JP6033725B2 - 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法、動画像復号方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
図6は、上述の動画像符号化方式を利用して動画像を符号化する、従来例に係る動画像符号化装置MMのブロック図である。動画像符号化装置MMは、インター予測部10、イントラ予測部20、変換・量子化部30、エントロピー符号化部40、逆量子化・逆変換部50、インループフィルタ部60、第1のバッファ部70、および第2のバッファ部80を備える。
図7は、動画像符号化装置MMにより生成されたビットストリームzから動画像を復号する、従来例に係る動画像復号装置NNのブロック図である。動画像復号装置NNは、エントロピー復号部610、逆変換・逆量子化部620、インター予測部630、イントラ予測部640、インループフィルタ部650、第1のバッファ部660、および第2のバッファ部670を備える。
図8は、上述の色空間の冗長性を削減する方式を適用した、従来例に係る動画像符号化装置PPのブロック図である。動画像符号化装置PPは、図6に示した従来例に係る動画像符号化装置MMとは、変換行列導出部90、第1の色空間変換部100、第2の色空間変換部110、第3の色空間変換部120、および逆色空間変換部130を備える。なお、動画像符号化装置PPにおいて、動画像符号化装置MMと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図9は、動画像符号化装置PPにより生成されたビットストリームzから動画像を復号する、従来例に係る動画像復号装置QQのブロック図である。動画像復号装置QQは、図7に示した従来例に係る動画像復号装置NNとは、変換行列導出部680、第1の色空間変換部690、第2の色空間変換部700、および逆色空間変換部710を備える点が異なる。なお、動画像復号装置QQにおいて、動画像復号装置NNと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
(1) 本発明は、フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を符号化する動画像符号化装置であって、符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する変換行列導出手段(例えば、図1の変換行列導出部90Aに相当)と、前記動画像を構成する入力画像と、前記フレーム間予測またはフレーム内予測により生成された予測画像と、の差分である残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して色空間変換を行って、無相関空間における残差信号を生成する色空間変換手段(例えば、図1の色空間変換部100Aに相当)と、前記色空間変換手段により生成された無相間空間における残差信号を量子化して量子化係数を生成する量子化手段(例えば、図1の変換・量子化部30に相当)と、前記量子化手段により生成された量子化係数を符号化する符号化手段(例えば、図1のエントロピー符号化部40に相当)と、を備えることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
[動画像符号化装置AAの構成および動作]
図1は、本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAのブロック図である。動画像符号化装置AAは、3つの色成分を有し、これら3つの色成分のそれぞれの色空間解像度が同一である入力画像aについて、符号化してビットストリームzとして出力する。この動画像符号化装置AAは、図8に示した従来例に係る動画像符号化装置PPとは、変換行列導出部90の代わりに変換行列導出部90Aを備える点と、第1の色空間変換部100と第2の色空間変換部110と第3の色空間変換部120との代わりに色空間変換部100Aを備える点と、逆色空間変換部130の代わりに逆色空間変換部130Aを備える点と、が異なる。なお、動画像符号化装置AAにおいて、動画像符号化装置PPと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
変換行列導出部90Aによる参照画素の特定について、以下に説明する。この参照画素を特定する手法は、符号化対象ブロックに、イントラ予測を適用する場合と、インター予測を適用する場合と、で異なる。
変換行列導出部90Aによる変換行列hの導出について、以下に説明する。
図5は、本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAにより生成されたビットストリームzから動画像を復号する、本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBのブロック図である。動画像復号装置BBは、図9に示した従来例に係る動画像復号装置QQとは、変換行列導出部680の代わりに変換行列導出部680Aを備える点と、第1の色空間変換部690と第2の色空間変換部700と逆色空間変換部710との代わりに逆色空間変換部710Aを備える点と、が異なる。なお、動画像復号装置BBにおいて、動画像復号装置QQと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態に係る動画像符号化装置CCについて、以下に説明する。動画像符号化装置CCは、3つの色成分を有し、これら3つの色成分のそれぞれの色空間解像度が同一または少なくとも1つが異なる入力画像aについて、符号化してビットストリームzとして出力する。この動画像符号化装置CCは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAとは、変換行列導出部90Aの代わりに変換行列導出部90Bを備える点と、色空間変換部100Aの代わりに色空間変換部100Bを備える点と、逆色空間変換部130Aの代わりに逆色空間変換部130Bを備える点と、が異なる。なお、動画像符号化装置CCにおいて、動画像符号化装置AAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態に係る動画像符号化装置CCにより生成されたビットストリームzから動画像を復号する、本発明の第2実施形態に係る動画像復号装置DDについて、以下に説明する。動画像復号装置DDは、図5に示した本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBとは、変換行列導出部680Aの代わりに変換行列導出部680Bを備える点と、逆色空間変換部710Aの代わりに逆色空間変換部710Bを備える点と、が異なる。なお、動画像復号装置DDにおいて、動画像復号装置BBと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
