JP5745175B2 - 適応的な量子化パラメータ差分値を用いた映像の符号化及び復号化方法と装置 - Google Patents

適応的な量子化パラメータ差分値を用いた映像の符号化及び復号化方法と装置 Download PDF

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Description

本発明は、映像の符号化及び復号化に係り、さらに具体的には、スケーリング因子を用いて調整された量子化パラメータ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｔ；ＱＰ）の差分値を用いた映像の符号化及び復号化に関する。
最近ＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ及びＩＴＵ−ＴのＶＣＥＧがＪＣＴ−ＶＣ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｆｏｒ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）を構成してＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）次世代ビデオ圧縮標準制定のための作業が進行中である。過去圧縮率が最も良いと知られたＨ．２６４／ＡＶＣより最大５０％まで符号化効率向上を目標としている。ＨＥＶＣは、Ｈ．２６４／ＡＶＣとは異なる符号化構造を採択していおり、小サイズの映像だけではなくサイズの大きい映像まで効率的に符号化できるように設計されている。予測及び変換符号化過程が階層的クオッドトリー構造を持っており、特に、変換符号化は、小サイズの変換ブロックから３２×３２サイズの変換ブロックまで大きく拡張し、階層的変換構造をなして符号化するようになっている。
ＨＥＶＣでは、階層的可変ブロックサイズを持つ基本符号化、予測及び変換／量子化技法を使う。このようなブロックは、ＨＥＶＣの基本単位であるＣＵ（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と称され、ＣＵのサイズは可変的であり、ＣＵ内のテクスチャーもサイズによって非常に異なる特性を示す。
映像情報をリアルタイムで伝送する時、映像の特徴及び種類によって生成されるビット量は経時的に変化が激しいが、これは、伝送されるチャネルの特性のため非常に制限的であり、固定された帯域幅を持っているからである。したがって、映像の品質とチャネル容量との間のバランスを調節して最も良好な符号化性能を提供するためには、符号化変数の調節が必須であるといえる。このような符号化性能を調節するために、映像情報を符号化する前に各フレームのための適宜なＱＰ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を定める過程が伴われねばならない。したがって、ビデオコーデックでのビット率制御方式は、モード決定及び動きベクトル決定を行う前に最適のＱＰを選択せねばならない。
本発明が解決しようとする課題は、映像に対する符号化性能を調節するために、映像情報を符号化する前に映像のデータ単位で適宜なＱＰ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を定め、定められたＱＰを伝送する。
映像の品質とチャネル容量との間のバランスを調節して最も良好な符号化性能を提供するために、符号化変数を調節できるが、たとえば、符号化過程で獲得された変数（例えば、差分量子化パラメータｄＱＰなど）をスケーリング因子を用いて調整し、調整された値を伝送することで、伝送に必要なビットストリームを効率的に構成する。
本発明の一実施形態による映像を符号化する方法は、スケーリング因子を定める段階（Ｓ６１０）、現在ブロックの量子化パラメータ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＱＰ）値を定める段階（Ｓ６２０）、現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する段階（Ｓ６３０）、ＱＰ値及び予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める段階（Ｓ６４０）、差分ＱＰ値からスケーリング因子を抽出して差分ＱＰ値を調整する段階（Ｓ６５０）、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成する段階（Ｓ６６０）、生成されたビットストリームを送信する段階（Ｓ６７０）を含む。
映像の圧縮品質やビットレートを考慮した量子化ステップサイズの増分制御において柔軟性を提供し、これによって多様な圧縮シナリオに効果的に適用できるという効果がある。
