JP6056122B2 - 画像符号化装置と画像復号装置およびその方法とプログラム - Google Patents
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Description
1.画像符号化装置の構成
2.画像符号化装置の動作
3.量子化パラメータに基づく識別情報と差分情報の生成動作
4.画像復号装置の構成
5.画像復号装置の動作
6.画像符号化装置と画像復号装置の他の動作
7.ソフトウェア処理の場合
8.電子機器に適用した場合
図3は、画像符号化装置の構成を示している。画像符号化装置10は、アナログ/ディジタル変換部(A/D変換部)11、画面並べ替えバッファ12、減算部13、直交変換部14、量子化部15、可逆符号化部16、蓄積バッファ17、レート制御部18を備えている。さらに、画像符号化装置10は、逆量子化部21、逆直交変換部22、加算部23、デブロッキングフィルタ24、フレームメモリ26、イントラ予測部31、動き予測・補償部32、予測画像・最適モード選択部33を備えている。
画像符号化装置では、例えばH.264/AVC方式よりもマクロブロックの大きさを拡張して符号化処理を行う。図5はコーディングユニットの階層構造を例示している。なお、図5では、最大サイズが128画素×128画素、階層の深さ(Depth)が「5」である場合を示している。例えば、階層の深さが「0」である場合、2N×2N(N=64画素)のブロックがコーディングユニットCU0とされる。また、split flag=1とすると、コーディングユニットCU0は4つの独立したN×Nのブロックに分割されて、N×Nのブロックが1つ下の階層のブロックとされる。すなわち、階層の深さが「1」とされて、2N×2N(N=32画素)のブロックがコーディングユニットCU1とされる。同様に、split flag=1とされると、4つの独立したブロックに分割される。さらに、最も深い階層である深さ「4」の場合、2N×2N(N=4画素)のブロックがコーディングユニットCU4とされて、8画素×8画素がコーディングユニットCUの最小サイズとなる。また、HEVCでは、コーディングユニットを分割して予測用の基本単位である予測ユニット(PU:Prediction Unit)や、変換や量子化のための基本単位であるトランスフォームユニット(TU:Transform Unit)が定義されている。
Cost(Mode∈Ω)=D+λ・R ・・・(1)
Cost(Mode∈Ω)=D+QP2Quant(QP)・Header_Bit ・・・(2)
上述の画像符号化処理において、画像符号化装置10は、ブロック毎に画像の複雑度に応じて適応量子化を行うように、量子化パラメータを設定する。また、画像符号化装置10は、ステップST15の量子化処理で用いる量子化パラメータの符号化効率を向上させるため、識別情報と差分情報を生成して可逆符号化してストリーム情報に含める。
X I =S I ・Q I ・・・(3)
X P =S P ・Q P ・・・(4)
X B =S B ・Q B ・・・(5)
X I =160×bit_rate/115 ・・・(6)
X P =160×bit_rate/115 ・・・(7)
X B =160×bit_rate/115 ・・・(8)
K P =1.0;K B =1.4 ・・・(9)
R=R−S I ,P,B ・・・(13)
MinQpUnitSize=1<<(log2_min_transform_unit_size_minus2
+log2_min_qp_unit_size_offset+2) ・・・(26)
なお、式(26)における「log2_min_transform_unit_size_minus2」は、トランスフォームユニット最小サイズ(MinTransformUnitSize)を決めるパラメータである。
MinTransformUnitSize=1<<(log2_min_transform_unit_size_minus2
+2)・・・(27)
log2MaxCUSize = log2_min_coding_block_size_minus 3 + 3
+ log2_diff_max_min_coding_block_size ・・・(28)
log2MinQpUnitSize= log2_min_coding_block_size_minus 3 + 3
+ log2_diff_max_min_coding_block_size
- log2_min_qp_unit_size_offset ・・・(29)
SliceQPY=26+pic_init_qp_minus26+slice_qp_delta ・・・(30)
CurrentQP=qb_qp_delta+ref_qp(ref_qp_block_index) ・・・(31)
次に、画像符号化装置から出力されるストリーム情報の復号処理を行う画像復号装置について説明する。入力画像を符号化して生成されたストリーム情報は、所定の伝送路や記録媒体等を介して画像復号装置に供給されて復号される。
次に、図20のフローチャートを参照して、画像復号装置50の動作について説明する。
上述の画像符号化装置と画像復号装置の動作では、符号化対象ブロックに対して空間的または時間的に隣接する符号化済みのブロックの量子化パラメータを選択候補とする。また、符号化対象ブロックに対して設定された量子化パラメータに応じて選択候補から選択した量子化パラメータを予測量子化パラメータとする。さらに、選択候補から予測量子化パラメータを選択するための識別情報と、予測量子化パラメータと符号化対象ブロックに対して設定された量子化パラメータとの差分を示す差分情報をストリーム情報に含めることで、量子化パラメータの符号化効率の向上がはかられている。
