JP6221704B2 - 符号化装置及びブロックサイズ選択方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ＨＥＶＣにおけるブロックサイズ選択において演算量を低減させることができる符号化装置及びブロックサイズ選択方法に関する。
映像符号化においては全てのステップがブロック単位で行われる。Ｈ．２６４では、符号化の基本単位となるブロックのサイズは１６ｘ１６の一種類である。一方、ＨＥＶＣでは６４ｘ６４、３２ｘ３２、１６ｘ１６、８ｘ８の四種類である。
ＨＥＶＣの参照ソフトウェアモデルであるＨＭでは、全てのブロックサイズの分割方式に基づき仮符号化を行ない、その結果から符号量が一番少なくなるブロックサイズを選択する。この場合の演算量は１つの６４ｘ６４ブロックに対し加算が４．５百万回、除算が９千回となる。
先行技術として、Ｈ．２６４の１６ｘ１６のブロックについて、８ｘ８、４ｘ４、２ｘ２のサブブロックも含む複数のブロックサイズから最適なサイズを選択する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法をＨＥＶＣの６４ｘ６４ブロックに適用すると、演算量は加算が２．５万回、乗除算が１．２万回となる。
特開２０１２−１９９９６３号公報
先行技術はＨＭに比べると演算量を大幅に低減させることができる。しかし、依然として演算量は膨大である。ＨＥＶＣにおけるブロックサイズ選択において演算量の一層の低減が望まれている。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はブロックサイズ選択において演算量を低減させることができる符号化装置及びブロックサイズ選択方法を得るものである。
本発明に係る符号化装置は、複数のブロックサイズの１つを選択ブロックサイズとして選択するブロックサイズ選択部と、前記選択ブロックサイズ単位で画像データを直交変換処理する直交変換部と、前記直交変換部の出力データを量子化する量子化部と、前記量子化部の出力データを符号化する符号化部とを備え、前記ブロックサイズ選択部は、前記複数のブロックサイズのうち最もサイズの小さい最小ブロックで前記画像データを分割して、前記最小ブロックごとに前記画像データの各画素の輝度値のバラツキを示すアクティビティを算出するアクティビティ算出部と、各ブロックサイズに含まれる前記最小ブロックの前記アクティビティと前記アクティビティの平均値との差の平均を各ブロックサイズの分散値として算出する分散値算出部と、前記分散値が所定の閾値より小さければ対応するブロックサイズを前記選択ブロックサイズとするサイズ選択部とを有する。
本発明により、ブロックサイズ選択において演算量を低減させることができる。
本発明の実施の形態に係る符号化装置を示す図である。 ６４ｘ６４ブロックにおけるブロックサイズ選択方法のフローチャートである。
本発明の実施の形態に係る符号化装置及びブロックサイズ選択方法について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る符号化装置を示す図である。
ブロックサイズ選択部１は、複数のブロックサイズの１つを映像符号化に用いる選択ブロックサイズとして選択する。直交変換部２は、選択ブロックサイズ単位で画像データを直交変換処理する。量子化部３は直交変換部２の出力データを量子化する。符号化部４は量子化部３の出力データを符号化する。
ブロックサイズ選択部１において、アクティビティ算出部５は、複数のブロックサイズのうち最もサイズの小さい８ｘ８ブロック（最小ブロック）で画像データを分割して、８ｘ８ブロックごとにアクティビティ（ａｃｔｉｖｉｔｙ）を下記の数式１に基づいて算出する。アクティビティは８ｘ８ブロックにおける画像データの各画素の輝度値のバラツキを示す指標である。なお、アクティビティは量子化部３による量子化の際のＱＰ値を求めるときに使用するパラメータだが、ここで先行して計算しておく。
Figure 0006221704
分散値算出部６は、各ブロックサイズに含まれる８ｘ８ブロックのアクティビティとアクティビティの平均値との差の平均を各ブロックサイズの分散値として算出する。なお、８ｘ８ブロックの分散値は上記のアクティビティに１／６４を掛けたものとなる。
具体的には、６４ｘ６４ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ６４を下記の数式２に基づいて算出する。ｂｕｎｓａｎ６４は６４ｘ６４ブロックにおける６４個の８ｘ８ブロックのアクティビティのばらつきを表す指標となる。マトリクスの１つの小正方形は１つの８ｘ８ブロックを表し、全体は６４ｘ６４ブロックを表す。
Figure 0006221704
同様に、３２ｘ３２ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ３２を下記の数式３に基づいて算出する。ｂｕｎｓａｎ３２は３２ｘ３２ブロックにおける１６個の８ｘ８ブロックのアクティビティのばらつきを表す指標となる。マトリクスの１つの小正方形は１つの８ｘ８ブロックを表し、全体は３２ｘ３２ブロックを表す。
Figure 0006221704
