JP5732582B2 - ビデオ符号化方法、ビデオ復号方法、ビデオエンコーダ、及びビデオデコーダ - Google Patents
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Description
[0001]本特許明細書は、2010年12月21日に出願された米国特許仮出願第61/425,670号及び2011年3月4日に出願された米国特許仮出願第61/449,528号の、合衆国法典第35編(米国特許法)第119条(e)項の下での出願日の利益を主張するものであり、これらの仮出願の内容全体は、参照により本明細書に援用される。
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H2N)がサポートされる場合、
GN(i,j)=ki×H2N(2i,N+1−j)
によって定義され、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H2N)がサポートされない場合、
GN(i,j)=HN(i,j)
によって定義されてもよい。
は、順変換カーネルを表すN×N行列である。
は、逆変換カーネルを表すN×N行列である。PT(1:N,1:N)は、ビットストリームの変換及び量子化された残差信号を表す。QF()は、量子化演算を表し、QI()は逆量子化演算を表す。
{P(i,0):0≦i≦2N}∪{P(0,j):0≦j≦2N}
を用いて実行されるイントラ予測モードによって決定される。H.264/AVCは、Intra_4×4予測、Intra_8×8予測、及びIntra_16×16予測をサポートする。Intra_4×4予測は、垂直予測モード(vertical prediction mode)、水平予測モード(horizontal prediction mode)、DC予測モード、及び6つの角度の予測モードを含む9つの予測モードの下で実行される。Intra_8×8予測は、Intra_4×4予測で実行される9つの予測モードの下で実行される。Intra_16×16予測は、垂直予測モード、水平予測モード、DC予測モード、及び平面予測モードを含む4つの予測モードの下で実行される。例えば、DC予測モード、垂直予測モード、及び水平予測モードの下で導出される予測されたピクセル値PP(i,j)は、以下のように定義される。
DC予測モード:
垂直予測モード:
PP(i,j)=PC(0,j),∀1≦i,j≦N
水平予測モード:
PP(i,j)=PC(i,0),∀1≦i,j≦N
右列:
最下行:
ピクセルの残り:
といった式によって表され得る。
方法1:
PP(N,N)=((PC(N,0)+PC(0,N))>>1)
ここで、演算子「>>」は、ローテーションあり又はローテーションなしの右シフト演算を表す。
PP(N,N)=wh×PC(N,0)+wv×PC(0,N)
ここで、wh及びwvは、PC(0,1:N)及びPC(1:N,0)を用いて決定された重みである。例えば、wh及びwvは以下のように計算される。
ここで、演算子「var()」は、分散を計算する演算を表す。
ここで、
であり、
である。y=f(x0,x1,...,x2N)は、ある算術演算を表す。本発明の一実施形態において、この算術演算は、
と定義される。本発明の別の実施形態においては、この算術演算は、単純に、y=f(x0,x1,...,x2N)=x2Nと定義される。本発明において、右下のピクセルの値PP(N,N)はデコーダにシグナリングされないことに留意されたい。その代わりに、デコーダが、エンコーダによって採用された方法にしたがって値PP(N,N)を計算し、エンコーダによって採用された方法は事前に決められていてもよく、又は、その方法の識別情報がデコーダにシグナリングされてもよい。
ここで、小数の精度が必要とされる場合、
であり、
である。
ここで、
であり、
である。
整数の精度で十分な場合、ピクセル値PP(i,j)は、
によって表されてもよく、ここで、
であり、
である。
ここで、y=f(x0,x1,...,x2N)は、ある算術演算を表す。本発明の一実施形態において、この算術演算は、
と定義される。本発明の別の実施形態においては、この算術演算は、単純に、y=f(x0,x1,...,x2N)=x2Nと定義される。
ここで、y=g(i,x0,x1,...,x2N)は、以下の4つの式のうち1つによって定義され得る関数を表す。
式1:
y=g(i,x0,x1,...,x2N)=x2N
式2:
y=g(i,x0,x1,...,x2N)=x(N+i)
式3:
式4:
ここで、
は、フィルタが配列[x0,x1,...x2N]に適用されるときの
のフィルタリングされた値である。本発明の一実施形態において、フィルタは、3タップフィルタ(3−tap filter)
であってもよい。
{P(i,0):0≦i≦2N}∪{P(0,j):0≦j≦2N}
が予測のためにすべて利用可能であると仮定される。参照ピクセルは、対象ブロックがスライス又はフレームの境界に位置する場合、利用できない可能性がある。垂直参照ピクセル
{P(i,0):0≦i≦2N}
は予測に利用できないが、水平参照ピクセル
{P(0,j):0≦j≦2N}
は利用可能である場合、予測のための垂直参照ピクセルを生成するために割り当て