本発明の一実施形態による映像符号化装置の概括的なブロック図である。 本発明の一実施形態による映像復号化装置の概括的なブロック図である。 本発明の一実施形態による、差分量子化パラメータへのスケーリング因子の適用に関する一例を示す図面である。 本発明の一実施形態による、差分量子化パラメータへのスケーリング因子の適用に関する一例を示す図面である。 符号化単位に基づいた映像符号化装置の一例を示す。 符号化単位に基づいた映像復号化装置の一例を示す。 本発明の一実施形態によって映像を符号化する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるビデオシーケンスの構造の一例を示す。 本発明の一実施形態によって映像を復号化する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による映像符号化装置を示す。 本発明の一実施形態による映像復号化装置を示す。
本明細書で使われる用語について簡略に説明し、本発明について具体的に説明する。本発明で使われる用語は、本発明での機能を考慮してなるべく現在広く使われる一般的な用語を選択したが、これは、当業者の意図または判例、新たな技術の出現などによって変わる。また、特定の場合には、出願人が任意に選んだ用語もあり、この場合に該発明の説明部分で詳細にその意味を記載する。したがって、本発明で使われる用語は、単純な用語の名称ではなく、その用語が持つ意味及び本発明の全般の内容に基づいて定義されねばならない。
明細書全体でいずれの部分がある構成要素を“含む”とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく他の構成要素をさらに備えられるということを意味する。また、明細書に記載の“…部”、“モジュール”などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアで具現されるか、またはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現される。
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施形態について当業者が容易に実施するように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態で具現され、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。そして、図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は略し、明細書全体にわたって類似した部分については類似した図面符号をつけた。
現存の大部分のビデオコーデックでは、スカラー量子化器を使う。基本的な量子化は、大体次の数式（１）によって行われる。
Ｚｉｊ＝ｒｏｕｎｄ（Ｙｉｊ／Ｑｓｔｅｐ） （１）
また、逆量子化は、次の数式（２）によって行われる。
Ｙｉｊ＝Ｚｉｊ＊Ｑｓｔｅｐ （２）
ここで、Ｙｉｊは、変換係数であり、Ｑｓｔｅｐは、量子化ステップサイズであり、Ｚｉｊは、量子化された係数である。
ビデオコーデックでこのような過程は、（ａ）除算及び／または浮動小数点演算を回避し、（ｂ）変換を正規化するためにスケーリング以前のマトリックスとスケーリング以後のマトリックスとを併合するため、具現上の複雑さがあり得る。ビデオコーデックの逆量子化は、数式（３）によって行われる。
Ｙｉｊ＝（Ｚｉｊ＊ＱＰＳｃａｌｅｉｊ（ＱＰ％６）＜＜（ＱＰ／６））＞＞ｑｂｉｔｓ （３）
一般的にビデオコーデックで使われる５２個のＱｓｔｅｐは、量子化パラメータ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＱＰ）によってインデクシングされる。それぞれのＱＰに相応するＱｓｔｅｐの値は、数式（４）によって概略的に表現される。
Figure 0005745175
 ここで、ＱＰは、０、１、２ないし５１の範囲を含む。数式（４）によれば、Ｑｓｔｅｐは、ＱＰの増分によって概略１２．２５％ほど増加する。言い換えれば、ＱＰが１増加する度にＱｓｔｅｐは、以前のＱｓｔｅｐに比べて１２．２５％ほど増加する。また、ＱＰの増分が６になる時、Ｑｓｔｅｐは２倍に増加する。言い換えれば、ＱＰ値が６ほど増加すれば、Ｑｓｔｅｐは以前のＱｓｔｅｐに比べて２倍も増加する。
ビデオコーデックでＱＰは変化可能であり、差分量子化パラメータ（ｄｅｌｔａ ＱＰ）は、０ではない量子化係数を持つそれぞれのデータ単位（例えば、所定のブロック）に対して符号化され、復号化装置に送信される。差分量子化パラメータ（ｄｅｌｔａ ＱＰ）とは、現在ブロックに対するＱＰ値と現在ブロックに対する予測ＱＰ値との差分値を含む。
復号化段階で現在のブロックのＱＰ（ＱＰ＿ｃｕｒｒ）は、次の数式（５）によって定められる。
ＱＰ＿ｃｕｒｒ＝ＱＰ＿ｐｒｅｄ＋ｄＱＰ （５）
