JP6145084B2 - サイズ判定方法、サイズ判定装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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非特許文献1では、ガウシアンモデルに基づいて算出された閾値と、ブロックのSAD(差分絶対値和)とを比較することにより、TUサイズを判定する手法が提案されている。非特許文献1に記載された技術では、ブロックをLブロック(Leaderブロック)、Mブロック(Memberブロック)、TWブロック(Temporary Workerブロック)のいずれであるかの判定が行われる。
しかし、リアルタイムの処理が必要となるハードウェア符号化器においては、従来の再帰的な決定手法でTWブロックの処理を実施することは、演算量及びリアルタイム性の観点で非常に困難である。そのため、TWブロックを取り除いたTUサイズ判定手法が必要となる。さらには、変換量子化演算をスキップして演算量を削減する目的で設けられたLブロックは、ソフトウェア符号化器では処理時間の削減に有効であるが、ハードウェア符号化器の場合には有効性が小さい。なぜなら、ハードウェア符号化器は、リアルタイム処理可能な変換量子化演算器を具備していることが一般的であるから、Lブロックと判定しても変換量子化演算器の動作を停止することができるのみであり、これによって消費電力を低減する効果はあるものの、変換量子化器の回路そのものを取り除くことはできないから回路規模の削減には寄与しない。むしろ、変換量子化演算器を動作させて正確な変換量子化演算を行うほうが、変換量子化演算をスキップするよりも符号化効率への寄与が高いと考えられるためLブロックの判定も取り除くことが適当である。
したがって、非特許文献1に基づく変換量子化演算器をTWブロック及びLブロックと判定する機構を取り除いたハードウェアにおけるエンコード処理の流れは図9のようになる。図9は、TWブロックと判定する機構及びLブロックと判定する機構を取り除いた変換量子化演算器の具体例を示す図である。
図9における変換量子化演算器は、インター予測部1、TUサイズ判定モジュール2、予測TUサイズの整数変換量子化部3、エントロピー符号化部4から構成される。ここで、TUサイズ判定モジュール2が行う判定処理について説明する。
一方、SADN×N[0]の値が閾値THN×N[QP]より小さくない場合(ステップS2−NO)、TUサイズ判定モジュール2は現在の残差ブロック(N×N)はN/2×N/2の変換量子化サイズと判定する。
その後、TUサイズ判定モジュール2は、上述したようステップS2と同様の処理をSADN×N[1]〜SADN×N[3]に対して行うことによって変換量子化サイズを判定する(ステップS3〜5)。
以上の処理結果は、エントロピー符号化部4においてエントロピー符号化され、出力ビットストリームとして出力される。
図1は、本発明の一実施形態による変換量子化装置の構成を示すブロック図である。変換量子化装置は、図1に示すように、インター予測部101、TUサイズ判定部102、予測TUサイズの整数変換量子化部103及びエントロピー符号化部104を備える。
インター予測部101は、変換量子化装置に入力された動画像符号化対象の原画像に基づいてインター予測を行う。インター予測部101は、符号化対象画像と予測画像との残差rij及びそのSAD(差分絶対値和)をTUサイズ判定部102に出力する。
予測TUサイズの整数変換量子化部103は、TUサイズ判定部102によって判定されたブロックのサイズに基づいて、当該ブロックのサイズで整数変換量子化を行う。
エントロピー符号化部104は、整数変換量子化が行われたブロックに対してエントロピー符号化を行って出力ビットストリームを出力する。
まず、TUサイズ判定部102は、インター予測部101から残差rij、そのSAD及び外部からQP値を入力する。インター予測部101において、SADは、コーディングユニット(CU)それぞれについて動き推定を行って計算される。続いて、TUサイズ判定部102は、現在入力されている残差のサイズ(変換量子化サイズと同じ)におけるSAD2N×2Nの値と、対応する閾値TH2N×2N[QP]とを比較してSAD2N×2Nが閾値TH2N×2N[QP]よりも小さいか否か判定する(ステップS101)。
一方、SAD2N×2Nが閾値2N×2N[QP]よりも小さくない場合(ステップS101−NO)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(2N×2N)を、現在の残差ブロック(2N×2N)を構成している4つのN×Nブロックに分割する。そして、TUサイズ判定部102は、分割した4つのN×Nブロックそれぞれ(SADN×N[0]、SADN×N[1]、SADN×N[2]、SADN×N[3])について、SAD(N×N)の値と、対応する閾値TH’N×N[QP]とを比較する(ステップS102)。そして、4つのN×Nブロック全てが閾値TH’N×N[QP]よりも大きい場合(ステップS102−YES)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(2N×2N)は2N×2Nの変換量子化サイズと判定する。
