JP6109712B2 - ビデオ符号化処理のためにアダブティブなジオメトリック分割を行う方法および装置 - Google Patents
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Description
上記の第1〜第6の従来技術のアプローチに関連する技術は、それぞれ、以下に示す非特許文献1〜6に記載されている。
各パーティションの離散的な性質を考慮すると、分離ラインまたは曲線の近傍上で、画素の中には、一方、または、他方のパーティションに部分的に属するとみなされるだけのものがある。これは、パラメトリック・モデルの定式化が連続的であり、各パーティションの実現が離散的であるという事実によるものである。
復号器が対象のブロックまたは領域のパーティションを決定できるようにするためにモデル・パラメータの符号化および送信が必要である。このため、パーティション・パラメータの精度は、ブロックまたはパーティション領域を記述するために割り当てられる符号化コストの最大の量によって制約を受ける。
次に、本発明の原理に従ったMPEG−4 AVC規格の拡張に関して実施の形態を説明する。MEPG−4 AVC規格は、符号化性能を最適化するために、ツリーベースのフレーム分割に依存している。本発明の原理に係る実施の形態に従ってMPEG−4 AVC規格を拡張することは、MPEG−4規格が依存しているツリーベースのフレーム分割に固有の制約を克服するのに役立つ。
符号化器制御
符号化器制御モジュールは、パラメトリック・モデルベースのブロック・パーティションに基づいて新たなモードを考慮するために拡張することができる。これらのモード(ジオメトリック・モードと呼ばれる)は、MPEG−4 AVC規格における既存のモードの中に挿入される。動き補償のためのインターモードの特定の場合においては、16×16および8×8のパラメトリック・モデルベースで分割されたブロックが存在する。各モデルは、それぞれ、マクロブロック・サイズのモードおよびサブマクロブロック・サイズのモード内に挿入される。構造的な類似性により、これらのモードは、ジオメトリック16×16モードでは、16×8および/または8×16の前、間、または後に論理的に挿入され、ジオメトリック8×8モードでは8×4および/または4×8の前、間、または後に挿入される。例示的な実施態様においては、低ビットレートのため、16×8、および8×16、さらに、8×4および4×8モードの低コストでの使用を可能にするために、16×16および8×8のジオメトリック・モードがMPEG−4 AVC 方向ホモローグ(directional homologues)の直後に挿入される。グローバルな使用に係る統計的データに従って、これらを表1および表2に示すように、MPEG−4 AVC方向モード(およびサブモード)の直前に挿入することもできる。
必要な場合、ジオメトリーが適応されたブロック・パーティションを取り扱うように動き推定モジュールを適応させてもよい。例として、ジオメトリック・モードにおいては、動きは、従来のツリーベースのパーティション・モード16×8、8×16、8×4、または、4×8の場合と同様に記述さる。実際、これらのモードは、本願のパラメトリック・モデルベースのパーティション・モードの何らかの特定のインスタンスのように機能することができる。従って、これらは、使用されるパラメトリック・モデルの想定される構成から除外される。各パーティションは、必要に応じて、さらに、PブロックまたはBブロックが符号化中であるかどうかにより、1つまたは複数の参照値を用いてモデル化される。
完全なPモードのパラメトリック・モデルベースで分割されたブロックにおいては、双方のパーティションが参照フレームから選択された整合パッチによってモデル化される。各パッチは、選択されたジオメトリック・パーティションに適した形状を有していなければならない。PマクロブロックおよびPサブマクロブロックの場合と同様に、動きベクトルがパーティション毎に送信される。この点についての1つの例では、何らかの歪みの尺度(D)および何らかの符号化コストの尺度(R)の観点から、ブロック内の情報が最良に記述されるように、動きベクトル、さらに、f(x,y)モデル・パラメータが選択される。この目的で、DおよびRが共に最小化されるように、各ブロックについて全てのパラメータが一緒に最適化される。
エントロピー符号化は、ジオメトリック・パラメータの統計的なデータ、さらに、近傍の復号/符号化ブロックからの予測モデルに従って、ジオメトリック・パラメータを符号化するために拡張することができ、近傍の復号/符号化ブロック自体、ジオメトリック・パーティション情報を含むことがある。パラメトリック・モデルを用いて分割されたブロックのための動きベクトル予測子は、各々の分割されたブロックのジオメトリー、さらに、近傍の、既に符号化されたブロックのジオメトリーに適応されている。各ジオメトリック・パーティション動きベクトルは、空間および/または時間的に近傍のブロックから適応的に選択された動きベクトルのセットより予測される。これについての一実施の形態は、現在のブロック・パーティションのジオメトリーに依存して、1つ、または3つの空間近傍の動きベクトルを使用することである。動きベクトルの数が3である場合、これらには、メジアン・フィルタがかけられる。次に、予測された各動きベクトルは、可変長符号化(VLC)または算術符号化に基づく符号化を使用して、MEPG−4 AVC規格に従って符号化される。
