JP5873536B2 - 動き予測検索範囲及び拡張動きベクトルの範囲の動的選択 - Google Patents
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Description
図2は、説明するいくつかの実施形態の実装に適したコンピューティング環境(200)の汎用的な例を示す。コンピューティング環境(200)は使用又は機能性の範囲に関する限定を示唆するようには意図していない。なぜならば、上記の技術及びツールを多様な汎用目的又は特殊目的コンピューティング環境で実装できるからである。
図3は、説明するいくつかの実施形態の実装に適したものと関連する汎用的なビデオエンコーダ(300)のブロック図である。エンコーダ(300)は現在の画像(305)を含むビデオ画像シーケンスを受信して、圧縮されたビデオ情報(395)を出力としてストレージ、バッファ、通信接続に出力する。出力ビットストリームの形式はWindows(登録商標)MediaVideo又はVC−1形式、MPEG−x形式(例えば、MPEG−1、MPEG−2、又はMPEG−4)、H.26x形式(例えば、H.261、H.262、H263、又はH.264)、又は他の形式であることができる。
予測された画像をエンコードするとき、ある特定のビデオエンコーダにより「大きな」動きベクトルが可能となる。「大きな」動きベクトルは、水平方向及び/又は垂直方向の大量変位を指定する動きベクトルを意味する。大きな動きベクトルは、極端で、複雑又は不連続である動きをエンコーダがキャプチャすることを支援する。しかしながら、特に高解像度ビデオコンテンツをエンコードするとき、動きベクトルに対する広範囲の可能性を検索する計算コストは非常に高い可能性がある。
図5は、動きベクトルの範囲及び/又は検索範囲を動的に切り替える汎用的な技術(500)を示す。図3に示すもののようなエンコーダが本技術(500)を実施する。あるいは、別のエンコーダ又は動き予測ツールが本技術(500)を実施する。
再生:I1 B1 B2 P1 B3 B4 P2 B5 B6 P3...
符号化:I1 P1 B1 B2 P2 B3 B4 P3 B5 B6...
図6は、動きベクトル分布情報を用いて動きベクトルの範囲及び/又は検索範囲を選択する技術(600)を示す。図3に示すもののようなエンコーダは図5の動的切り替え技術(500)の更新段階(530)の一部として本技術(600)を実施する。あるいは、エンコーダは何らかの他の時点で選択技術(600)を実施するか、あるいは別のエンコーダ又は動き予測ツールが本技術(600)を実施する。図7、9、及び11は実装例において本技術(600)で使用する擬似コードを示し、図8は実装例において使用する値の表を示す。
する4個の所定の動き区間を示す。
1.ゼロでない動きベクトルを有するブロックの数は、動きベクトルの範囲を1だけ増加させるために第1の閾値を満たすべきである(図9−11の例では、1の絶対値の和を有する動きベクトルをゼロ値の動きベクトルのように扱っている)。
2.高い動き区間における動きベクトルの数は、動きベクトルの範囲を1だけ増加させるために第2の閾値を満たすべきである。
3.オーバフロー動き区間における動きベクトルの数は、動きベクトルの範囲を1だけ減少させるために第3の閾値を満たすべきである。
4.中の動き区間における動きベクトルの数は、動きベクトルの範囲を1だけ減少させるために第4の閾値を満たすべきである。
α、β及びγの値の例は
α=0.1、β=0.1及び
γ=0.02
である。動きベクトルの範囲をP画像毎に更新し、介在するB画像の数が2以下である様々なエンコードシナリオに渡って、これらの設定は良い性能を提供する。これらの設定では、エンコーダは範囲のサイズを減少させるよりも少々積極的に範囲のサイズを増加させ、計算コストを犠牲にして動き予測の品質を優先する傾向がある。
ブロックベースの動き予測中に、エンコーダは一般に現在の画像からの現サンプルブロックを、参照画像における同一サイズの1又は複数の候補ブロックと比較する。エンコーダは歪みメトリックを使用して、現ブロックと候補ブロックとの間のマッチを評価する。SAD、SAHD、及びラグランジュレート歪みコストは一般的な歪みメトリックである。他の歪みメトリックにはSSE、MSE、及び平均分散が含まれる。
歪みメトリックの切り替えによりエンコーダは、異なる歪みメトリックを用いて動き予測中のレート歪みコストをより正確に説明することで、レート歪み性能を改善することができる。同時に、歪みメトリックの切り替えによりエンコーダは、より単純な歪みメトリックを用いることに対してペナルティがない(又は軽い、許容範囲のペナルティだけである)場合にその単純な歪みメトリックを用いることで、動き予測の全演算複雑性を削減することができる。例えば、エンコーダはSADとSAHDを切り替える。
所与の量子化パラメータQP及び量子化部に対して、ある特定の変換係数値をエンコード中にゼロに量子化する。そのQP及び量子化部に対して、ゼロに量子化される最大振幅変換係数がある。次の最大振幅を有する変換係数を、最小のゼロでない量子化値に量子化する。
VC−1のある特定のプロフィールにおいて、量子化パラメータMQUANTは1から31の間の値を有し、量子化ステップサイズが整数の増分であることを示す。MQUANTは画像レベルの量子化パラメータPQUANTに基づくが、特定のマクロブロック又は画像領域に対する後の量子化パラメータにより修正(又は置換)することができる。情報の超過ビットHALFQPは半ステップの増分を示すことができる。
