JP6459761B2 - Moving picture coding apparatus, moving picture coding method, and moving picture coding computer program - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、動画像符号化装置、動画像符号化方法及び動画像符号化用コンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to, for example, a moving image encoding apparatus, a moving image encoding method, and a moving image encoding computer program.
動画像データは、一般に非常に大きなデータ量を有する。そのため、動画像データを扱う装置は、動画像データを他の装置へ送信しようとする場合、あるいは、動画像データを記憶装置に記憶しようとする場合、動画像データを符号化することにより圧縮する。代表的な動画像の符号化方式として、International Organization for Standardization /International Electrotechnical Commission(ISO/IEC)またはInternational Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector(ITU-T)で策定されたMoving Picture Experts Group phase 2(MPEG-2/H.262)、MPEG-4、あるいはH.264 MPEG-4 Advanced Video Coding(H.264 MPEG-4 AVC)が利用されている。MPEG-4 AVC/H.264以降は、合同で設立された(Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)によって標準化が進められ、新たな符号化標準として、HEVC(High Efficiency Video Coding, MPEG-H/H.265、正式名称はISO/IEC 23008、あるいはITU-T H.265)が策定されている。 The moving image data generally has a very large amount of data. Therefore, a device that handles moving image data compresses the moving image data by encoding it when transmitting the moving image data to another device or when storing the moving image data in the storage device. . Typical moving picture coding methods include the Moving Picture Experts Group phase 2 (MPEG- 2 / H.262), MPEG-4, or H.264 MPEG-4 Advanced Video Coding (H.264 MPEG-4 AVC) is used. MPEG-4 AVC / H.264 and later are being standardized by the jointly established (Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC). H / H.265, the official name is ISO / IEC 23008, or ITU-T H.265).
HEVCでは、従来の動画像符号化方式と比較して、動画像データに含まれる各ピクチャを分割するブロックのサイズの自由度が向上している。図1は、HEVCによる、ピクチャの分割の一例を示す図である。 In HEVC, the degree of freedom of the size of a block that divides each picture included in the moving image data is improved as compared with the conventional moving image encoding method. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of picture division by HEVC.
図1に示されるように、ピクチャ100は、符号化ブロックCoding Tree Unit(CTU)単位で分割され、各CTU101は、ラスタスキャン順に符号化される。CTU101のサイズは、64x64〜16x16画素の中から選択できる。ただし、CTU101のサイズは、シーケンス単位で一定とされる。
As shown in FIG. 1, a
CTU101は、さらに、四分木構造で複数のCoding Unit(CU)102に分割される。一つのCTU101内の各CU102は、Zスキャン順に符号化される。CU102のサイズは可変であり、そのサイズは、CU分割モード8x8〜64x64画素の中から選択される。CU102は、符号化モードの一例であるイントラ予測符号化モードとインター予測符号化モードを選択する単位となる。CU102は、Prediction Unit(PU)103単位またはTransform Unit(TU)104単位で個別に処理される。PU103は、符号化モードに応じた予測が行われる単位となる。例えば、PU103は、イントラ予測符号化モードでは、予測モードが適用される単位となり、インター予測符号化モードでは、動き補償を行う単位となる。PU103のサイズは、例えば、イントラ予測符号化モードが適用される場合、2Nx2NとNxN(Nは、CUサイズ/2)から選択可能である。
The
一方、TU104は、直交変換の単位である。またイントラ予測符号化モードでは、TU104は、予測ブロックの生成単位でもある。TU104のサイズは、4x4画素〜32x32画素の中から選択される。TU104は、四分木構造で分割され、Zスキャン順に処理される。
なお、イントラ予測符号化モードは、動画像データが空間方向に相関性が高いことを利用する符号化モードであり、符号化対象ピクチャの符号化対象ブロックを、符号化対象ピクチャの既に符号化された領域の情報を用いて符号化する符号化モードである。一方、インター予測符号化モードは、動画像データが時間方向に相関性が高いことを利用する符号化モードであり、符号化対象ピクチャの符号化対象ブロックを、既に符号化された他のピクチャの情報を用いて符号化する符号化モードである。
On the other hand, the TU 104 is a unit of orthogonal transformation. In the intra prediction encoding mode, the
Note that the intra prediction encoding mode is an encoding mode that uses the fact that moving image data has a high correlation in the spatial direction, and the encoding target block of the encoding target picture has already been encoded. This is an encoding mode in which encoding is performed using the information of the area. On the other hand, the inter prediction encoding mode is an encoding mode that uses the fact that moving image data has a high correlation in the time direction, and the encoding target block of the encoding target picture is changed to that of another already encoded picture. This is an encoding mode for encoding using information.
