JP5844969B2 - Image decoding module, image encoding device, image decoding device, image decoding method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、所定のビット深度の画像信号を再構築する画像復号モジュール、画像符号化装置、画像復号装置、画像復号方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image decoding module, an image encoding device, an image decoding device, an image decoding method, and a program for reconstructing an image signal having a predetermined bit depth.
動画像符号化のアルゴリズムは、フレーム間符号化(インター符号化)とフレーム内符号化(イントラ符号化)に大別される。フレーム間符号化は動画像内の時間方向の相関を利用して、情報圧縮を図るアプローチである。代表例は、動き補償を用いたフレーム間予測である。一方、フレーム内符号化は、単一のフレーム内の相関を用いて、情報圧縮を図るアプローチである。例えば、JPEG(Joint Photographic Experts Group)やMPEG−2(Moving Picture Experts Group)では、離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)を用いたアプローチがとられ、JPEG2000では、離散ウェーブレット変換を用いたアプローチがとられた。さらに、ITU−Tで勧告されたH.264/AVC(Advanced Video Coding)では、空間方向の予測(例えば、非特許文献1を参照)とDCTを組み合わせたアプローチがとられた。一般的に、インター符号化に比べてイントラ符号化の符号化効率は低く、さらなる符号化効率改善が必要とされている。 The moving image coding algorithms are roughly classified into interframe coding (inter coding) and intraframe coding (intra coding). Interframe coding is an approach for compressing information by utilizing the correlation in the time direction in a moving image. A typical example is inter-frame prediction using motion compensation. On the other hand, intraframe coding is an approach for compressing information using correlation within a single frame. For example, in JPEG (Joint Photographic Experts Group) and MPEG-2 (Moving Picture Experts Group), an approach using a discrete cosine transform (DCT) is used, and in JPEG2000, a discrete wavelet is used. It was taken. Furthermore, H.264 recommended by ITU-T. In H.264 / AVC (Advanced Video Coding), an approach in which spatial direction prediction (see, for example, Non-Patent Document 1) and DCT are combined is taken. In general, the coding efficiency of intra coding is lower than that of inter coding, and further improvement in coding efficiency is required.
イントラ符号化の方式としては、近年、高ビット深度映像向けのスケーラブル符号化方式として、階層符号化が検討されている(例えば、非特許文献2を参照)。以下に、階層符号化方式による信号の符号化動作について説明する。
まず、ビット深度がNビットの画像信号を入力とし、ビット深度変換処理(例えばビットの右シフト)を行うことで、N−Δビットの低ビット深度画像に変換する。このN−Δビット信号を下位階層信号と呼ぶ。次に、下位階層信号を符号化し、さらに符号化した信号に対して復号処理を行うことで復号画像を生成する。次に、復号画像に対して逆ビット深度変換処理(例えばビットの左シフト)を行い、Nビットの画像信号を生成する。このNビット信号を上位階層予測信号と呼ぶ。次に、上位階層予測信号と入力画像との差分信号を符号化する。この差分信号を上位階層残差信号と呼ぶ。そして、下位階層信号と上位階層残差信号の符号化ストリームを出力とする。
In recent years, hierarchical coding has been studied as an intra coding method as a scalable coding method for high bit depth video (see, for example, Non-Patent Document 2). Hereinafter, a signal encoding operation by the hierarchical encoding method will be described.
First, an image signal having a bit depth of N bits is input, and a bit depth conversion process (for example, right shift of bits) is performed to convert the image signal into a low bit depth image of N−Δ bits. This N-Δ bit signal is called a lower layer signal. Next, a lower layer signal is encoded, and a decoded image is generated by performing a decoding process on the encoded signal. Next, an inverse bit depth conversion process (for example, bit shift to the left) is performed on the decoded image to generate an N-bit image signal. This N-bit signal is called an upper layer prediction signal. Next, the difference signal between the upper layer prediction signal and the input image is encoded. This difference signal is called an upper layer residual signal. Then, an encoded stream of the lower layer signal and the upper layer residual signal is output.
本符号化ストリームに含まれる下位階層信号を復号化し、逆ビット深度変換処理を行った後、符号化ストリームに含まれる上位階層残差信号を加算することで、元の画像信号を再構築することができる。
このように、階層符号化方式は、ビット深度のスケーラブル符号化に対応した手法である。
Reconstruct the original image signal by decoding the lower layer signal included in this encoded stream, performing inverse bit depth conversion processing, and then adding the upper layer residual signal included in the encoded stream Can do.
As described above, the hierarchical coding scheme is a technique corresponding to the bit-depth scalable coding.
しかしながら、従来の階層符号化方式では、復号した下位階層信号に対して逆ビット深度変換処理を行う場合、ビットの左シフトを行い、下位ビットを0で埋める処理を行っていた。そのため、上位階層予測信号と入力画像との差が大きくなり、上位階層残差信号のデータ量が多くなってしまうという問題があった。 However, in the conventional hierarchical coding scheme, when the inverse bit depth conversion process is performed on the decoded lower layer signal, the bit is left-shifted and the lower bit is padded with zeros. Therefore, there is a problem that the difference between the upper layer prediction signal and the input image becomes large, and the data amount of the upper layer residual signal increases.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、所定のビット深度である第1のビット深度の画像信号を再構築する画像復号モジュールであって、前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力する符号入力部と、前記符号入力部が入力した符号化された画像信号を復号する画像信号復号部と、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張するビット深度拡張部と、前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築する再構築部とを備えることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and is an image decoding module for reconstructing an image signal having a first bit depth which is a predetermined bit depth, and is lower than the first bit depth. A code input unit that inputs an encoded image signal having a second bit depth that is a bit depth, an image signal decoding unit that decodes the encoded image signal input by the code input unit, and the image signal decoding A bit depth extension unit that extends the bit depth of the image signal to the first bit depth using each bit of the image signal decoded by the unit, and an image signal in which the bit depth extension unit extends the bit depth, And a reconstructing unit that reconstructs an image signal by adding a predetermined bit value having the same number of bits as the difference between the first bit depth and the second bit depth.
また、本発明においては、前記画像信号復号部は、前記符号入力部が入力した画像信号に対して実数演算を行い、その演算結果の整数部分を復号した画像信号として出力し、前記再構築部が加算する所定のビット値は、前記画像信号復号部による実数演算の演算結果の小数部分であることが好ましい。 In the present invention, the image signal decoding unit performs a real number operation on the image signal input by the code input unit, outputs an integer part of the calculation result as a decoded image signal, and the reconstruction unit It is preferable that the predetermined bit value to be added is a fractional part of the calculation result of the real number calculation by the image signal decoding unit.
また、本発明においては、前記再構築部が加算する所定のビット値は、元の画像信号の下位ビットに対する近似誤差を最小化するような値であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the predetermined bit value added by the reconstruction unit is a value that minimizes an approximation error with respect to the lower bits of the original image signal.
また、本発明においては、前記第1のビット深度の値に関連付けて、当該第1のビット深度の値に近似により発生する誤差を最小化するような前記第2のビット深度の値を記憶するテーブルを備え、前記ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを、前記テーブルに格納された第2のビット深度の値に関連付けられた前記第1のビット深度の値に置換することで、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張することが好ましい。 In the present invention, the second bit depth value that minimizes an error caused by approximation to the first bit depth value is stored in association with the first bit depth value. A bit depth expansion unit, wherein each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit has a first bit depth associated with a second bit depth value stored in the table. It is preferable to extend the bit depth of the image signal to the first bit depth by replacing with a value.
また、本発明においては、前記第2のビット深度は、色チャネル毎に設定されており、前記画像信号復号部、前記ビット深度拡張部、前記再構築部は、色チャネル毎に復号処理を実行することが好ましい。 In the present invention, the second bit depth is set for each color channel, and the image signal decoding unit, the bit depth extending unit, and the reconstruction unit execute a decoding process for each color channel. It is preferable to do.
また、本発明は、上記画像復号モジュールを備える画像符号化装置であって、前記第1のビット深度の画像信号を入力する画像信号入力部と、前記画像信号入力部が入力した画像信号のビット深度を第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度に縮小するビット深度縮小部と、前記ビット深度縮小部がビット深度を縮小した画像信号を符号化し、当該符号化した画像信号を前記画像復号モジュールの符号入力部に出力する画像信号符号化部と、前記画像復号モジュールの再構築部が再構築した画像信号と、前記画像信号入力部が入力した画像信号との差分を示す差分信号を生成する差分生成部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is also an image coding apparatus including the image decoding module, wherein the image signal input unit inputs the image signal having the first bit depth, and the bits of the image signal input by the image signal input unit. a bit-depth reduction unit for reducing the depth to the second bit depth is lower bit depth than the first bit depth, image signals the bit depth reduction unit encodes the image signal obtained by reducing the bit depth, and the coded Is output to the code input unit of the image decoding module, the image signal reconstructed by the reconstruction unit of the image decoding module, and the difference between the image signal input by the image signal input unit A difference generation unit that generates a difference signal.