ここで、ＱＰ＿ｃｕｒｒは、現在ブロックのＱＰ値を意味する。ＱＰ＿ｐｒｅｄは、現在ブロック以前のブロックに対するＱＰ値であるか、または任意の予測方式によって生成される。ｄＱＰは、ＱＰ＿ｃｕｒｒとＱＰ＿ｐｒｅｄとの差分値を含み、現在ブロックに０ではない量子化された係数が存在する場合に、ＱＰ＿ｃｕｒｒとＱＰ＿ｐｒｅｄとの差分値を意味する。すなわち、現在ブロックに０ではない量子化された係数が存在していなければ、ｄＱＰは零（ｚｅｒｏ）に設定される。
ＱＰ＿ｓｌｉｃｅは、スライス単位の量子化パラメータを意味し、符号化されたＱＰ＿ｓｌｉｃｅは、スライスのヘッダに含まれて送受信され、現在スライスに含まれている第１ブロックのＱＰ＿ｐｒｅｄとして用いられる。
従来のＱＰスケーリング技法は、映像の圧縮品質やビットレートを考慮する時、量子化ステップサイズの増分制御が柔軟ではないという点で、多様な圧縮シナリオに効果的に適用され難いという問題点がある。
ＱｓｔｅｐとＱＰとの間のマッピング関係は、一般的に次の数式（６）のように示す。
Figure 0005745175
 数式（６）で示されたように、βを大きい値と設定すれば、Ｑｓｔｅｐの粒度が増加する。ここで、Ｑｓｔｅｐの粒度が増加するということは、ＱＰの増分に対するＱｓｔｅｐサイズの増加割合が低くなるということである。これについては、図３Ａ及び図３Ｂに関連して後述する。
図１は、本発明の一実施形態による映像符号化装置の概括的なブロック図を示す。
本発明の一実施形態による映像符号化装置１００は、量子化パラメータＱＰ決定部１１０、ＱＰ分析部１２０、ビットストリーム生成部１３０及び送信部１４０を備える。
本発明の一実施形態によるＱＰ決定部１１０は、映像に関するスケーリング因子を定め、現在ブロックのＱＰ値を定め、現在ブロックに対する予測ＱＰ値を獲得し、獲得されたＱＰ値及び予測ＱＰ値を用いて現在ブロックに対する差分ＱＰ値を定める。
ＱＰ分析部１２０は、スケーリング因子を用いて差分ＱＰ値を調整する。
またビットストリーム生成部１３０は、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成する。
送信部１４０は、映像符号化装置のエレメントの間で生成されたビットストリームを送信するか、または映像復号化装置で生成されたビットストリームを送信する。
図２は、本発明の一実施形態による映像復号化装置の概括的なブロック図を示す。
本発明の一実施形態による映像復号化装置２００は、受信部２１０、ビットストリーム分析部２２０、ＱＰ獲得部２３０及び映像復号化部２４０を備える。
受信部２１０は、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを受信する。
ビットストリーム分析部２２０は、受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する。
ＱＰ獲得部２３０は、現在ブロックに対してＱＰ値を予測し、予測ＱＰ値と抽出したスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を用いて、現在ブロックのＱＰ値を獲得する。
映像復号化部２４０では、獲得された現在ブロックのＱＰ値を用いて逆量子化を行う。また、映像復号化部２４０では、逆変換を用いて映像を復元する。
前述したように、映像の品質とチャネル容量との間のバランスを調節して最も良好な符号化性能を提供するためには、符号化変数の調節が必須である。例えば、符号化過程で獲得された変数（例えば、差分量子化パラメータｄＱＰなど）を、スケーリング因子を用いて調整し、調整された値を伝送できれば、伝送に必要なビットストリームを効率的に構成する。例えば、符号化段階で定められたｄＱＰが８の場合、スケーリング因子として２を用いる場合、調整されたｄＱＰ値は４になり、スケーリングの前復号化段階に伝送される値である８に比べて１／２倍に減少し、さらに少ないビットを用いてビットストリームを構成できるという効果がある。
またスケーリング因子を４として用いる場合には、調整されたｄＱＰ値が２になり、スケーリング前に伝送される値である８に比べて１／４倍に減少し、さらに少ないビットを用いてビットストリームを構成できるという効果がある。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態によって差分量子化パラメータへのスケーリング因子の適用についての一例を示す。
例えば、復号化段階で現在ブロックのＱＰを獲得するための後の数式（７）を参照すれば、スケーリング因子（例えば、ｄＱＰ＿ｓｃａｌｅ）によって現在ブロックのＱＰ値（ＱＰ＿ｃｕｒｒ）は、予測ＱＰから互いに異なって獲得される。
ＱＰ＿ｃｕｒｒ＝ＱＰ＿ｐｒｅｄ＋ｄＱＰ＊ｄＱＰ＿Ｓｃａｌｅ （７）
図３Ａに示されたように、ｄＱＰ＝１ならば、スケーリング因子（例えば、ｄＱＰ＿ｓｃａｌｅ）によって現在ブロックのＱＰ値が異なって獲得される。言い換えれば、スケーリング因子が１の場合、現在ブロックのＱＰ値は‘予測ＱＰ＋１’で獲得（（１））され、スケーリング因子が２の場合、現在ブロックのＱＰ値は‘予測ＱＰ＋２’で獲得（（２））され、スケーリング因子が３の場合、現在ブロックのＱＰ値は‘予測ＱＰ＋３’で獲得（（３））される。