HEVCでは、着目するCTUについて、CU、PU及びTUのサイズを決定する際に、例えば、CU、PU及びTUのそれぞれの取り得るサイズと符号化モードの組み合わせごとに、符号化コストが算出される。そしてその符号化コストが最小となるCU、PU及びTUのそれぞれのサイズと符号化モードの組み合わせが、着目するCTUの符号化の際に適用される。 In HEVC, when determining the size of the CU, PU, and TU for the CTU of interest, for example, the encoding cost is calculated for each possible combination of the size of CU, PU, and TU and the encoding mode. . Then, the combination of the size and the encoding mode of each CU, PU, and TU that minimizes the encoding cost is applied when encoding the CTU of interest.
また、符号化対象のブロックのサイズを決定する際に、対象となるブロックの複雑度を表す空間アクティビティ値を用いる技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に開示された動画像符号化方法は、対象ブロックの符号化条件の決定の際に、その対象ブロックの少なくとも一部の領域の複雑度を表す第1空間アクティビティ値が第1閾値より小さい場合、小分割用の第1符号化条件を対象ブロックの符号化条件とする。一方、その動画像符号化方法は、第1空間アクティビティ値が第1閾値以上である場合、大分割用の第2符号化条件を対象ブロックの符号化条件とする。 In addition, a technique has been proposed that uses a spatial activity value representing the complexity of a target block when determining the size of a block to be encoded (see, for example, Patent Document 1). In the moving picture coding method disclosed in Patent Document 1, when determining the coding condition of the target block, the first spatial activity value representing the complexity of at least a part of the target block is more than the first threshold value. If it is smaller, the first coding condition for subdivision is set as the coding condition for the target block. On the other hand, when the first spatial activity value is greater than or equal to the first threshold, the moving image encoding method uses the second encoding condition for large partitioning as the encoding condition for the target block.
特許文献1に開示された技術では、符号化対象ブロックの複雑度が大きいほど、その符号化対象ブロックのサイズは大きくなる。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the larger the complexity of the encoding target block, the larger the size of the encoding target block.
一方、符号化された動画像データを復号して得られる動画像の画質と圧縮効率のバランスを最適化するよう、適用する符号化モードを決定するための方式として、レート歪み最適化(Rate distortion optimization, RDO)方式が提案されている。RDO方式では、符号化モードを決定する際に、符号化の前後での誤差統計量である歪み量と、符号化対象のブロックの符号量であるレートとが考慮される。そして歪み量とレートとの関係を表すRD特性が最も良好となる符号化モードが選択される。 On the other hand, rate distortion optimization (Rate distortion) is used as a method for determining the encoding mode to be applied so as to optimize the balance between the image quality and compression efficiency of the moving image obtained by decoding the encoded moving image data. optimization, RDO) method has been proposed. In the RDO scheme, when determining an encoding mode, a distortion amount, which is an error statistic before and after encoding, and a rate, which is a code amount of a block to be encoded, are considered. Then, the encoding mode in which the RD characteristic representing the relationship between the distortion amount and the rate is the best is selected.
ここで、特許文献1に記載のように、符号化対象ブロックの複雑度に基づいて符号化対象ブロックのサイズを決定した場合、その決定されたサイズについてのRD特性が必ずしも最良とならず、他のサイズについてのRD特性の方がより良好となることがあった。 Here, as described in Patent Document 1, when the size of the encoding target block is determined based on the complexity of the encoding target block, the RD characteristic for the determined size is not necessarily the best, In some cases, the RD characteristics with respect to the size of the film became better.