動き補償
パラメトリック・モデルベースで分割されたブロックにおける非方形/非矩形のパーティションを補償するために動き補償モジュールを拡張することができる。動き補償処理のためのブロック再構成は、本明細書においてで上述した動き推定処理に直接続くものである。実際、補償は、動きベクトルに関連付けられた2つの、パーティション形状のピクスマップ(pixmaps)と共にパーティションの最良のセットを予測子として使用することに対応する。既に定義したように、「部分面(Partial Surface)」画素は、動きベクトルに関連付けられたピクスマップの所与のルールに従った組み合わせとして算出される。
ブロックのパラメトリック・モデルベースのパーティションに従ってイントラ・データを予測するために、イントラ予測がアップグレードされる。パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いたイントラ予測は、パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いた動き補償および動き推定と同様に定義されるが、生成されたパーティションの各々を満たすために、代わりにイントラ予測が使用されるという基本的な違いがある。
インループ・デブロッキング・フィルタは、予測のブロック構造、さらに、残差符号化離散コサイン変換(DCT)に起因するブロッキング・アーティファクトを低減する。インループ・デブロッキング・フィルタは、符号化されたビデオ・データに依存して、さらに、ブロック境界に渡った各画素間のローカル強度の差に依存して、フィルタ強度を適応させる。本発明の原理に係る実施の形態は、ビデオ・データ表現の新たな形態を導入する。パラメトリック・モデルベースのパーティションを含むブロックは、必ずしも、各4×4ブロック上で一定の動きベクトル値、または、一定の参照フレーム値を有するものではない。実際、パラメトリック・モデルベースのパーティションを用いて任意に分割されたブロックにおいては、所与の動きベクトルによる影響を受ける領域およびブロック境界は、パラメトリック・モデルによって強いられる形状によって定義される。従って、4×4ブロックは、所与の位置で使用される動きベクトルおよび使用される参照フレームに関し、これが有する全体的な影響により、半分が1つのパーティションとなり、他方の半分が別のパーティションとなるように見える。よって、フィルタ強度決定の処理を適応させることによって、インループ・デブロッキング・フィルタ・モジュールが拡張される。この処理は、ここで、内部ブロック・パーティションの特定の形状を考慮してフィルタ強度を決定することが可能となるとよい。フィルタをかけるブロック境界の部分によっては、他のMPEG−4 AVCモードによってなされるように、4×4のブロックに従うのではなく、パーティションの形状に従って、適切な動きベクトルおよび参照フレームを得る必要がある。図12を参照すると、パラメトリック・モデルベースで分割されたマクロブロックが概ね参照符号1200によって示されている。パラメトリック・モデルベースで分割されたマクロブロックは、デブロッキング・フィルタ強度決定のためにどのように情報が選択されるかを示すデブロッキング領域の幾つかの例を含む。フィルタ強度は、各4×4のブロックのデブロッキング・フィルタがかけられる側毎に一度算出される。
復号器制御モジュール
復号器制御モジュールは、パラメトリック・モデルベースのブロック分割に基づく新たなモードを考慮するために拡張される。これらのモード(ジオメトリック・モードと呼ばれる)は、復号器側で実行されるものと同様に、MPEG−4 AVC規格における既存のモードの中に挿入される。符号化器側で符号化される情報を正確に復元するために、符号化器の構造および復号処理シーケンスと完全に一致するように復号器制御モジュールが修正される。
エントロピー復号は、モデルベースのブロック分割の使用のために拡張することができる。上述したエントロピー符号化処理に従って、エントロピー復号は、上述した符号化処理に一致するように拡張される必要がある。図20、図21、および図22は、パラメトリック・モデルベースの符号化モードに関連する情報を復号するための、この点に関して想定される特定の実施の形態を示しており、ここでは、どのブロック・モードが使用されるかを示す符号語が既に復号されており、復号器制御のために利用可能である。
Claims (16)
- ピクチャの少なくとも一部を少なくとも1つのパラメトリック・モデルに応じて適応的に分割することによって前記ピクチャに対応する画像データを符号化する符号化器を有する、ビデオ符号化のための適応的なジオメトリック・パーティション装置において、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルは、少なくとも1つの曲線の少なくとも1つの定式化を含み、
前記符号化器は、ビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告のハイブリッド予測符号化器であり、かつ、パラメトリック・モデルに基づくパーティションを、前記ピクチャのマクロブロックおよびサブマクロブロックの少なくとも一方に、それぞれ、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックの少なくとも一方のための符号化モードとして適用し、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線の少なくとも一方は、1または2以上の画像輪郭および1または2以上の動き境界のうちの少なくとも一方を表し、