BB、DD、NN、QQ・・・動画像復号装置
90、90A、90B、680、680A、680B・・・変換行列導出部
100A、100B・・・色空間変換部
130、130A、130B、710、710A、710B・・・逆色空間変換部
Claims (12)
- フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を符号化する動画像符号化装置であって、
符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する変換行列導出手段と、
前記動画像を構成する入力画像と、前記フレーム間予測またはフレーム内予測により生成された予測画像と、の差分である残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して色空間変換を行って、無相関空間における残差信号を生成する色空間変換手段と、
前記色空間変換手段により生成された無相間空間における残差信号を量子化して量子化係数を生成する量子化手段と、
を備え、
前記変換行列導出手段は、
固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、
固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段と、
を備えるとともに、
前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、
前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記変換行列導出手段は、符号化済みの画素で構成される画像の色成分ごとの色空間解像度を、これら色成分のそれぞれの色空間解像度のうち最も高いものに揃えた後に、前記変換行列を導出し、
前記色空間変換手段は、前記残差信号の色成分ごとの色空間解像度を、これら色成分のそれぞれの色空間解像度のうち最も高いものに揃えた後に、前記無相関空間における残差信号を生成し、その後、当該無相関空間における残差信号の色成分ごとの色空間解像度を元に戻すことを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記変換行列導出手段は、
前記フレーム内予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックに隣接する符号化済みの画素を参照画素とし、
前記フレーム間予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックの動きベクトルが指す参照フレーム内の領域から、当該符号化対象ブロックの予測画像を生成し、生成した予測画像を構成する画素を参照画素とし、
前記参照画素を用いて前記変換行列を導出することを特徴とする請求項1または2に記載の動画像符号化装置。 - 前記変換行列導出手段は、
前記フレーム内予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックに隣接する符号化済みの画素のうち、当該符号化対象ブロックの上方または左方に存在する画素を、前記参照画素とし、
前記フレーム間予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックの動きベクトルが指す参照フレーム内の領域から、当該符号化対象ブロックの予測画像を生成し、生成した予測画像を構成する画素を前記参照画素とし、当該参照画素を間引いて当該参照画素の数を2のべき乗にすることを特徴とする請求項3に記載の動画像符号化装置。 - フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を復号する動画像復号装置であって、
符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する変換行列導出手段と、
符号化された信号を復号する復号手段と、
前記復号手段により復号された信号を逆量子化して残差信号を生成する逆量子化手段と、
前記逆量子化手段により逆量子化された残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して逆色空間変換を行って、相関空間における残差信号を生成する逆色空間変換手段と、を備え、
前記変換行列導出手段は、
固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、
固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段と、を備えるとともに、
前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、
前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とする動画像復号装置。 - 前記変換行列導出手段は、符号化済みの画素で構成される画像の色成分ごとの色空間解像度を、これら色成分のそれぞれの色空間解像度のうち最も高いものに揃えた後に、前記変換行列を導出し、
前記逆色空間変換手段は、前記残差信号の色成分ごとの色空間解像度を、これら色成分のそれぞれの色空間解像度のうち最も高いものに揃えた後に、前記相関空間における残差信号を生成し、その後、当該相関空間における残差信号の色成分ごとの色空間解像度を元に戻すことを特徴とする請求項5に記載の動画像復号装置。 - 前記変換行列導出手段は、
前記フレーム内予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックに隣接する符号化済みの画素を参照画素とし、
前記フレーム間予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックの動きベクトルが指す参照フレーム内の領域から、当該符号化対象ブロックの予測画像を生成し、生成した予測画像を構成する画素を参照画素とし、
前記参照画素を用いて前記変換行列を導出することを特徴とする請求項5または6に記載の動画像復号装置。 - 前記変換行列導出手段は、