そこで、本明細書は、符号化を行う単位となるブロックのサイズを適切に決定できる動画像符号化装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present specification is to provide a moving image encoding apparatus capable of appropriately determining the size of a block as a unit for performing encoding.
一つの実施形態によれば、動画像符号化装置が提供される。この動画像符号化装置は、動画像データに含まれるピクチャ上のブロックを分割した、複数のサブブロックのそれぞれの複雑度及び各サブブロック間の類似度に応じたオフセット値を算出し、ブロックを符号化単位としてそのブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、サブブロックを符号化単位としてそのブロックを符号化する場合の複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和とオフセット値の合計以下である場合、符号化単位としてブロックを選択し、一方、第1の符号化コストがその合計よりも大きい場合、符号化単位としてサブブロックを選択する符号化モード決定部と、ブロックを選択した符号化単位ごとに符号化する符号化部とを有する。 According to one embodiment, a video encoding device is provided. This moving image encoding apparatus calculates an offset value according to the complexity of each of a plurality of sub-blocks and the degree of similarity between the sub-blocks obtained by dividing a block on a picture included in the moving image data. The first encoding cost when the block is encoded as the encoding unit is the sum of the second encoding costs of the plurality of subblocks when the block is encoded using the subblock as the encoding unit. A coding mode determining unit that selects a block as a coding unit, and selects a sub-block as a coding unit when the first coding cost is greater than the sum, And an encoding unit that encodes a block for each selected encoding unit.
本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
It should be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
本明細書に開示された動画像符号化装置は、符号化を行う単位となるブロックのサイズを適切に決定できる。 The moving picture encoding apparatus disclosed in this specification can appropriately determine the size of a block serving as a unit for performing encoding.
以下、図を参照しつつ、動画像符号化装置について説明する。最初に、HEVCに準拠してピクチャをブロックごとに分割する例について説明する。 Hereinafter, the moving picture coding apparatus will be described with reference to the drawings. First, an example in which a picture is divided into blocks according to HEVC will be described.
図2(a)及び図2(b)は、それぞれ、ブロック分割の一例を示すである。図2(a)に示されたピクチャ200には、並木が写っている。また、図2(b)に示されたピクチャ210は、ホワイドノイズを表している。そしてピクチャ200上に示された各ブロック201、及び、ピクチャ210上に示された各ブロック211は、CU、PU及びTUのそれぞれのサイズの組み合わせごとの符号化コストを次式で算出した場合に、符号化コストが最小となるTUを表す。なお、この例では、ピクチャを他のピクチャの情報を参照しないイントラ予測符号化モードで符号化すると仮定して符号化コストを算出した。
ここで予測誤差は、例えば、符号化コスト算出対象となるブロックと予測ブロックの対応画素間の誤差絶対値和として算出される。またモード情報量は、符号化コスト算出対象となる符号化モードで用いられる情報についての情報量を表す。そしてλは、ラグランジュの未定乗数である。
図2(a)及び図2(b)に示されるように、複雑なところほど、小さいサイズのTUが選択されている。特に、ピクチャ210については、ピクチャ全体において最小サイズのTUが選択されている。しかしながら、このような複雑なシーンが写っているピクチャにおいて、ピクチャのRD特性は、ピクチャの分割サイズが小さいほど良好になるとは限らない。
Here, the prediction error is calculated, for example, as the sum of absolute values of errors between the corresponding pixels of the block that is the encoding cost calculation target and the prediction block. The mode information amount represents the information amount of information used in the encoding mode that is the encoding cost calculation target. Λ is Lagrange's undetermined multiplier.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the smaller the TU is selected, the more complicated the TU is. In particular, for the
図3(a)及び図3(b)は、それぞれ、図2(a)及び図2(b)に示されたピクチャについて、TUサイズを予め設定された値としたときのRD特性を示す図である。図3(a)及び図3(b)において、横軸は発生情報量、すなわち、レート(単位:Mbps)を表し、縦軸はピーク信号対雑音比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)、すなわち、歪み量(単位:dB)を表す。したがって、左上に近いRD特性ほど、良好である。図3(a)において、グラフ301〜グラフ304は、それぞれ、TUサイズが32、16、8、4である場合のピクチャ200についてのRD特性を表す。同様に、図3(b)において、グラフ311〜グラフ314は、それぞれ、TUサイズが32、16、8、4である場合のピクチャ210についてのRD特性を表す。
