JP5559918B2 - 画像を復号する装置、システム及び画像視聴方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フィルタ方法、動画像符号化装置、動画像復号装置及び動画像符号化復号装置に関する。
IPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックは、符号化ストリームに含まれる信号が、元の画像の輝度及び色度のサンプルで示される、未圧縮の動画像又は画像サンプルを有するブロックである。これらは、エントロピー符号化部が画像サンプルのブロックを符号化する際に、減少させるビット数よりも多くのビット数を生成する場合において用いられる。つまり、IPCMブロックでは、画素値は圧縮されず、元の画像の画素値がそのまま用いられる。このIPCMブロックは、H.264/AVCの動画像圧縮規格において導入されている。
H.264動画像規格において、IPCMブロックが符号化ストリームに符号化される場合、当該IPCMブロックは未圧縮データとして符号化される。そして、これらのブロックの復号処理は省略される。しかしながら、依然として後処理(デブロッキング・フィルタ処理などのフィルタリング処理を含む)が、これらのブロックの画質を低下させる要因となりやすいブロック境界に対して行われる(例えば、非特許文献1参照)。
ISO/IEC 14496−10「MPEG−4 Part 10 Advanced Video Coding」
しかしながら、上述した従来の技術では、IPCMブロックと非IPCMブロックとの境界においても両方のブロックに対してフィルタ処理が行われる。ここで、IPCMブロックは元の画素値がそのまま用いられているブロックである。よって、フィルタ処理が行われることにより、IPCMブロックの画質が低下するという課題が存在する。
そこで、本発明は、IPCMブロックの画質の低下を抑制できるフィルタ方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るフィルタ方法は、画像に含まれる複数のブロックにフィルタ処理を行うフィルタ方法であって、前記複数のブロックの各々がIPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックであるか否かを判定する判定ステップと、前記複数のブロックのうち、IPCMブロックでない非IPCMブロックに対してフィルタ処理を行うことでフィルタ済みデータを生成するフィルタステップと、前記非IPCMブロックの画素値として、前記フィルタ済みデータを出力し、前記IPCMブロックの画素値としてフィルタ処理が行われていない当該IPCMブロックの画素値を出力する出力ステップとを含む。
これによれば、本発明の一形態に係るフィルタ方法は、IPCMブロックに対してはフィルタ処理を行わないので、IPCMブロックの画質の低下を抑制できる。
また、前記フィルタステップでは、前記IPCMブロックの画素値及び前記非IPCMブロックの画素値を共に用いてフィルタ処理を行うことにより、前記非IPCMブロックのフィルタ済みデータを生成してもよい。
また、前記フィルタ処理は、デブロッキング・フィルタ処理であり、前記フィルタステップでは、互いに隣接する第1のIPCMブロックと第1の非IPCMブロックのうち、前記第1の非IPCMブロックに対してフィルタ処理を行うことで第1のフィルタ済みデータを生成し、前記出力ステップでは、前記第1の非IPCMブロックの画素値として、前記第1のフィルタ済みデータを出力し、前記第1のIPCMブロックの画素値としてフィルタ処理が行われていない当該第1のIPCMブロックの画素値を出力してもよい。
また、前記フィルタステップでは、前記複数のブロックのうち前記非IPCMブロックに対してのみフィルタ処理を行い、前記IPCMブロックに対してはフィルタ処理を行わなくてもよい。
また、前記フィルタステップでは、前記複数のブロックの全てにフィルタ処理を行うことで前記フィルタ済みデータを生成し、前記出力ステップでは、前記フィルタ済みデータのうち、前記IPCMブロックの画素値を、フィルタ処理が行われる前の当該IPCMブロックの画素値に置き換えてもよい。
また、本発明の一形態に係るフィルタ方法は、画像に含まれる、互いに隣接する、IPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックと、IPCMブロックではない非IPCMブロックとの境界に対してフィルタ処理を行うフィルタ方法であって、前記非IPCMブロックに対して第1フィルタ強度を設定し、前記IPCMブロックに対して、前記第1フィルタ強度より弱い第2フィルタ強度を設定するフィルタ強度設定ステップと、前記第1フィルタ強度で前記非IPCMブロックに対してフィルタ処理を行い、前記第2フィルタ強度で前記IPCMブロックに対してフィルタ処理を行うフィルタステップとを含む。
これによれば、本発明の一形態に係るフィルタ方法は、IPCMブロックに対してはフィルタ処理を弱めることができるので、IPCMブロックの画質の低下を抑制できる。
また、前記第2フィルタ強度は、フィルタ処理を行わないことを示すフィルタ強度であってもよい。
これによれば、本発明の一形態に係るフィルタ方法は、IPCMブロックに対してはフィルタ処理を行わないので、IPCMブロックの画質の低下を抑制できる。
また、前記第1フィルタ強度は、前記非IPCMブロックがイントラ符号化されるブロックである場合に決定されるフィルタ強度よりも小さくてもよい。
なお、本発明は、このようなフィルタ方法として実現できるだけでなく、フィルタ方法に含まれる特徴的なステップを手段とするフィルタ装置として実現したり、このような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
さらに、本発明は、このようなフィルタ方法を含む動画像符号化方法又は動画像復号方法として実現できる。また、本発明は、このようなフィルタ装置を備える動画像符号化装置又は動画像復号装置として実現したり、このような動画像符号化装置及び動画像復号装置を含む動画像符号化復号装置として実現したりできる。また、本発明は、このようなフィルタ装置、動画像符号化装置又は動画像復号装置の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路(LSI)として実現できる。
以上より、本発明は、IPCMブロックの画質の低下を抑制できるフィルタ方法を提供できる。
図1は、H.264方式における、IPCMブロックと非IPCMブロックとのブロック境界におけるフィルタ強度の決定方法を示す図である。 図2は、H.264方式におけるブロック境界フィルタ処理のフローチャートである。 図3は、H.264方式におけるフィルタ強度の決定処理のフローチャートである。 図4は、本発明の実施の形態1に係るフィルタ方法におけるフィルタ強度を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態1に係るフィルタ方法のフローチャートである。 図6は、本発明の実施の形態1に係る動画像符号化装置のブロック図である。 図7Aは、本発明の実施の形態1に係るブロック境界の一例を示す図である。 図7Bは、本発明の実施の形態1に係るブロック境界の一例を示す図である。 図8Aは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の動作を示す図である。 図8Bは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の動作を示す図である。 図9は、本発明の実施の形態1に係る動画像復号装置のブロック図である。 図10Aは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Bは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Cは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Dは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Eは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Fは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Gは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図10Hは、本発明の実施の形態1に係るフィルタ処理部の構成例を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態1に係るフィルタ方法の変形例のフローチャートである。 図12は、本発明の実施の形態1に係るフィルタ強度の決定処理のフローチャートである。 図13は、本発明の実施の形態1に係る、フィルタ強度とブロック単位とを示す図である。 図14Aは、本発明の比較例に係る、フィルタONのフラグの適用範囲を示す図である。 図14Bは、本発明の実施の形態1に係る、フィルタONのフラグの適用範囲を示す図である。 図15は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムの全体構成図である。 図16は、デジタル放送用システムの全体構成図である。 図17は、テレビの構成例を示すブロック図である。 図18は、光ディスクである記録メディアに情報の読み書きを行う情報再生/記録部の構成例を示すブロック図である。 図19は、光ディスクである記録メディアの構造例を示す図である。 図20Aは、携帯電話の一例を示す図である。 図20Bは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。 図21は、多重化データの構成を示す図である。 図22は、各ストリームが多重化データにおいてどのように多重化されているかを模式的に示す図である。 図23は、PESパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかを更に詳しく示した図である。 図24は、多重化データにおけるTSパケットとソースパケットの構造を示す図である。 図25は、PMTのデータ構成を示す図である。 図26は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。 図27は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。 図28は、映像データを識別するステップを示す図である。 図29は、各実施の形態の動画像符号化方法および動画像復号化方法を実現する集積回路の構成例を示すブロック図である。 図30は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。 図31は、映像データを識別し、駆動周波数を切り替えるステップを示す図である。 図32は、映像データの規格と駆動周波数を対応づけたルックアップテーブルの一例を示す図である。 図33Aは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の一例を示す図である。 図33Bは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、H.264の符号化及び復号方式における、IPCMブロックと非IPCMブロックとの境界における画素間フィルタ(デブロッキング・フィルタ)処理について説明する。
図1は、H.264の符号化及び復号方式における、IPCMブロック(マクロブロック)と非IPCMブロック(マクロブロック)との境界における画素間フィルタのフィルタ強度の決定方法の概念を説明する図である。
図1は、一方が非IPCMマクロブロック(図左側)であり、他方がIPCMマクロブロック(図右側)である2つのマクロブロックの間の境界を模式的に示す。図1の左側に位置する3つの円は3つの画素(典型的には境界から順にp0、p1、p2と称される)を示す。この左側3つの画素は、第1の単位(符号化単位ブロック、以下CUブロック)における第1のブロック(pブロック)に属する。同時に、この3つの画素は、第1の単位より大きい単位であるマクロブロック単位のブロック(以下、MBブロック)において、非IPCMタイプの第1のマクロブロックに属する。
同様に、図1の右側に位置する3つの円は3つの画素(典型的には境界から順にq0、q1、q2と称される)を示す。この左側3つの画素は、第1の単位における第2のブロック(qブロック)に属する。同時に、この3つの画素は、MBブロックにおいてIPCMタイプの第2のマクロブロックに属する。
なお、以下では、IPCMタイプのマクロブロックに属するCUブロックをIPCMブロックと呼び、非IPCMタイプのマクロブロックに属するCUブロックを非IPCMブロックと呼ぶ。つまり、非IPCMブロックとはIPCMブロックでないブロックを意味する。