また、本発明においては、前記画像信号入力部が入力した画像信号に対する前記画像復号モジュールの再構築部が再構築した画像信号の誤差の大きさと前記画像信号符号化部が符号化した画像信号のデータ量との重み付き加算によって第1のコストを算出する第1のコスト算出部と、前記画像信号符号化部が符号化した画像信号及び前記差分生成部が生成した差分信号のデータ量によって第2のコストを算出する第2のコスト算出部と、前記第1のコストが前記第2のコストより低い場合、前記画像信号復号部が復号した画像信号を符号化ストリームとして出力し、前記第1のコストが前記第2のコストより高い場合、前記画像信号復号部が復号した画像信号と前記差分生成部が生成した差分信号とを符号化ストリームとして出力する符号化ストリーム出力部とを備えることが好ましい。 Further, in the present invention, the magnitude of the error of the image signal reconstructed by the reconstruction unit of the image decoding module with respect to the image signal input by the image signal input unit and the image signal encoded by the image signal encoding unit A first cost calculation unit that calculates a first cost by weighted addition with a data amount, an image signal encoded by the image signal encoding unit, and a data amount of a difference signal generated by the difference generation unit. A second cost calculating unit that calculates a cost of 2, and when the first cost is lower than the second cost, the image signal decoded by the image signal decoding unit is output as an encoded stream; When the cost of the image is higher than the second cost, the image signal decoded by the image signal decoding unit and the difference signal generated by the difference generation unit are output as an encoded stream. It is preferable and a stream output portion.
また、本発明は、上記画像復号モジュールを備える画像復号装置であって、前記第2のビット深度の符号化された画像信号、及び前記画像復号モジュールを用いて再構築できる画像信号と元画像信号との差分を示す差分信号を含む符号化ストリームを入力する符号化ストリーム入力部と、前記符号化ストリームに含まれる画像信号を前記画像復号モジュールの符号入力部に出力する符号信号出力部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is also an image decoding apparatus comprising the image decoding module, wherein the second bit depth encoded image signal, and an image signal and an original image signal that can be reconstructed using the image decoding module An encoded stream input unit that inputs an encoded stream including a difference signal indicating a difference between the encoded stream and an encoded signal output unit that outputs an image signal included in the encoded stream to a code input unit of the image decoding module; It is characterized by providing.
また、本発明においては、前記画像復号モジュールの再構築部が再構築した画像信号に、前記符号化ストリームに含まれる差分データを加算する差分反映部を備えることが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable to provide the difference reflection part which adds the difference data contained in the said encoding stream to the image signal reconstructed by the reconstruction part of the said image decoding module.
また、本発明は、所定のビット深度である第1のビット深度の画像信号を再構築する画像復号モジュールを用いた画像復号方法であって、符号入力部は、前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力し、画像信号復号部は、前記符号入力部が入力した画像信号を復号し、ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張し、再構築部は、前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築することを特徴とする。 The present invention is also an image decoding method using an image decoding module for reconstructing an image signal having a first bit depth that is a predetermined bit depth, wherein the code input unit is lower than the first bit depth. The encoded image signal of the second bit depth which is a bit depth is input, the image signal decoding unit decodes the image signal input by the code input unit, and the bit depth extension unit is the image signal decoding unit Is used to extend the bit depth of the image signal to the first bit depth, and the reconstruction unit adds the bit depth of the image signal to the image signal. The image signal is reconstructed by adding a predetermined bit value having the same number of bits as the difference between the first bit depth and the second bit depth.
また、本発明においては、前記画像信号復号部は、前記符号入力部が入力した画像信号に対して実数演算を行い、その演算結果の整数部分を復号した画像信号として出力し、前記再構築部が加算する所定のビット値は、前記画像信号復号部による実数演算の演算結果の小数部分であることが好ましい。 In the present invention, the image signal decoding unit performs a real number operation on the image signal input by the code input unit, outputs an integer part of the calculation result as a decoded image signal, and the reconstruction unit It is preferable that the predetermined bit value to be added is a fractional part of the calculation result of the real number calculation by the image signal decoding unit.
また、本発明においては、前記再構築部が加算する所定のビット値は、元の画像信号の下位ビットに対する近似誤差を最小化するような値であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the predetermined bit value added by the reconstruction unit is a value that minimizes an approximation error with respect to the lower bits of the original image signal.
また、本発明においては、前記第1のビット深度の値に関連付けて、当該第1のビット深度の値に近似により発生する誤差を最小化するような前記第2のビット深度の値を記憶するテーブルを備え、前記ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを、前記テーブルに格納された第2のビット深度の値に関連付けられた前記第1のビット深度の値に置換することで、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張することが好ましい。 In the present invention, the second bit depth value that minimizes an error caused by approximation to the first bit depth value is stored in association with the first bit depth value. A bit depth expansion unit, wherein each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit has a first bit depth associated with a second bit depth value stored in the table. It is preferable to extend the bit depth of the image signal to the first bit depth by replacing with a value.
また、本発明においては、前記第2のビット深度は、色チャネル毎に設定されており、前記画像信号復号部、前記ビット深度拡張部、前記再構築部は、色チャネル毎に復号処理を実行することが好ましい。 In the present invention, the second bit depth is set for each color channel, and the image signal decoding unit, the bit depth extending unit, and the reconstruction unit execute a decoding process for each color channel. It is preferable to do.
また、本発明は、所定のビット深度である第1のビット深度の画像信号を再構築する画像復号モジュールを、前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力する符号入力部、前記符号入力部が入力した画像信号を復号する画像信号復号部、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張するビット深度拡張部、前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築する再構築部として機能させるためのプログラムである。 The present invention also provides an image decoding module for reconstructing an image signal having a first bit depth that is a predetermined bit depth, encoded with a second bit depth that is lower than the first bit depth. A bit depth of the image signal using each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit and the image signal decoding unit decoding the image signal input by the code input unit A bit depth extension unit that extends the bit depth to the first bit depth, and the number of bits equal to the difference between the first bit depth and the second bit depth in the image signal in which the bit depth extension unit has extended the bit depth is a program for functioning as a reconstruction unit for reconstructing an image signal by adding a predetermined bit value having.
