JP5797635B2 - ビデオエンコーダにおける高速な幾何学的なモードの判定方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2007年4月12日に提出された米国特許出願第60/911,486号の利益を特許請求するものであり、この内容は引用により完全な形で本明細書に盛り込まれる。
本実施の形態での記載は、本発明の原理を例示するものである。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ていないが、本発明を実施し、且つ本発明の精神及び範囲に含まれる様々なアレンジメントを考えることができることを理解されたい。
このサブカテゴリでは、エンコーダによる、最良及び/又は第二の最良(利用可能な場合)の選択されたMPEG-4 AVC標準モデルに基づいて幾何学的なモードの圧縮パフォーマンスのテストをスキップするか否かが判定される。実施の形態では、このカテゴリの判定は、たとえば、エンコーダがあるマクロブロックについて最良のモードとして幾何学的なモードを選択した場合、最良のMPEG-4 AVC標準のインター予測モードはスキップ、16×16又はイントラモードとなる可能性は低いという仮説に基づいている。同時に、サブ8×8レベルで、最良のサブマクロブロックモードは8×8幾何学的なモードである場合、最良のMPEG-4 AVC標準のサブマクロブロックのモードは8×8となる可能性は低いと想定される(又はインターB予測が考慮される場合、ダイレクト8×8)。マクロブロックサイズのレベルで、これは、スキップ及び/又は16×16が、マクロブロックが同じオブジェクト又は動き領域内にあることを意味し、イントラが、マクロブロックが閉塞されたオブジェクトであることを意味するからである。同じことが、サブマクロブロックにも当てはまる。1実施の形態では、最良のMPEG-4 AVC標準モードがスキップモードであるかをチェックする。スキップモードである場合、エンコーダは幾何学的なモードのテストをスキップし、エッジ及び動きのサーチが回避される。スキップがエンコーダにより選択された最良のモードではない場合、エンコーダは、最良のMPEG-4 AVC標準モードがイントラモードであるかがチェックされる。イントラモードである場合、幾何学的なモードがスキップされる。さもなければ、エンコーダは、最良のMPEG-4 AVC標準モードが16×16であるかをチェックする。16×16である場合、エンコーダは、第二の最良のMPEG-4 AVC標準モードをチェックする。スキップモードである場合、幾何学的モードのテストを更にスキップする。さもなければ、幾何学的なモードをテストする。同様に、サブマクロブロックについて、最良のMPEG-4 AVC標準のサブマクロブロックモードが8×8パーティションサイズからなる場合、エンコーダは、幾何学的なサブマクロブロックのモードのテストをスキップする。
このサブカテゴリでは、高速モード判定に到達するために早期の停止基準を使用することを提案する。これら停止基準は、適応的な閾値メカニズムに基づく。閾値は、量子化パラメータの関数、空間/時間近傍のレートと歪みのコスト(RDcost)等とすることができる。基本的なスキームは、16×16及び/又は8×8の幾何学的なパーティションのモードのテストをスキップするか否かを判定するため、全ての可能性のあるMPEG-4 AVC標準のマクロブロック/サブマクロブロックのパーティションモードのテスト後に閾値を適用することである。1実施の形態では、16×16/8×8幾何学的なパーティションの判定を適用する前に、最良のMPEG-4 AVC標準モードのみがテストされる。最良のMPEG-4 AVC標準モードのRDcostが所定の閾値よりも小さい場合、幾何学的なモードのテストをスキップする。さもなければ、幾何学的なモードがテストされる。
MPEG-4 AVC標準は、ブロック符号化構造を使用する。オブジェクトがブロックの境界にクロスすることがある。このサブカテゴリでは、モード判定を高速にするために近傍の情報が利用される。
残差のエネルギーは、所与のマクロブロックの予測品質のインジケータとすることができる。現在のマクロブロックについて最良のMPEG-4 AVC標準のモードの残差のエネルギーが十分に低い場合、エンコーダは幾何学的なモードのテストをスキップすることができる。同様に、現在のサブマクロブロックについて最良のMPEG-4 AVC標準のサブマクロブロックモードの残差のエネルギーが低い場合、サブマクロブロックの幾何学的なモードのテストをスキップすることができる。1実施の形態では、残差の離散コサイン変換(DCT)係数の絶対和を使用して残差のエネルギーが計算される。
統計的に、動きのエッジが存在するときに幾何学的なモードの大部分が役に立つという事実のため(すなわち、バックグランドはより静的となる傾向にあり及び/又はグローバルな動きを有する)、フォアグランドは、バックグランドよりも幾何学的なモードを使用する傾向がある。空間的及び/又は時間的に近傍のマクロブロックをもつ最良のMPEG-4 AVC標準のモードの動きフィールドを分析することで、エンコーダは、幾何学的なモードをスキップすることができるか否かを判定する。1実施の形態では、エンコーダは、最良のMPEG-4 AVC標準の動きベクトル及び近傍の動きベクトルの分散を計算する。この分散がある閾値よりも小さい場合、エンコーダは、幾何学的なモードのテストをスキップする。さもなければ、幾何学的なモードがテストされる。