以下、このブロック境界(または、符号化単位より大きいブロック単位の境界)における画素q0、q1、p0及びp1に適用されるフィルタ強度の決定方法について説明する。
H.264のフィルタ方法(規格書(非特許文献)8.7節記載のフィルタ方法)では、通常2つのブロックの境界に対するフィルタ強度を第1のマクロブロックの量子化パラメータQPpから導出される値qPpと、第2のマクロブロックの量子化パラメータQPqとの平均値から決定することが規定されている。具体的には、規格書8−461式で示される以下の(式1)が用いられる。
QPav = (QPp+QPq+1)>>1 =>(QPp+1)>>1 (式1)
この(式1)は、以下の演算を示している。フィルタ強度は、量子化誤差の吸収等を目的に、量子化パラメータの値が大きければ大きいほど、強い(平滑度が強い)フィルタをかけるように設計されている。
さて、図中、左側の量子化パラメータQPpは、第1のマクロブロック(p側のブロック)のために符号化された量子化パラメータである。なお、便宜上、ここでは、QPを、フィルタの目的のために利用される値qPと同じ意味で用いている。また、右側の量子化パラメータQPqは第2のマクロブロック(q側のブロック)に本来適用されるべき量子化パラメータである。
ここで、H.264の規格書8.7.2節に記載のように、IPCMブロックの量子化パラメータqPq(図中QPq)の値は0にセットされる。つまり「Both sides filtered with weak strength」となる。これは、2つのブロックの境界となる1つの境界について、両方のブロックに、同じフィルタ強度のフィルタが適用されることを意味する。このことは、2つのブロックのフィルタ強度を異ならせることができない、ことも意味する。つまり、IPCMブロックと非IPCMブロックとの境界では、両方のブロックに対して同じフィルタ強度のフィルタ処理が実行される。
図2は、H.264の規格書、8.7節“Deblocking filter process”に記載されたブロック境界フィルタ処理の概念を説明するフローチャートである。
このフローチャートは、H.264のフィルタについて大きく以下の3つのことを説明する。
(1)8.7.2.1節のフィルタ強度(bS)決定順
ステップS101は、8.7.2.1節に記載された“Deviation process for the luma content dependent boundary filtering strength”プロセスに対応するステップである。このプロセスは、1つのブロック境界に対するフィルタ処理のフィルタ強度をブロックタイプ等に応じて決定する。ここで、フィルタ強度は、フィルタ強度の強い(bS=4)からフィルタをしない(bS=0)までに分類される。この点については図3で説明する。
(2)IPCMブロックについての量子化パラメータqPz=0の設定プロセス
ステップS102〜S107は、図1で説明したフィルタ強度決定用の量子化パラメータqPの値の設定処理である。通常の非IPCMブロックに対しては(ステップS102又はS105でNo)、そのブロックが属するマクロブロックの量子化パラメータQP[i](iは0か1のいずれか)が、フィルタ強度決定用の量子化パラメータqP[i]に設定される(ステップS103及びS106)。一方、対象ブロックがIPCMブロックの場合(S102又はS105でYes)、IPCMブロックの量子化パラメータqPを0にセットする(ステップS104及びS107)。
次に、ステップS108において、上記(式1)によりqPavが算出される。
(3)1つのbS(またはfilterSampleFlag)を両方のブロックで共用。
以下、決定されるフィルタ強度(またはフィルタするしないの判定フラグ)が、共通に(同一の値が)境界をはさむ2つのブロックに適用されることを説明する。
まず、上記ステップS108の後、上記規格書中の式8−462〜式8−467を用いた演算が行われる。具体的には、(1)ステップS101で設定されたフィルタ強度を微調整するためのインデクスの導出と(2)エッジ判定のための閾値の導出とが行われる。
そして、これらの処理により定まったフィルタ強度が、両方のブロックに対して設定される(S109)。具体的には、フィルタ強度bSが1〜4のいずれの場合でも、2つのブロックに同じbSの導出方法で導出された値が適用される。例えば、フィルタ強度bS=4の場合には、第1のブロックの画素pの値は、上記規格書の式(8−486〜487)により導出される。また、第2のブロックに含まれる画素qの値は、画素pの値の導出に用いたフィルタ強度と同じフィルタ強度を用いて導出される。さらに、最終的にブロック境界が実際にエッジであった場合等に対応するため、フィルタをするか/しないかの判定(fileterSamplesFlag(フィルタ実行フラグとも呼ぶ)の値の導出)が行われる。具体的には、この判定は、ステップS109で導出された2つの閾値(two_threths(α、β))と、p及びqの実際の画素値との比較により行われる(上記規格書、式(8−468)を参照)。しかし、上述したとおり、フィルタ強度bSについてもフィルタ実行フラグについても2つのブロック間でその値(または実行の有無)を変更することはできない。
つまり、H.264では、フィルタプロセスに閉じて見た場合、IPCMに適した処理を実現することができない。
図3は、上記規格書の8.7.2.1節に記載された、2つのマクロブロックの境界に位置する画素に対し適用されるフィルタ強度(bS)の決定順(判定順)を示すフローチャートである。このフローチャートは、図2に示すステップS101の判定順を説明するものであり、規格書8.7.2.1節の判定フローに従うものである。
まず、第1のブロックの画素p0と第2のブロックの画素q0とが形成する境界が、マクロブロックの境界にも該当するか否かが判定される(S121)。換言すれば、p0とq0とがマクロブロック境界に位置しているか否かが判定される。
処理対象のブロック境界がマクロブロック境界ではない場合(S121でNo)、フィルタ強度(bS)は、N(=4)より小さい値である3、2、1、0のいずれかに決定される(S124)。
一方、処理対象のブロック境界がマクロブロック境界である場合(S121でYes)、p0とq0の一方(または両方)がイントラ予測モードのマクロブロックに属するか否かが判定される(S122)。
両方のブロックがイントラ予測モードのマクロブロックに属さない場合(S122でNo)、他の判定条件の判定が実行される(S125)。
一方、少なくとも一方のブロックがイントラ予測モードのマクロブロックに属する場合(S122でYes)、他の判定条件なく(必ず)、フィルタ強度は、最も強い強度を意味するbS=4に設定される(S123)。
このように、従来のフィルタ方法では、フィルタプロセスの内部処理において、1つの境界をはさんだ2つのブロックに異なる処理(フィルタ強度及びフィルタ適用有無)を実行することができない。また、IPCMに着眼したフィルタ強度の決定までは規格において考慮されているものの、一方のブロックがIPCMブロックであり、他方のブロックが非IPCMブロックである場合に、IPCMブロックの画素値をそのままの値で出力する制御をすることができない。
IPCMブロックは符号化ロスのない「原画像」を忠実に示す画素値を含むブロックである。従って、フィルタプロセス内において、IPCMブロックを一方とする境界におけるフィルタ処理、又は、IPCMブロックへのフィルタの適用を制御できるようにすることが望ましい。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係るフィルタ方法について説明する。
図4は、本実施の形態に係るフィルタ方法が適用される条件及び画素間フィルタのフィルタ強度の決定方法の概念を示す図である。図中の左3つの円は、図1と同じく第1のブロックに含まれる画素を示す。なお、他の部分についても図1と同様の要素については説明を割愛する。
本実施の形態に係るフィルタ方法は、画像に含まれる複数のブロックにフィルタ処理を行う。典型的には、当該フィルタ方法は、隣接するブロックの境界に対して行われるデブロッキング・フィルタ処理に適用される。なお、以下では、デブロッキング・フィルタ処理に本発明を適用する例を述べるが、本発明は、デブロッキング・フィルタ処理以外のループ内フィルタ処理(Adaptive Loop Filter)に対しても適用できる。
本実施の形態に係るフィルタ方法は、図1に説明したフィルタ方法と以下の点が異なる。
まず、図中右側のIPCMブロック側の3つの画素の画素値として、未フィルタ処理の画素値を出力する。
また、第1のブロックと第2のブロックとでフィルタについての扱いを相違させて制御する。例えば、図中の1つの境界をはさみ一方(左側)のブロックにはフィルタが適用され、他方(右側)のブロックにはフィルタが適用されない。このように、ブロック間でフィルタ処理に相違を設けた制御を行う。
次に、フィルタが適用される左側のブロックのフィルタ強度を、当該左側のブロックの量子化パラメータQPpのみを用いて導出する。即ち、左側の非IPCMブロックのフィルタ強度を、右側のマクロブロックの量子化パラメータQPq、又は他の代替となる固定値(従来例での0)を用いないで導出する。
なお、図2に示すH.264におけるIPCMについての判定は、IPCMマクロブロックか否かであったが、この判定をサイズが可変である予測単位(Prediction
Unit単位:PU単位)で行う。つまり、以下では、IPCMブロックとは、IPCMタイプのPUブロックに属するブロックであり、非IPCMブロックとは、IPCMタイプではないPUブロックに属するブロックである。
以下、これらの動作について図を用いて説明する。
図5は、本実施の形態に係るフィルタ方法の処理順を示すフローチャートである。
本実施の形態に係るフィルタ方法は、符号化プロセスあるいは、復号プロセスの一環として、実行される。従って、このフィルタ方法は、後述する図6に示す動画像符号化装置、又は図9に示す動画像復号装置内の符号化ループ又は復号ループ内のフィルタ処理部と、このフィルタを制御する制御部(Control Unit)とにより実行される。
制御部は、まず、境界を構成する2つのブロックのいずれか一方のPUブロックのタイプがIPCMであるか否かを判定する(S201)。例えば、図4に示す例の場合は、右側のPUブロックがIPCMブロックであるため、一方がIPCMタイプであると判定される。具体的には、制御部は、マクロブロックタイプ、又は動き保障ブロックサイズ等の画像データの属性パラメータを用いてこの判定を実行する。
制御部は、2つのブロックの少なくとも一方がIPCMブロックである場合(S201でYes)、2つのブロックのうちの他方のブロックがIPCMブロックであるか否かを判定する(S202)。例えば、図4に示す図の場合、右側のブロックがIPCMブロックである。従って、制御部は、他方のブロックである左側のブロックがIPCMブロックであるか否かを判定する。
つまり、ステップS201及びS202において、制御部は、複数のブロックの各々がIPCMブロックであるか非IPCMブロックであるかを判定する。具体的には、制御部は、(1)2つのブロックが共に非IPCMブロックであるか(S201でNo)、(2)2つのブロックが共にIPCMブロックであるか(S202でYes)、(3)一方がIPCMブロックであり、かつ、他方が非IPCMブロックであるか(S202でNo)、を判定する。
他方のブロックがIPCMブロックである場合(S202でYes)、つまり、両方のブロックがIPCMブロックである場合、両方のブロック(第1のブロック及び第2のブロックの両方)の画素p及びqにフィルタ処理を行わない(S203)。
一方、他方のブロックがIPCMブロックでない場合(S202でNo)、つまり、一方のブロックのみがIPCMブロックであり、他方のブロックが非IPCMブロックである場合、制御部はフィルタ処理部を制御することで、ステップS204及びS205のフィルタ処理を実行する。
まず、フィルタ処理部は、非IPCMブロックに含まれる画素(例えば、図4の左側の3つの画素)に対して所定の強度でフィルタ処理を実行し、フィルタ処理後の画素値を非IPCMブロックの画素値として出力する(S204)。また、このフィルタ処理では、非IPCMブロックの画素値だけでなく、IPCMブロックの画素値も用いられる。具体的には、フィルタ処理部は、非IPCMブロックの画素値と、IPCMブロックの画素値とを平滑化することで、フィルタ後の非IPCMブロックの画素値を算出する。
また、フィルタ処理部は、IPCMブロックに含まれる画素(q側の画素q0、q1・・)に対して未フィルタ処理の画素値を出力する(S205)。ここで、未フィルタ処理の画素値を出力するとは、以下の2つの場合が想定される。
第1の方法は、非IPCMブロックに対してのフィルタ処理を行い、IPCMブロックに対しはフィルタ処理を行なわずに元の画素値を出力する方法である。