本発明によれば、画像信号復号部が復号した画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張した後、その下位ビットに所定のビット値を加算することで上位階層予測信号を生成する。これにより、元の画像信号と上位階層予測信号との差が小さくなるため、上位階層残差信号のデータ量を削減することができる。 According to the present invention, after extending the bit depth of the image signal decoded by the image signal decoding unit to the first bit depth, a predetermined bit value is added to the lower bit to generate an upper layer prediction signal. . As a result, the difference between the original image signal and the upper layer prediction signal is reduced, so that the data amount of the upper layer residual signal can be reduced.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
まず、本発明の一実施形態による復号モジュール(画像復号モジュール)を備える符号化装置(画像符号化装置)について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による復号モジュール50を備える符号化装置10の構成を示す概略ブロック図である。
符号化装置10は、本発明による階層符号化方式によって画像信号を符号化する装置であり、画像信号入力部11、ビット深度変換量設定部12、ビット深度縮小部13、画像信号符号化部14、復号モジュール50、差分生成部15、第1のコスト算出部16、第2のコスト算出部17、ビット深度変換予測判定部18、符号化ストリーム出力部19を備える。ここで、「モジュール」とは、装置のサブセットであり、ある機能を実現するひとまとまりの部品のことである。なお、本符号化装置10は、種々のイントラ符号化方式を実行し、各イントラ符号化ブロックに対して最適な符号化方式を用いて符号化を行う符号化システムに、階層符号化方式用のモジュールとして備えられることが想定される。イントラ符号化方式の例としては、H.264で規定されるイントラ予測を挙げることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an encoding device (image encoding device) including a decoding module (image decoding module) according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of an encoding device 10 including a
The encoding apparatus 10 is an apparatus that encodes an image signal by the hierarchical encoding method according to the present invention, and includes an image
画像信号入力部11は、外部から符号化の対象となるNビット(第1のビット深度)の画像信号を入力する。
ビット深度変換量設定部12は、画像信号入力部11が入力した画像信号のビット深度を縮小するビット数を示すビット深度変換量Δを設定する。
ビット深度縮小部13は、画像信号入力部11が入力した画像信号のビット深度をビット深度変換量Δだけ縮小し、N−Δビット(第2のビット深度)の下位階層信号を生成する。具体的には、画像信号入力部11が入力した画像信号のビット深度をビット深度変換量Δだけ右シフトする。
画像信号符号化部14は、ビット深度縮小部13が生成した下位階層信号を符号化する。
The image
The bit depth conversion
The bit
The image
復号モジュール50は、N−Δビットの下位階層信号を復号化し、Nビットの画像信号である上位階層予測信号を生成するモジュールである。なお、上位階層予測信号は、下位階層信号から復号された信号であり、画像信号入力部11が入力したNビットの画像信号と必ずしも一致しない。
符号化装置10に備えられた復号モジュール50は、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号から上位階層予測信号を再構築する。
差分生成部15は、復号モジュール50が再構築した上位階層予測信号と画像信号入力部11が入力した画像信号との差分を示す上位階層残差信号(差分信号)を生成する。
The
The
The
第1のコスト算出部16は、画像信号入力部11が入力した画像信号に対する復号モジュール50が生成した上位階層予測信号のノイズと、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号のデータ量とを重み付き加算することでRD(Rate−Distortion)コストを算出する。
第2のコスト算出部17は、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号と差分生成部15が生成した上位階層残差信号のデータ量とを用いてRDコストを算出する。
The first
The second
ビット深度変換予測判定部18は、第1のコスト算出部16と第2のコスト算出部17が算出したRDコストを比較し、上位階層残差信号を用いた復号を行うか否かを示すビット深度予測誤差スキップフラグをONにするかOFFにするかを判定する。なお、符号化ストリームに含まれるビット深度予測誤差スキップフラグがONの場合、符号化ストリームを復号する際に上位階層残差信号を用いない。他方、ビット深度予測誤差スキップフラグがOFFの場合、符号化ストリームを復号する際に上位階層残差信号を用いる。
The bit depth conversion
符号化ストリーム出力部19は、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号と、ビット深度変換量設定部12が設定したビット深度変換量Δと、ビット深度変換予測判定部18が生成したビット深度予測誤差スキップフラグとを少なくとも含む符号化ストリームを生成する。なお、符号化ストリーム出力部19は、ビット深度予測誤差スキップフラグがONの場合、差分生成部15が生成した上位階層残差信号を符号化ストリームに含め、ビット深度予測誤差スキップフラグがOFFの場合、上位階層残差信号を符号化ストリームに含めない。
The encoded
次に、符号化装置10が備える復号モジュール50の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による復号モジュール50の構成を示す概略ブロック図である。
復号モジュール50は、符号入力部51、画像信号復号部52、ビット深度拡張部53、再構築部54を備える。
符号入力部51は、復号対象となる符号化された画像信号を入力する。
画像信号復号部52は、符号入力部51が入力した符号化された画像信号を復号する。なお、本実施形態において画像信号復号部52は、画像信号の復号処理を行うものであり、逆量子化処理、インループフィルタ処理といった実数演算を必要とする処理を含み、そうした処理によって得られた画像信号の整数部分(N−Δビットの信号)と、同画像信号の小数部分(上位Δビットの信号)を出力する。インループフィルタの例としては、画像信号のブロック分割によるブロック歪みを低減するためのデブロッキングフィルタ、復号信号と原信号との差分信号の二乗誤差和を最小化するためのウイナーフィルタがある。インループフィルタの出力信号は、フレーム間予測の参照信号生成に用いられ、符号化ループの内部に位置することから、インループフィルタと呼ばれる。
ビット深度拡張部53は、外部からビット深度変換量Δを入力し、画像信号復号部52が復号した画像信号のビット深度を、ビット深度変換量Δだけ拡張する。具体的には、当該画像信号の整数部分(N−Δビット)及び小数部分の上位Δビットをビット深度変換量Δだけ左シフトする。
再構築部54は、ビット深度拡張部53によって出力された画像信号の整数部分(N−Δビット)をビット深度変換量Δだけ左シフトして得た整数値信号(Nビット)と当該画像信号の小数部分の上位Δビットをビット深度変換量Δだけ左シフトして得た整数値信号(Δビット)とを加算することで、上位階層予測信号を生成する。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
The
The image
The bit
The reconstructing
次に、符号化装置10による動画像の符号化動作について説明する。
本符号化装置10を備える符号化システムは、入力信号を読み込むと、イントラ符号化ブロック毎に種々のイントラ符号化方式による符号化を行い、最適なイントラ符号化方式による符号を符号化ストリームとして出力する。本符号化装置10は、イントラ符号化方式のうち、階層符号化方式を行う。
Next, a moving image encoding operation by the encoding device 10 will be described.
When an input system reads an input signal, the encoding system including the encoding apparatus 10 performs encoding using various intra encoding schemes for each intra encoding block, and outputs codes based on the optimal intra encoding scheme as encoded streams. To do. The present encoding device 10 performs a hierarchical encoding method among the intra encoding methods.
図3は、符号化装置10による動画像の符号化動作を示すフローチャートである。
符号化システムがイントラ符号化ブロック(Nビット画像信号)を各イントラ符号化方式を実行するモジュールに出力すると、本実施形態による符号化装置10の画像信号入力部11は、符号化システムから当該Nビット画像信号を入力する(ステップS101)。次に、ビット深度縮小部13は、画像信号入力部11が入力した画像信号からビット深度Nを読み出す(ステップS102)。
FIG. 3 is a flowchart showing a moving image encoding operation performed by the encoding apparatus 10.
When the encoding system outputs an intra-encoded block (N-bit image signal) to a module that executes each intra-encoding method, the image
次に、ビット深度変換量設定部12は、画像信号入力部11が入力した画像信号のビット深度の縮小に用いるビット深度変換量Δを設定する(ステップS103)。なお、ビット深度変換量設定部12は、画像信号から最適なビット深度変換量Δを予測することでビット深度変換量Δを設定しても良いし、予め定められた値をビット深度変換量Δとして設定しても良い。
次に、ビット深度縮小部13は、画像信号入力部11が入力した画像信号の各ビットを、ビット深度変換量Δだけ右シフト処理することで、N−Δビットの下位階層信号を生成する(ステップS104)。
Next, the bit depth conversion
Next, the bit
次に、画像信号符号化部14は、ビット深度縮小部13が生成した下位階層信号に対して符号化処理を行うことで、下位階層信号の符号化データを作成する(ステップS105)。次に、復号モジュール50は、下位階層信号を復号し、Nビットの上位階層予測信号を再構築する(ステップS106)。
Next, the image
以下に、復号モジュール50による上位階層予測信号の再構築動作について説明する。
図4は、復号モジュール50による上位階層予測信号の再構築動作を示すフローチャートである。
復号モジュール50の符号入力部51は、画像信号符号化部14から符号化された下位階層信号を入力する(ステップS501)。次に、画像信号復号部52は、インループフィルタ処理における実数演算によって符号入力部51が入力した下位階層信号を復号する(ステップS502)。このとき、画像信号復号部52は、実数演算によって得られた計算結果の整数部分(N−Δビット)及び小数部分の上位Δビットをビット深度拡張部53に出力する。
Below, the reconstruction operation | movement of the upper layer prediction signal by the
FIG. 4 is a flowchart showing the reconstruction operation of the upper layer prediction signal by the
The
次に、ビット深度拡張部53は、ビット深度変換量設定部12からビット深度変換量Δを読み出し、画像信号復号部52から入力した画像信号の整数部分(N−Δビット)及び小数部分の上位Δビットをビット深度変換量Δだけ左シフトする(ステップS503)。次に、再構築部54は、ビット深度拡張部53によって出力された画像信号の整数部分(N−Δビット)をビット深度変換量Δだけ左シフトして得た整数値信号(Nビット)と画像信号の小数部分の上位Δビットをビット深度変換量Δだけ左シフトして得た整数値信号(Δビット)とを加算することで、上位階層予測信号(Nビット)を再構築する(ステップS504)。
このように、復号モジュール50の画像信号復号部52は、従来のインループフィルタ処理においては実数演算結果の小数部分を丸め処理することで復号していたものを、実数部と小数部分とをそれぞれ出力し、それを足し合わせる。つまり、本実施形態によれば、インループフィルタ処理の実数演算の精度を上位階層のビット深度に合わせて復号を行う。これにより、従来の復号処理より入力信号に近い上位階層予測信号を生成することができる。
Next, the bit
In this way, the image
復号モジュール50が上位階層予測信号を再構築すると(ステップS106)、差分生成部15は、復号モジュール50が再構築した上位階層予測信号と入力部が入力した画像信号との差分を算出し、その差分信号である上位階層残差信号を生成する(ステップS107)。次に、差分生成部15は、当該上位階層残差信号を符号化する(ステップS108)。
When the
次に、第1のコスト算出部16は、上位階層残差信号を用いない場合のRDコストである第1のコストを算出する(ステップS109)。具体的には、第1のコスト算出部16は、まず画像信号入力部11が入力した画像信号と、復号モジュール50の再構築部54が再構築した上位階層予測信号との差分値の二乗和を算出することで、誤差の大きさD1を算出する。次に、第1のコスト算出部16は、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号のデータ量R1を読み出す。そして、以下に示す式(1)を用いて、第1のコストC1を算出する。
C1=D1+λ・R1 ・・・(1)
但し、λはラグランジュ乗算子である。
Next, the first
C 1 = D 1 + λ · R 1 (1)
Where λ is a Lagrange multiplier.