上述の一連の処理は、ハードウェア、またはソフトウェア、または両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。または、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることも可能である。
また、以上においては、符号化方式/復号方式としてH.264/AVC方式が用いられたが、本技術は、その他の動き予測・補償処理を行う符号化方式/復号方式を用いる画像符号化装置/画像復号装置に適用することもできる。
(1) 符号化対象ブロックに対して量子化パラメータを設定する制御部と、
前記符号化対象ブロックに対して空間的または時間的に隣接する符号化済みブロックの量子化パラメータを選択候補として、該選択候補から前記設定された量子化パラメータに応じて予測量子化パラメータを選択し、該予測量子化パラメータと前記設定された量子化パラメータとの差分を示す差分情報を生成する情報生成部と、
前記設定された量子化パラメータを用いて前記符号化対象ブロックの符号化処理を行い生成されたストリーム情報に、前記差分情報を含める符号化部と
を有する画像符号化装置。
(2) 前記情報生成部は、前記設定された量子化パラメータとの差分が最も小さい量子化パラメータを前記予測量子化パラメータとして選択する(1)に記載の画像符号化装置。
(3) 前記情報生成部は、前記隣接する符号化済みのブロックを所定の並び順として、前記選択した量子化パラメータに対応するブロックの順番を示す識別情報を生成し、
前記符号化部は、前記ストリーム情報に前記識別情報を含める(2)に記載の画像符号化装置。
(4) 前記情報生成部は、左側に隣接する符号化済みのブロックと、上側に隣接する符号化済みのブロックと、時間的に隣接する符号化済みのブロックのいずれかを優先させた並び順とする(3)に記載の画像符号化装置。
(5) 前記情報生成部は、前記隣接する符号化済みのブロックの並び順を切り替え可能とする(3)または(4)に記載の画像符号化装置。
(6) 前記情報生成部は、予め設定された順序で選択候補の判定を行い、判定結果に基づいて前記予測量子化パラメータを選択する(1)に記載の画像符号化装置。
(7) 前記情報生成部は、前記設定された量子化パラメータとの差分が最も小さい量子化パラメータを前記予測量子化パラメータとして選択する処理と、予め設定された順序で選択候補の判定を行い判定結果に基づいて前記予測量子化パラメータを選択する処理を選択可能として、選択した処理を示す判別情報を生成し、
前記符号化部は、前記判別情報を前記ストリーム情報に含める(1)に記載の画像符号化装置。
(8) 前記情報生成部は、前記隣接する符号化済みのブロックから、少なくとも量子化パラメータが重複するブロックまたは量子化パラメータを用いた量子化が行われないブロックを除外して選択候補とする(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像符号化装置。
(9) 前記情報生成部は、前記選択候補がない場合、スライスにおける初期値の量子化パラメータと前記設定された量子化パラメータとの差分を示す差分情報を生成する(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像符号化装置。
(10) 前記情報生成部は、前記選択候補に最後に更新された量子化パラメータを含める(1)乃至(9)のいずれかに記載の画像符号化装置。
(11) 復号対象ブロックに対して空間的または時間的に隣接する復号済みブロックの量子化パラメータを選択候補として、該選択候補から選択された予測量子化パラメータに対する差分を示す差分情報をストリーム情報から取り出す情報取得部と、
前記予測量子化パラメータと前記差分情報から、前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出部と
を有する画像復号装置。
(12) 前記量子化パラメータ算出部は、前記隣接する復号済みのブロックを所定の並び順として、前記ストリーム情報に含まれている識別情報で示された順番の量子化パラメータを前記予測量子化パラメータに設定する(11)に記載の画像復号装置。
(13) 前記量子化パラメータ算出部は、予め設定された順序で選択候補の判定を行い、判定結果に基づいて前記予測量子化パラメータを設定する(11)に記載の画像復号装置。
(14) 前記量子化パラメータ算出部は、前記ストリーム情報に含まれている識別情報で示された順番の量子化パラメータを前記予測量子化パラメータに設定する処理と、予め設定された順序で選択候補の判定を行い判定結果に基づいて前記予測量子化パラメータを設定する処理のいずれかを、前記ストリーム情報に含まれている判別情報に基づいて選択する(11)に記載の画像復号装置。
(15) 前記量子化パラメータ算出部は、前記隣接する復号済みのブロックから、少なくとも量子化パラメータが重複するブロックまたは量子化パラメータを用いた逆量子化が行われないブロックを除外して前記選択候補とする(11)乃至(14)のいずれかに記載の画像符号化装置。
(16) 前記量子化パラメータ算出部は、前記選択候補がない場合、スライスにおける初期値の量子化パラメータを前記予測量子化パラメータとする(11)乃至(15)のいずれかに記載の画像復号装置。