第2の方法は、非IPCMブロックとIPCMブロックとの両方に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の画素値のうち、IPCMブロックの画素値をフィルタ処理前の元の画素値に置き換え、置き換えた後の画素値を出力する方法である。いずれの場合も、出力されるIPCMブロックの画素値は、フィルタ処理が行われる前の元の画素値である。
なお、上記のフィルタ方法は、一方のブロックと他方のブロックとのフィルタ手法(フィルタ強度、フィルタ有無又は適用画素数)に相違を設けて制御することととらえることもできる。
なお、このステップS204及びS205のフィルタ処理(特に、制御部とフィルタ処理部の動作)については、図6〜図8Bを用いて後ほど説明する。
また、ステップS201において両方のブロックが非IPCMブロックの場合(S201でNo)、制御部は、通常のフィルタ動作を行う(S206)。つまり、制御部は、両方のブロックに対して所定のフィルタ強度で、フィルタ処理を実行する。
以下、上記フィルタ方法を用いた動画像符号化装置について説明する。
図6は、本実施の形態に係る動画像符号化装置100の機能ブロック図である。図6に示す動画像符号化装置100は、入力画像信号120を符号化することで符号化ビットストリーム132を生成する。この動画像符号化装置100は、減算器101と、直交変換部102と、量子化部103と、逆量子化部104と、逆直交変換部105と、加算器106と、フィルタ処理部115と、メモリ109と、予測部110と、可変長符号化部111と、選択部112と、制御部113とを備える。
減算器101は、入力画像信号120と予測画像信号130との差分を算出することで残差信号121を生成する。直交変換部102は、残差信号121を直交変換することで変換係数122を生成する。量子化部103は、変換係数122を量子化すること量子化係数123を生成する。
逆量子化部104は、量子化係数123を逆量子化することで変換係数124を生成する。逆直交変換部105は、変換係数124を逆直交変換することで復号残差信号125を生成する。加算器106は、復号残差信号125と予測画像信号130とを加算することで復号画像信号126を生成する。
フィルタ処理部115は、復号画像信号126にフィルタ処理を施すことにより画像信号128を生成し、生成した画像信号128をメモリ109に格納する。
予測部110は、メモリ109に格納されている画像信号128を用いてイントラ予測処理及びインター予測処理を選択的に行うことにより、予測画像信号130を生成する。
可変長符号化部111は、量子化係数123を可変長符号化(エントロピー符号化)することで符号化信号131を生成する。
選択部112は、対象ブロックがIPCMブロックである場合、入力画像信号120を選択し、対象ブロックが非IPCMブロックである場合、符号化信号131を選択し、選択した信号を符号化ビットストリーム132として出力する。
制御部113は、フィルタ処理部115及び選択部112を制御する。
なお、直交変換部102及び量子化部103は、残差信号に変換処理及び量子化処理を施すことにより量子化係数を生成する変換及び量子化部の一例である。また、可変長符号化部111は、量子化係数を符号化することにより符号化信号を生成する符号化部の一例である。また、逆量子化部104及び逆直交変換部105は、量子化係数に逆量子化処理及び逆変換処理を施すことにより復号残差信号を生成する逆量子化及び逆変換部の一例である。
ここで、本実施の形態に係る動画像符号化装置100において、特に主要な構成は、制御部113及びフィルタ処理部115である。
前述したように、本実施の形態に係るフィルタ方法は、符号化及び復号プロセスの一部として実行される。従って、フィルタ処理部115は、参照画像等を保持するメモリ109の前段に配置されている。そして、フィルタ処理部115は、フィルタ処理を実行した結果(またはフィルタを実行していない結果)を、ループ内のメモリ109に記憶する。この点に関しては、当該フィルタ処理部115は、Loopフィルタと呼ばれるH.264におけるフィルタと同じである。
また、フィルタ処理部115は、2つの入力系統を有する。1つ目の入力信号は、非IPCMブロックの画素値を示す復号画像信号126であり、2つ目の入力信号は、IPCMブロックの画素値を示す入力画像信号120である。ここで、復号画像信号126は、変換処理、量子化処理、逆量子化処理及び逆変換処理が施された後の、復元された符号化画像信号である。また、入力画像信号120は、符号化処理及び復号処理を経由しない元の画像信号である。
制御部113の制御に従い、フィルタ処理部115は、IPCMブロックの画素についてはフィルタ処理が行われていない元の画素値を出力し、非IPCMブロックの画素についてはフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の値を出力する。
このフィルタ処理部115は、フィルタ部107と、選択部108とを備える。フィルタ部107は、復号画像信号126に対してフィルタ処理を施すことにより画像信号127を生成する。選択部108は、対象ブロックがIPCMブロックである場合、画像信号127を選択し、対象ブロックが非IPCMブロックである場合、入力画像信号120を選択し、選択した信号を画像信号128として出力する。
図7A及び図7Bは、2つのブロックの境界の画素を例示する図である。図7Aに示す例では、2つのブロックは水平方向に隣接する。ここで、左側のp0からpnの画素を含むブロックを第1のブロックと呼ぶ。この第1のブロックは非IPCMブロックである。また、他方のブロックを第2のブロックと呼ぶ。この第2のブロックはIPCMブロックである。なお、本実施の形態のフィルタ処理は、図7Bに示すように、IPCMブロックと非IPCMブロックとが垂直方向に隣接する場合にも適用できることは言うまでもない。
以下、フィルタ処理部115の動作の具体例を説明する。
図8A及び図8Bは、図7Aに例示した2つのブロックに含まれる画素p[i]及びq[j]に対してフィルタ処理を施す場合のフィルタ処理部115の動作を示す図である。即ち、第1のブロックは、非IPCMブロックに属し、第2のブロックはIPCMブロックに属する。
フィルタ処理部115は、制御部113からの制御信号に応じて図8A及び図8Bに示す動作を行う。
図8Aは、非IPCMブロックに対するフィルタ処理部115の動作を示す図である。なお、この動作は、図5に示すステップS204に相当する。即ち、フィルタ処理部115は、第1のブロックの画素値(p0、p1・・・)と第2のブロックの画素値(q0、q1・・・)の両方の画素値を用いて、第1のブロックに対応する画素の出力結果pf0、pf1・・・を算出する。
図8Bは、IPCMブロックに対するフィルタ処理部115の動作を示す図である。なお、この動作は図5に示すステップS205に相当する。即ち、フィルタ処理部115は、第2のブロックの画素については、入力されたq0、q1、q2の値と同じ値(未フィルタ処理の画素値)を出力する。
以下、上記フィルタ方法を用いた動画像復号装置について説明する。
図9は、本実施の形態に係る動画像復号装置の機能ブロック図である。
図9に示す動画像復号装置200は、符号化ビットストリーム232を復号することで出力画像信号220を生成する。ここで符号化ビットストリーム232は、例えば、上記動画像符号化装置100により生成された符号化ビットストリーム132である。
この動画像復号装置200は、逆量子化部204と、逆直交変換部205と、加算器206と、フィルタ処理部215と、メモリ209と、予測部210と、可変長復号部211と、分配部212と、制御部213とを備える。
分配部212は、対象ブロックがIPCMブロックである場合、符号化ビットストリーム232をフィルタ処理部215に供給し、対象ブロックが非IPCMブロックである場合、符号化ビットストリーム232を可変長復号部211へ供給する。
可変長復号部211は、符号化ビットストリーム232を可変長復号(エントロピー復号)することで量子化係数223を生成する。
逆量子化部204は、量子化係数223を逆量子化することで変換係数224を生成する。逆直交変換部205は、変換係数224を逆直交変換することで復号残差信号225を生成する。加算器206は、復号残差信号225と予測画像信号230とを加算することで復号画像信号226を生成する。
フィルタ処理部215は、復号画像信号226にフィルタ処理を施すことにより画像信号228を生成し、生成した画像信号228をメモリ209に格納する。
このフィルタ処理部215は、フィルタ部207及び選択部208を備える。フィルタ部207は、復号画像信号226に対してフィルタ処理を施すことにより画像信号227を生成する。選択部208は、対象ブロックがIPCMブロックである場合、画像信号227を選択し、対象ブロックが非IPCMブロックである場合、符号化ビットストリーム232を選択し、選択した信号を画像信号228として出力する。
また、メモリ209に格納されている画像信号228は、出力画像信号220として出力される。
予測部210は、メモリ209に格納されている画像信号228を用いてイントラ予測処理及びインター予測処理を選択的に行うことにより、予測画像信号230を生成する。
制御部213は、フィルタ処理部215及び分配部212を制御する。
なお、可変長復号部211は、符号化ビットストリームを復号することで量子化係数を生成する復号部の一例である逆量子化部204及び逆直交変換部205は、量子化係数に逆量子化処理及び逆変換処理を施すことにより復号残差信号を生成する逆量子化及び逆変換部の一例である。
ここで、フィルタ処理部215の動作は動画像符号化装置100のフィルタ処理部115の動作と同様である。なお、制御部213は、入力された符号列である符号化ビットストリーム232から、第1のブロックまたは第2のブロックのPU単位のタイプがIPCMであるか否かを判定する点が、動画像符号化装置100が備える制御部113と異なるが、他の機能は同様である。
以下、上記フィルタ処理部115及び215の変形例の構成について説明する。
図10A〜図10Hは、本実施の形態に係るフィルタ処理部115及び215のフィルタの入出力関係について取りうる形態を示す図である。
図10Aに示すように、フィルタ部107及び207は、直列に連続された複数のフィルタ部301及び302を含んでもよい。例えば1番目のフィルタ部301と2番目のフィルタ部302とが、互いに異なる処理をしてもよい。この場合、例えば、IPCMブロックについては、全てのフィルタ処理がバイパスされる。
図10Bに示すように、フィルタ部311は、両方の入力信号を用いてフィルタ処理を行なってもよい。この場合、選択部312は、IPCMブロックに対しては、未フィルタ処理の値を出力し、非IPCMブロックに対しては、フィルタ部311でフィルタ処理された後の値を出力する。
図10Cに示すように、IPCMブロックと非IPCMブロックとに異なるフィルタ処理を行なってもよい。例えば、異なるフィルタ処理とはフィルタ強度の異なるフィルタ処理である。また、例えば、IPCMブロックに対するフィルタ強度を、非IPCMブロックに対するフィルタ強度より弱くしてもよい。
具体的には、分配部321は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、入力信号をフィルタ部322に出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、入力信号をフィルタ部323に出力する。ここで、入力信号は上述した復号画像信号126及び入力画像信号120を共に含む。フィルタ部322は、入力信号を用いて第1のフィルタ強度のフィルタ処理を行うことで対象ブロックの画素値を生成する。フィルタ部323は、第1のフィルタ強度より弱い第2のフィルタ強度のフィルタ処理を行うことで対象ブロックの画素値を生成する。選択部324は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、フィルタ部322によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、フィルタ部323によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力する。
図10Dに示すように、IPCMブロックに対する処理をそもそもおこなわなくてもよい。具体的には、分配部331は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、入力信号をフィルタ部332に出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、入力信号を選択部333に出力する。選択部333は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、フィルタ部332によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、分配部331からの信号のうち対象ブロックの画素値を出力する。