3 (a) and 3 (b) are diagrams showing RD characteristics when the TU size is set to a preset value for the pictures shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. It is. 3 (a) and 3 (b), the horizontal axis represents the amount of generated information, that is, the rate (unit: Mbps), and the vertical axis represents the peak signal-to-noise ratio (PSNR). That is, it represents the amount of distortion (unit: dB). Therefore, the RD characteristics closer to the upper left are better. 3A,
図3(a)及び図3(b)に示されるように、ピクチャ200及びピクチャ210の両方について、TUサイズが32のときのRD特性が最も良好となっており、TUサイズが小さくなるほど、RD特性は低下する。
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the RD characteristic when the TU size is 32 is the best for both the
このように、(1)式に従って算出された符号化コストに基づいて、ピクチャを分割するブロックのサイズを決定すると、必ずしもRD特性は最適とはならない。一方、ピクチャ200及びピクチャ210では、ピクチャ全体が相対的に複雑である。そのため、特許文献1に記載のように複雑度に基づいてブロックのサイズを決定すると、ピクチャ上の局所的な位置によっては、小さいブロックサイズを用いた方がRD特性が良好となる場合でも、ピクチャ全体で大きなブロックサイズが選択される可能性が高い。
As described above, when the size of a block into which a picture is divided is determined based on the encoding cost calculated according to the equation (1), the RD characteristic is not necessarily optimal. On the other hand, in the
ここで、本発明者は、鋭意研究の結果、複数のサブブロックに分割可能なブロックについて、以下の二つの条件が満たされる場合には、サブブロックに分割しない方がRD特性が良好となる可能性が高いことを見出した。
(1)各サブブロックに写っている被写体が複雑であること
(2)各サブブロックに写っている被写体が互いに類似していること
Here, as a result of diligent research, the present inventor has the possibility that the RD characteristic is better when the block that can be divided into a plurality of sub-blocks is not divided into sub-blocks when the following two conditions are satisfied. I found that the nature is high.
(1) The subject in each sub-block is complex (2) The subject in each sub-block is similar to each other
そこで、本実施形態による動画像符号化装置は、符号化モード及び符号化単位となるブロックのサイズを決定する際に、着目するブロックについて、そのブロックを分割可能な複数のサブブロックのそれぞれの複雑度と、サブブロック間の類似度を算出する。動画像符号化装置は、サブブロックごとの複雑度、及びサブブロック間の類似度が上記の(1)と(2)の条件を満たす場合に正の値を持つオフセットを算出する。さらに、動画像符号化装置は、着目するブロックをサブブロックを符号化単位として符号化する際のサブブロックごとの符号化コストとブロックそのものを符号化単位として着目するブロックを符号化する際の符号化コストを算出する。そして動画像符号化装置は、サブブロックごとの符号化コストの和と着目するブロックそのものの符号化コストとの比較の際に、各サブブロックの符号化コストの和にオフセットを加算する。これにより、この動画像符号化装置は、上記の(1)と(2)の条件が満たされるブロックについてはサブブロックに分割され難くする。 Therefore, when determining the coding mode and the size of the block that is the coding unit, the moving image coding apparatus according to the present embodiment is configured to determine the complexity of each of a plurality of sub-blocks into which the block can be divided. Degree and similarity between sub-blocks are calculated. The video encoding apparatus calculates an offset having a positive value when the complexity for each sub-block and the similarity between sub-blocks satisfy the above conditions (1) and (2). Furthermore, the moving image encoding apparatus encodes the block of interest when encoding the block of interest using the subblock as an encoding unit and the encoding cost for each subblock and the block itself as the encoding unit. Calculation cost. Then, the moving image coding apparatus adds an offset to the sum of the coding costs of each sub-block when comparing the sum of the coding costs for each sub-block with the coding cost of the block of interest. As a result, the moving picture encoding apparatus makes it difficult for a block that satisfies the above conditions (1) and (2) to be divided into sub-blocks.