言い換えれば、等しい差分ＱＰ値について、スケーリング因子によって予測ＱＰ値から現在ブロックのＱＰ値への増加率が互いに異なる。
図３Ｂは、一般的なビデオコーデックのＱＰ値に対するＱｓｔｅｐのマッピングと、ＱＰ値の範囲を２倍増加させた場合のＱＰとＱｓｔｅｐのマッピングとを示すが、図３Ｂを参照すれば、ＱＰ値の範囲が２倍に増えることで、ＱＰが１増加する度にＱｓｔｅｐのサイズが略５．９５％増加することが分かる。例えば、ＱＰが３から４に増加する時、Ｑｓｔｅｐは、０．８７５から１に略１２．２５％増加する。これに比べて、ＱＰ値の範囲を２倍増加させた場合（図３Ｂの下端に示されたマッピング）には、ＱＰの１増加によるＱｓｔｅｐのサイズ増加は前者の場合より小さい。言い換えれば、図３Ｂの下端に示されたマッピングでは、ＱＰ値が６の場合にＱｓｔｅｐは０．８７５であり、ＱＰ値が２ほど増加して初めてＱｓｔｅｐが１に増加する。
本発明に関するさらに具体的な説明に先立って、図４及び図５を参照して映像の符号化及び復号化について概括的に説明する。
図４は、符号化単位に基づいた一般的な映像符号化装置４００の一例を示す。
本発明による映像符号化装置１００には、周波数変換部４３０以後の段階が適用される。但し、符号化段階でＱＰ値の獲得は、映像の符号化に経る作業と類似した過程で行われる。一般的な映像符号化装置４００でのイントラ予測部４１０は、現在フレーム４０５のうちイントラモードの符号化単位についてイントラ予測を行い、動き推定部４２０及び動き補償部４２５は、インターモードの現在フレーム４０５及び参照フレーム４９５を用いて動き推定及び動き補償を行う。これと類似して、差分量子化パラメータｄＱＰは、現在ブロックのＱＰ及びと現在ブロックに対する予測ＱＰを推定し、現在ブロックのＱＰと予測ＱＰとの差として獲得される。言い換えれば、予測ＱＰは、現在ブロック以前のブロックに対するＱＰ値であるか、または任意の予測方式によって生成される。例えば、予測ＱＰは、現在ブロックの以前ブロックを参照して現在ブロックに対する予測ＱＰを推定する。例えば、現在ブロック以前のＱＰ値が、現在ブロックの予測ＱＰとして使われる。
再び図４を参照すれば、イントラ予測部４１０、動き推定部４２０及び動き補償部４２５から出力されたデータは、周波数変換部４３０及び量子化部４４０を経て量子化された変換係数に出力される。量子化された変換係数は、逆量子化部４６０、周波数逆変換部４７０を通じて空間領域のデータに復元され、復元された空間領域のデータは、デブロッキング部４８０及びループフィルタリング部４９０を経て後処理され、参照フレーム４９５に出力される。量子化された変換係数は、エントロピー符号化部４５０を経てビットストリーム４５５に出力される。
イントラ予測部４１０、動き推定部４２０、動き補償部４２５、周波数変換部４３０、量子化部４４０、エントロピー符号化部４５０、逆量子化部４６０、周波数逆変換部４７０、デブロッキング部４８０及びループフィルタリング部４９０がいずれも、最大符号化単位ごとに最大深度を考慮してツリー構造による符号化単位のうちそれぞれの符号化単位に基づいた作業を行えるように、ＱＰの獲得もそれぞれの符号化単位に基づいて行われる。本発明の一実施形態によるブロックは、映像を符号化するためのクオッドトリー基盤の符号化単位である。
図５は、符号化単位に基づいた映像復号化装置５００の一例を示す。ビットストリーム５０５がパージング部５１０を経て、復号化対象である符号化された映像データ及び復号化のために必要な符号化に関する情報がパージングされる。符号化された映像データは、エントロピー復号化部５２０及び逆量子化部５３０を経て逆量子化されたデータに出力され、周波数逆変換部５４０を経て空間領域の映像データが復元される。
空間領域の映像データについて、イントラ予測部５５０は、イントラモードの符号化単位についてイントラ予測を行い、動き補償部５６０は、参照フレーム５８５を共に用いてインターモードの符号化単位について動き補償を行う。イントラ予測部５５０及び動き補償部５６０を経た空間領域のデータは、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０を経て後処理され、復元フレーム５９５に出力される。また、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０を経て後処理されたデータは、参照フレーム５８５として出力される。
本発明による映像復号化装置２００では、パージング部５１０以後の段階別作業が行われる。
本発明による映像符号化装置１００と同様に、パージング部５１０、エントロピー復号化部５２０、逆量子化部５３０、周波数逆変換部５４０、イントラ予測部５５０、動き補償部５６０、デブロッキング部５７０及びループフィルタリング部５８０がいずれも、最大符号化単位ごとにツリー構造による符号化単位に基づいて作業を行わねばならない。