図10Eに示すように、フィルタ部の出力側を切り替えるのではなく、入力側を切り替えてもよい。さらに、IPCMブロックと非IPCMブロックとに対するフィルタ部の段数が異なってもよい。具体的には、分配部341は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、入力信号をフィルタ部342に出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、入力信号をフィルタ部344に出力する。フィルタ部342は、入力信号を用いてフィルタ処理を行う。フィルタ部343は、フィルタ部342によりフィルタ処理された後の信号を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の対象ブロックの画素値を出力する。フィルタ部344は、入力信号を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の対象ブロックの画素値を出力する。なお、フィルタ部344で行われるフィルタ処理は、フィルタ部342で行われるフィルタ処理、又は、フィルタ部343で行われるフィルタ処理と同じでもよいし、異なってもよい。
図10Fに示すように、フィルタ部の出力側を切り替えてもよい。具体的には、フィルタ部351は、第1入力信号を用いてフィルタ処理を行う。フィルタ部352は、フィルタ部351によりフィルタ処理された後の信号を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の対象ブロックの画素値を出力する。フィルタ部353は、第2入力信号を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の対象ブロックの画素値を出力する。選択部354は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、フィルタ部352によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、フィルタ部353によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力する。
なお、未フィルタの値を出力するとは、フィルタをした結果の画素値pfを、元の入力値pに置き換えて出力することを含む。
図10Gに示すように、2系統のうち一方でフィルタ処理された後の信号を用いて、他方のフィルタ処理を行なってもよい。具体的には、フィルタ部361は第2入力信号を用いてフィルタ処理を行う。フィルタ部362は第1入力信号と、フィルタ部361によりフィルタ処理された後の信号とを用いてフィルタ処理を行う。選択部363は、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、フィルタ部362によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力し、対象ブロックがIPCMブロックの場合、フィルタ部361によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力する。なお、選択部363は、対象ブロックがIPCMブロックの場合、フィルタ部362によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力し、対象ブロックが非IPCMブロックの場合、フィルタ部361によりフィルタ処理された後の対象ブロックの画素値を出力してもよい。
図10Hに示すように、一度メモリ373に格納された値を入力として用いてもよい。具体的には、選択部371は、入力信号とメモリ373に保持されている信号との一方を選択する。フィルタ部372は、選択部371により選択された信号を用いてフィルタ処理を行う。
なお、これらは例示であって、本実施の形態に係るフィルタ処理部115は、結果として「IPCMブロックの画素にはフィルタ処理を行っていない値を出力する」機能が実現できればよい。
以下、本実施の形態に係るフィルタ方法の変形例を説明する。図11は、本実施の形態に係るフィルタ方法の変形例の動作を示すフローチャートである。
上記説明では、図5に示すステップS204及びS205において、非IPCMブロックに対しフィルタを適用し、IPCMブロックに対して未フィルタ処理の画素値を出力するとしたが、これは以下に示すステップにより実現されてもよい。つまり、図5に示すステップS204及びS205の代わりに図11に示す処理を行なってもよい。
まず、互いに隣接する第1のブロック(ブロック[0])及び第2のブロック(ブロックy[1])の画素値を取得する(S221)。ここで、例えば、第1のブロックは非IPCMブロックであり、第2のブロックはIPCMブロックである。
次に、第1のブロックに適用するフィルタ強度bS[0]と第2のブロックに適用するフィルタ強度bS[1]とを導出する(S222及びS223)。ここで、フィルタ強度bS[0]とフィルタ強度bS[1]とは異なる強度を示す。なお、従来の技術では、1つのブロック境界に対して1つのフィルタ強度のみが設定されていた。例えば、本実施の形態では、IPCMブロックに対するフィルタ強度は、非IPCMブロックに対するフィルタ強度よりも弱く設定される。
次に、フィルタ強度bS[0]で、両方のブロックにフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の第1のブロックの画素値を出力する(S224)。次に、フィルタ強度bS[1]で、両方のブロックにフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の第2のブロックの画素値を出力する(S225)。
ここで、フィルタ強度の値を0とすることにより、フィルタ処理をする/しないを制御できる。言い換えると、フィルタ処理をする/しないを制御するためのフラグ(filterSamplesFlag)をそれぞれのブロックのために導出してもよい。
以上より、本実施の形態に係るフィルタ方法は、一方のブロックに第1のフィルタ強度でフィルタ処理を実行しつつ、他方のブロックに第1のフィルタ強度と異なる第2のフィルタ強度でフィルタ処理を実行できる。また、当該フィルタ方法は、このような処理を、フィルタプロセス内で実現することができる。
図12は、本実施の形態に係るフィルタ方法の他の変形例のフローチャートである。図12に示す処理は、図3に示す処理に対して、ステップS401が追加されている。
このステップS401は、イントラ予測されるブロックと判定されてしまうIPCMブロックに対して、適切なフィルタ強度を与えるために追加されている。ステップS401では、第1のブロック及び第2のブロックの少なくとも一方がIPCMブロックであるか否かを判定する。第1のブロック及び第2のブロックの少なくとも一方がIPCMブロックである場合(S401でYes)、フィルタ強度(bS)は、N(=4)より小さい値である3、2、1、0のいずれかに決定される(S124)。また、第1のブロック及び第2のブロックの両方が非IPCMブロックである場合(S401でNo)、フィルタ強度は、最も強い強度を意味するbS=N(=4)に設定される(S123)。
図3に示すフィルタ方法の場合では、一方のブロック又は両方のブロックがイントラ予測モードのマクロブロックである場合(S122でYes)、他の判定条件なく、必ず、フィルタ強度自体は最も強い強度を意味するbS=4が設定される。
一方、図12に示す本実施の形態の変形例では、一方のブロック又は両方のブロックがイントラ予測モードのマクロブロックである場合(S122でYes)であっても、一方のブロックがIPCMブロックである場合(S401でYes)は、ステップS123で設定されるフィルタ強度(bS=4)に比べて、弱いフィルタ強度(bS=0〜3)が設定される。
図13は、本実施の形態に係るフィルタ方法により決定されるフィルタ強度と、境界を決定するブロック単位とを示す図である。
図13に示すように、マクロブロックMB[0]がインター予測モードのマクロブロックであり、マクロブロックMB[1]がイントラ予測モードのマクロブロックである場合(S122でYes)において、第1及び第2のブロックが共に非IPCMブロックである場合(S401でNo)、両方のブロックに対してbS=4が設定される(S123)。
一方、PUブロック[0]が非IPCMモードであり、PUブロック[1]がIPCMモードである場合、つまり、CUブロック[0]が非IPCMブロックであり、CUブロック[1]がIPCMブロックなので(S401でYes)、CUブロック[0]及びCUブロック[1]に対してはbS=0〜3のいずれかが設定される。この例では、IPCMブロックであるCUブロック[1]に対してbS=0が設定され、非IPCMブロックであるCUブロック[0]に対してbS=1〜3のいずれかが設定される。
図14A及び図14Bは、本実施の形態に係るIPCMブロックの扱いによりフィルタONのフラグの適用範囲が拡張する状況を説明するための図である。図14Aは、比較例として、本実施の形態の手法を適用しない場合を示す。図14Bは、本実施の形態の手法を適用した場合を示す。
図14Bに示すように、本実施の形態に係るフィルタ方法を用いることでフィルタONのフラグの適用範囲を拡張できる。
以上のように、本実施の形態に係るフィルタ方法は、フィルタ処理部又は制御部が、ループ内フィルタの処理において「IPCMブロックは、フィルタしない」ことを判定の暗示的な符号解釈のルールとする。これにより、図14A及び図14Bに示すように、符号列に対して、より大きな範囲で、フィルタをenableするかdisbaleするかを指定することができる。これにより、本実施の形態に係るフィルタ方法は、ビット量を削減できる。
以上、本発明の実施の形態に係るフィルタ方法、動画像符号化装置、及び動画像復号装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態に係る、フィルタ方法、動画像符号化装置、及び動画像復号装置、並びにそれらの変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記フィルタ方法に含まれる複数のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。
例えば、図5に示すステップS201及びS202の順序は、この順に限るものではない。つまり、結果として「境界をはさむ2つのブロックのうち、一方のブロックがIPCMブロックに含まれ、他方のブロックがIPCMブロックに含まれない」場合に、ステップS204及びS205の処理を実行すればよい。また、ステップSS204及びS205の順序も任意でよい。
同様に、図11に示すステップS222〜S225の順序もこの順序に限らない。具体的には、ステップS224がステップS222の後であり、ステップS225がステップS223の後であれば、ステップS222〜S225の順序は、任意でよい。
(実施の形態2)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法(画像符号化方法)または動画像復号化方法(画像復号方法)の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ICカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法(画像符号化方法)や動画像復号化方法(画像復号方法)の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
図15は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムex100の全体構成を示す図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ex106、ex107、ex108、ex109、ex110が設置されている。
このコンテンツ供給システムex100は、インターネットex101にインターネットサービスプロバイダex102および電話網ex104、および基地局ex106からex110を介して、コンピュータex111、PDA(Personal Digital Assistant)ex112、カメラex113、携帯電話ex114、ゲーム機ex115などの各機器が接続される。
しかし、コンテンツ供給システムex100は図15のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex106からex110を介さずに、各機器が電話網ex104に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
