JP5950157B2 - 画像処理装置および方法、並びに、プログラム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(画像符号化装置)
2.第2の実施の形態(画像符号化装置)
3.第3の実施の形態(画像復号装置)
4.第4の実施の形態(応用例)
5.第5の実施の形態(コンピュータ)
[1−1冗長な処理]
事実上のデジタルシネマの国際規格とも言えるDCI(Digital Cinema Initiative)規格では、2Kx1Kの解像度のフレームレートを24Pと48P、4kx2Kの解像度のフレームレートを24Pに規定している。従来、低フレームレート(LFR)用の24Pのファイルと、高フレームレート(HFR)用の48Pのファイルとが、互いに独立したファイルとして扱われていた。従って、映画館等でLFR用の映画とHFR用の映画を取り扱う場合、両方のファイルを用意する必要がある。
そこで、画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成し、その第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの低フレームレート符号化データを生成するとともに、第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データを生成し、その画像データの、第1の符号化データに含まれるフレーム以外のフレームを符号化して、第2のビットレートの第3の符号化データを生成し、第2の符号化データのフレームと、第3の符号化データのフレームとを統合し、高フレームレート符号化データを生成するようにする。
以下に、より具体的な例を説明する。図1は、画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。図1に示される画像符号化装置100は、本技術を適用した画像処理装置であって、入力された高フレームレート(HFR)の動画像データ(HFR画像データ)を符号化し、高フレームレート(HFR)の符号化データを生成する。また、画像符号化装置100は、HFR画像データの一部のフレームの符号化データを用いて、低フレームレート(LFR)の符号化データを生成する。
High Frame Rate=60P
Bit_HFR=500Mbps/60P=8.33Mb/pic
Bit_LFR=250Mbps/24P=10.42Mb/pic
Bit_HFR=500Mbps/60P=8.33Mb/pic
Bit_LFR=150Mbps/24P=6.25Mb/pic
図3は、LFR符号化部111の主な構成例を示す図である。なお、HFR符号化部112は、符号化するフレームや目標ビットレートが異なる場合があるのみで、基本的には、LFR符号化部111と同様の構成を有し、同様の処理を行う。したがって、以下においては、LFR符号化部111の構成を説明し、そのLFR符号化部111の説明をHFR符号化部112にも適用することができるものとし、HFR符号化部112についての説明を省略する。
(2)Magnitude Refinement Pass
(3)Cleanup Pass
あるビットプレーンを符号化するSignificance Propagation Passでは、8近傍の少なくとも1つの係数が有意(significant)であるようなnon-significant係数のビットプレーンの値を算術符号化する。その符号化したビットプレーンの値が1である場合は、符号が+であるか、−であるかを続けてMQ符号化する。
ビットプレーンを符号化するMagnitude Refinement Passでは、ビットプレーンを符号化する Significance Propagation Passで、且つ符号化していないsignificantな係数のビットプレーンの値をMQ符号化する。
ビットプレーンを符号化するCleanup Passでは、ビットプレーンを符号化するSignificance Passで、且つ符号化していないnon-significantな係数のビットプレーンの値をMQ符号化する。その符号化したビットプレーンの値が1である場合は符号が+であるか−であるか(Sign情報)を続けてMQ符号化する。
for each r = 0, …, N(max)
for each i = 0, …, Csiz-1
{ packet for component(i), resolution-level(r), layer(l) }
for each l = 0, …, L-1
for each i = 0, …, Csiz-1
{ packet for component(i), resolution-level(r), layer(l) }
次に、レート制御について説明する。図14は、レート制御の様子の例を説明する図である。まず、上述した(Case-1)の場合(Bit_HFR < Bit_LFR)について説明する。上述したように、この場合のBit_HFRとBit_LFRは、以下のとおりとする。
Bit_LFR=250Mbps/24P=10.42Mbits/pic
Bit_LFR=150Mbps/24P=6.25Mb/pic
次に、画像符号化装置100により実行される各処理について説明する。最初に、図15のフローチャートを参照して、複数FR符号化処理の流れの例を説明する。
[2−1画像符号化装置]
なお、ピクチャ選択は、符号化の後であってもよい。図17は、画像符号化装置の、他の構成例を示すブロック図である。
次に、画像符号化装置200により実行される処理の流れについて説明する。図18のフローチャートを参照して、画像符号化装置200による複数FR符号化処理の流れの例を説明する。
[3−1画像復号装置]
なお、第2の実施の形態において説明したようなレート制御は、符号化データに対してであれば、どの段階でも行うことができる。つまり、例えば、画像復号装置において復号する前の符号化データに対して同様のレート制御を行うこともできる。以下、その場合について説明する。
次に、図19の復号部304(LFR復号部321およびHFR復号部322)について説明する。
次に、画像復号装置300により実行される各種処理の流れについて説明する。まず、図21のフローチャートを参照して、複数FR復号処理の流れの例を説明する。
[4−1レイヤ制御]
なお、本技術は、図12で図示したレイヤを用いて、ビットレートの制御をより容易に行うようにすることができる。
レイヤ1乃至レイヤL : Bit_LFR(10.42Mbits/pic)
JPEG2000符号化コードストリーム中に、LFR及びHFRのピクチャを識別するためのフラグを定義するようにしてもよい。この場合、JPEG2000のピクチャヘッダ内の、マーカセグメントの未使用ビットを用いるのが適当である。例えば、図23はCODマーカセグメントの例を示し、図24はCODマーカ内のScodパラメータの例を示す。
xxxx 1xxx Low frame rate used
[コンピュータ]
