JP5749710B2 - 映像符号化及び復号化のための、改善された量子化の丸めのオフセットを調節する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2009年5月16日に提出された米国特許仮出願第61/178957号の利益を特許請求するものである。
<外1>
は、ある値を最も近い整数に丸め、sgn(.)は、ある信号の符号を戻す。量子化マトリクスが適用されるとき、エンコーダでの量子化プロセスの前に、はじめに係数がスケーリングされる。0に量子化されるWの範囲は、デッドゾーンと呼ばれる。この特定の場合、デッドゾーンは、Δ=(1−s)×q×2である。デコーダで、量子化レベルZは、信号W’に再構成される。これは、逆量子化と呼ばれ、以下のように数学的に記載される。
ここでの説明は、本発明の原理を例示するものである。したがって、当業者であれば、本実施の形態で明示的に記載又は図示されないが、本発明を実施する様々な構成であって、本発明の精神及び範囲に含まれる様々な構成を考案することができることを理解されたい。
図3を参照して、ビデオエンコーダにおける知覚品質を改善するための量子化の調節の方法は、参照符号300により示される。係る方法において調節可能な量子化パラメータは、量子化ステップのサイズである。丸めのオフセットのパラメータは、符号化プロセスを通して固定である。本方法300は、制御を機能ブロック310に移す開始ブロック305を含む。機能ブロック310は、随意にオペレータにより、符号化のセットアップを実行し、制御を機能ブロック315に移す。機能ブロック310に関して、実行される符号化のセットアップは、目標とするビットレートの設定と同様に、符号化プロセスに含まれる任意のセットのパラメータの指定を含む。機能ブロック315は、入力ビデオコンテンツを分析し、制御をループリミットブロック320に移す。機能ブロック315及びCBR符号化の場合に関して、コンテンツ分析のタスクは、そのコンテンツに基づいて現在のピクチャの目標とするビット数の僅かな調節を含む。機能ブロック315及びVBRの場合に関して、コンテンツ分析モジュールは、符号化の複雑度を取得して、利用可能なビットをビデオに適応的に割り当てるため、全体のビデオの実際の符号化を含む。ループリミットブロック320は、ピクチャの変数j=1,...#を使用して、入力ビデオコンテンツにおけるそれぞれのピクチャを通してループ(1)を開始し、制御を機能ブロック325に移す。機能ブロック325は、目標とするビット数からピクチャjについて基準の量子化ステップのサイズqを計算し、制御をループリミットブロック330に移す。ループリミットブロック330は、ピクチャjにおけるマクロブロック(MB)の変数i=1,...,#を使用して、現在のピクチャにおけるそれぞれマクロブロックを通してループ(2)を開始し、制御を機能ブロック335に移す。機能ブロック335は、そのコンテンツ及び/又は前の符号化の結果に基づいて、MBiについて量子化ステップのサイズqを調節し、制御を機能ブロック340に移す。機能ブロック335に関して、たとえば、滑らかなMBは、知覚品質を改善するためにqを低減する。別の例では、前のMBが本来割り当てられたビット数よりも多くのビットを使用する場合、現在のMBは、本来割り当てられたビット数よりも少ないビットを消費するようにqを増加する。この計算は、2〜3例を挙げると、ρドメインレートモデル又はTMN8レートモデルに基づくことができる。機能ブロック340は、qでマクロブロックiを符号化し、制御をループリミットブロック345に移す。ループリミットブロック345は、ループ(2)を終了し、制御をループリミットブロック350に移す。ループリミットブロック350は、ループ(1)を終了し、制御を終了ブロック399に移す。
少なくとも1つの実施の形態によれば、知覚品質を改善するため、量子化ステップのサイズを調節することに加えて、丸めのオフセットsを調節する方法及び装置が記載される。調節は、全体のビデオ、ビデオのセグメント、あるピクチャにおける領域等に適用される。
図4は、量子化の丸めのオフセットが知覚品質を改善するためにどのように適応的に選択されるかを例示する。この方法では、エンコーダは、コンテンツを分析して、丸めのオフセットsを自動的に決定する。決定の規則は、インター符号化及びイントラ符号化、異なる変換、異なるビットレート等について個別に設計することができる。分析は、計算上の複雑度を節約するため、符号化される全体のビデオに関して、又はビデオの一部に関して行われる。図4におけるワークフローが全体のビデオに適用されたとき、全てのピクチャは、同じ丸めのオフセットを有し、ワークフローがあるシーンに適用されたとき、あるシーンにおける全てのピクチャは、同じ丸めのオフセットを共有し、値はあるシーンから別のシーンへと異なる。シーンに適応したソリューションが計算上の複雑度を必要とする一方で、シーンに適応したソリューションは、より柔軟であって、高い知覚品質を得ることにおいてコンテンツに良好に適合する。また、ワークフローは、1つの個々のピクチャに適用され、それぞれのピクチャは、異なる丸めのオフセットを選択する。ビデオは、通常、1つのシーン内で静止しているので、異なる丸めのオフセットで1つのシーン内のピクチャを符号化することは、そのシーン内の視覚的な品質の不一致を生じる。