カメラex113はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex116はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex114は、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式、W−CDMA(Wideband−Code Division Multiple Access)方式、若しくはLTE(Long
Term Evolution)方式、HSPA(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはPHS(Personal Handyphone System)等であり、いずれでも構わない。
コンテンツ供給システムex100では、カメラex113等が基地局ex109、電話網ex104を通じてストリーミングサーバex103に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex113を用いて撮影するコンテンツ(例えば、音楽ライブの映像等)に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い(即ち、本発明の画像符号化装置として機能する)、ストリーミングサーバex103に送信する。一方、ストリーミングサーバex103は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex111、PDAex112、カメラex113、携帯電話ex114、ゲーム機ex115等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する(即ち、本発明の画像復号装置として機能する)。
なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex113で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex103で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex103で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex113に限らず、カメラex116で撮影した静止画像および/または動画像データを、コンピュータex111を介してストリーミングサーバex103に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex116、コンピュータex111、ストリーミングサーバex103のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex111や各機器が有するLSIex500において処理する。LSIex500は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex111等で読み取り可能な何らかの記録メディア(CD−ROM、フレキシブルディスク、ハードディスクなど)に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex114がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex114が有するLSIex500で符号化処理されたデータである。
また、ストリーミングサーバex103は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
以上のようにして、コンテンツ供給システムex100では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex100では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
なお、コンテンツ供給システムex100の例に限らず、図16に示すように、デジタル放送用システムex200にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置(画像符号化装置)または動画像復号化装置(画像復号装置)のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex201では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex202に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである(即ち、本発明の画像符号化装置によって符号化されたデータである)。これを受けた放送衛星ex202は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex204が受信する。受信した多重化データを、テレビ(受信機)ex300またはセットトップボックス(STB)ex217等の装置が復号化して再生する(即ち、本発明の画像復号装置として機能する)。
また、DVD、BD等の記録メディアex215に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex215に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ/レコーダex218にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex219に表示され、多重化データが記録された記録メディアex215により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex203または衛星/地上波放送のアンテナex204に接続されたセットトップボックスex217内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex219で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
図17は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ(受信機)ex300を示す図である。テレビex300は、上記放送を受信するアンテナex204またはケーブルex203等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex301と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調/復調部ex302と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex306で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重/分離部ex303を備える。
また、テレビex300は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex304、映像信号処理部ex305(本発明の画像符号化装置または画像復号装置として機能する)を有する信号処理部ex306と、復号化した音声信号を出力するスピーカex307、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex308を有する出力部ex309とを有する。さらに、テレビex300は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex312等を有するインタフェース部ex317を有する。さらに、テレビex300は、各部を統括的に制御する制御部ex310、各部に電力を供給する電源回路部ex311を有する。インタフェース部ex317は、操作入力部ex312以外に、リーダ/レコーダex218等の外部機器と接続されるブリッジex313、SDカード等の記録メディアex216を装着可能とするためのスロット部ex314、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex315、電話網と接続するモデムex316等を有していてもよい。なお記録メディアex216は、格納する不揮発性/揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex300の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
まず、テレビex300がアンテナex204等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex300は、リモートコントローラex220等からのユーザ操作を受け、CPU等を有する制御部ex310の制御に基づいて、変調/復調部ex302で復調した多重化データを多重/分離部ex303で分離する。さらにテレビex300は、分離した音声データを音声信号処理部ex304で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex305で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex309から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex318、ex319等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex300は、放送等からではなく、磁気/光ディスク、SDカード等の記録メディアex215、ex216から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex300が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex300は、リモートコントローラex220等からのユーザ操作を受け、制御部ex310の制御に基づいて、音声信号処理部ex304で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex305で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重/分離部ex303で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex320、ex321等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex318、ex319、ex320、ex321は図示しているように複数備えていてもよいし、1つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調/復調部ex302や多重/分離部ex303の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
また、テレビex300は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのAV入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex300は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
また、リーダ/レコーダex218で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex300、リーダ/レコーダex218のいずれで行ってもよいし、テレビex300とリーダ/レコーダex218が互いに分担して行ってもよい。
一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生/記録部ex400の構成を図18に示す。情報再生/記録部ex400は、以下に説明する要素ex401、ex402、ex403、ex404、ex405、ex406、ex407を備える。光ヘッドex401は、光ディスクである記録メディアex215の記録面にレーザスポットを照射して情報を書き込み、記録メディアex215の記録面からの反射光を検出して情報を読み込む。変調記録部ex402は、光ヘッドex401に内蔵された半導体レーザを電気的に駆動し記録データに応じてレーザ光の変調を行う。再生復調部ex403は、光ヘッドex401に内蔵されたフォトディテクタにより記録面からの反射光を電気的に検出した再生信号を増幅し、記録メディアex215に記録された信号成分を分離して復調し、必要な情報を再生する。バッファex404は、記録メディアex215に記録するための情報および記録メディアex215から再生した情報を一時的に保持する。ディスクモータex405は記録メディアex215を回転させる。サーボ制御部ex406は、ディスクモータex405の回転駆動を制御しながら光ヘッドex401を所定の情報トラックに移動させ、レーザスポットの追従処理を行う。システム制御部ex407は、情報再生/記録部ex400全体の制御を行う。上記の読み出しや書き込みの処理はシステム制御部ex407が、バッファex404に保持された各種情報を利用し、また必要に応じて新たな情報の生成・追加を行うと共に、変調記録部ex402、再生復調部ex403、サーボ制御部ex406を協調動作させながら、光ヘッドex401を通して、情報の記録再生を行うことにより実現される。システム制御部ex407は例えばマイクロプロセッサで構成され、読み出し書き込みのプログラムを実行することでそれらの処理を実行する。