本実施形態では、動画像符号化装置は、HEVCに準拠するものとする。動画像符号化装置は、ピクチャをCTU単位で分割し、CTUごとに、CUサイズ、PUサイズ、TUサイズ及び符号化モードの組み合わせを選択する。そして動画像符号化装置は、CTUごとに、選択した組み合わせにしたがってそのCTUを符号化する。 In the present embodiment, the video encoding device is assumed to be compliant with HEVC. The moving picture coding apparatus divides a picture into CTU units, and selects a combination of a CU size, a PU size, a TU size, and a coding mode for each CTU. Then, the moving image encoding apparatus encodes the CTU for each CTU according to the selected combination.
図4は、一つの実施形態による動画像符号化装置の概略構成図である。動画像符号化装置1は、動きベクトル算出部11と、符号化モード決定部12と、符号化部13と、記憶部14とを有する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a video encoding apparatus according to one embodiment. The moving image encoding apparatus 1 includes a motion
動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいは動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つの集積回路として動画像符号化装置1に実装されてもよい。さらに、動画像符号化装置1が有するこれらの各部は、動画像符号化装置1が有するプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される、機能モジュールであってもよい。 Each of these units included in the moving image encoding apparatus 1 is formed as a separate circuit. Alternatively, these units included in the video encoding device 1 may be mounted on the video encoding device 1 as one integrated circuit in which circuits corresponding to the respective units are integrated. Furthermore, each of these units included in the moving image encoding device 1 may be a functional module realized by a computer program executed on a processor included in the moving image encoding device 1.
符号化対象となるピクチャは、例えば、動画像符号化装置1全体を制御する制御部(図示せず)により複数のCTUに分割される。そして動画像符号化装置1には、各CTUが、例えばラスタスキャン順で入力される。そして動画像符号化装置1は、CTUごとに符号化する。以下、動画像符号化装置1が有する各部について説明する。 A picture to be encoded is divided into a plurality of CTUs, for example, by a control unit (not shown) that controls the entire moving image encoding apparatus 1. Each CTU is input to the moving image encoding apparatus 1 in the raster scan order, for example. Then, the moving image encoding apparatus 1 performs encoding for each CTU. Hereinafter, each part which the moving image encoder 1 has is demonstrated.
動きベクトル算出部11は、符号化対象ピクチャが、PピクチャまたはBピクチャといった、インター予測符号化モードが適用可能なピクチャである場合、符号化対象のCTUについて適用可能なPUのそれぞれについて、動きベクトルを算出する。その際、動きベクトル算出部11は、各PUについて、既に符号化され、かつ、符号化対象ピクチャが参照可能な参照ピクチャに対してブロックマッチングを実行して、PUと最も一致する参照ピクチャ及びその参照ピクチャ上の領域の位置を決定する。そして動きベクトル算出部11は、PUとその領域間の空間的な移動量を表すベクトルを動きベクトルとして算出する。
なお、動きベクトル算出部11は、各PUについて、そのPUと参照ピクチャ上の対応領域との対応画素間の差分絶対値和と動きベクトルの符号量の合計が最小となるときのPUと対応領域間の移動量を動きベクトルとしてもよい。
動きベクトル算出部11は、各PUについて、動きベクトル及びその動きベクトルが参照する参照ピクチャを示す情報を、符号化モード決定部12へ出力する。
When the encoding target picture is a picture to which the inter-prediction encoding mode is applicable, such as a P picture or a B picture, the motion
For each PU, the motion
The motion
符号化モード決定部12は、符号化対象のCTUにおいて、適用可能なCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び符号化モードの組み合わせを求める。そして符号化モード決定部12は、各組み合わせについて、符号量の推定値である符号化コストを算出する。そして符号化モード決定部12は、各組み合わせの符号化コストに基づいて、符号化対象のCTUに適用するCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び符号化モードの組み合わせを決定する。 The encoding mode determination unit 12 obtains a combination of applicable CU size, PU size, TU size, and encoding mode in the CTU to be encoded. Then, the encoding mode determination unit 12 calculates an encoding cost that is an estimated value of the code amount for each combination. Then, the encoding mode determination unit 12 determines a combination of the CU size, the PU size, the TU size, and the encoding mode to be applied to the encoding target CTU based on the encoding cost of each combination.