図5は、図4に記載される方法の変形例を例示する。図5の提案される方法では、丸めのオフセットは、それぞれのMBについて決定される。1実施の形態では、それぞれのMBは、2つの予め定義された値のうちの1つを選択する。勿論、本発明の実施の形態は、丸めのオフセットの2つの予め定義された値のみに限定されず、本発明の精神を維持しつつ、2以外の値が使用される場合がある。この実施の形態では、それぞれのピクチャは、2つのクラスのMB、すなわちテクスチャMB及び滑らかなMBに分割される。滑らかな領域で微細な詳細を保持することは重要であるので、丸めのオフセットは、より小さい係数を保持するためにこれらの領域に割り当てられる。対照的に、微細な詳細の損失は、テクスチャマスキング効果のために、ざらつきのある領域において目えにくく、別の丸めのオフセットは、小さな係数において余りに多くのビットを費やすことなしに割り当てられる。
図6は、図5に記載される方法500の変形例である方法600を例示する。本方法600では、丸めのオフセットは、コンテンツの特徴及び利用可能なビットの両者を考慮することで、符号化プロセスの間にそれぞれのマクロブロックで決定される。たとえば、実施の形態では、マクロブロックの分散及び現在のマクロブロックに割り当てられるビット数に依存して、エンコーダは、マッピング関数に基づいてその丸めのオフセットを選択する。
図7では、丸めのオフセットが1実施の形態に従ってどのように決定されるかが例示される。この例では、ビデオにおけるマクロブロックは、テクスチャのマクロブロック又は滑らかなマクロブロックとして分類される。滑らかな領域について丸めのオフセットの調節に焦点をあてる。ざらつきのあるマクロブロックについて、デフォルトの丸めのオフセットは、レート歪みの性能を最適化するために使用される。勿論、この例は、丸めのオフセットが決定される1つの方法に関する。したがって、本発明の精神を維持しつつ、本実施の形態で提供される本発明の教示が与えられると、当業者であれば、丸めのオフセットを決定する様々な方法を創作するように、本発明は、この例のように丸めのオフセットを決定することに限定されない。
Claims (21)
- 入力の符号化単位と基準の符号化単位との間の差に対応する前記入力の符号化単位の残差を決定し、前記残差に変換を施して少なくとも1つの変換係数を取得し、量子化ステップのサイズ及び丸めのオフセットを選択することで、前記少なくとも1つの変換係数を量子化することにより、前記入力の符号化単位を符号化するビデオエンコーダを備え、
第1の丸めのオフセットは、滑らかであるとして分類されたマクロブロックについてのみ選択されて適用され、そうでない場合に前記エンコーダによりデフォルトで使用される第2の丸めのオフセットは、ざらつきがあるとして分類されたマクロブロックに適用される、
ことを特徴とする装置。 - 前記丸めのオフセットは、前記符号化単位を含む全体のビデオ系列、前記ビデオ系列の一部、前記符号化単位に関連するピクチャ又は前記ピクチャにおける領域に適用されるように選択される、
請求項1記載の装置。 - 前記一部は、1以上のグループオブピクチャに含まれるか又は1以上のグループオブピクチャとは独立な1以上のシーン又は1以上のピクチャを含み、
前記領域は、1以上のマクロブロックを含む、
請求項2記載の装置。 - 前記1以上のシーン、前記1以上のピクチャ及び前記1以上のマクロブロックのそれぞれに、別々の丸めのオフセットが適用可能である、
請求項3記載の装置。 - 前記丸めのオフセットは、画素領域の分散、変換領域の分散、特定の又は別の量子化ステップのサイズでのゼロの係数の数、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項1記載の装置。 - 前記丸めのオフセットは、前記符号化単位を含む全体のビデオ系列、前記ビデオ系列の一部、前記符号化単位に関するピクチャ、前記ピクチャにおける領域、滑らかである領域又はざらつきがある領域の分類、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項1記載の装置。 - 前記領域は、1以上のマクロブロックを含む、
請求項6記載の装置。 - 前記丸めのオフセットは、前記入力の符号化単位がイントラ予測を使用して符号化されたか又はインター予測を使用して符号化されたか、1以上の変換のタイプ、前記符号化単位を符号化する1以上の異なるビットレート、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項7記載の装置。 - 前記エンコーダは、前記エンコーダにより出力されるビットストリームに、前記選択された丸めのオフセットを表す情報を埋め込む、
請求項1記載の装置。 - ビデオエンコーダにおける、入力の符号化単位を符号化する方法であって、
入力の符号化単位と基準の符号化単位との間の差に対応する前記入力の符号化単位の残差を決定するステップと、
前記残差に変換を施して少なくとも1つの変換係数を取得するステップと、