以上では、光ヘッドex401はレーザスポットを照射するとして説明したが、近接場光を用いてより高密度な記録を行う構成であってもよい。
図19に光ディスクである記録メディアex215の模式図を示す。記録メディアex215の記録面には案内溝(グルーブ)がスパイラル状に形成され、情報トラックex230には、予めグルーブの形状の変化によってディスク上の絶対位置を示す番地情報が記録されている。この番地情報はデータを記録する単位である記録ブロックex231の位置を特定するための情報を含み、記録や再生を行う装置において情報トラックex230を再生し番地情報を読み取ることで記録ブロックを特定することができる。また、記録メディアex215は、データ記録領域ex233、内周領域ex232、外周領域ex234を含んでいる。ユーザデータを記録するために用いる領域がデータ記録領域ex233であり、データ記録領域ex233より内周または外周に配置されている内周領域ex232と外周領域ex234は、ユーザデータの記録以外の特定用途に用いられる。情報再生/記録部ex400は、このような記録メディアex215のデータ記録領域ex233に対して、符号化された音声データ、映像データまたはそれらのデータを多重化した多重化データの読み書きを行う。
以上では、1層のDVD、BD等の光ディスクを例に挙げ説明したが、これらに限ったものではなく、多層構造であって表面以外にも記録可能な光ディスクであってもよい。また、ディスクの同じ場所にさまざまな異なる波長の色の光を用いて情報を記録したり、さまざまな角度から異なる情報の層を記録したりなど、多次元的な記録/再生を行う構造の光ディスクであってもよい。
また、デジタル放送用システムex200において、アンテナex205を有する車ex210で衛星ex202等からデータを受信し、車ex210が有するカーナビゲーションex211等の表示装置に動画を再生することも可能である。なお、カーナビゲーションex211の構成は例えば図17に示す構成のうち、GPS受信部を加えた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex111や携帯電話ex114等でも考えられる。
図20Aは、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex114を示す図である。携帯電話ex114は、基地局ex110との間で電波を送受信するためのアンテナex350、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex365、カメラ部ex365で撮像した映像、アンテナex350で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex358を備える。携帯電話ex114は、さらに、操作キー部ex366を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex357、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex356、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex367、又は同様にデータを保存する記録メディアとのインタフェース部であるスロット部ex364を備える。
さらに、携帯電話ex114の構成例について、図20Bを用いて説明する。携帯電話ex114は、表示部ex358及び操作キー部ex366を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex360に対して、電源回路部ex361、操作入力制御部ex362、映像信号処理部ex355、カメラインタフェース部ex363、LCD(Liquid Crystal Display)制御部ex359、変調/復調部ex352、多重/分離部ex353、音声信号処理部ex354、スロット部ex364、メモリ部ex367がバスex370を介して互いに接続されている。
電源回路部ex361は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex114を動作可能な状態に起動する。
携帯電話ex114は、CPU、ROM、RAM等を有する主制御部ex360の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex356で収音した音声信号を音声信号処理部ex354でデジタル音声信号に変換し、これを変調/復調部ex352でスペクトラム拡散処理し、送信/受信部ex351でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex350を介して送信する。また携帯電話ex114は、音声通話モード時にアンテナex350を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調/復調部ex352でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex354でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex357から出力する。
さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex366等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex362を介して主制御部ex360に送出される。主制御部ex360は、テキストデータを変調/復調部ex352でスペクトラム拡散処理をし、送信/受信部ex351でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex350を介して基地局ex110へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex358に出力される。
データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex355は、カメラ部ex365から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し(即ち、本発明の画像符号化装置として機能する)、符号化された映像データを多重/分離部ex353に送出する。また、音声信号処理部ex354は、映像、静止画等をカメラ部ex365で撮像中に音声入力部ex356で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重/分離部ex353に送出する。
多重/分離部ex353は、映像信号処理部ex355から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex354から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調/復調部(変調/復調回路部)ex352でスペクトラム拡散処理をし、送信/受信部ex351でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex350を介して送信する。
データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex350を介して受信された多重化データを復号化するために、多重/分離部ex353は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex370を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex355に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex354に供給する。映像信号処理部ex355は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し(即ち、本発明の画像復号装置として機能する)、LCD制御部ex359を介して表示部ex358から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex354は、音声信号を復号し、音声出力部ex357から音声が出力される。
また、上記携帯電話ex114等の端末は、テレビex300と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という3通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex200において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。
また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
(実施の形態3)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、MPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、MPEG−2トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
図21は、多重化データの構成を示す図である。図21に示すように多重化データは、ビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム(PG)、インタラクティブグラフィックスストリームのうち、1つ以上を多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の主映像および副映像を、オーディオストリーム(IG)は映画の主音声部分とその主音声とミキシングする副音声を、プレゼンテーショングラフィックスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。ここで主映像とは画面に表示される通常の映像を示し、副映像とは主映像の中に小さな画面で表示する映像のことである。また、インタラクティブグラフィックスストリームは、画面上にGUI部品を配置することにより作成される対話画面を示している。ビデオストリームは、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠した動画像符号化方法または装置によって符号化されている。オーディオストリームは、ドルビーAC−3、Dolby Digital Plus、MLP、DTS、DTS−HD、または、リニアPCMのなどの方式で符号化されている。
多重化データに含まれる各ストリームはPIDによって識別される。例えば、映画の映像に利用するビデオストリームには0x1011が、オーディオストリームには0x1100から0x111Fまでが、プレゼンテーショングラフィックスには0x1200から0x121Fまでが、インタラクティブグラフィックスストリームには0x1400から0x141Fまでが、映画の副映像に利用するビデオストリームには0x1B00から0x1B1Fまで、主音声とミキシングする副音声に利用するオーディオストリームには0x1A00から0x1A1Fが、それぞれ割り当てられている。
図22は、多重化データがどのように多重化されるかを模式的に示す図である。まず、複数のビデオフレームからなるビデオストリームex235、複数のオーディオフレームからなるオーディオストリームex238を、それぞれPESパケット列ex236およびex239に変換し、TSパケットex237およびex240に変換する。同じくプレゼンテーショングラフィックスストリームex241およびインタラクティブグラフィックスex244のデータをそれぞれPESパケット列ex242およびex245に変換し、さらにTSパケットex243およびex246に変換する。多重化データex247はこれらのTSパケットを1本のストリームに多重化することで構成される。