次に、第2のコスト算出部17は、上位階層残差信号を用いる場合のRDコストである第2のコストを算出する(ステップS110)。具体的には、第2のコスト算出部17は、画像信号符号化部14が符号化した下位階層信号のデータ量R2aと差分生成部15が生成した上位階層残差信号のデータ量R2bを読み出す。そして、以下に示す式(2)を用いて、第2のコストC2を算出する。
C2=D2+λ・(R2a+R2b) ・・・(2)
但し、D2は、画像信号入力部11が入力した画像信号に対する、上位階層予測信号と上位階層残差信号を用いて再構築した復号信号の差分信号の二乗和の大きさを示す値である。
Next, the second
C 2 = D 2 + λ · (R 2a + R 2b ) (2)
However, D 2 is to the image signal by the image
次に、ビット深度変換予測判定部18は、第1のコストが第2のコスト未満であるか否かを判定する(ステップS111)。第1のコストが第2のコスト未満である場合(ステップS111:YES)、上位階層残差信号を用いないほうが、RDコストが低いことを示すため、ビット深度変換予測判定部18は、ビット深度予測誤差スキップフラグをONにする(ステップS112)。そして、符号化ストリーム出力部19は、画像信号符号化部14が生成した下位階層信号、ビット深度変換量設定部12が設定したビット深度変換量Δ、及びビット深度変換予測判定部18が生成したビット深度予測誤差スキップフラグを、符号化ストリームとして出力する(ステップS113)。
Next, the bit depth conversion
他方、第1のコストが第2のコスト以上である場合(ステップS111:NO)、上位階層残差信号を用いるほうが、RDコストが低いことを示すため、ビット深度変換予測判定部18は、ビット深度予測誤差スキップフラグをOFFにする(ステップS114)。そして、符号化ストリーム出力部19は、画像信号符号化部14が生成した下位階層信号、差分生成部15が生成した上位階層残差信号、ビット深度変換量設定部12が設定したビット深度変換量Δ、及びビット深度変換予測判定部18が生成したビット深度予測誤差スキップフラグを、符号化ストリームとして出力する(ステップS115)。
On the other hand, when the first cost is equal to or higher than the second cost (step S111: NO), the RD cost is lower when the higher layer residual signal is used. The depth prediction error skip flag is turned off (step S114). Then, the encoded
これにより、符号化装置10は、上位階層残差信号を用いる符号化ストリームと用いない符号化ストリームのうち、RDコストが少ないものを出力することができる。また、本実施形態によれば、復号モジュール50が従来の復号処理より入力信号に近い上位階層予測信号を生成するため、差分生成部15が生成する上位階層残差信号は、従来の上位階層残差信号よりデータ量が小さくなる。
As a result, the encoding apparatus 10 can output an encoded stream that uses an upper layer residual signal and an encoded stream that does not use the lower RD cost. Further, according to the present embodiment, since the
次に、本発明の一実施形態による復号モジュール50を備える復号装置(画像復号装置)について説明する。
図5は、本発明の一実施形態による復号モジュール50を備える復号装置20の構成を示す概略ブロック図である。
復号装置20は、符号化装置10によって符号化された画像信号を復号する装置であり、符号化ストリーム入力部21、ビット深度変換量復号部22、符号信号出力部23、復号モジュール50、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24、差分復号部25、差分反映部26を備える。なお、本復号装置20は、種々のイントラ符号化方式によって符号化されたイントラ符号化ブロックを含む符号化ストリームを復号する復号システムに、階層符号化方式用のモジュールとして備えられることが想定される。
Next, a decoding device (image decoding device) including the
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the decoding device 20 including the
The decoding device 20 is a device that decodes the image signal encoded by the encoding device 10, and includes an encoded
符号化ストリーム入力部21は、外部から復号の対象となる符号化ストリームを入力する。
ビット深度変換量復号部22は、符号化ストリームに含まれるビット深度変換量Δを復号する。
符号信号出力部23は、符号化ストリーム入力部21に含まれる下位階層信号を抽出し、復号モジュール50に出力する。
復号モジュール50は、符号信号出力部23から下位階層信号を入力し、上位階層予測信号を生成する。なお、復号装置20が備える復号モジュール50は、符号化装置10が備える復号モジュール50と同一の機能を有するものである。
ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24は、符号化ストリーム入力部21に含まれるビット深度予測誤差スキップフラグを復号する。
差分復号部25は、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24が復号したビット深度予測誤差スキップフラグがOFFを示す場合に、符号化ストリーム入力部21に含まれる上位階層残差信号を復号する。
差分反映部26は、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24が復号したビット深度予測誤差スキップフラグがOFFを示す場合に、復号モジュール50が復号した上位階層予測信号と差分復号部25が復号した上位階層残差信号とを加算することで、復号信号を生成する。なお、差分反映部26は、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24が復号したビット深度予測誤差スキップフラグがONを示す場合、復号モジュール50が復号した上位階層予測信号をそのまま復号信号として出力する。
The encoded
The bit depth conversion
The code
The
The bit depth prediction error skip
The
When the bit depth prediction error skip flag decoded by the bit depth prediction error skip
次に、復号装置20による動画像の復号動作について説明する。
本復号装置20を備える復号システムは、符号化ストリームを読み込むと、イントラ符号化方式を特定し、当該イントラ符号化方式の復号を行うモジュールに符号化ストリームを出力する。本復号装置20は、イントラ符号化方式のうち、階層符号化方式による復号を行う。
Next, a moving image decoding operation by the decoding device 20 will be described.
When the decoding system including the present decoding device 20 reads the encoded stream, the decoding system 20 identifies the intra encoding scheme and outputs the encoded stream to a module that performs decoding of the intra encoding scheme. The present decoding device 20 performs decoding using a hierarchical coding method among intra coding methods.
図6は、復号装置20による動画像の復号動作を示すフローチャートである。
復号システムが符号化ストリームを復号装置20に出力すると、本実施形態による復号装置20の符号化ストリーム入力部21は、復号システムから当該符号化ストリームを入力する(ステップS201)。次に、ビット深度変換量復号部22は、符号化ストリーム入力部21が入力した符号化ストリームに含まれるビット深度変換量Δを復号する(ステップS202)。
FIG. 6 is a flowchart showing a moving image decoding operation performed by the decoding device 20.