特に、イントラ予測部５５０、動き補償部５６０は、ツリー構造による符号化単位それぞれにパーティション及び予測モードを定め、周波数逆変換部５４０は、符号化単位ごとに変換単位のサイズを定めねばならない。
例えば、本発明による復号化段階で用いられるブロックは、映像を復号化するためのクオッドトリー基盤の復号化単位である。
図６は、本発明の一実施形態によって映像を符号化する方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態による映像を符号化する方法は、スケーリング因子を定める段階（Ｓ６１０）、現在ブロックの量子化パラメータ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＱＰ）値を定める段階（Ｓ６２０）、現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する段階（Ｓ６３０）、ＱＰ値及び予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める段階（Ｓ６４０）、差分ＱＰ値からスケーリング因子を抽出して差分ＱＰ値を調整する段階（Ｓ６５０）、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成する段階（Ｓ６６０）、生成されたビットストリームを送信する段階（Ｓ６７０）を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値である。例えば、スケーリング因子は、１、２、３及び４以上のような正の整数である。また、例えば、スケーリング因子は任意の実数値を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、映像特性情報、ブロックのサイズ及びビットレートのうち少なくとも１つによって定められる。例えば、フレームの間で映像が急変する場合、スケーリング因子は比較的大きい値に設定される。またブロックのサイズが大きい場合には、スケーリング因子は比較的小さな値に設定される。例えば、スケーリング因子は、正の整数の最小値である１に設定される。ビットレート変化が激しい場合には、スケーリング因子を比較的大きい値に設定する。このような場合に、スケーリング因子を大きく設定する理由は、符号化過程での変化に速く適応するためにＱＰ値を大きく変化させねばならず、よって、スケーリング因子を大きく設定して速く適応しつつも、ｄＱＰをコーディングするためのオーバヘッドを低減させるためである。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められるが、スライス単位で定められたスケーリング因子は、スライスレイヤーに含まれるブロックに対して同じく適用される。これについては、以下の図７を参照して説明する。
図７は、本発明の一実施形態による映像を含むビデオシーケンス７０００の構造の一例を示す。
本発明の一実施形態によるビデオシーケンス７０００は、シーケンスレイヤー７１００、ピクチャーグループレイヤー７２００、ピクチャーレイヤー７３００、スライスレイヤー７４００、ブロックレイヤー７５００に細分化される。
シーケンスレイヤー７１００は、少なくとも１つのシーケンスヘッダとＧＯＰとのセットで構成されており、ピクチャーグループレイヤー７２００は、ＧＯＰヘッダ及び複数のピクチャーで構成されており、ピクチャーレイヤー７３００は、ピクチャーヘッダ及び複数のスライスで構成されている。スライスレイヤー７４００は、スライスヘッダ及びブロックレイヤー７５００単位の複数のブロックで構成される。
前述したように本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれる。映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値もビットストリームに含まれる。言い換えれば、符号化段階で獲得されたｄＱＰは、スケーリング因子及び調整された差分値で表現され、スケーリング因子は、スライスヘッダなどに含まれ、それぞれのブロックに対する調整された差分ＱＰ値は、ビットストリームのヘッダ以外の部分に含まれる。スケーリング因子をスライスヘッダなどに含ませることで、ｄＱＰビットのオーバヘッドと良好なレート／品質割り当てとの妥協点を柔軟に調節する。
例えば、４個のブロックを含むスライスについて、それぞれのブロックに対するｄＱＰが４、８及び１０に獲得され、スケーリング因子を２に設定すれば、ビットストリームのスライスヘッダにはスケーリング因子である２が含まれる。このようなスケーリング因子２を用いれば、ｄＱＰは２、４及び５に調整され、調整前のｄＱＰ値である４、８及び１０に比べて復号化段階に伝送されるｄＱＰ値を低減させる。このような方式で１つのスライスについて設定されたスケーリング因子は、該スライスに含まれた少なくとも１つのブロックに対してそれぞれ適用される。言い換えれば、スライスヘッダに含まれたスケーリング因子を該スライスに含まれたブロックに一括適用することで、該スライスに含まれたブロックに対するｄＱＰ値を低減させ、さらに少ないビット値で映像符号化装置と映像復号化装置との間のデータの送受信を可能にする。
