。 - 輝度信号および色差信号を含む符号化対象信号の符号化を行うコンピュータに、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成するステップ、
前記符号化対象信号の輝度信号と前記輝度予測信号との差分を表す輝度予測誤差信号を生成するステップ、
色差信号の予測値を表す色差予測信号を生成するステップ、
前記符号化対象信号の色差信号と前記色差予測信号との差分を表す色差予測誤差信号を生成するステップ、
前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差予測誤差信号により表される前記差分の分布に基づいて、前記輝度予測誤差信号をエントロピー符号化する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択するステップ、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度予測誤差信号から輝度符号化情報を生成するステップ、
を実行させるための動画像符号化プログラム。 - 動画像符号化装置により生成された輝度信号および色差信号を含む符号化情報を復号するコンピュータに、
輝度信号の予測値を表す輝度予測信号を生成するステップ、
前記符号化情報に含まれている色差符号化情報から色差再生予測誤差信号を生成するステップ、
前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生するための複数のエントロピー符号割当て規則のうち、前記色差再生予測誤差信号により表される予測誤差の分布に基づいて、前記符号化情報に含まれている輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生する際に適切なエントロピー符号割当て規則を選択するステップ、
前記選択されたエントロピー符号割当て規則に従って、前記輝度符号化情報から輝度予測誤差信号を再生するステップ、
前記輝度再生予測誤差信号および前記輝度予測信号から輝度復号画像を生成するステップ、
を実行させるための動画像復号プログラム。
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