符号化モード決定部12は、適用可能なCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び符号化モードの組み合わせのそれぞれごとに、予測ブロックを生成する。予測ブロックは、着目する組み合わせに含まれる符号化モードに従って、符号化済みの参照ピクチャまたは符号化済みの他のブロックから生成される。なお、符号化モードには、例えば、イントラ予測符号化モード及びインター予測符号化モードが含まれる。さらに、イントラ予測符号化モードに基づいて予測ブロックが作成される場合、符号化モード決定部12は、例えば、HEVCに規定される、予測ブロックの作成方法を規定する複数のモードのそれぞれについて予測ブロックを作成する。また、インター予測符号化モードに基づいて予測ブロックが生成される場合、符号化モード決定部12は、適用可能な動きベクトルの生成方式または予測方式のそれぞれ(例えば、ダイレクトモードあるいはマージモードなど)について予測ブロックを作成する。また、符号化対象ピクチャが双方向予測が可能なBピクチャである場合、符号化モード決定部12は、一方向の予測による動きベクトルに基づく予測ブロックだけでなく、各方向の予測による二つの動きベクトルに基づく予測ブロックも作成する。
以下では、便宜上、イントラ予測符号化モードにおける、予測ブロックの作成方法を規定するモードだけでなく、インター予測符号化モードにおける、動きベクトルの生成方式または予測方式と一方向予測または双方向予測の組み合わせを、予測モードと呼ぶ。
The encoding mode determination unit 12 generates a prediction block for each combination of applicable CU size, PU size, TU size, and encoding mode. The prediction block is generated from the encoded reference picture or another encoded block according to the encoding mode included in the combination of interest. The encoding mode includes, for example, an intra prediction encoding mode and an inter prediction encoding mode. Further, when a prediction block is created based on the intra prediction coding mode, the coding mode determination unit 12 predicts a prediction block for each of a plurality of modes that stipulate, for example, a method for creating a prediction block defined in HEVC. Create In addition, when a prediction block is generated based on the inter prediction encoding mode, the encoding mode determination unit 12 performs each applicable motion vector generation method or prediction method (for example, direct mode or merge mode). Create a prediction block. In addition, when the encoding target picture is a B picture capable of bidirectional prediction, the encoding mode determination unit 12 not only uses a prediction block based on a motion vector based on unidirectional prediction but also two motions based on prediction in each direction. A prediction block based on a vector is also created.
In the following, for the sake of convenience, not only a mode that defines a method for creating a prediction block in intra prediction coding mode, but also a combination of a motion vector generation method or prediction method and unidirectional prediction or bidirectional prediction in inter prediction coding mode. Is called a prediction mode.