When the decoding system outputs the encoded stream to the decoding device 20, the encoded
次に、符号信号出力部23は、符号化ストリーム入力部21が入力した符号化ストリームから下位階層信号を抽出し、復号モジュール50に出力する(ステップS203)。次に、復号モジュール50は、符号信号出力部23から入力した下位階層信号とビット深度変換量復号部22が復号したビット深度変換量Δを用いて、上位階層予測信号を再生する(ステップS204)。なお、復号モジュール50による上位階層予測信号の再生動作は、上述したステップS501〜S504(図4)の動作と同じである。
Next, the code
次に、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24は、符号化ストリームに含まれるビット深度予測誤差スキップフラグを復号する(ステップS205)。次に、ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部24は、ビット深度予測誤差スキップフラグがONを示すか否かを判定する(ステップS206)。
Next, the bit depth prediction error skip
ビット深度予測誤差スキップフラグがONを示す場合(ステップS206:YES)、符号化ストリームには上位階層残差信号が含まれないため、また上位階層残差信号を用いない復号を指示するものであるため、差分反映部26は、復号モジュール50が復号した上位階層予測信号をそのまま復号信号として出力する(ステップS207)。
他方、ビット深度予測誤差スキップフラグがOFFを示す場合(ステップS206:NO)、差分復号部25は、符号化ストリームに含まれる上位階層残差信号を復号する(ステップS208)。次に、差分反映部26は、復号モジュール50が復号した上位階層予測信号に、差分復号部25が復号した上位階層残差信号を加算し、当該信号を復号信号として出力する(ステップS209)。
これにより、復号装置20は、符号化装置10によって符号化された画像信号を復号することができる。
When the bit depth prediction error skip flag indicates ON (step S206: YES), the encoded stream does not include an upper layer residual signal, and instructs decoding without using the upper layer residual signal. Therefore, the
On the other hand, when the bit depth prediction error skip flag indicates OFF (step S206: NO), the
Thereby, the decoding device 20 can decode the image signal encoded by the encoding device 10.
以下に、本実施形態による復号モジュール50が備える画像信号復号部52の処理について説明する。
次に、復号モジュール50が備える画像信号復号部52の構成について説明する。
図7は、画像信号復号部52の構成を示す概略ブロック図である。
画像信号復号部52は、エントロピー復号処理部521、逆変換・逆量子化処理部522、イントラ予測処理部523、フレーム記憶部524、動きベクトル復号部525、インター予測処理部526、加算部527、インループフィルタ処理部528を備える。
Below, the process of the image
Next, the configuration of the image
FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of the image
The image
エントロピー復号処理部521は、符号化された画像信号に対してエントロピー復号処理を行い、量子化インデックスを生成する。また、符号化された画像信号から予測方法を示す情報を復号する。
逆変換・逆量子化処理部522は、エントロピー復号処理部521が生成した量子化インデックスに対して逆量子化・逆変換処理を行い、予測誤差を生成する。逆変換処理としては、例えば離散コサイン変換などが挙げられる。
イントラ予測処理部523は、エントロピー復号処理部521が復号した予測方法を示す情報が、イントラ予測処理を示す場合、符号化された画像情報からイントラ予測に必要な予測モードの情報を復号し、イントラ予測を行い、予測信号を生成する。
The entropy
The inverse transform / inverse
When the information indicating the prediction method decoded by the entropy
フレーム記憶部524は、過去のフレームの画像信号を記憶する。
動きベクトル復号部525は、符号化された画像信号から動きベクトル情報を復号する。ここで、複数参照フレームを用いる場合、動きベクトル情報には参照フレームを指定するインデックスが含まれる。また、小数画素位置を参照する場合に、補間画像生成に必要な補間フィルタ係数が伝送されている場合、動きベクトル情報にはそうしたフィルタの情報も含まれる。
インター予測処理部526は、エントロピー復号処理部521が復号した予測方法を示す情報が、インター予測処理を示す場合、復号された動きベクトル情報を用いてインター予測を行い、予測信号を生成する。
加算部527は、イントラ予測処理部523またはインター予測処理部526が生成した予測信号と、逆変換・逆量子化処理部522が生成した予測誤差とを加算することで復号信号を生成する。
インループフィルタ処理部528は、復号信号に対してデブロッキング処理、もしくは復号信号に対するウイナーフィルタに基づく符号化歪(復号信号と原信号との差分信号の二乗誤差和)低減処理を行い、処理後の復号信号から整数部分の信号(N−Δビット信号)と小数部分の信号(Δビット信号)とを出力する。また、整数部分の信号をフレーム記憶部524に記録する。
The
The motion
When the information indicating the prediction method decoded by the entropy
The adding
The in-loop
次に、上述した下位階層信号の復号処理(ステップS502)の詳細な動作について説明する。
図8は、本実施形態による下位階層信号の復号処理の動作を示すフローチャートである。
まず、エントロピー復号処理部521は、下位階層信号の符号化データを読み込む(ステップS601)。下位階層信号の符号化データを読み込むと、エントロピー復号処理部521は、イントラ予測処理、インター予測処理の単位となる矩形領域(符号化単位ユニットと呼ぶ)毎に以下のステップS603〜S612の処理を実行する(ステップS602)。
Next, the detailed operation of the above-described decoding process of the lower layer signal (step S502) will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the lower layer signal decoding process according to this embodiment.
First, the entropy
エントロピー復号処理部521は、下位階層信号の符号化データに対してエントロピー復号処理を行い、量子化インデックスを生成する(ステップS603)。次に、逆変換・逆量子化処理部522は、エントロピー復号処理部521が生成した量子化インデックスに対して逆量子化・逆変換処理を行い、予測残差信号を生成する(ステップS604)。次に、エントロピー復号処理部521は、予測方法を示す情報を復号し、予測方法としてイントラ予測処理が指定されているか、インター予測処理が指定されているかを判定する(ステップS605)。
The entropy
予測方法としてイントラ予測処理が指定されている場合(ステップS605:YES)、イントラ予測処理部523は、イントラ予測に必要な予測モードの情報を復号し、イントラ予測を行い、予測信号を生成する(ステップS606)。他方、予測方法としてインター予測処理が指定されている場合(ステップS605:NO)、動きベクトル復号部525は、下位階層信号の符号化データに含まれる動きベクトル情報の符号化データを入力し、エントロピー復号処理を行い、動きベクトル情報を生成する(ステップS607)。次に、インター予測処理部526は、動きベクトル復号部525が復号した動きベクトル情報とフレーム記憶部524が記憶する過去のフレーム情報とを用いてインター予測を行い、予測信号を生成する(ステップS608)。
When the intra prediction process is designated as the prediction method (step S605: YES), the intra
ステップS606またはステップS608で予測信号を生成すると、加算部527は、イントラ予測処理部523またはインター予測処理部526が生成した予測信号と逆変換・逆量子化処理部522が生成した予測残差信号とを加算することで、復号信号を生成する(ステップS609)。次に、インループフィルタ処理部528は、復号信号に対してデブロッキング処理を行い、処理後の復号信号を実数値として出力する(ステップS610)。次に、インループフィルタ処理部528は、処理後の復号信号から整数部分の信号と小数部分の信号とをそれぞれ出力する(ステップS611)。また、インループフィルタ処理部528は、整数部分の信号をフレーム記憶部524に記録する(ステップS612)。
When the prediction signal is generated in step S606 or step S608, the adding
上記ステップS603〜S612の処理を全ての符号化単位ユニットに対して実行すると(ステップS613)、画像信号復号部52は、復号処理を終了する。
When the processes in steps S603 to S612 are performed on all the coding unit units (step S613), the image
本実施形態による復号モジュール50によれば、画像信号復号部52が復号した画像信号の整数部分(N−Δビット)をビット深度変換量だけ左シフトして得た整数値信号(Nビット)と当該画像信号の小数部分の上位Δビットをビット深度変換量Δだけ左シフトして得た整数値信号(Δビット)を加算することで上位階層予測信号を生成する。これにより、元の画像信号と上位階層予測信号との差が小さくなるため、符号化装置10の処理による上位階層残差信号のデータ量を削減することができる。
According to the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、ビット深度変換方法としてビットシフト法を用いる場合を説明したが、これに限られず、四捨五入法やテーブル参照法などを用いても良い。
As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
For example, in this embodiment, the case where the bit shift method is used as the bit depth conversion method has been described. However, the present invention is not limited to this, and a rounding method, a table reference method, or the like may be used.
四捨五入法とは、以下に示すビット深度変換方法である。
ビット深度変換の際には、入力信号の下位Δ番目のビットに1を加算し、同じレジスタ内の各ビットを、Δビットだけ右シフトする。一方、逆ビット深度変換の際には、Δビットだけ左シフトし、下位ビットを0で埋める。
The rounding off method is a bit depth conversion method shown below.
In the bit depth conversion, 1 is added to the lower Δth bit of the input signal, and each bit in the same register is right shifted by Δ bits. On the other hand, at the time of inverse bit depth conversion, the left bit is shifted by Δ bits and lower bits are filled with 0.