(17) 前記量子化パラメータ算出部は、前記選択候補に最後に更新された量子化パラメータを含める(11)乃至(16)のいずれかに記載の画像復号装置。
(18) 前記量子化パラメータ算出部は、前記予測量子化パラメータに対して前記差分情報が示す差分を加算して前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する(11)乃至(17)のいずれかに記載の画像復号装置。
Claims (22)
- 予測量子化パラメータに対する差分を示す差分情報をストリーム情報から取り出す情報取得部と、
復号対象ブロックの左側に隣接するブロックと上側に隣接するブロックとが参照可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータと、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータとの平均値を用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照不可能で、前記上側に隣接するブロックが参照可能な場合、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照可能で、前記上側に隣接するブロックが参照不可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックと、前記上側に隣接するブロックとが参照不可能な場合、前記ストリーム情報のピクチャーパラメータセットに含まれている情報と、前記ストリーム情報のスライスヘッダに含まれている情報とに基づいて算出されたスライスにおける量子化パラメータ初期値を、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとして設定し、前記差分情報と、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとを用いて、前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する量子化パラメータ算出部と、
を有する画像復号装置。 - 前記ブロックはコーディングユニットであり、前記コーディングユニットは階層構造とされている請求項1記載の画像復号装置。
- 前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの逆量子化を行う逆量子化部をさらに有する請求項1または請求項2記載の画像復号装置。
- 前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの復号処理を行うことにより得られた映像データに対して映像処理を行う映像信号処理部をさらに有する請求項1乃至請求項3の何れかに記載の画像復号装置。
- 前記映像信号処理部は、前記映像処理としてノイズ除去を行う請求項4記載の画像復号装置。
- 前記映像信号処理部で処理された映像データに基づき映像表示を行う表示部をさらに有する請求項4または請求項5に記載の画像復号装置。
- ストリームから所望のパケットを抽出するデマルチプレクサをさらに有し、
前記情報取得部と前記量子化パラメータ算出部は、前記デマルチプレクサで抽出されたパケットのデータを用いて処理を行う請求項4乃至請求項6の何れかに記載の画像復号装置。 - 受信された信号から所望のチャンネルを選局して得られたストリームを前記デマルチプレクサに出力するチューナをさらに有する請求項7記載の画像復号装置。
- 前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの復号処理を行うことにより得られた音声データに対して音声処理を行う音声信号処理部をさらに有する請求項1乃至請求項3の何れかに記載の画像復号装置。
- 前記音声信号処理部は、前記音声処理としてノイズ除去を行う請求項9記載の画像復号装置。
- 情報取得部で、予測量子化パラメータに対する差分を示す差分情報をストリーム情報から取り出す工程と、
量子化パラメータ算出部で、復号対象ブロックの左側に隣接するブロックと上側に隣接するブロックとが参照可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータと、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータとの平均値を用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照不可能で、前記上側に隣接するブロックが参照可能な場合、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照可能で、前記上側に隣接するブロックが参照不可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックと、前記上側に隣接するブロックとが参照不可能な場合、前記ストリーム情報のピクチャーパラメータセットに含まれている情報と、前記ストリーム情報のスライスヘッダに含まれている情報とに基づいて算出されたスライスにおける量子化パラメータ初期値を、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとして設定し、前記差分情報と、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとを用いて、前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する工程と