PC(i,0)=PC(0,1),∀1≦i≦2N
が行われる。水平参照ピクセル
{P(0,j):0≦i≦2N}
は予測に利用できないが、垂直参照ピクセル
{P(i,0):0≦j≦2N}
は利用可能である場合、予測のための水平参照ピクセルを生成するために割り当て
PC(0,j)=PC(1,0),∀1≦j≦2N
が行われる。垂直参照ピクセルも水平参照ピクセルも予測に利用できない場合、垂直参照ピクセルと水平参照ピクセルの両方を生成するために割り当て
PC(i,0)=PC(0,j)=(1<<(Nb−1)),∀1≦i,j≦2N
が行われる。この式において、Nbは、ピクセル値を表現するために使用されるビット深度を表す。
1.QPPlanar=QPnormal
2.QPPlanar=QPnormal+QPN
ここで、QPNは、Nの値に関連してQPNの値を一覧化するルックアップテーブルから決定される。
3.QPPlanar=QPnormal+QPdiff(N)
ここで、QPdiff(N)は、値Nに応じて決まり、ビットストリームでデコーダにシグナリングされる。
4.QPPlanar=QPnormal+QPdelta
ここで、QPdeltaは、QPnormalを適応的に調整するためにブロック又はブロックのグループ内の空間的な動きから決定され、ビットストリームでデコーダにシグナリングされる。
5.QPPlanar=QPnormal+QPN+QPdelta
を使用する代わりに、平面モードの下で生成された残差の順変換及び逆変換のために順変換カーネル及び逆変換カーネルの副セット
を使用する。変換カーネルの主セットは、平面モード以外の予測モードの下で生成された残差を変換するために使用され、高周波エネルギーが存在するブロックに適する。一方、平面予測モードにかけられるべきブロックは、そのブロック内に小さな空間的な動きを有し、平滑な画像を有するブロック用に適合された変換カーネルを必要とする。この実施形態において、変換モジュール405及び逆変換モジュール410は、図12に示されるように、変換カーネルの主セットと変換カーネルの副セットの間を切り替え、平面モード以外の予測モードの下で生成された残差を変換するときは変換カーネルの主セットを使用し、一方、平面予測モードの下で生成された残差を変換するときは変換カーネルの副セットを使用する。しかし、変換カーネルの副セットは、平面予測モードの下で生成された残差を変換することに限定されず、平面モード以外の予測モードの下で生成された残差を変換するために使用され得ることに留意されたい。
は、以下の選択肢のうちの1つから導出される固定小数点近似(fixed−point approximation)であってもよい。
選択肢1(タイプ7 DST):
選択肢2(タイプ4 DST):
選択肢3(DCTとしてよく知られているタイプ2 DCT):
選択肢4:
サイズ2N×2Nの変換カーネル
がビデオコーデックによってサポートされる場合、
そうでない場合は、
したがって、選択肢4においては、ビデオコーデックでサポートされる最小変換サイズ及び最大変換サイズが4×4及び32×32である場合、サイズ4×4の変換カーネルの副セットは、サイズ8×8の変換カーネルの主セットから導出される。同様に、サイズ8×8の変換カーネルの副セットは、サイズ16×16の変換カーネルの主セットから導出され、サイズ16×16の変換カーネルの副セットは、サイズ32×32の変換カーネルの主セットから導出される。しかし、サポートされる最大サイズが32×32であるサイズの制限のために、サイズ32×32の変換カーネルの副セットは、サイズ32×32の変換カーネルの主セットから導出される。
を満たすように定義され得る。倍率kiは、H.264/AVCで使用される量子化パラメータを調整するために使用され得る。逆変換カーネルの副セット
は、順変換カーネル
を用いて、
から導出可能であり、ここで、INはサイズN×Nの単位行列を表す。
を満たす場合は、選択肢4で定義された変換カーネルの副セットが好ましい。選択肢4は、副セットが主セットから導出され得るので、変換カーネルの副セットが変換カーネルの主セットと別に記憶される必要がないという点で有利である。サイズ2N×2Nの変換カーネルの主セット
がタイプ2のDCTの近似である場合、上記の性質が満たされ、サイズN×Nの変換カーネルの副セット
はタイプ4のDSTの近似であってもよい。変換カーネルの主セットが上記の性質を満たさない場合は、選択肢1で定義された変換カーネルの副セットが好ましい。
Claims (24)
- 平面モードで対象ブロック内の対象ピクセルのそれぞれのピクセル値を予測するためのビデオ符号化方法であり、ビデオエンコーダのプロセッサによって実行されるコンピュータ実行可能な複数のステップを含むビデオ符号化方法であって、
前記対象ブロックの上側にある複数の水平境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ水平位置にある水平境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、前記対象ブロックの左側にある複数の垂直境界ピクセルのうちの1つの垂直境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第1の予測値を計算するステップと、