テーブル参照法とは、以下に示すビット深度変換方法である。
Nビットの画像信号からN−Δビットの低ビット深度画像信号への変換処理は、2N通りの信号値x(x=0、…、2N−1)を、2N−Δ通りの信号値y(y=0、…、2N−Δ−1)に対応付ける処理である。そのため、この対応関係を記述する事が低ビット深度画像信号への変換処理を規定する事になる。そこで、別途、定められた対応関係に基づき、ビット深度変換処理を行い、さらに、同対応関係に基づき、信号値y(y=0、…、2N−Δ−1)に対して、対応する信号値x(x=0、…、2N−1)を格納したルックアップテーブルを用意する。そして、当該ルックアップテーブルに基づいて、逆ビット深度変換処理を行う。なお、ルックアップテーブルは2N−Δ次元の配列である。なお、ルックアップテーブルにおける対応関係の例としては、画像毎にビット深度予測誤差信号の二乗和を最小化するような対応関係を用いることが好ましい。
The table reference method is a bit depth conversion method described below.
The conversion process from an N-bit image signal to an N-Δ bit low bit depth image signal is performed by converting 2 N signal values x (x = 0,..., 2 N −1) into 2 N-Δ signals. This is a process of associating with the value y (y = 0,..., 2 N−Δ −1). Therefore, describing this correspondence relationship defines the conversion process to a low bit depth image signal. Therefore, a bit depth conversion process is performed based on a separately determined correspondence, and further, the signal value y (y = 0,..., 2 N−Δ −1) is handled based on the correspondence. A look-up table storing signal values x (x = 0,..., 2 N−1 ) is prepared. Then, an inverse bit depth conversion process is performed based on the lookup table. The look-up table is a 2 N-Δ dimensional array. As an example of the correspondence relationship in the lookup table, it is preferable to use a correspondence relationship that minimizes the sum of squares of the bit depth prediction error signal for each image.
ビット深度予測誤差信号の二乗和を最小化するような対応関係の例を以下に示す。xが4通りの値(0,1,2,3)を取り得る信号であり(N=2に相当)、各値(0,1,2,3)の頻度が、10,1,1,10であったとする。このとき、Δ=1に設定し、上記のxを2通りの値をもつyに対応付ける場合を考える。ここで、ビット深度予測誤差信号の二乗和を最小化するためには、x=0;1については、y=0に変換し、x=2;3については、y=1に変換する。このとき、逆ビット深度変換処理に用いるルックアップテーブルT[]は、T[0]=0,T[1]=3として構成される。
上記したように、2N通りの画素値で構成される画像信号を読み込み、同画素値を2N−Δ通りに近似する際に、近似により発生する誤差を最小化するような2N−Δ通りの画素値を設定することで、上位階層残差信号を低減することができ、符号化効率を向上させることができる。
An example of the correspondence relationship that minimizes the sum of squares of the bit depth prediction error signal is shown below. x is a signal that can take four values (0, 1, 2, 3) (corresponding to N = 2), and the frequency of each value (0, 1, 2, 3) is 10, 1, 1, Suppose that it was 10. At this time, it is assumed that Δ = 1 is set and the above x is associated with y having two values. Here, in order to minimize the sum of squares of the bit depth prediction error signal, x = 0: 1 is converted to y = 0, and x = 2; 3 is converted to y = 1. At this time, the lookup table T [] used for the inverse bit depth conversion processing is configured as T [0] = 0, T [1] = 3.
As described above, reads the image signal formed by the pixel values of 2 N Street, when approximating the same pixel value as 2 N-delta, 2 so as to minimize the error caused by approximation N-delta By setting the street pixel value, it is possible to reduce the upper layer residual signal and improve the coding efficiency.
なお、本実施形態では、符号化装置10が、ビット深度変換量Δをイントラ符号化ブロック単位で指定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、ビット深度変換量Δをシーケンス単位で指定しても良いし、フレーム単位で指定しても良いし、またビット深度変換量Δとして予め定められた固定値を用いても良い。なお、ビット深度変換量Δとして固定値を用いる場合、符号化装置10及び復号装置20において予めビット深度変換量Δの値を共有しておけば、符号化ストリームに含めて伝送する必要がない。また、複数のイントラ符号化ブロックからなる集合において、ビット深度変換量Δを共有しても良い。この場合、同集合においてビット深度変換量を共有することを示す情報に基づき、同情報がビット深度変換量の共有を示した場合、それに続き、ビット深度変換量Δを一度だけ伝送することで、イントラ符号化ブロック毎にビット深度変換量を符号化する必要が無くなる。 In the present embodiment, the case has been described in which the encoding device 10 designates the bit depth conversion amount Δ in units of intra-encoded blocks, but is not limited thereto. For example, the bit depth conversion amount Δ may be specified in units of sequences, may be specified in units of frames, or a predetermined fixed value may be used as the bit depth conversion amount Δ. When a fixed value is used as the bit depth conversion amount Δ, if the encoding device 10 and the decoding device 20 share the value of the bit depth conversion amount Δ in advance, there is no need to include and transmit in the encoded stream. Also, the bit depth conversion amount Δ may be shared in a set of a plurality of intra-coded blocks. In this case, based on the information indicating that the bit depth conversion amount is shared in the same set, when the same information indicates sharing of the bit depth conversion amount, subsequently, by transmitting the bit depth conversion amount Δ only once, It is not necessary to encode the bit depth conversion amount for each intra-coded block.
また、符号化対象がカラー画像である場合は、全色チャネルに対して共通のビット深度変換量Δを用いても良いし、色チャネル毎に個別のビット深度変換量Δを用いても良い。
具体的には、符号化装置10は、各色チャネルの信号を読み込み、同一の符号化歪を実現するために必要となる発生符号量を少なく抑えることが可能となるビット深度変換量を色チャネル毎に適応的に制御する。これにより、全色チャネルの信号に対する発生符号量を低減することができ、符号化効率が向上することとなる。この場合、符号化装置10、復号装置20に備えられる復号モジュール50の符号入力部51、画像信号復号部52、ビット深度拡張部53、再構築部54は、色チャネル毎に復号処理を行う。
When the encoding target is a color image, a common bit depth conversion amount Δ may be used for all color channels, or an individual bit depth conversion amount Δ may be used for each color channel.
Specifically, the encoding apparatus 10 reads the signal of each color channel, and sets the bit depth conversion amount for each color channel that can suppress the generated code amount required to realize the same encoding distortion. To adaptively control. As a result, the amount of generated codes for all color channel signals can be reduced, and the encoding efficiency is improved. In this case, the
なお、本実施形態では、符号化装置10が、ビット深度予測誤差スキップフラグをイントラ符号化ブロック単位で指定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、ビット深度予測誤差スキップフラグをシーケンス単位で指定しても良いし、フレーム単位で指定しても良いし、またビット深度予測誤差スキップフラグとして予め定められた固定値を用いても良い。なお、ビット深度予測誤差スキップフラグとして固定値を用いる場合、符号化装置10は、第1のコスト算出部16及び第2のコスト算出部17を備えなくても良い。特に、ビット深度予測誤差スキップフラグが固定値でONを示す場合、符号化装置10は、差分生成部15をも備える必要が無くなる。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the encoding apparatus 10 designated the bit depth prediction error skip flag per intra coding block, it is not restricted to this. For example, the bit depth prediction error skip flag may be specified in sequence units, may be specified in frame units, or a predetermined fixed value may be used as the bit depth prediction error skip flag. Note that when a fixed value is used as the bit depth prediction error skip flag, the encoding device 10 may not include the first
図9は、第1の変形例における符号化装置10の動作を示すフローチャートである。
ビット深度予測誤差スキップフラグが固定値でONを示す場合、符号化装置10は、上記実施形態における符号化装置10の動作(図3参照)と異なり、上位階層残差信号の生成、並びに第1のコスト及び第2のコストの算出及び比較を行う必要が無くなる。従って、ビット深度予測誤差スキップフラグが固定値でONを示す場合、符号化装置10は、図9に示すように、少なくともステップS101〜ステップS106の処理を行えば良く、図3に示すステップS107〜ステップS115の処理を行う必要が無い。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the encoding apparatus 10 in the first modification.
When the bit depth prediction error skip flag indicates a fixed value of ON, the encoding apparatus 10 differs from the operation of the encoding apparatus 10 in the above embodiment (see FIG. 3), and generates the upper layer residual signal and the first There is no need to calculate and compare the cost and the second cost. Therefore, when the bit depth prediction error skip flag indicates a fixed value of ON, the encoding apparatus 10 may perform at least steps S101 to S106 as shown in FIG. 9, and steps S107 to S107 shown in FIG. There is no need to perform step S115.