一方、SADN×N[0]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さくない場合(ステップS103−NO)、TUサイズ判定部102は残差ブロック(N×N)を、残差ブロック(N×N)を構成している4つのN/2×N/2ブロックに分割する。そして、TUサイズ判定部102は、分割した4つのN/2×N/2ブロックそれぞれ(SADN/2×N/2[0][0]、SADN/2×N/2[0][1]、SADN/2×N/2[0][2]、SADN/2×N/2[0][3])について、SAD(N/2×N/2)の値と、対応する閾値TH’N/2×N/2[QP]とを比較する(ステップS104)。
一方、4つのN/2×N/2ブロックのいずれかが閾値TH’ N/2×N/2[QP]よりも大きくない場合(ステップS104−NO)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(N×N)はN/2×N/2の変換量子化サイズと判定する。
具体的には、TUサイズ判定部102は、SADN×N[1]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さいか否か判定する(ステップS105)。SADN×N[1]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さい場合(ステップS105−YES)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(N×N)はN×Nの変換量子化サイズと判定する。
一方、SADN×N[1]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さくない場合(ステップS105−NO)、TUサイズ判定部102は残差ブロック(N×N)を、残差ブロック(N×N)を構成している4つのN/2×N/2ブロックに分割する。そして、TUサイズ判定部102は、分割した4つのN/2×N/2ブロックそれぞれ(SADN/2×N/2[0][0]、SADN/2×N/2[0][1]、SADN/2×N/2[0][2]、SADN/2×N/2[0][3])について、SAD(N/2×N/2)の値と、対応する閾値TH’N/2×N/2[QP]とを比較する(ステップS106)。
一方、4つのN/2×N/2ブロックのいずれかが閾値TH’ N/2×N/2[QP]よりも大きくない場合(ステップS106−NO)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(N×N)はN/2×N/2の変換量子化サイズと判定する。
一方、SADN×N[2]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さくない場合(ステップS107−NO)、TUサイズ判定部102は残差ブロック(N×N)を、残差ブロック(N×N)を構成している4つのN/2×N/2ブロックに分割する。そして、TUサイズ判定部102は、分割した4つのN/2×N/2ブロックそれぞれ(SADN/2×N/2[0][0]、SADN/2×N/2[0][1]、SADN/2×N/2[0][2]、SADN/2×N/2[0][3])について、SAD(N/2×N/2)の値と、対応する閾値TH’N/2×N/2[QP]とを比較する(ステップS108)。
一方、4つのN/2×N/2ブロックのいずれかが閾値TH’ N/2×N/2[QP]よりも大きくない場合(ステップS108−NO)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(N×N)はN/2×N/2の変換量子化サイズと判定する。
一方、SADN×N[3]の値が対応する閾値THN×N[QP]よりも小さくない場合(ステップS109−NO)、TUサイズ判定部102は残差ブロック(N×N)を、残差ブロック(N×N)を構成している4つのN/2×N/2ブロックに分割する。そして、TUサイズ判定部102は、分割した4つのN/2×N/2ブロックそれぞれ(SADN/2×N/2[0][0]、SADN/2×N/2[0][1]、SADN/2×N/2[0][2]、SADN/2×N/2[0][3])について、SAD(N/2×N/2)の値と、対応する閾値TH’N/2×N/2[QP]とを比較する(ステップS110)。
一方、4つのN/2×N/2ブロックのいずれかが閾値TH’ N/2×N/2[QP]よりも大きくない場合(ステップS110−NO)、TUサイズ判定部102は現在の残差ブロック(N×N)はN/2×N/2の変換量子化サイズと判定する。