図８は、本発明の一実施形態によって映像を復号化する方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態による映像を復号化する方法は、受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する段階（Ｓ８１０）、現在ブロックに対する予測ＱＰ値を推定する段階（Ｓ８２０）、予測ＱＰ値、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を用いて現在ブロックのＱＰ値を獲得する段階（Ｓ８３０）、獲得されたＱＰ値を用いて現在ブロックに対して逆量子化する段階（Ｓ８４０）を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値である。例えば、スケーリング因子は、１、２、３及び４以上のような正の整数である。また、例えば、スケーリング因子は任意の実数値を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、映像特性情報、ブロックのサイズ及びビットレートのうち少なくとも１つによって定められる。符号化段階に関して前述したように、ブロックのサイズが大きい場合にスケーリング因子は比較的小さな値に設定される。例えば、スケーリング因子は、正の整数の最小値である１に設定される。またフレームの間で映像が急変する場合、またはビットレート変化が激しい場合にスケーリング因子は比較的大きい値に設定される。このような場合にスケーリング因子を大きく設定する理由は、符号化過程での変化に速く適応するためにＱＰ値を大きく変化させねばならず、よって、スケーリング因子を大きく設定して速く適応しつつも、ｄＱＰをコーディングするためのオーバヘッドを低減させるためである。
本発明の一実施形態によって、スケーリング因子は、ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値がビットストリームに含まれる。
例えば、スライス単位で定められ、スライスヘッダに含まれて受信されたスケーリング因子は、該スライスに含まれるブロックに対してそれぞれ適用される。
例えば、４個のブロックを含むスライスについて、スケーリング因子として２がスライスヘッダに含まれて受信され、それぞれのブロックに対するｄＱＰとして２、４及び５が受信されれば、復号化段階で使われるｄＱＰは、４、８及び１０としてスケーリングされる。すなわち、ビットストリームを通じて、ｄＱＰとして２、４及び５が受信されたとしても、現在ブロックを復号化するためには、実際にｄＱＰとして４、８及び１０が用いられる。
図９は、本発明の一実施形態による映像符号化装置１００を示す。
本発明の一実施形態による映像符号化装置１００は、映像に関するスケーリング因子を定めるためのスケーリング因子決定部１１１、現在ブロックの量子化パラメータＱＰ値を定めるＱＰ値決定部１１２、現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する予測ＱＰ値獲得部１１３、ＱＰ値及び予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める差分ＱＰ値決定部１１４、差分ＱＰ値でスケーリング因子を抽出して差分ＱＰ値を調整する調整部１２１、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成するビットストリーム生成部１３０、生成されたビットストリームを送信する送信部１４０を備える。
図１及び図９を参照すれば、本発明の一実施形態による映像符号化装置１００の量子化パラメータ決定部１１０は、映像に関するスケーリング因子を定めるためのスケーリング因子決定部１１１、現在ブロックの量子化パラメータＱＰ値を定めるＱＰ値決定部１１２、現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する予測ＱＰ値獲得部１１３、ＱＰ値及び予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める差分ＱＰ値決定部１１４を備える。また、装置１００のＱＰ分析部１２０は、調整部１２１を備える。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値である。例えば、スケーリング因子は、１、２、３及び４以上のような正の整数である。また、例えば、スケーリング因子は、任意の実数値を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、映像特性情報、ブロックのサイズ及びビットレートのうち少なくとも１つによって定められる。