前記フレーム内予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックに隣接する符号化済みの画素のうち、当該符号化対象ブロックの上方または左方に存在する画素を、前記参照画素とし、
前記フレーム間予測が適用されるフレームにおける符号化対象ブロックについて、当該符号化対象ブロックの動きベクトルが指す参照フレーム内の領域から、当該符号化対象ブロックの予測画像を生成し、生成した予測画像を構成する画素を前記参照画素とし、当該参照画素を間引いて当該参照画素の数を2のべき乗にすることを特徴とする請求項7に記載の動画像復号装置。 - 変換行列導出手段、色空間変換手段、量子化手段、および符号化手段を備え、前記変換行列導出手段が、固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段とを備え、フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を符号化する動画像符号化装置における動画像符号化方法であって、
前記変換行列導出手段が、符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する第1のステップと、
前記色空間変換手段が、前記動画像を構成する入力画像と、前記フレーム間予測またはフレーム内予測により生成された予測画像と、の差分である残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して色空間変換を行って、無相関空間における残差信号を生成する第2のステップと、
前記量子化手段が、前記色空間変換手段により生成された無相間空間における残差信号を量子化して量子化係数を生成する第3のステップと、
前記符号化手段が、前記量子化手段により生成された量子化係数を符号化する第4のステップと、を備え、
前記第1のステップにおいて、前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とする動画像符号化方法。 - 変換行列導出手段、復号手段、逆量子化手段、および逆色空間変換手段を備え、前記変換行列導出手段が、固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段とを備え、フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を復号する動画像復号装置における動画像復号方法であって、
前記変換行列導出手段が、符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する第1のステップと、
前記復号手段が、符号化された信号を復号する第2のステップと、
前記逆量子化手段が、前記復号手段により復号された信号を逆量子化して残差信号を生成する第3のステップと、
前記逆色空間変換手段が、前記逆量子化手段により逆量子化された残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して逆色空間変換を行って、相関空間における残差信号を生成する第4のステップと、を備え、
前記第1のステップにおいて、前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とする動画像復号方法。 - 変換行列導出手段、色空間変換手段、量子化手段、および符号化手段を備え、前記変換行列導出手段が、固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段とを備え、フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を符号化する動画像符号化装置における動画像符号化方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記変換行列導出手段が、符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する第1のステップと、
前記色空間変換手段が、前記動画像を構成する入力画像と、前記フレーム間予測またはフレーム内予測により生成された予測画像と、の差分である残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して色空間変換を行って、無相関空間における残差信号を生成する第2のステップと、
前記量子化手段が、前記色空間変換手段により生成された無相間空間における残差信号を量子化して量子化係数を生成する第3のステップと、
前記符号化手段が、前記量子化手段により生成された量子化係数を符号化する第4のステップと、を備え、
前記第1のステップにおいて、前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とするプログラム。 - 変換行列導出手段、復号手段、逆量子化手段、および逆色空間変換手段を備え、前記変換行列導出手段が、固定小数点で逆平方根の計算を行う逆平方根計算手段と、固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うヤコビ計算手段とを備え、フレーム内予測またはフレーム間予測により、複数の色成分を有する動画像を復号する動画像復号装置における動画像復号方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記変換行列導出手段が、符号化済みの画素を用いて変換行列を導出する第1のステップと、
前記復号手段が、符号化された信号を復号する第2のステップと、
前記逆量子化手段が、前記復号手段により復号された信号を逆量子化して残差信号を生成する第3のステップと、
前記逆色空間変換手段が、前記逆量子化手段により逆量子化された残差信号に、前記変換行列導出手段により導出された変換行列を適用して逆色空間変換を行って、相関空間における残差信号を生成する第4のステップと、を備え、
前記第1のステップにおいて、前記逆平方根計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点で逆平方根の計算を行い、前記ヤコビ計算手段は、前記動画像を構成する入力画像のビット深度に適応させた固定小数点でヤコビ固有値計算法による計算を行うことを特徴とするプログラム。
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