図23は、PESパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかをさらに詳しく示している。図23における第1段目はビデオストリームのビデオフレーム列を示す。第2段目は、PESパケット列を示す。図23の矢印yy1,yy2,yy3,yy4に示すように、ビデオストリームにおける複数のVideo Presentation UnitであるIピクチャ、Bピクチャ、Pピクチャは、ピクチャ毎に分割され、PESパケットのペイロードに格納される。各PESパケットはPESヘッダを持ち、PESヘッダには、ピクチャの表示時刻であるPTS(Presentation Time−Stamp)やピクチャの復号時刻であるDTS(Decoding Time−Stamp)が格納される。
図24は、多重化データに最終的に書き込まれるTSパケットの形式を示している。TSパケットは、ストリームを識別するPIDなどの情報を持つ4ByteのTSヘッダとデータを格納する184ByteのTSペイロードから構成される188Byte固定長のパケットであり、上記PESパケットは分割されTSペイロードに格納される。BD−ROMの場合、TSパケットには、4ByteのTP_Extra_Headerが付与され、192Byteのソースパケットを構成し、多重化データに書き込まれる。TP_Extra_HeaderにはATS(Arrival_Time_Stamp)などの情報が記載される。ATSは当該TSパケットのデコーダのPIDフィルタへの転送開始時刻を示す。多重化データには図24下段に示すようにソースパケットが並ぶこととなり、多重化データの先頭からインクリメントする番号はSPN(ソースパケットナンバー)と呼ばれる。
また、多重化データに含まれるTSパケットには、映像・音声・字幕などの各ストリーム以外にもPAT(Program Association Table)、PMT(Program Map Table)、PCR(Program Clock Reference)などがある。PATは多重化データ中に利用されるPMTのPIDが何であるかを示し、PAT自身のPIDは0で登録される。PMTは、多重化データ中に含まれる映像・音声・字幕などの各ストリームのPIDと各PIDに対応するストリームの属性情報を持ち、また多重化データに関する各種ディスクリプタを持つ。ディスクリプタには多重化データのコピーを許可・不許可を指示するコピーコントロール情報などがある。PCRは、ATSの時間軸であるATC(Arrival Time Clock)とPTS・DTSの時間軸であるSTC(System Time Clock)の同期を取るために、そのPCRパケットがデコーダに転送されるATSに対応するSTC時間の情報を持つ。
図25はPMTのデータ構造を詳しく説明する図である。PMTの先頭には、そのPMTに含まれるデータの長さなどを記したPMTヘッダが配置される。その後ろには、多重化データに関するディスクリプタが複数配置される。上記コピーコントロール情報などが、ディスクリプタとして記載される。ディスクリプタの後には、多重化データに含まれる各ストリームに関するストリーム情報が複数配置される。ストリーム情報は、ストリームの圧縮コーデックなどを識別するためストリームタイプ、ストリームのPID、ストリームの属性情報(フレームレート、アスペクト比など)が記載されたストリームディスクリプタから構成される。ストリームディスクリプタは多重化データに存在するストリームの数だけ存在する。
記録媒体などに記録する場合には、上記多重化データは、多重化データ情報ファイルと共に記録される。
多重化データ情報ファイルは、図26に示すように多重化データの管理情報であり、多重化データと1対1に対応し、多重化データ情報、ストリーム属性情報とエントリマップから構成される。
多重化データ情報は図26に示すようにシステムレート、再生開始時刻、再生終了時刻から構成されている。システムレートは多重化データの、後述するシステムターゲットデコーダのPIDフィルタへの最大転送レートを示す。多重化データ中に含まれるATSの間隔はシステムレート以下になるように設定されている。再生開始時刻は多重化データの先頭のビデオフレームのPTSであり、再生終了時刻は多重化データの終端のビデオフレームのPTSに1フレーム分の再生間隔を足したものが設定される。
ストリーム属性情報は図27に示すように、多重化データに含まれる各ストリームについての属性情報が、PID毎に登録される。属性情報はビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム、インタラクティブグラフィックスストリーム毎に異なる情報を持つ。ビデオストリーム属性情報は、そのビデオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、ビデオストリームを構成する個々のピクチャデータの解像度がどれだけであるか、アスペクト比はどれだけであるか、フレームレートはどれだけであるかなどの情報を持つ。オーディオストリーム属性情報は、そのオーディオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、そのオーディオストリームに含まれるチャンネル数は何であるか、何の言語に対応するか、サンプリング周波数がどれだけであるかなどの情報を持つ。これらの情報は、プレーヤが再生する前のデコーダの初期化などに利用される。
本実施の形態においては、上記多重化データのうち、PMTに含まれるストリームタイプを利用する。また、記録媒体に多重化データが記録されている場合には、多重化データ情報に含まれる、ビデオストリーム属性情報を利用する。具体的には、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置において、PMTに含まれるストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に対し、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示す固有の情報を設定するステップまたは手段を設ける。この構成により、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成した映像データと、他の規格に準拠する映像データとを識別することが可能になる。
また、本実施の形態における動画像復号化方法のステップを図28に示す。ステップexS100において、多重化データからPMTに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexS101において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexS102において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexS103において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
(実施の形態4)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるLSIで実現される。一例として、図29に1チップ化されたLSIex500の構成を示す。LSIex500は、以下に説明する要素ex501、ex502、ex503、ex504、ex505、ex506、ex507、ex508、ex509を備え、各要素はバスex510を介して接続している。電源回路部ex505は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
例えば符号化処理を行う場合には、LSIex500は、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有する制御部ex501の制御に基づいて、AV I/Oex509によりマイクex117やカメラex113等からAV信号を入力する。入力されたAV信号は、一旦SDRAM等の外部のメモリex511に蓄積される。制御部ex501の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex507に送られ、信号処理部ex507において音声信号の符号化および/または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex507ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームI/Oex506から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex107に向けて送信されたり、または記録メディアex215に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex508にデータを蓄積するとよい。
なお、上記では、メモリex511がLSIex500の外部の構成として説明したが、LSIex500の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex508も1つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、LSIex500は1チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
また、上記では、制御部ex501が、CPUex502、メモリコントローラex503、ストリームコントローラex504、駆動周波数制御部ex512等を有するとしているが、制御部ex501の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex507がさらにCPUを備える構成であってもよい。信号処理部ex507の内部にもCPUを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、CPUex502が信号処理部ex507、または信号処理部ex507の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex501は、信号処理部ex507、またはその一部を有するCPUex502を備える構成となる。
なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field
Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
(実施の形態5)
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、LSIex500において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のCPUex502の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
この課題を解決するために、テレビex300、LSIex500などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図30は、本実施の形態における構成ex800を示している。駆動周波数切替え部ex803は、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、駆動周波数を高く設定する。そして、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex801に対し、映像データを復号するよう指示する。一方、映像データが、従来の規格に準拠する映像データである場合には、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、駆動周波数を低く設定する。そして、従来の規格に準拠する復号処理部ex802に対し、映像データを復号するよう指示する。
より具体的には、駆動周波数切替え部ex803は、図29のCPUex502と駆動周波数制御部ex512から構成される。また、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex801、および、従来の規格に準拠する復号処理部ex802は、図29の信号処理部ex507に該当する。CPUex502は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、CPUex502からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex512は、駆動周波数を設定する。また、CPUex502からの信号に基づいて、信号処理部ex507は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態3で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態3で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、CPUex502における駆動周波数の選択は、例えば、図32のような映像データの規格と、駆動周波数とを対応付けたルックアップテーブルに基づいて行うことが考えられる。ルックアップテーブルを、バッファex508や、LSIの内部メモリに格納しておき、CPUex502がこのルックアップテーブルを参照することにより、駆動周波数を選択することが可能である。