例えば、フレームの間で映像が急変する場合、スケーリング因子は比較的大きい値に設定される。また、ブロックのサイズが大きい場合には、スケーリング因子は比較的小さな値に設定される。例えば、スケーリング因子は、正の整数の最小値である１に設定される。ビットレート変化が激しい場合には、スケーリング因子を比較的大きい値に設定する。このような場合に、スケーリング因子を大きく設定する理由は、符号化過程での変化に速く適応するためにＱＰ値を大きく変化させねばならず、よって、スケーリング因子を大きく設定して速く適応しつつも、ｄＱＰをコーディングするためのオーバヘッドを低減させるためである。
言い換えれば、本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められるが、スライス単位で定められたスケーリング因子は、スライスレイヤーに含まれるブロックに対して同じく適用される。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値がビットストリームに含まれる。
図１０は、本発明の一実施形態による映像復号化装置２００を示す。
本発明の一実施形態による映像復号化装置２００は、ビットストリームなどを受信する受信部２１０、受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する差分情報抽出部２２１、現在ブロックに対する予測ＱＰ値を推定する予測ＱＰ値推定部２２２、予測ＱＰ値、スケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を用いて現在ブロックのＱＰ値を獲得するＱＰ値獲得部２３０、獲得されたＱＰ値を用いて現在ブロックに対して逆量子化する逆量子化実行部２４１を備える。
図２及び図１０を参照すれば、本発明の一実施形態による映像復号化装置２００のビットストリーム分析部２２０は、受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する差分情報抽出部２２１、現在ブロックに対しての予測ＱＰ値を推定する予測ＱＰ値推定部２２２を備える。また、映像復号化装置２００の映像復号化部２４０は、逆量子化実行部２４１を備える。
本発明の一実施形態によって、スケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値である。例えば、スケーリング因子は、１、２、３及び４以上のような正の整数である。また、例えば、スケーリング因子は任意の実数値を含む。
本発明の一実施形態によるスケーリング因子は、ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値が、前記ビットストリームに含まれる。
本発明の一実施形態による装置については、前述した方法に関する内容が適用される。よって、装置について前述した方法に関する内容と同じ内容は、説明を略した。
一方、前述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行されるプログラムで作成でき、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いて前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。
このようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウエーブ（例えば、インターネットを通じる伝送）のような記録媒体を含む。
これまで本発明についてその望ましい実施形態を中心として説明した。当業者ならば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現できるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

Claims (13)

  1. 映像を符号化する方法において、
    前記映像の特性情報、現在ブロックのサイズ及び前記映像のビットレートのうち少なくとも１つによってスケーリング因子を定める段階と、
    現在ブロックの量子化パラメータ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＱＰ）値を定める段階と、
    前記現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する段階と、
    前記ＱＰ値及び前記予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める段階と、