複数の前記垂直境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ垂直位置にある垂直境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、複数の前記水平境界ピクセルのうちの1つの水平境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第2の予測値を計算するステップと、
前記各対象ピクセルについて、前記第1の予測値と前記第2の予測値とを平均して、予測ブロック内の各予測ピクセル値を導出するステップと、
を含むビデオ符号化方法。 - 前記予測ブロックと前記対象ブロックとの間の残差をシグナリングするステップ、
をさらに含む請求項1に記載のビデオ符号化方法。 - 変換カーネルの主セットHN(i,j)から変換カーネルの副セットGN(i,j)に切り替えるステップと、
変換カーネルの前記副セットGN(i,j)を用いて前記残差を変換するステップと、
をさらに含む請求項2に記載のビデオ符号化方法。 - サイズN×Nの変換カーネルの前記副セットGN(i,j)が、サイズM×Mの変換カーネルの主セットHM(i,j)によって定義され、ここで、M>Nである請求項3に記載のビデオ符号化方法。
- 変換カーネルの前記副セットGN(i,j)は、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H2N)がサポートされる場合、
GN(i,j)=ki×H2N(2i,N+1−j)
によって定義され、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H2N)がサポートされない場合、
GN(i,j)=HN(i,j)
によって定義される、
請求項5に記載のビデオ符号化方法。 - 平面モードの下で対象ブロック内の対象ピクセルのそれぞれのピクセル値を予測するためのビデオ復号方法であり、ビデオデコーダのプロセッサによって実行されるコンピュータ実行可能な複数のステップを含むビデオ復号方法であって、
前記対象ブロックの上側にある複数の水平境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ水平位置にある水平境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、前記対象ブロックの左側にある複数の垂直境界ピクセルのうちの1つの垂直境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第1の予測値を計算するステップと、
複数の前記垂直境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ垂直位置にある垂直境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、複数の前記水平境界ピクセルのうちの1つの水平境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第2の予測値を計算するステップと、
前記各対象ピクセルについて、前記第1の予測値と前記第2の予測値とを平均して、予測ブロック内の各予測ピクセル値を導出するステップと、
を含むビデオ復号方法。 - エンコーダにおいて前記平面モードの下で生成された、エンコーダからシグナリングされた残差を復号するステップと、
復号された残差を前記予測ブロックに加算して画像データを再構築するステップと、
をさらに含む請求項7に記載のビデオ復号方法。 - 逆変換カーネルの主セットH I N (i,j)から逆変換カーネルの副セットG I N (i,j)に切り替えるステップと、
逆変換カーネルの前記副セットG I N (i,j)を用いて前記残差を逆変換するステップと、
をさらに含む請求項8に記載のビデオ復号方法。 - サイズN×Nの変換カーネルの副セットG N (i,j)が、サイズM×Mの変換カーネルの主セットH M (i,j)によって定義され、ここで、M>Nであり、前記逆変換カーネルの副セットG I N (i,j)が、前記変換カーネルの副セットG N (i,j)の逆行列である請求項9に記載のビデオ復号方法。
- 変換カーネルの前記副セットG N (i,j)は、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )がサポートされる場合、
G N (i,j)=k i ×H 2N (2i,N+1−j)
によって定義され、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )がサポートされない場合、
G N (i,j)=H N (i,j)
によって定義される、
請求項11に記載のビデオ復号方法。 - 平面モードの下で対象ブロック内の対象ピクセルのそれぞれのピクセル値を予測するビデオエンコーダであって、
コンピュータシステムのプロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能なプログラムを記憶するメモリと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記対象ブロックの上側にある複数の水平境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ水平位置にある水平境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、前記対象ブロックの左側にある複数の垂直境界ピクセルのうちの1つの垂直境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第1の予測値を計算し、
複数の前記垂直境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ垂直位置にある垂直境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、複数の前記水平境界ピクセルのうちの1つの水平境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第2の予測値を計算し、
前記各対象ピクセルについて、前記第1の予測値と前記第2の予測値とを平均して、予測ブロック内の各予測ピクセル値を導出する、
ビデオエンコーダ。 - 前記プロセッサは、前記予測ブロックと前記対象ブロックとの間の残差をシグナリングする、請求項13に記載のビデオエンコーダ。
- 前記プロセッサは、
変換カーネルの主セットHN(i,j)から変換カーネルの副セットGN(i,j)に切り替え、
変換カーネルの前記副セットGN(i,j)を用いて前記残差を変換する、
請求項14に記載のビデオエンコーダ。 - サイズN×Nの変換カーネルの前記副セットGN(i,j)が、サイズM×Mの変換カーネルの主セットHM(i,j)によって定義され、ここで、M>Nである請求項15に記載のビデオエンコーダ。
- 変換カーネルの前記副セットGN(i,j)は、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )
がサポートされる場合、
G N (i,j)=k i ×H 2N (2i,N+1−j)
によって定義され、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )がサポートされない場合、
G N (i,j)=H N (i,j)
によって定義される、
請求項17に記載のビデオエンコーダ。 - 平面モードの下で対象ブロック内の対象ピクセルのそれぞれのピクセル値を予測するビデオデコーダであって、
コンピュータシステムのプロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能なプログラムを記憶するメモリと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記対象ブロックの上側にある複数の水平境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ水平位置にある水平境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、前記対象ブロックの左側にある複数の垂直境界ピクセルのうちの1つの垂直境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第1の予測値を計算し、
複数の前記垂直境界ピクセルのうち前記各対象ピクセルと同じ垂直位置にある垂直境界ピクセルそれぞれのピクセル値と、複数の前記水平境界ピクセルのうちの1つの水平境界ピクセルのピクセル値との間の線形補間を用いて、前記各対象ピクセルの第2の予測値を計算し、
前記各対象ピクセルについて、前記第1の予測値と前記第2の予測値とを平均して、予測ブロック内の各予測ピクセル値を導出する、
ビデオデコーダ。 - 前記プロセッサは、
エンコーダからシグナリングされた残差を復号し、
復号された残差を前記予測ブロックに加算する、
請求項19に記載のビデオデコーダ。 - 前記プロセッサは、
逆変換カーネルの主セットH I N (i,j)から逆変換カーネルの副セットG I N (i,j)に切り替え、
逆変換カーネルの前記副セットG I N (i,j)を用いて前記残差を逆変換する、
請求項20に記載のビデオデコーダ。 - サイズN×Nの変換カーネルの副セットG N (i,j)が、サイズM×Mの変換カーネルの主セットH M (i,j)によって定義され、ここで、M>Nであり、前記逆変換カーネルの副セットG I N (i,j)が、前記変換カーネルの副セットG N (i,j)の逆行列である請求項21に記載のビデオデコーダ。
- 変換カーネルの前記副セットG N (i,j)は、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )
がサポートされる場合、
G N (i,j)=k i ×H 2N (2i,N+1−j)
によって定義され、
サイズ2N×2Nの変換カーネル(H 2N )がサポートされない場合、
G N (i,j)=H N (i,j)
によって定義される、
請求項23に記載のビデオデコーダ。
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