dequant_ACcoeff=ACCoeffQ*double_quant
である。ここで、ACcoeffは量子化AC係数であり、dequant_ACcoeffは逆量子化AC係数である。ブロックをPQUANTで符号化する場合、
double_quant=2*MQUANT+HALFQP
である。
double_quant=2*MQUANT
である。
dequant_ACcoeff=ACCoeffQ*double_quant+sign(ACCoeffQ)*Qscale
である。ここで、Q_scale=MQUANTである。
QUANTが奇数の場合、
|REC|=QUANT・(2・|LEVEL|+1)、及び
QUANTが偶数の場合、
|REC|=QUANT・(2・|LEVEL|+1)−1
ここで、RECは再構築AC係数であり、LEVELは量子化AC係数である。|REC|を計算した後、signを取り込む。即ち、
REC=sign(LEVEL)・|REC|
である。
デッドゾーン閾値を変換係数に適用し、一方でSADinitialをサンプル領域の値から計算する。従って倍率kを閾値に取り込む。即ち、
SADinitial<DZ/k
である。ここで、
f(QP)=DZ/k
である。倍率kは所与のSAD値に対する最大可能拡張(greatestpossibleexpansion)に依存する。次のVC−1からの1次元8点変換T8及び1次元4点変換T4を考える。
4×4変換に対して、
162*(8/289)2=.198
又は約16/81だけの拡大を引き起こす。
代替手段として、所与の量子化部及び周波数変換に対する閾値f(QP)を決定する強力なアプローチは以下の通りである。関数f(QP)において可能な量子化パラメータQPに対して、SADの値mを評価する。特に、振幅がmである単一のゼロでない値を有する残差を周波数変換する(値mは残差の上、左の位置にあるか、又は最大の単一変換係数値の生成テストにおいて示した何らかの他の位置にある)。変換係数をQPで量子化する。ゼロでない量子化変換係数がある場合、次に小さなmの値を評価する。全ての量子化変換係数がゼロの値を有する場合、次に大きなmの値を評価する。これを、全てのゼロ値の量子化変換係数を生成するmの最大値がQPに対して見つかるまで続ける。異なるQP値を次いで評価する。f(QP)において可能なQPの値を評価すると、異なる周波数変換又は量子化部に対する閾値関数f(QP)を決定することができる。
図12は動き予測中に歪みメトリックを動的に切り替える汎用的な技術(1200)を示す。図3を参照して上述したもののようなエンコーダは本技術(1200)を実施する。あるいは、別のツールが本技術(1200)を実施する。
Claims (19)
- 動き予測中に、
動き予測のための歪みメトリック選択基準を決定するステップであって、前記歪みメトリック選択基準は前記動き予測の初期結果に少なくとも一部は基づき、前記動き予測の初期結果は、現画像の現ブロックと前記動き予測の初期候補ブロックとの残差を含む、ステップと、
少なくとも一部は現在の量子化ステップサイズに基づいて選択閾値を設定するステップと、
前記歪みメトリック選択基準と前記選択閾値とを比較するステップと、
前記歪みメトリック選択基準と前記選択閾値との比較に少なくとも一部は基づいて歪みメトリックを選択するステップであって、該ステップは、計算の複雑度とレート歪みコストの近似の正確性とのバランスをとるために複数の利用可能な歪みメトリックの中から選択するステップを含み、前記複数の利用可能な歪みメトリックは、サンプル領域歪みメトリックと変換領域歪みメトリックを含み、前記サンプル領域歪みメトリックは、より低い演算複雑性とより低いレート歪みコストの近似の正確性で特徴づけられ、前記変換領域歪みメトリックは、より高いレート歪みコストの近似の正確性とより高い演算複雑性で特徴づけられる、ステップと、
前記動き予測において前記選択された歪みメトリックを使用するステップと、
前記動き予測の最終結果を出力するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記変換領域歪みメトリックは、絶対値アダマール変換差分和(sum of absolute Hadamard-transformed differences)であり、前記サンプル領域歪みメトリックは、絶対値差分和(sum of absolute differences)であることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記歪みメトリック選択基準は、前記現画像の前記現ブロックに対する初期動きベクトルの使用により生ずる歪みを示すことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法であって、
前記現ブロックに対して前記動き予測中に前記歪みメトリック選択基準を再決定するステップと、
