JP5592246B2 - コンテクスト適応エントロピー符号化方法,コンテクスト適応エントロピー復号方法,コンテクスト適応エントロピー符号化装置,コンテクスト適応エントロピー復号装置およびそれらのプログラム - Google Patents
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Description
(1)binarization:多値のシンタックス・エレメント(syntax element)を二値信号(syntax element/bin)へ変換する処理である。
(2)context modeling:符号化済みの二値信号に応じて,あらかじめ用意された符号化対象シンボルの確率分布を選択する処理である。この確率分布を格納したテーブルをコンテクストテーブルと呼ぶ。コンテクストテーブルは,符号化済みの二値信号を用いて,更新される。
(3)binary arithmetic coding:選択されたコンテクストテーブルを用いて,二値信号の値を二値算術符号化する処理である。
エントロピースライス(ES)ごとにコンテクスト適応型のエントロピー符号化で用いる初期確率分布として,符号化済みフレーム内のESの確率分布,もしくは,予め与えられた確率分布を参照する。この参照する確率分布を参照確率分布と呼ぶ。なお,予め与える確率分布の個数は,別途,設定されるものとする。複数与えてもよいし,1つに制限してもよい。また,符号化済みフレーム内の参照確率分布の指定は,以下のように階層的に行う。参照の対象となるフレーム(確率分布参照フレームと呼ぶ)を指定し,さらに,確率分布参照フレーム内におけるES(参照ESと呼ぶ)を指定し,最後に,参照ES内における参照確率分布の位置を指定する。上記の指定方法の自由度を制限することも可能である。
確率分布参照フレームは,同一のピクチャタイプに限定する。例えば,符号化対象フレームがPピクチャの場合,確率分布参照フレームはPピクチャに限定し,Iピクチャは指定の対象外とする。確率分布参照フレームの選択候補として設定可能なフレーム数は,別途,設定する。例えば,同フレーム数をNフレームとした場合には,符号化順序に基づき,直近のNフレーム(同一のピクチャタイプ)を確率分布参照フレームとする。N=1とした場合には,直近のフレームのみが確率分布参照フレームとなり,確率分布参照フレームを指定する付加情報は不要となる。
参照確率分布として格納する確率分布の個数Mは,別途,定められるものとする。M=1の場合には,参照ESと参照確率分布とが1対1に対応しており,参照ESを指定する付加情報があれば,参照ES内の参照確率分布を指定する付加情報は不要となる。
(i)符号化対象の各ESが参照ES内の複数の確率分布を参照確率分布の候補とする場合。
(ii)符号化対象フレーム内のESごとに参照ES内の別の確率分布を参照確率分布とする場合。
以下では,各ESの先頭ブロックと空間的に同じ位置にある符号化済みフレーム内のブロックを「co-locatedブロック」と呼ぶ。以下の例では,符号化済みフレームとして,現在の符号化対象フレームの直前フレームを例にとり説明しているが,これは,直前フレームに限定されるものではない。また,各ESにおいて符号化順序が最後の符号化単位ブロックを最終符号化ブロックと呼ぶ。
符号化器において,各ESごとに,参照確率分布の選択候補の中から,予め定められたコスト関数を最小化する確率分布を当該ESの参照確率分布として選択する。コスト関数の例としては,例えば以下がある。
・コスト関数の例1:各確率分布を初期確率分布として設定した場合の当該ES符号化終了時の発生符号量。
・コスト関数の例2:各確率分布を初期確率分布として設定した場合の当該ESの指定位置の符号化処理終了時の発生符号量。指定位置としては,符号化の単位となるブロックの個数,もしくは同ブロックに対するラスタ走査時の走査線数で指定することが可能である。
各ESの参照確率として,直前フレームにおいてco-locatedブロックを含むESの符号化終了時に保持される確率テーブルを用いる。なお,本方法は,確率テーブルの参照位置を選択するための付加情報は不要である。
直前フレームにおいてco-locatedブロックと空間的に最近接の位置にある最終符号化ブロックを含むESに対し,そのESの符号化終了時に保持される確率テーブルを符号化対象フレームの各ESの参照確率として用いる。なお,本方法は,予め定められた位置を選択する方法であり,確率テーブルの参照位置を選択するための付加情報は不要である。
直前フレームにおいて参照する確率テーブルを1つに制限せずに,複数の確率テーブルを参照し,その加重和をとるアプローチである。
上記の参照確率分布の選択方法は,主に動的参照確率分布の選択方法であるが,以上の処理により選択した動的参照確率分布と予め定められた固定参照確率分布とから最終的に初期確率分布として設定する参照確率分布を選択してもよい。例えば,選択方法2〜4により動的参照確率分布を選択した後,その選択した動的参照確率分布に最も類似した固定参照確率分布を同定し,それを初期確率分布として設定するような方法を用いてもよい。
まず,予め定められた単位で,フレーム内のESの個数Sを格納する。予め定められた単位の例としては,シーケンス,フレームである。ついで,別途,予め定められた単位で,予め与えられた確率分布の個数L,確率分布参照フレームの選択候補N,参照ES内に参照確率分布として格納する確率分布の個数Mを格納する。予め定められた単位の例としては,シーケンス,フレーム,ESである。
まず,予め定められた単位で,フレーム内のESの個数Sを復号する。予め定められた単位の例としては,シーケンス,フレームである。ついで,別途,予め定められた単位で,予め与えられた確率分布の個数L,確率分布参照フレームの選択候補N,参照ES内に参照確率分布として格納する確率分布の個数Mを復号する。予め定められた単位の例としては,シーケンス,フレーム,ESである。
本実施形態は,動画像符号化装置におけるコンテクスト適応エントロピー符号化処理部(図18のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部200),動画像復号装置におけるコンテクスト適応エントロピー復号処理部(図19のコンテクスト適応エントロピー復号処理部400)に関する改善を行う。コンテクスト適応エントロピー符号化処理・コンテクスト適応エントロピー復号処理の例としては,H.264におけるCABACを挙げることができる。ただし,本発明の対象は,CABACに限定したものではなく,コンテクスト適応エントロピー符号化処理・コンテクスト適応エントロピー復号処理であれば,同様に適用可能である。
まず,符号化処理について説明する。本実施例のコンテクスト適応エントロピー符号化処理部の構成例を,図4および図5に示す。
次に,復号処理について説明する。本実施例のコンテクスト適応エントロピー復号処理部の構成例を,図8および図9に示す。