図31は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexS200では、信号処理部ex507において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexS201では、CPUex502において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexS202において、駆動周波数を高く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexS203において、駆動周波数を低く設定する信号を、CPUex502が駆動周波数制御部ex512に送る。そして、駆動周波数制御部ex512において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
さらに、駆動周波数の切替えに連動して、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、MPEG4−AVC規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、LSIex500またはLSIex500を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、CPUex502の駆動を停止させることなく、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、CPUex502の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてLSIex500またはLSIex500を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
(実施の形態6)
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、LSIex500の信号処理部ex507が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex507を個別に用いると、LSIex500の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のMPEG−2、MPEG4−AVC、VC−1などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図33Aのex900に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、MPEG4−AVC規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、MPEG4−AVC規格に対応する復号処理部ex902を共有し、MPEG4−AVC規格に対応しない、本発明特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex901を用いるという構成が考えられる。特に、本発明は、フィルタ処理(デブロッキング・フィルタ)に特徴を有していることから、例えば、フィルタ処理(デブロッキング・フィルタ)については専用の復号処理部ex901を用い、それ以外のエントロピー符号化、逆量子化、動き補償のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、MPEG4−AVC規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
また、処理を一部共有化する他の例を図33Bのex1000に示す。この例では、本発明に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex1001と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex1002と、本発明の動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex1003とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex1001、ex1002は、必ずしも本発明、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、LSIex500で実装することも可能である。
このように、本発明の動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、LSIの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。
本発明は、フィルタ方法、動画像符号化装置及び動画像復号装置に適用できる。例えば、本発明は、テレビ、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ等の高解像度の情報表示機器又は撮像機器に利用可能である。
100 動画像符号化装置
101 減算器
102 直交変換部
103 量子化部
104、204 逆量子化部
105、205 逆直交変換部
106、206 加算器
107、207、301、302、311、322、323、332、342、343、344、351、352、353、361、362、372 フィルタ部
108、112、208、312、324、333、354、363、371 選択部
109、209、373 メモリ
110、210 予測部
111 可変長符号化部
113、213 制御部
115、215 フィルタ処理部
120 入力画像信号
121 残差信号
122、124、224 変換係数
123、223 量子化係数
125、225 復号残差信号
126、226 復号画像信号
127、128、227、228 画像信号
130、230 予測画像信号
131 符号化信号
132、232 符号化ビットストリーム
200 動画像復号装置
211 可変長復号部
212、321、331、341 分配部
220 出力画像信号

Claims (4)

  1. 符号化ビットストリームから画像をブロックごとに復号する装置であって、
    前記符号化ビットストリームの供給を外部サーバに要求する送信部と、
    前記符号化ビットストリームを、前記外部サーバから受信する受信部と、
    前記画像において互いに隣接する複数のブロックそれぞれに対して、当該複数のブロックの画素値を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ済みデータを生成するフィルタ部と、
    前記複数のブロックの各々がIPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックであるか、非IPCMブロックであるかを判定する判定部と、
    前記非IPCMブロックの画素値として、前記フィルタ済みデータの一部を用い、または、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない当該IPCMブロックの画素値を用い、前記複数のブロックそれぞれを再構築した再構築画像を生成する再構築部と、
    前記再構築画像を表示する表示部とを備え
    前記再構築部は、
    前記符号化ビットストリームが第1符号化規格に準拠している場合には、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない前記IPCMブロックの画素値を用いて前記再構築画像を生成し、
    前記符号化ビットストリームが前記第1符号化規格と異なる第2符号化規格に準拠している場合には、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われた前記IPCMブロックの画素値を用いて前記再構築画像を生成する
    装置。
  2. 第1端末と、前記第1端末が接続可能な第2端末と、前記第2端末が接続可能な表示装置とを備えるシステムであって、
    前記第1端末は、
    外部サーバに、画像がブロックごとに符号化されて生成された符号化ビットストリームの供給要求を送信し、
    前記第2端末は、処理回路と、前記処理回路がアクセス可能な記録部とを備え、
    前記処理回路は、前記記録部を用いて、
    前記第1端末が供給を要求した前記符号化ビットストリームを受信し、
    前記画像において互いに隣接する複数のブロックそれぞれに対して、当該複数のブロックの画素値を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ済みデータを生成し、
    前記複数のブロックの各々がIPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックであるか、非IPCMブロックであるかを判定し、
    前記非IPCMブロックの画素値として、前記フィルタ済みデータの一部を用い、または、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない前記IPCMブロックの画素値を用い、前記複数のブロックそれぞれを再構築した再構築画像を生成し、
    前記表示装置は、
    前記第2端末から前記再構築画像を取得し、
    前記再構築画像をディスプレイに表示する
    システム。
  3. コミュニケーションシステムにおける装置であって、前記コミュニケーションシステムは、前記装置と、前記装置が接続可能なデバイスと、前記装置が接続可能なディスプレイとを備え、
    前記装置は、通信回路と、処理回路と、前記処理回路がアクセス可能な記録部とを備え、
    前記通信回路は、前記デバイスが外部サーバに供給を要求した、画像がブロックごとに符号化されて生成された符号化ビットストリームを受信し、
    前記処理回路は、前記記録部を用いて、
    前記画像において互いに隣接する複数のブロックそれぞれに対して、当該複数のブロックの画素値を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ済みデータを生成し、
    前記複数のブロックの各々がIPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックであるか、非IPCMブロックであるかを判定し、
    前記非IPCMブロックの画素値として、前記フィルタ済みデータの一部を用い、または、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない前記IPCMブロックの画素値を用い、前記複数のブロックそれぞれを再構築した再構築画像を生成し、
    前記通信回路は、前記再構築画像を前記ディスプレイに送信する
    装置。
  4. コミュニケーションシステムにおける画像視聴方法であって、
    通信ネットワークを介して、画像がブロックごとに符号化されて生成された符号化ビットストリームの供給要求を送信するステップと、
    前記通信ネットワークを介して、前記符号化ビットストリームを受信するステップと、
    前記画像において互いに隣接する複数のブロックそれぞれに対して、当該複数のブロックの画素値を用いてフィルタ処理を行い、フィルタ済みデータを生成するフィルタステップと、
    前記複数のブロックの各々がIPCM(Intra Pulse Code Modulation)ブロックであるか、非IPCMブロックであるかを判定する判定ステップと、
    前記非IPCMブロックの画素値として、前記フィルタ済みデータの一部を用い、または、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない当該IPCMブロックの画素値を用い、前記複数のブロックそれぞれを再構築した再構築画像を生成する再構築ステップと、
    前記再構築画像を表示する表示ステップと、を含み、
    前記再構築ステップでは、
    前記符号化ビットストリームが第1符号化規格に準拠している場合には、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われていない前記IPCMブロックの画素値を用いて前記再構築画像を生成し、
    前記符号化ビットストリームが前記第1符号化規格と異なる第2符号化規格に準拠している場合には、前記IPCMブロックの画素値として、フィルタ処理が行われた前記IPCMブロックの画素値を用いて前記再構築画像を生成する
    画像視聴方法。
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