図10は、第1の変形例における復号装置20の動作を示すフローチャートである。
ビット深度予測誤差スキップフラグが固定値でONを示す場合、復号装置20は、上記実施形態における復号装置20の動作(図6参照)と異なり、ビット深度予測誤差スキップフラグの判定を行う必要が無くなる。従って、ビット深度予測誤差スキップフラグが固定値でONを示す場合、復号装置20は、図10に示すように、図6に示すステップS206による判定処理を行う必要がなく、また図6に示すステップS208、ステップS209による上位階層残差信号を伴う処理を行う必要が無くなるため、符号化・復号処理の演算量を低減させることができる。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the decoding device 20 in the first modification.
When the bit depth prediction error skip flag indicates a fixed value of ON, the decoding device 20 does not need to determine the bit depth prediction error skip flag, unlike the operation of the decoding device 20 in the above embodiment (see FIG. 6). . Therefore, when the bit depth prediction error skip flag indicates a fixed value of ON, the decoding device 20 does not need to perform the determination process in step S206 illustrated in FIG. 6 as illustrated in FIG. 10, and the step illustrated in FIG. Since it is not necessary to perform the process accompanied by the upper layer residual signal in S208 and Step S209, the calculation amount of the encoding / decoding process can be reduced.
また、本実施形態では、復号モジュール50の画像信号復号部52が実数演算で生じた整数部分の画像信号と小数部分の画像信号をそれぞれ出力し、再構築部54が当該整数部分の画像信号と小数部分の画像信号を左へビットシフトし、その後、両信号を加算することで、上位階層予測信号を生成する場合を説明したが、これに限られない。例えば、画像信号復号部52が整数部分の画像信号のみを出力するようにし、再構築部54が、当該整数部分の画像信号と予め定められたΔビットの固定値とを加算することで上位階層予測信号を生成しても良い。
また、再構築部54が、上位階層残差信号のフレーム内の総和を最小化するようなΔビットの値を算出し、当該値と整数部分の画像信号とを加算することで上位階層予測信号を生成しても良い。具体的には、元の画像信号の下位Δビットを読み込み、同下位ビットに対する近似誤差を最小化するようなΔビットの値を予め設定しておくことで、上位階層残差信号を低減することができ、これにより符号化効率が向上することができる。なお、「近似誤差を最小化するようなΔビットの値」には、近似誤差を最小化する値に加え、当該値に近似する値も含まれる。
In the present embodiment, the image
In addition, the
小数部分の出力を行わない場合、画像信号復号部52の構成・作用は、以下に示すようになる。
図11は、第1の変形例における画像信号復号部52の構成を示す概略ブロック図である。
図11に示す画像信号復号部52は、上記実施形態における画像信号復号部52(図7参照)と異なり、画像信号の整数部分(N−Δビット)をフレーム記憶部524から取得できる構成となっており、画像信号の小数部分(Δビット)が出力されない構成となっている。これにより、インループフィルタ処理部528の後段に出力用のバッファを設ける必要が無くなる。
When the fractional part is not output, the configuration / action of the image
FIG. 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the image
Unlike the image signal decoding unit 52 (see FIG. 7) in the above embodiment, the image
図12は、第1の変形例における画像信号復号部52の動作を示すフローチャートである。
上記実施形態における画像信号復号部52は、ステップS611においてインループフィルタ処理部528が、処理後の復号信号から整数部分の信号と小数部分の信号とをそれぞれ出力する(図8参照)。他方、小数部分の画像信号を用いない場合、図8に示すステップS611の処理に代えて、図12に示すようにフレーム記憶部524が画像信号の整数部分の信号を出力することとなる(ステップS614)。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the image
In step S611, the in-loop
また、本実施形態では、復号モジュール50の画像信号復号部52がインループフィルタ処理部528を備える場合を説明したが、これに限られず、インループフィルタ処理部528を備えていなくても良い。この場合、整数部分の画像信号及び小数部分の画像信号は、逆変換・逆量子化処理部522から出力されることとなる。
In this embodiment, the case where the image
画像信号復号部52がインループフィルタ処理部528を備えない場合、画像信号復号部52の構成・作用は、以下に示すようになる。
図13は、第2の変形例における画像信号復号部52の構成を示す概略ブロック図である。
図13に示す画像信号復号部52は、上記実施形態における画像信号復号部52(図7参照)と異なり、インループフィルタ処理部528を備えず、逆変換・逆量子化処理部522から出力される画像信号の整数部分を格納するバッファである整数部分格納部529と、当該画像信号の小数部分を格納するバッファである小数部分格納部530とを備える。加算部527は、イントラ予測処理部523またはインター予測処理部526が生成した予測信号と、整数部分格納部529が格納する信号とを加算することで復号信号を生成する。そして、画像信号の整数部分は、フレーム記憶部524から取得できる構成となっており、画像信号の小数部分は、小数部分格納部530から取得できる構成となっている。
When the image
FIG. 13 is a schematic block diagram showing the configuration of the image
Unlike the image signal decoding unit 52 (see FIG. 7) in the above embodiment, the image
図14は、第2の変形例における画像信号復号部52の動作を示すフローチャートである。
インループフィルタ処理部528を備えない場合、ステップS604で逆変換・逆量子化処理部522が予測残差信号を生成した後に、逆変換・逆量子化部522が、予測残差信号の整数部分を整数部分格納部528に格納し、予測残差信号の小数部分を小数部分格納部529に格納する。これにより、予測残差信号の小数部分が整数部分格納部528から出力される(ステップS615)。そして、図8に示すステップS610によるインループフィルタ処理をスキップして、図8に示すステップS611の処理に代えて、フレーム記憶部524が画像信号の整数部分の信号を出力する(ステップS614)。
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the image
When the in-loop
また、画像信号復号部52がインループフィルタ処理部528を備えない場合において、小数部分の出力を行わないとき、画像信号復号部52の構成・作用は、以下に示すようになる。
図15は、第3の変形例における画像信号復号部52の構成を示す概略ブロック図である。
図15に示す画像信号復号部52は、上記実施形態における画像信号復号部52(図7参照)と異なり、インループフィルタ処理部528を備えない。そして、画像信号の整数部分は、フレーム記憶部524から取得できる構成となっており、画像信号の小数部分は出力されない構成となっている。
Further, when the image
FIG. 15 is a schematic block diagram showing the configuration of the image
The image
図16は、第3の変形例における画像信号復号部52の動作を示すフローチャートである。
第3の変形例における画像信号復号部52によれば、図8に示すステップS610によるインループフィルタ処理をスキップして、図8に示すステップS611の処理に代えて、フレーム記憶部524が画像信号の整数部分の信号を出力する(ステップS614)。
FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the image
According to the image
上述の復号モジュール50並びに符号化装置10及び復号装置20は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
The
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
10…符号化装置 11…画像信号入力部 12…ビット深度変換量設定部 13…ビット深度縮小部 14…画像信号符号化部 15…差分生成部 16…第1のコスト算出部 17…第2のコスト算出部 18…ビット深度変換予測判定部 19…符号化ストリーム出力部 20…復号装置 21…符号化ストリーム入力部 22…ビット深度変換量復号部 23…符号信号出力部 24…ビット深度予測誤差スキップフラグ復号部 25…差分復号部 26…差分反映部 50…復号モジュール 51…符号入力部 52…画像信号復号部 53…ビット深度拡張部 54…再構築部 521…エントロピー復号処理部 522…逆変換・逆量子化処理部 523…イントラ予測処理部 524…フレーム記憶部 525…動きベクトル復号部 526…インター予測処理部 527…加算部 528…インループフィルタ処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
Claims (15)
前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力する符号入力部と、
前記符号入力部が入力した符号化された画像信号を復号する画像信号復号部と、
前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張するビット深度拡張部と、
前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築する再構築部と
を備えることを特徴とする画像復号モジュール。 An image decoding module for reconstructing an image signal having a first bit depth that is a predetermined bit depth,
A code input unit for inputting a coded image signal having a second bit depth that is lower than the first bit depth;
An image signal decoding unit for decoding the encoded image signal input by the code input unit;
A bit depth extending unit that extends the bit depth of the image signal to the first bit depth using each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit;
The image signal is regenerated by adding a predetermined bit value having the same number of bits as the difference between the first bit depth and the second bit depth to the image signal whose bit depth has been expanded by the bit depth extension unit. An image decoding module comprising: a reconstructing unit for constructing.