400−1,400−2 コンテクスト適応エントロピー復号処理部
220 二値化処理部
211,221,411,421 固定参照確率分布記憶部
212,222,412,422 確率分布初期化処理部
213,223,413,423 確率分布記憶部
214,224 エントロピー符号化処理部
215,225,415,425 確率分布更新処理部
216,226,416,426 参照確率分布記憶部
414,424 エントロピー復号処理部
427 多値化処理部
Claims (8)
- 符号化対象シンボルに対して,その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し,各コンテクストごとに,符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて,符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化方法において,
符号化対象のフレームを分割した分割領域の符号化開始時に,符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から,所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する過程と,
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルの符号化を開始し,前記符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで符号化を行う過程とを有し,
前記初期確率分布を選択する過程では,
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化方法。 - 請求項1記載のコンテクスト適応エントロピー符号化方法において,
前記初期確率分布を選択する過程では,
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,
選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し,
選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化方法。 - 符号化対象シンボルに対して,その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し,各コンテクストごとに,符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて,符号化対象シンボルを符号化した符号語を復号するコンテクスト適応エントロピー復号方法において,
復号対象のフレームを分割した分割領域の復号開始時に,復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から,所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する過程と,
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルを符号化した符号語の復号を開始し,復号された符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで復号する過程とを有し,
前記初期確率分布を選択する過程では,
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号方法。 - 請求項3記載のコンテクスト適応エントロピー復号方法において,
前記初期確率分布を選択する過程では,
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,
選択されたフレーム内の分割領域の中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含む分割領域を選択し,
選択された分割領域内の確率分布の中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号方法。 - 符号化対象シンボルに対して,その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し,各コンテクストごとに,符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて,符号化対象シンボルの符号語を決定するコンテクスト適応エントロピー符号化装置において,
符号化対象のフレームを分割した分割領域の符号化開始時に,符号化済みのフレーム内で生成された確率分布の中から,所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する手段と,
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルの符号化を開始し,前記符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで符号化を行う手段とを備え,
前記初期確率分布を選択する手段は,
指定されたフレーム数以内の符号化済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー符号化装置。 - 符号化対象シンボルに対して,その周辺シンボルによって決定される状態をコンテクストとして分類し,各コンテクストごとに,符号化対象シンボルの条件付き発生確率をモデル化した確率分布を用いて,符号化対象シンボルを符号化した符号語を復号するコンテクスト適応エントロピー復号装置において,
復号対象のフレームを分割した分割領域の復号開始時に,復号済みのフレーム内で生成された確率分布の中から,所定の選択方法に基づいて確率分布の初期値である初期確率分布を選択する手段と,
前記選択された初期確率分布を用いて前記分割領域における符号化対象シンボルを符号化した符号語の復号を開始し,復号された符号化対象シンボルの周辺シンボルの情報に基づき確率分布を更新しながら前記分割領域における最後の符号化対象シンボルまで復号する手段とを備え,
前記初期確率分布を選択する手段は,
指定されたフレーム数以内の復号済みフレームの中から初期確率分布の選択対象となる確率分布を含むフレームを選択し,そのフレームの中から前記初期確率分布を選択する
ことを特徴とするコンテクスト適応エントロピー復号装置。 - 請求項1または請求項2記載のコンテクスト適応エントロピー符号化方法を,コンピュータに実行させるためのコンテクスト適応エントロピー符号化プログラム。
- 請求項3または請求項4記載のコンテクスト適応エントロピー復号方法を,コンピュータに実行させるためのコンテクスト適応エントロピー復号プログラム。
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