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここでコンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等が含まれる。
(1) 画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成する第1の符号化部と、
前記第1の符号化部が生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの低フレームレート符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成するレート制御部と、
前記画像データの、前記第1の符号化部が符号化するフレーム以外のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成する第2の符号化部と、
前記レート制御部により生成された前記第2の符号化データと、前記第2の符号化部により生成された前記第3の符号化データとを統合し、高フレームレート符号化データを生成する統合部と
を備える画像処理装置。
(2) 前記ビットレートは、1フレーム当たりのビット量である
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3) 前記レート制御部は、各フレームについて、前記第1の符号化データの一部を必要に応じて切り捨てることにより、前記1フレーム当たりのビット量を制御する
前記(2)に記載の画像処理装置。
(4) 前記レート制御部は、各フレームについて、前記第1の符号化データの一部を、より重要でない方から順に必要量分切り捨てる
前記(3)に記載の画像処理装置。
(5) 前記第1の符号化部は、
前記一部のフレームの画像データを、周波数帯域毎の係数データに変換する変換部と、
前記変換部により得られた前記係数データを、所定数の前記係数データ毎に生成される、互いに同一のビット位置の値の集合であるビットプレーン毎に符号化するビットプレーン符号化部と
を備え、
前記レート制御部は、前記第1の符号化データのビットプレーンを、最下位から順に必要数分切り捨てる
前記(4)に記載の画像処理装置。
(6) 前記第1の符号化部は、
前記変換部により得られた前記係数データを所定数毎にまとめたコードブロックを生成するコードブロック生成部と、
前記コードブロック生成部により生成された前記コードブロック毎に、前記ビットプレーンを生成するビットプレーン生成部と
をさらに備え、
前記ビットプレーン符号化部は、前記ビットプレーン生成部により生成された、前記コードブロック毎のビットプレーンを、最下位から順に必要数分切り捨てる
前記(5)に記載の画像処理装置。
(7) 前記第2の符号化部は、前記第1の符号化部と同様の符号化方式により前記画像データを符号化する
前記(6)に記載の画像処理装置。
(8) 前記第1の符号化部および前記第2の符号化部は、それぞれ、前記画像データのフレームをJPEG2000方式により符号化する
前記(7)に記載の画像処理装置。
(9) 前記第1の符号化部は、前記第1のビットレートおよび前記第2のビットレートに応じて符号化パスのレイヤを設定し、
前記レート制御部は、前記レイヤを必要数分切り捨てることにより、前記第1の符号化データのビットレートを制御し、前記低フレームレート符号化データおよび前記第2の符号化データを生成する
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(10) 予め設定されたフレームレートに応じて、前記画像データの一部のフレームを前記第1の符号化部に分配し、その他のフレームを前記第2の符号化部に分配するフレーム分配部をさらに備える
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の画像処理装置。
(11) 前記フレーム分配部は、前記第1の符号化部に分配するフレーム、若しくは、前記第2の符号化部に分配するフレームの内、少なくともいずれか一方に、分配先毎のグループを識別する識別情報を付加する
前記(10)に記載の画像処理装置。
(12) 前記レート制御部により生成された前記低フレームレート符号化データを記憶する記憶部をさらに備える
前記(1)乃至(11)のいずれかに記載の画像処理装置。
(13) 画像処理装置の画像処理方法において、
前記画像処理装置が、
画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成し、
生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの低フレームレート符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成し、
前記画像データの他のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成し、
生成された前記第2の符号化データと前記第3の符号化データとを統合し、高フレームレート符号化データを生成する
画像処理方法。
(14) コンピュータを、
画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成する第1の符号化部と、
前記第1の符号化部が生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの低フレームレート符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成するレート制御部と、
前記画像データの、前記第1の符号化部が符号化するフレーム以外のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成する第2の符号化部と、
前記レート制御部により生成された前記第2の符号化データと、前記第2の符号化部により生成された前記第3の符号化データとを統合し、高フレームレート符号化データを生成する統合部と
して機能させるためのプログラム。
(15) 画像データが符号化された符号化データから、フレームレートに応じた割合でフレーム毎にデータを選択することにより、複数のフレームレートの符号化データを生成する選択部と、
前記選択部により生成された各フレームレートの符号化データのビットレートを、それぞれの目標ビットレートにするレート制御部と
を備える画像処理装置。
(16) 前記目標ビットレートを決定する決定部をさらに備え、
前記レート制御部は、各フレームレートの符号化データのビットレートを、前記決定部により決定された目標ビットレートにする
前記(15)に記載の画像処理装置。
(17) 前記画像データを符号化し、前記符号化データを生成する符号化部をさらに備え、
前記選択部は、前記符号化部により生成された前記符号化データから複数のフレームレートの符号化データを生成する
前記(15)または(16)に記載の画像処理装置。
(18) レート制御部によりそれぞれの目標ビットレートに制御された各フレームレートの符号化データを復号する復号部をさらに備える
前記(15)乃至(17)のいずれかに記載の画像処理装置。