このカテゴリでは、1つの目的は、幾何学的なパーティションモードについてサーチする必要がある可能なパーティションの数を低減することである。目的は、サーチスペースを低減し、最適化アルゴリズム及び最良の符号化モードの検索及び/又は幾何学的なパーティションが極小値にトラップされる機会を最小にすることである。この第二のカテゴリの下でのアプローチは、以下の2つのカテゴリに分けられる。(1)予測に基づくアルゴリズム、及び(2)階層的なサーチ
2.1 予測のアルゴリズム
予測のアルゴリズムは、以下の3つのステップを主に含むことが考慮される。(1)最初の予測子の選択は、潜在的に可能性のあるウェッジのセットから最良のウェッジを選択する。(2)適応的な早期の終了により、幾つかのルールが満たされる場合、所与のステージでのサーチの終了が可能となる。及び(3)予測のリファインメントは、最終的な予測を改善するために最良のウェッジの予測子の周りでリファインメントパターンを利用する。先行する3つのステップは、個々に実行されるか又は一緒に実行される。
目的は、最も可能性のあるウェッジを発見するために予め計算された情報を利用することである。予測子を以下の3つのグループに分割する。(1)空間的及び/又は時間的な相関に基づく予測子、(2)利用可能な場合に最良のMPEG-4 AVC標準に基づく予測子、及び(3)固定された予測子のグリッド。
隣接ブロックの符号化コストは非常に相関される傾向があることがシミュレーションから認識される。これに基づいて、ある閾値が設定され、サーチアルゴリズムは、現在のブロックの符号化コストが係る閾値にクロスする場合に早期に停止することができる。これにより、計算上の複雑さを大幅に低減することができる。2つのタイプの閾値を設計することができる。1つのタイプの閾値は、予測子のセットから最適又は準最適なウェッジを選択するために使用される。別のタイプの閾値は、幾何学的モードが最良のモードとして最終的に選択されるか否かを判定するために使用される。この閾値は、空間的/時間的な近傍のマクロブロックのRDcost、及び/又は利用可能な場合、最良のMPEG-4 AVC標準モードのRDcostを使用して設計される。
ウェッジのサーチは、最良の予測子で局在するインタラクティブなサーチパターンを使用することで更にリファインされる。高速な動き予測から全てのサーチパターンが適用される。1実施の形態では、たとえばダイアモンドサーチに類似するようにサーチパターンが定義される。最良の予測子は(ρ0,θ0)であるとする。
ステップ2:最小のRDcostをもつウェッジが(ρ0,θ0)である場合、停止する。さもなければ、(ρ0,θ0)を最小のRDcostをもつウェッジに設定することでステップ1に進む。
実施の形態では、階層的なウェッジのサーチが適用される。階層的なウェッジのサーチは、ウェッジパラメータからなる階層的なピラミッドを構築することを含む。(2.1.3 予測のリファインメント)におけるフルサーチ又は高速サーチパターンは、最良のウェッジを発見するために最小の画像の解像度でピラミッドの上位レベルではじめに実行される。次いで、ピラミッドの最低レベルが原画像の解像度に到達するまで、ウェッジはリファインされる。別の実施の形態では、パーティションのパラメータに関するピラミッドのサーチは、オリジナルの解像度の画像に適用することができる。これは、パーティションを定義するパラメータは、アルゴリズムのそれぞれのステージでパーティションのパラメータの解像度を改善する(2倍にする)ことで、階層的なやり方で繰り返し定義されることを意味する。
高速の結合された予測−パーティションパラメータの検索の別のアプローチは、代替的な最適化の方式の使用である。代替的な最適化の使用に関連する実施の形態では、エンコーダは、ウェッジパーティションのパラメータを固定しているパーティションについて最良の予測をサーチし、次いで、その後のステップで、エンコーダは、そのポイントまで検索されたパーティションについて最良の予測子を固定し、それぞれのステップで歪み及び/又は符号化コストの測定値が最小にされるようにウェッジのパーティションのパラメータを最適化する。このプロセスは、繰り返し回数による最適化の改善に関する予め固定された値及び測定値の少なくとも1つに依存して所与の回数で実行される。第一の繰り返しのために使用される最初の設定は係るアプローチの最終的な結果に著しく影響することを理解されたい。別の実施の形態では、幾何学的なパーティションと予測データとの交互に行われる最適化のための幾つかの初期条件がテストされる。
Claims (1)
- 幾何学的なモデルに基づく分割のモードを使用して、動画像を符号化するステップを含む方法であって、前記幾何学的なモデルに基づく分割のモードは少なくともウェッジパーティションのパラメータにより規定され、
前記符号化するステップは、
少なくとも動きに関する情報を含む予測パラメータ及び前記ウェッジパーティションのパラメータの初期値を設定し、
前記予測パラメータを固定して、歪み及び/又は符号化コストの指標が最小化されるように最良の前記ウェッジパーティションのパラメータを発見し、
発見された前記最良のウェッジパーティションのパラメータを有する前記ウェッジパーティションについて、最良の前記予測パラメータを発見し、
前記最良のウェッジパーティションのパラメータの発見及び前記最良の予測パラメータの発見を所定回繰り返し実行する、方法。
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