量子化ステップのサイズと丸めのオフセットとを選択することで、前記少なくとも1つの変換係数を量子化するステップと、
を含み、
第1の丸めのオフセットは、滑らかであるとして分類されたマクロブロックについてのみ選択されて適用され、そうでない場合に前記エンコーダによりデフォルトで使用される第2の丸めのオフセットは、ざらつきがあるとして分類されたマクロブロックに適用される、
ことを特徴とする方法。 - 前記丸めのオフセットは、前記符号化単位を含む全体のビデオ系列、前記ビデオ系列の一部、前記符号化単位に関連するピクチャ又は前記ピクチャにおける領域に適用されるように選択される、
請求項10記載の方法。 - 前記一部は、1以上のグループオブピクチャに含まれるか又は1以上のグループオブピクチャとは独立な1以上のシーン又は1以上のピクチャを含み、
前記領域は、1以上のマクロブロックを含む、
請求項11記載の方法。 - 前記1以上のシーン、前記1以上のピクチャ及び前記1以上のマクロブロックのそれぞれに、別々の丸めのオフセットが適用可能である、
請求項12記載の方法。 - 前記丸めのオフセットは、画素領域の分散、変換領域の分散、特定の又は別の量子化ステップのサイズでのゼロの係数の数、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項10記載の方法。 - 前記丸めのオフセットは、前記符号化単位を含む全体のビデオ系列、前記ビデオ系列の一部、前記符号化単位に関するピクチャ、前記ピクチャにおける領域、滑らかである領域又はざらつきがある領域の分類、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項10記載の方法。 - 前記領域は、1以上のマクロブロックを含む、
請求項15記載の方法。 - 前記丸めのオフセットは、前記入力の符号化単位がイントラ予測を使用して符号化されたか又はインター予測を使用して符号化されたか、1以上の変換のタイプ、前記符号化単位を符号化する1以上の異なるビットレート、のうちの少なくとも1つに応じて選択される、
請求項16記載の方法。 - 前記エンコーダにより出力されるビットストリームに、前記選択された丸めのオフセットを表す情報を埋め込むステップを更に含む、
請求項10記載の方法。 - オリジナルのバージョンの符号化単位と基準の符号化単位との間の変換及び量子化された残差に対応する少なくとも1つの量子化された係数を受信し、量子化ステップのサイズ及び丸めのオフセットを決定することで、前記少なくとも1つの量子化された係数に逆量子化を施して少なくとも1つの逆量子化された係数を取得し、前記少なくとも1つの逆量子化された係数に逆変換を施して再構成された残差を取得することにより、前記符号化単位を復号化するビデオデコーダを備え、
前記ビデオデコーダは、前記少なくとも1つの量子化された係数を含むビットストリームから、選択された丸めのオフセットを表す情報を取得し、
第1の丸めのオフセットは、滑らかであるとして分類されたマクロブロックについてのみ選択されて適用され、そうでない場合にエンコーダによりデフォルトで使用される第2の丸めのオフセットは、ざらつきがあるとして分類されたマクロブロックに適用される、
ことを特徴とする装置。 - ビデオデコーダにおける、符号化単位を復号化する方法であって、
オリジナルのバージョンの符号化単位と基準の符号化単位との間の変換及び量子化された残差に対応する少なくとも1つの量子化された係数を受信するステップと、
量子化ステップのサイズ及び丸めのオフセットを選択することで、前記少なくとも1つの量子化された係数に逆量子化を施して少なくとも1つの逆量子化された係数を取得するステップと、
前記少なくとも1つの逆量子化された係数に逆変換を施して再構成された残差を取得するステップとを含み、
前記ビデオデコーダは、前記少なくとも1つの量子化された係数を含むビットストリームから、選択された丸めのオフセットを表す情報を取得し、
第1の丸めのオフセットは、滑らかであるとして分類されたマクロブロックについてのみ選択されて適用され、そうでない場合にエンコーダによりデフォルトで使用される第2の丸めのオフセットは、ざらつきがあるとして分類されたマクロブロックに適用される、
ことを特徴とする方法。 - プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムは、コンピュータに対して、
入力の符号化単位と基準の符号化単位との間の差に対応する前記入力の符号化単位の残差を決定させ、前記残差に変換を施して少なくとも1つの変換係数を取得させ、量子化ステップのサイズと丸めのオフセットとを選択することで、前記少なくとも1つの変換係数を量子化させ、
第1の丸めのオフセットは、滑らかであるとして分類されたマクロブロックについてのみ選択されて適用され、そうでない場合にエンコーダによりデフォルトで使用される第2の丸めのオフセットは、ざらつきがあるとして分類されたマクロブロックに適用される、
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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