を含む画像復号方法。 - 前記ブロックはコーディングユニットであり、前記コーディングユニットは階層構造とされている請求項11記載の画像復号方法。
- 逆量子化部で前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの逆量子化を行う工程を、さらに含む請求項11または請求項12記載の画像復号方法。
- 映像信号処理部で前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの復号処理を行うことにより得られた映像データに対して映像処理を行う工程を、さらに含む請求項11乃至請求項13の何れかに記載の画像復号方法。
- 前記映像信号処理部で前記映像処理としてノイズ除去を行う工程を、さらに含む請求項14記載の画像復号方法。
- 表示部で前記映像信号処理部で処理された映像データに基づき映像表示を行う工程を、さらに含む請求項14または請求項15に記載の画像復号方法。
- デマルチプレクサでストリームから所望のパケットを抽出する工程をさらに含み、
前記情報取得部と前記量子化パラメータ算出部は、前記デマルチプレクサで抽出されたパケットのデータを用いて処理を行う請求項14乃至請求項16の何れかに記載の画像復号方法。 - チューナで受信された信号から所望のチャンネルを選局して得られたストリームを前記デマルチプレクサに出力する工程を、さらに含む請求項17記載の画像復号方法。
- 音声信号処理部で前記算出された量子化パラメータを用いて前記復号対象ブロックの復号処理を行うことにより得られた音声データに対して音声処理を行う工程を、さらに含む請求項11乃至請求項13の何れかに記載の画像復号方法。
- 前記音声信号処理部で前記音声処理としてノイズ除去を行う工程を、さらに含む請求項19記載の画像復号方法。
- 予測量子化パラメータに対する差分を示す差分情報をストリーム情報から取り出す手順と、
復号対象ブロックの左側に隣接するブロックと上側に隣接するブロックとが参照可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータと、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータとの平均値を用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照不可能で、前記上側に隣接するブロックが参照可能な場合、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照可能で、前記上側に隣接するブロックが参照不可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックと、前記上側に隣接するブロックとが参照不可能な場合、前記ストリーム情報のピクチャーパラメータセットに含まれている情報と、前記ストリーム情報のスライスヘッダに含まれている情報とに基づいて算出されたスライスにおける量子化パラメータ初期値を、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとして設定し、前記差分情報と、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとを用いて、前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する手順と
をコンピュータで実行させるプログラム。 - 予測量子化パラメータに対する差分を示す差分情報をストリーム情報から取り出す手順と、
復号対象ブロックの左側に隣接するブロックと上側に隣接するブロックとが参照可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータと、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータとの平均値を用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照不可能で、前記上側に隣接するブロックが参照可能な場合、前記上側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックが参照可能で、前記上側に隣接するブロックが参照不可能な場合、前記左側に隣接するブロックの量子化パラメータを用いて、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータを算出し、前記左側に隣接するブロックと、前記上側に隣接するブロックとが参照不可能な場合、前記ストリーム情報のピクチャーパラメータセットに含まれている情報と、前記ストリーム情報のスライスヘッダに含まれている情報とに基づいて算出されたスライスにおける量子化パラメータ初期値を、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとして設定し、前記差分情報と、前記復号対象ブロックの予測量子化パラメータとを用いて、前記復号対象ブロックの量子化パラメータを算出する手順と
を前記コンピュータで実行させるプログラムを記録した記録媒体。
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