(19) 画像処理装置の画像処理方法において、
前記画像処理装置が
画像データが符号化された符号化データから、フレームレートに応じた割合でフレーム毎にデータを選択することにより、複数のフレームレートの符号化データを生成し、
生成された各フレームレートの符号化データのビットレートを、それぞれの目標ビットレートにする
画像処理方法。
(20) コンピュータを、
画像データが符号化された符号化データから、フレームレートに応じた割合でフレーム毎にデータを選択することにより、複数のフレームレートの符号化データを生成する選択部と、
前記選択部により生成された各フレームレートの符号化データのビットレートを、それぞれの目標ビットレートにするレート制御部と
して機能させるためのプログラム。
Claims (14)
- 画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成する第1の符号化部と、
前記第1の符号化部が生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの第1のフレームレートの符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成するレート制御部と、
前記画像データの、前記第1の符号化部が符号化するフレーム以外のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成する第2の符号化部と、
前記レート制御部により生成された前記第2の符号化データと、前記第2の符号化部により生成された前記第3の符号化データとを統合し、前記第1のフレームレートより高フレームレートとなる第2のフレームレートの符号化データを生成する統合部と
を備える画像処理装置。 - 前記ビットレートは、1フレーム当たりのビット量である
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記レート制御部は、各フレームについて、前記第1の符号化データの一部を必要に応じて切り捨てることにより、前記1フレーム当たりのビット量を制御する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記レート制御部は、各フレームについて、前記第1の符号化データの一部を、より重要でない方から順に必要量分切り捨てる
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記第1の符号化部は、
前記一部のフレームの画像データを、周波数帯域毎の係数データに変換する変換部と、
前記変換部により得られた前記係数データを、所定数の前記係数データ毎に生成される、互いに同一のビット位置の値の集合であるビットプレーン毎に符号化するビットプレーン符号化部と
を備え、
前記レート制御部は、前記第1の符号化データのビットプレーンを、最下位から順に必要数分切り捨てる
請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記第1の符号化部は、
前記変換部により得られた前記係数データを所定数毎にまとめたコードブロックを生成するコードブロック生成部と、
前記コードブロック生成部により生成された前記コードブロック毎に、前記ビットプレーンを生成するビットプレーン生成部と
をさらに備え、
前記ビットプレーン符号化部は、前記ビットプレーン生成部により生成された、前記コードブロック毎のビットプレーンを、最下位から順に必要数分切り捨てる
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記第2の符号化部は、前記第1の符号化部と同様の符号化方式により前記画像データを符号化する
請求項6に記載の画像処理装置。 - 前記第1の符号化部および前記第2の符号化部は、それぞれ、前記画像データのフレームをJPEG2000方式により符号化する
請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記第1の符号化部は、前記第1のビットレートおよび前記第2のビットレートに応じて符号化パスのレイヤを設定し、
前記レート制御部は、前記レイヤを必要数分切り捨てることにより、前記第1の符号化データのビットレートを制御し、前記第1のフレームレートの符号化データおよび前記第2の符号化データを生成する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 予め設定されたフレームレートに応じて、前記画像データの一部のフレームを前記第1の符号化部に分配し、その他のフレームを前記第2の符号化部に分配するフレーム分配部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記フレーム分配部は、前記第1の符号化部に分配するフレーム、若しくは、前記第2の符号化部に分配するフレームの内、少なくともいずれか一方に、分配先毎のグループを識別する識別情報を付加する
請求項10に記載の画像処理装置。 - 前記レート制御部により生成された前記第1のフレームレートの符号化データを記憶する記憶部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - 画像処理装置の画像処理方法において、
前記画像処理装置が、
画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成し、
生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの第1のフレームレートの符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成し、
前記画像データの他のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成し、
生成された前記第2の符号化データと前記第3の符号化データとを統合し、前記第1のフレームレートより高フレームレートとなる第2のフレームレートの符号化データを生成する
画像処理方法。 - コンピュータを、
画像データの一部のフレームを符号化して、第1の符号化データを生成する第1の符号化部と、
前記第1の符号化部が生成した前記第1の符号化データのビットレートを制御し、第1のビットレートの第1のフレームレートの符号化データと、前記第1のビットレートと異なる第2のビットレートの第2の符号化データとを生成するレート制御部と、
前記画像データの、前記第1の符号化部が符号化するフレーム以外のフレームを符号化して、前記第2のビットレートの第3の符号化データを生成する第2の符号化部と、
前記レート制御部により生成された前記第2の符号化データと、前記第2の符号化部により生成された前記第3の符号化データとを統合し、前記第1のフレームレートより高フレームレートとなる第2のフレームレートの符号化データを生成する統合部と
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