前記再決定された歪みメトリック選択基準に少なくとも一部は基づいて、前記選択された歪みメトリックを変更するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記歪みメトリック選択基準は、前記残差のDC係数値に少なくとも一部は依存していることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記複数の利用可能な歪みメトリックは、レート歪みコスト・メトリックを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記選択閾値は、現在の量子化ステップサイズ及び量子化デッドゾーンに少なくとも一部は依存する値に設定されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記選択閾値は、その値未満で残差が零値量子化変換係数を与えると予想される値に設定され、その値未満で残差が零値量子化変換係数を与えると予想される前記値は、前記現在の量子化ステップサイズに少なくとも一部は依存していることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記決定するステップ及び選択するステップは、階層的な動き予測の第1段階に対するものであり、該方法は、前記階層的な動き予測の1つまたは複数の段階の各々において、前記決定するステップ及び選択するステップを反復するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記選択閾値の設定は、また、残差の後続の符号化において使用される周波数変換に少なくとも一部は基づいており、前記選択閾値を設定するステップは、前記残差の後続の符号化において使用される周波数変換の変換サイズに少なくとも一部は基づいて前記選択閾値を調節するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記選択閾値の設定は、また、残差の後続の符号化において使用される周波数変換に少なくとも一部は基づいており、前記選択閾値を設定するステップは、前記残差の後続の符号化において使用される周波数変換の拡大因子に少なくとも一部は基づいて前記選択閾値を調節するステップを含み、前記拡大因子は、前記周波数変換に関する変換行列値による可能な拡張を示すことを特徴とする方法。
- 動き予測部、周波数変換部、量子化部、エントロピー符号化部、及び、請求項1〜11のいずれかの方法により歪みメトリックを選択するための制御部を備えたビデオエンコーダ。
- コンピュータシステムにプログラムを実行させるコンピュータ実行命令を格納したコンピュータ可読記録媒体であって、前記コンピュータシステムにプログラムを実行させることにより、ビデオエンコード期間中に以下のステップ、即ち、
現在の量子化ステップサイズに少なくとも一部は依存して、歪みメトリック選択閾値を動的に設定するステップ、
動き予測に対する歪みメトリック選択基準を決定するステップであって、前記歪みメトリック選択基準は、現画像の現ブロックと前記動き予測の初期候補ブロックとの残差に少なくとも一部は基づく、ステップと、
前記歪みメトリック選択基準を前記閾値と比較するステップ、
前記歪みメトリック選択基準が前記閾値を満たすときには、前記動き予測における第1の歪みメトリックを使用し、前記歪みメトリック選択基準が前記閾値を満たさないときには、前記動き予測における第2の歪みメトリックを使用するステップであって、前記第1の歪みメトリックは、より低い演算複雑性とより低いレート歪みコストの近似の正確性で特徴づけられ、前記第2の歪みメトリックは、より高いレート歪みコストの近似の正確性とより高い演算複雑性で特徴づけられる、ステップ、
前記動き予測の結果を出力するステップ、
からなる方法を実行することを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。 - 請求項13に記載のコンピュータ可読記録媒体において、前記第1の歪みメトリックはサンプル領域歪みメトリックであり、前記第2の歪みメトリックは変換領域歪みメトリックであることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
- 請求項13に記載のコンピュータ可読記録媒体において、前記第1の歪みメトリックはサンプル領域歪みメトリックであり、前記第2の歪みメトリックはレート歪みコスト・メトリックであることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
- 請求項13に記載のコンピュータ可読記録媒体において、前記歪みメトリック選択基準は、現在の画像の現ブロックに対する前記動き予測の初期結果に少なくとも一部は基づいて決定されることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
- 請求項16に記載のコンピュータ可読記録媒体であって、前記現ブロックに対する前記動き予測において、異なる歪みメトリックを後で使用するステップを更に含み、該ステップは、前記第1の歪みメトリックと前記第2の歪みメトリックとを切り替えるステップを含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
- 請求項13に記載のコンピュータ可読記録媒体において、前記歪みメトリック選択閾値を動的に設定するステップは、量子化因子を閾値にマッピングするデータ構造において現在の量子化因子を調査することを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
- 請求項13に記載のコンピュータ可読記録媒体において、前記閾値は、量子化に続く量子化後の変換領域エネルギを欠く残差を量子化後の変換領域エネルギを有する残差と区別するように設定されていることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
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