なお、閾値THと閾値TH’とは、通常はTH’>THであるが、後に示す評価のように、簡単化のため同一の値とすることもできる。
ただし、
TH[QP]>n×σT
本実施形態における変換量子化装置では、TUサイズの判定時に分割されたブロックのそれぞれについてTUサイズの再判定の処理が行なわれる。この再判定の処理によって、現在の残差ブロックにより適したTUサイズの予測判定が可能になる。具体的な例を図5に示す。図5は、従来の技術による処理と本提案手法による処理との比較例を示す概略図である。図5(A)は従来の技術による処理を表し、図5(B)は本提案手法による処理を表す。図5に示されるように、従来の技術では、一度ブロックが分割された場合には、分割されたブロックサイズをTUサイズとするかさらに分割したブロックサイズをTUサイズと判定していた。それに対し、本提案手法では、一度ブロックが分割された場合であっても分割後のブロックサイズにおけるSADと閾値とを比較して所定の条件を満たす場合には分割後のブロックサイズよりも大きなブロックサイズをTUサイズとして判定することができる。したがって、現在の残差ブロックにより適したTUサイズの予測判定が可能になる。そのため、符号量の増加を抑止し、符号化性能の劣化を低減させることが可能になる。
これは、本発明に基づくアルゴリズムと従来手法の性能との間のビットレートの平均差であり、図7に示すように、ビデオの品質を測定するものである。BDBRにおける+(プラス)はビットレートの利得を表す。さらに、TU分割率を図8に記載している。ここで、TU分割率(PR)は、従来手法のTU分割率Poriginalと、提案方式のTU分割率Pproposalによって以下の式15に基づいて計算している。
本実施形態に基づいた方式によれば、残差の大きなブロックについて分割率は小さくなり、従来方式と比べてより低いビットレートを達成している。本提案手法はハードウェア符号化器に対して適用することが考えられる。これに限定されることなく、ソフトウェア型の符号化器にも適用可能であることは自明である。
Claims (3)
- 動画像符号化対象である所定のサイズのブロックを、前記所定のサイズを構成している複数の同じサイズのブロックに分割する分割ステップと、
分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和と、所定の方法で計算された閾値との比較結果に基づいて前記所定のサイズのブロックにおいて変換量子化が行われるブロックのサイズを判定するサイズ判定ステップと、
を有し、
前記サイズ判定ステップにおいて、分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和の全て、もしくは事前に定めた個数以上の値が、前記閾値以上である場合に、前記所定のサイズのブロックにおいて前記変換量子化が行われるブロックのサイズを、前記閾値以上であると判定された時点の分割直前のブロックのサイズと判定するサイズ判定方法。 - 動画像符号化対象である所定のサイズのブロックを、前記所定のサイズを構成している複数の同じサイズのブロックに分割する分割部と、
分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和と、所定の方法で計算された閾値との比較結果に基づいて前記所定のサイズのブロックにおいて変換量子化が行われるブロックのサイズを判定するサイズ判定部と、
を備え、
前記サイズ判定部は、分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和の全て、もしくは事前に定めた個数以上の値が、前記閾値以上である場合に、前記所定のサイズのブロックにおいて前記変換量子化が行われるブロックのサイズを、前記閾値以上であると判定された時点の分割直前のブロックのサイズと判定するサイズ判定装置。 - 動画像符号化対象である所定のサイズのブロックを、前記所定のサイズを構成している複数の同じサイズのブロックに分割する分割ステップと、
分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和と、所定の方法で計算された閾値との比較結果に基づいて前記所定のサイズのブロックにおいて変換量子化が行われるブロックのサイズを判定するサイズ判定ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記サイズ判定ステップにおいて、分割後の前記ブロックそれぞれに対する差分絶対値和の全て、もしくは事前に定めた個数以上の値が、前記閾値以上である場合に、前記所定のサイズのブロックにおいて前記変換量子化が行われるブロックのサイズを、前記閾値以上であると判定された時点の分割直前のブロックのサイズと判定するコンピュータプログラム。
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