前記再構築部が加算する所定のビット値は、前記画像信号復号部による実数演算の演算結果の小数部分である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像復号モジュール。 The image signal decoding unit performs a real number operation on the image signal input by the code input unit, and outputs an integer part of the calculation result as a decoded image signal,
The image decoding module according to claim 1, wherein the predetermined bit value added by the reconstruction unit is a decimal part of a result of a real number operation performed by the image signal decoding unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像復号モジュール。 The image decoding module according to claim 1, wherein the predetermined bit value added by the reconstruction unit is a value that minimizes an approximation error with respect to lower bits of the original image signal.
前記ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを、前記テーブルに格納された第2のビット深度の値に関連付けられた前記第1のビット深度の値に置換することで、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の画像復号モジュール。 A table for storing the second bit depth value in association with the first bit depth value so as to minimize an error caused by approximation to the first bit depth value;
The bit depth extension unit replaces each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit with the first bit depth value associated with the second bit depth value stored in the table. The image decoding module according to any one of claims 1 to 3, wherein the bit depth of the image signal is expanded to the first bit depth.
前記画像信号復号部、前記ビット深度拡張部、前記再構築部は、色チャネル毎に復号処理を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の画像復号モジュール。 The second bit depth is set for each color channel;
The image decoding module according to any one of claims 1 to 4, wherein the image signal decoding unit, the bit depth extension unit, and the reconstruction unit execute a decoding process for each color channel. .
前記第1のビット深度の画像信号を入力する画像信号入力部と、
前記画像信号入力部が入力した画像信号のビット深度を第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度に縮小するビット深度縮小部と、
前記ビット深度縮小部がビット深度を縮小した画像信号を符号化し、当該符号化した画像信号を前記画像復号モジュールの符号入力部に出力する画像信号符号化部と、
前記画像復号モジュールの再構築部が再構築した画像信号と、前記画像信号入力部が入力した画像信号との差分を示す差分信号を生成する差分生成部と、
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 An image encoding device comprising the image decoding module according to any one of claims 1 to 5,
An image signal input unit for inputting an image signal of the first bit depth;
A bit depth reduction unit that reduces the bit depth of the image signal input by the image signal input unit to a second bit depth that is lower than the first bit depth;
An image signal encoding unit that encodes an image signal in which the bit depth reduction unit has reduced the bit depth and outputs the encoded image signal to a code input unit of the image decoding module;
A difference generation unit that generates a difference signal indicating a difference between the image signal reconstructed by the reconstruction unit of the image decoding module and the image signal input by the image signal input unit;
An image encoding device comprising:
前記画像信号符号化部が符号化した画像信号及び前記差分生成部が生成した差分信号のデータ量によって第2のコストを算出する第2のコスト算出部と、
前記第1のコストが前記第2のコストより低い場合、前記画像信号復号部が復号した画像信号を符号化ストリームとして出力し、前記第1のコストが前記第2のコストより高い場合、前記画像信号復号部が復号した画像信号と前記差分生成部が生成した差分信号とを符号化ストリームとして出力する符号化ストリーム出力部と
を備えることを特徴とする請求項6に記載の画像符号化装置。 Weighted addition of the magnitude of the error of the image signal reconstructed by the reconstruction unit of the image decoding module and the amount of data of the image signal encoded by the image signal encoding unit with respect to the image signal input by the image signal input unit A first cost calculation unit for calculating a first cost by:
A second cost calculation unit that calculates a second cost according to the data amount of the image signal encoded by the image signal encoding unit and the difference signal generated by the difference generation unit;
When the first cost is lower than the second cost, the image signal decoded by the image signal decoding unit is output as an encoded stream, and when the first cost is higher than the second cost, the image The image encoding apparatus according to claim 6, further comprising: an encoded stream output unit that outputs an image signal decoded by the signal decoding unit and a difference signal generated by the difference generation unit as an encoded stream.
前記第2のビット深度の符号化された画像信号、及び前記画像復号モジュールを用いて再構築できる画像信号と元画像信号との差分を示す差分信号を含む符号化ストリームを入力する符号化ストリーム入力部と、
前記符号化ストリームに含まれる画像信号を前記画像復号モジュールの符号入力部に出力する符号信号出力部と、
を備えることを特徴とする画像復号装置。 An image decoding apparatus comprising the image decoding module according to any one of claims 1 to 5,
An encoded stream input for inputting an encoded stream including the encoded image signal having the second bit depth and a difference signal indicating a difference between the image signal reconstructed using the image decoding module and the original image signal And
A code signal output unit that outputs an image signal included in the encoded stream to a code input unit of the image decoding module;
An image decoding apparatus comprising:
を備えることを特徴とする請求項8に記載の画像復号装置。 The image decoding apparatus according to claim 8, further comprising: a difference reflection unit that adds the difference data included in the encoded stream to the image signal reconstructed by the reconstruction unit of the image decoding module.
符号入力部は、前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力し、
画像信号復号部は、前記符号入力部が入力した画像信号を復号し、
ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張し、
再構築部は、前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築する
ことを特徴とする画像復号方法。 An image decoding method using an image decoding module for reconstructing an image signal having a first bit depth which is a predetermined bit depth,
The code input unit inputs an encoded image signal having a second bit depth that is lower than the first bit depth,
The image signal decoding unit decodes the image signal input by the code input unit,
The bit depth extension unit uses each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit to extend the bit depth of the image signal to the first bit depth,
The reconstruction unit adds a predetermined bit value having the same number of bits as the difference between the first bit depth and the second bit depth to the image signal whose bit depth has been expanded by the bit depth expansion unit. An image decoding method characterized by reconstructing an image signal by using the method.
前記再構築部が加算する所定のビット値は、前記画像信号復号部による実数演算の演算結果の小数部分である
ことを特徴とする請求項10に記載の画像復号方法。 The image signal decoding unit performs a real number operation on the image signal input by the code input unit, and outputs an integer part of the calculation result as a decoded image signal,
The image decoding method according to claim 10, wherein the predetermined bit value added by the reconstructing unit is a decimal part of a calculation result of a real number calculation by the image signal decoding unit.
ことを特徴とする請求項10に記載の画像復号方法。 The image decoding method according to claim 10, wherein the predetermined bit value added by the reconstruction unit is a value that minimizes an approximation error with respect to lower bits of the original image signal.
前記ビット深度拡張部は、前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを、前記テーブルに格納された第2のビット深度の値に関連付けられた前記第1のビット深度の値に置換することで、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張する
ことを特徴とする請求項10から請求項12の何れか1項に記載の画像復号方法。 A table for storing the second bit depth value in association with the first bit depth value so as to minimize an error caused by approximation to the first bit depth value;
The bit depth extension unit replaces each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit with the first bit depth value associated with the second bit depth value stored in the table. The image decoding method according to any one of claims 10 to 12, wherein the bit depth of the image signal is expanded to the first bit depth.
前記画像信号復号部、前記ビット深度拡張部、前記再構築部は、色チャネル毎に復号処理を実行する
ことを特徴とする請求項10から請求項13の何れか1項に記載の画像復号方法。 The second bit depth is set for each color channel;
The image decoding method according to any one of claims 10 to 13, wherein the image signal decoding unit, the bit depth extending unit, and the reconstruction unit execute a decoding process for each color channel. .
前記第1のビット深度より低いビット深度である第2のビット深度の符号化された画像信号を入力する符号入力部、
前記符号入力部が入力した画像信号を復号する画像信号復号部、
前記画像信号復号部が復号した画像信号の各ビットを用いて、前記画像信号のビット深度を前記第1のビット深度に拡張するビット深度拡張部、
前記ビット深度拡張部がビット深度を拡張した画像信号に、前記第1のビット深度と前記第2のビット深度の差と同数のビット数を有する所定のビット値を加算することで画像信号を再構築する再構築部
として機能させるためのプログラム。 An image decoding module for reconstructing an image signal of a first bit depth that is a predetermined bit depth;
A code input unit for inputting a coded image signal having a second bit depth that is lower than the first bit depth;
An image signal decoding unit for decoding the image signal input by the code input unit;
A bit depth extending unit that extends the bit depth of the image signal to the first bit depth using each bit of the image signal decoded by the image signal decoding unit;
The image signal is regenerated by adding a predetermined bit value having the same number of bits as the difference between the first bit depth and the second bit depth to the image signal whose bit depth has been expanded by the bit depth extension unit. A program for functioning as a reconstruction unit to be constructed.
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