同様に１６ｘ１６ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ１６を下記の数式４に基づいて算出する。ｂｕｎｓａｎ１６は１６ｘ１６ブロックにおける４個の８ｘ８ブロックのアクティビティのばらつきを表す指標となる。マトリクスの１つの小正方形は１つの８ｘ８ブロックを表し、全体は１６ｘ１６ブロックを表す。
Figure 0006221704
サイズ選択部７は、分散値が所定の閾値より小さければ対応するブロックサイズを選択ブロックサイズとする。図２は、６４ｘ６４ブロックにおけるブロックサイズ選択方法のフローチャートである。種々テストデータに適用した結果、閾値ａ，ｂ，ｃとして、画面全体８ｘ８ブロックのアクティビティ平均値の１〜１０倍の数値を採用すればよいことを見出している。
まず、６４ｘ６４ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ６４を算出する（ステップＳ１）。ｂｕｎｓａｎ６４を閾値ｃと比較し（ステップＳ２）、ｃより小さい場合には、この６４ｘ６４ブロックのサイズが６４ｘ６４に決まり（ステップＳ３）、処理が終了する。
ステップＳ２においてｂｕｎｓａｎ６４がｃ以上の場合には、６４ｘ６４ブロックを細分化し、３２ｘ３２ブロックの番号を１にする（ステップＳ４）。３２ｘ３２ブロックの番号をチェックして（ステップＳ５）、４以下の場合には３２ｘ３２ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ３２を算出する（ステップＳ６）。ｂｕｎｓａｎ３２を閾値ｂと比較し（ステップＳ７）、ｂより小さい場合には、この３２ｘ３２ブロックのサイズが３２ｘ３２に決まる（ステップＳ８）。そして、３２ｘ３２ブロックの番号を加算して（ステップＳ９）、ステップＳ５に戻り、３２ｘ３２ブロックの番号が４より大きい場合には処理が終了する。
ステップＳ７においてｂｕｎｓａｎ３２がｂ以上の場合には、３２ｘ３２ブロックを細分化し、１６ｘ１６ブロックの番号を１にする（ステップＳ１０）。１６ｘ１６ブロックの番号をチェックして（ステップＳ１１）、４以下の場合には１６ｘ１６ブロックの分散値ｂｕｎｓａｎ１６を算出する（ステップＳ１２）。ｂｕｎｓａｎ１６を閾値ａと比較し（ステップＳ１３）、ａより小さい場合には、この１６ｘ１６ブロックのサイズが１６ｘ１６に決まる（ステップＳ１４）。そして、１６ｘ１６ブロックの番号を加算して（ステップＳ１５）、ステップＳＳ１１に戻り、１６ｘ１６ブロックの番号が４より大きい場合にはステップＳ９に移行する。ステップＳ１３においてｂｕｎｓａｎ１６がａ以上の場合には、この１６ｘ１６ブロックのサイズが４つの８ｘ８に決まり（ステップＳ１６）、ステップＳ１５に移行する。
本実施の形態に係る符号化装置及びブロックサイズ選択方法の演算量は加算１．７万回、除算１百回となる。そのうち、アクティビティを求めるために必要な演算量は加算１．６万回、除算６４回であるため、ブロックサイズを求めるための演算量については大幅に低減させることができる。
１ ブロックサイズ選択部、２ 直交変換部、３ 量子化部、４ 符号化部、５ アクティビティ算出部、６ 分散値算出部、７ サイズ選択部

Claims (2)

  1. 複数のブロックサイズの１つを選択ブロックサイズとして選択するブロックサイズ選択部と、
    前記選択ブロックサイズ単位で画像データを直交変換処理する直交変換部と、
    前記直交変換部の出力データを量子化する量子化部と、
    前記量子化部の出力データを符号化する符号化部とを備え、
    前記ブロックサイズ選択部は、
    前記複数のブロックサイズのうち最もサイズの小さい最小ブロックで前記画像データを分割して、前記最小ブロックごとに前記画像データの各画素の輝度値のバラツキを示すアクティビティを算出するアクティビティ算出部と、
    各ブロックサイズに含まれる前記最小ブロックの前記アクティビティと前記アクティビティの平均値との差の平均を各ブロックサイズの分散値として算出する分散値算出部と、
    前記分散値が所定の閾値より小さければ対応するブロックサイズを前記選択ブロックサイズとするサイズ選択部とを有することを特徴とする符号化装置。
  2. 複数のブロックサイズの１つを映像符号化に用いる選択ブロックサイズとして選択するブロックサイズ選択方法であって、
    アクティビティ算出部により、前記複数のブロックサイズのうち最もサイズの小さい最小ブロックで前記画像データを分割して、前記最小ブロックごとに前記画像データの各画素の輝度値のバラツキを示すアクティビティを算出するステップと、
    分散値算出により、各ブロックサイズに含まれる前記最小ブロックの前記アクティビティと前記アクティビティの平均値との差の平均を各ブロックサイズの分散値として算出するステップと、
    サイズ選択部により、各ブロックサイズの前記分散値が所定の閾値より小さければ対応するブロックサイズを前記選択ブロックサイズとするステップとを有することを特徴とするブロックサイズ選択方法。
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