符号化モード決定部12は、例えば、着目する組み合わせの符号化コストを算出するために、その組み合わせに含まれるTUについて、予測誤差を算出する。本実施形態では、符号化モード決定部12は、予測誤差として、次式に従って画素差分絶対値和SADを算出する。
なお、符号化モード決定部12は、予測誤差として、SADを算出する代わりに、着目するTUと予測ブロック間の差分画像をアダマール変換した後の各画素の値の絶対値和SATDなどを算出してもよい。また、TUがピクチャの左上端に位置し、かつ、着目する符号化モードがイントラ予測符号化モードである場合のように、予測ブロックが作成されないTUについては、符号化モード決定部12は、予測誤差として、アクティビティを算出してもよい。アクティビティACTは、例えば、次式に従って算出される。
符号化モード決定部12は、着目する組み合わせについて、次式に従って符号化コストCostを算出する。
符号化モード決定部12は、インター予測符号化モードとイントラ予測符号化モードとについて、別個に、適用するCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び予測モードの組み合わせを求める。その際、符号化モード決定部12は、例えば、同一サイズのTUごとに、符号化コストが最小となるPUサイズ及び予測モードを決定する。さらに、符号化モード決定部12は、そのTUについて決定したPUサイズ及び予測モードを用いる場合の符号化コストと、そのTUを4分割した各TU(以下、便宜上、サブTUと呼ぶ)について決定したPUサイズ及び予測モードを用いる場合の符号化コストの和を比較する。そして符号化モード決定部12は、符号化コストの比較結果に応じてTUのサイズを選択する。符号化モード決定部12は、再帰的に上記の処理をTUサイズの大きい方から順に繰り返すことで、インター予測符号化モードとイントラ予測符号化モードのそれぞれごとに、CUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び予測モードの組み合わせを求める。そして符号化モード決定部12は、CUごとに、インター予測符号化モードについて求めた組み合わせとイントラ予測符号化モードについて求めた組み合わせのうち、符号化コストが小さい方を、符号化対象のCTUに適用する組み合わせとする。 The coding mode determination unit 12 obtains a combination of a CU size, a PU size, a TU size, and a prediction mode to be applied separately for the inter prediction coding mode and the intra prediction coding mode. At that time, for example, the encoding mode determination unit 12 determines a PU size and a prediction mode that minimize the encoding cost for each TU of the same size. Further, the encoding mode determination unit 12 determines the encoding cost when using the PU size and prediction mode determined for the TU and each TU obtained by dividing the TU into four (hereinafter referred to as sub-TUs for convenience). Compare the sum of coding costs when using PU size and prediction mode. Then, the encoding mode determination unit 12 selects the TU size according to the comparison result of the encoding costs. The encoding mode determination unit 12 recursively repeats the above processing in order from the largest TU size, so that the CU size, the PU size, and the TU size for each of the inter prediction encoding mode and the intra prediction encoding mode. And a combination of prediction modes. Then, for each CU, the encoding mode determination unit 12 applies, to the CTU to be encoded, the one with the lower encoding cost among the combinations obtained for the inter prediction coding mode and the combinations obtained for the intra prediction coding mode. It is set as a combination.
図1に関して説明したように、TUのサイズは、4x4画素〜32x32画素の中から選択される。そこで符号化モード決定部12は、例えば、32x32画素のサイズを持つTUについての符号化コストと、そのTUを4分割した、16x16画素のサイズを持つ4個のサブTUのそれぞれの符号化コストの和とを比較する。同様に、符号化モード決定部12は、16x16画素のサイズを持つTUについての符号化コストと、そのTUを4分割した、8x8画素のサイズを持つ4個のサブTUのそれぞれの符号化コストの和とを比較する。さらに、符号化モード決定部12は、8x8画素のサイズを持つTUについての符号化コストと、そのTUを4分割した、4x4画素のサイズを持つ4個のサブTUのそれぞれの符号化コストの和とを比較する。 As described with reference to FIG. 1, the size of the TU is selected from 4 × 4 pixels to 32 × 32 pixels. Therefore, for example, the encoding mode determination unit 12 determines the encoding cost for a TU having a size of 32 × 32 pixels and the encoding cost of each of four sub TUs having a size of 16 × 16 pixels obtained by dividing the TU into four. Compare the sum. Similarly, the encoding mode determination unit 12 determines the encoding cost for a TU having a size of 16 × 16 pixels, and the encoding cost for each of four sub TUs having a size of 8 × 8 pixels obtained by dividing the TU into four. Compare the sum. Further, the encoding mode determination unit 12 sums the encoding cost for the TU having the size of 8x8 pixels and the encoding cost of each of the four sub TUs having the size of 4x4 pixels obtained by dividing the TU into four. And compare.