前記曲線は、直線でない形状を有し、
前記符号化器は、少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素を使用して、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルのパラメータの精度の黙示的な符号化を行う、前記装置。 - 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方が、前記画像データのジオメトリック特性を表すモデルから導出される、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、少なくとも1つの多項式が使用される、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、一次多項式モデルが使用される、請求項1記載の装置。
- 前記一次多項式モデルが角度パラメータおよび距離パラメータを含む、請求項4記載の装置。
- 2以上のパラメトリック・モデルが利用可能である場合、所与の画像部分用の前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルがモデルのセットから適応的に選択され、前記選択が黙示的または明示的に符号化される、請求項1記載の装置。
- スライス・ヘッダ・レベル、補助拡張情報レベル、ピクチャ・パラメータ・セット・レベル、シーケンス・パラメータ・セット・レベル、およびネットワーク抽象化レイヤー・ユニット・ヘッダ・レベルのうちの少なくとも1つに前記少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素が配置される、請求項1記載の装置。
- 圧縮効率と符号化器の複雑性の少なくとも一方を制御するために、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が適応する、請求項1記載の装置。
- ピクチャの少なくとも一部を少なくとも1つのパラメトリック・モデルに応じて適応的に分割することによって前記ピクチャに対応する画像データを符号化するステップを含む、ビデオ符号化のための適応的なジオメトリック・パーティション方法において、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルは、少なくとも1つの曲線の少なくとも1つの定式化を含み、
前記符号化するステップは、ビデオ符号化規格またはビデオ符号化勧告のハイブリッド予測符号化器であり、かつ、パラメトリック・モデルに基づくパーティションを、前記ピクチャのマクロブロックおよびサブマクロブロックの少なくとも一方に、それぞれ、前記マクロブロックおよび前記サブマクロブロックの少なくとも一方のための符号化モードとして適用する符号化器において実行され、
前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線の少なくとも一方は、1または2以上の画像輪郭および1または2以上の動き境界のうちの少なくとも一方を表し、
前記曲線は、直線でない形状を有し、
前記符号化するステップは、少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素を使用して、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルのパラメータの精度の黙示的な符号化を行う、前記方法。 - 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方が、ジオメトリック特性を表すモデルから導出される、請求項9記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、少なくとも1つの多項式が使用される、請求項9記載の方法。
- 前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方として、一次多項式モデルが使用される、請求項9記載の方法。
- 前記一次多項式モデルが角度パラメータおよび距離パラメータを含む、請求項12記載の方法。
- 2以上のパラメトリック・モデルが利用可能である場合、所与の画像部分用の前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルがモデルのセットから適応的に選択され、前記選択が黙示的または明示的に符号化される、請求項9記載の方法。
- スライス・ヘッダ・レベル、補助拡張情報レベル、ピクチャ・パラメータ・セット・レベル、シーケンス・パラメータ・セット・レベル、およびネットワーク抽象化レイヤー・ユニット・ヘッダ・レベルのうちの少なくとも1つに前記少なくとも1つのハイレベル・シンタックス要素が配置される、請求項9記載の方法。
- 圧縮効率と符号化器の複雑性の少なくとも一方を制御するために、前記少なくとも1つのパラメトリック・モデルおよび前記少なくとも1つの曲線のうちの少なくとも一方のパラメータの精度が適応する、請求項9記載の方法。
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