    前記スケーリング因子を用いて前記差分ＱＰ値を調整する段階と、
    前記スケーリング因子及び前記調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成する段階と、
    前記生成されたビットストリームを送信する段階と、を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記スケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記スケーリング因子は、前記ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、
    前記映像のそれぞれのブロックに対して前記調整された差分ＱＰ値が前記ビットストリームに含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 映像を復号化する方法において、
    受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する段階と、
    現在ブロックに対する予測ＱＰ値を推定する段階と、
    前記予測ＱＰ値、前記スケーリング因子及び前記調整された差分ＱＰ値を用いて前記現在ブロックのＱＰ値を獲得する段階と、
    前記獲得されたＱＰ値を用いて前記現在ブロックに対して逆量子化する段階と、を含むことを特徴とする方法。
  5. 前記スケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記スケーリング因子は、前記映像の特性情報、前記現在ブロックのサイズ及び前記映像のビットレートのうち少なくとも１つによって定められることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記スケーリング因子は、前記ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、
    前記映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値が前記ビットストリームに含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  8. 映像符号化装置において、
    映像に関する前記映像の特性情報、現在ブロックのサイズ及び前記映像のビットレートのうち少なくとも１つによってスケーリング因子を定めるためのスケーリング因子決定部と、
    現在ブロックの量子化パラメータＱＰ値を定めるＱＰ値決定部と、
    前記現在ブロックの予測ＱＰ値を獲得する予測ＱＰ値獲得部と、
    前記ＱＰ値及び前記予測ＱＰ値を用いて差分ＱＰ値を定める差分ＱＰ値決定部と、
    前記スケーリング因子を用いて前記差分ＱＰ値を調整する調整部と、
    前記スケーリング因子及び前記調整された差分ＱＰ値を含むビットストリームを生成するビットストリーム生成部と、
    前記生成されたビットストリームを送信する伝送部と、を備えることを特徴とする装置。
  9. 前記スケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 前記スケーリング因子は、前記ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、
    前記映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値が前記ビットストリームに含まれることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  11. 映像復号化装置において、
    受信されたビットストリームからスケーリング因子及び調整された差分ＱＰ値を抽出する差分情報抽出部と、
    現在ブロックに対する予測ＱＰ値を推定する予測ＱＰ値推定部と、
    前記予測ＱＰ値、前記スケーリング因子及び前記調整された差分ＱＰ値を用いて前記現在ブロックのＱＰ値を獲得するＱＰ値獲得部と、
    前記獲得されたＱＰ値を用いて前記現在ブロックに対して逆量子化する逆量子化実行部と、を備えることを特徴とする装置。
  12. 前記スケーリング因子は、スライス、ピクチャー、シーケンスのうち少なくとも１つの単位で定められた所定の値である請求項１１に記載の装置。
  13. 前記スケーリング因子は、前記ビットストリームのスライスヘッダ、ピクチャーヘッダ、シーケンスヘッダのうち少なくとも１つに含まれ、
    前記映像のそれぞれのブロックに対して調整された差分ＱＰ値が前記ビットストリームに含まれることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
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