本実施形態では、異なるTUサイズについての符号化コストを比較する際、符号化モード決定部12は、上記の(1)及び(2)の条件が満たされる場合に、着目するTUを分割して得られる4個のサブTUよりも着目するTUの方が選択され易いようにする。 In this embodiment, when comparing the encoding costs for different TU sizes, the encoding mode determination unit 12 divides the TU of interest when the above conditions (1) and (2) are satisfied. The target TU is more easily selected than the obtained four sub-TUs.
例えば、着目するTUの符号化コストをC0とし、着目するTUを4分割した4個のサブTUのそれぞれの符号化コストをC1[i](i=1,2,3,4)とする。この場合、符号化モード決定部12は、次式が満たされる場合に、TUのサイズとして、着目するTUのサイズ、すなわち、大きい方のTUのサイズを選択する。一方、次式が満たされない場合、符号化モード決定部12は、TUのサイズとして、サブTUのサイズ、すなわち、小さい方のTUのサイズを選択する。
符号化コストC1[i]が大きいほど、対応するサブTUとその予測ブロック間の予測誤差が大きいので、そのサブTUに写っている被写体は複雑であると想定される。また、各サブTUの符号化コストC1[i]の分散が小さいほど、各サブTUに写っている被写体は類似していると想定される。したがって、本実施形態では、符号化モード決定部12は、各サブTUについて算出された符号化コストC1[i]を、そのサブTUについての複雑度とし、各サブTUの符号化コストC1[i]の分散を、各サブTU間の類似度とする。 The larger the coding cost C1 [i] is, the larger the prediction error between the corresponding sub-TU and its prediction block is, so the subject in the sub-TU is assumed to be more complicated. Further, it is assumed that the subject shown in each sub-TU is more similar as the variance of the encoding cost C1 [i] of each sub-TU is smaller. Therefore, in the present embodiment, the encoding mode determination unit 12 sets the encoding cost C1 [i] calculated for each sub TU as the complexity for the sub TU, and the encoding cost C1 [i of each sub TU. ] Is the similarity between sub-TUs.
この場合、offsetは、例えば、次式に従って算出される。
なお、変形例によれば、符号化モード決定部12は、各サブTUの予測誤差を、そのサブTUについての複雑度とし、各サブTUの予測誤差の分散を、各サブTU間の類似度としてもよい。この場合、符号化モード決定部12は、例えば、次式に従ってoffsetを算出する。
また他の変形例によれば、各サブTU間の類似度は、サブTU間のSADの差の絶対値で評価されてもよい。この場合、符号化モード決定部12は、例えば、次式に従ってoffsetを算出する。
なお、(max(s1[i])- min(s1[i]))が0である場合、各サブTUに写っているシーンは同一である可能性がある。そこでこの場合には、符号化モード決定部12は、(9)式によらず、大きい方のTUのサイズを選択することが好ましい。
さらに他の変形例によれば、各サブTU間の類似度は、各サブTUの符号化コストC1[i]のうちの最大値と最小値の差として算出されてもよい。また、各サブTUの複雑度は、(3)式で算出されるアクティビティとして算出されてもよい。
If (max (s1 [i])-min (s1 [i])) is 0, the scenes shown in each sub-TU may be the same. Therefore, in this case, it is preferable that the encoding mode determination unit 12 selects the larger TU size regardless of the equation (9).
According to still another modification, the similarity between the sub TUs may be calculated as a difference between the maximum value and the minimum value of the encoding costs C1 [i] of the sub TUs. Further, the complexity of each sub-TU may be calculated as an activity calculated by equation (3).
図5は、符号化モード決定処理の動作フローチャートである。符号化モード決定部12はCTUごとに、下記の動作フローチャートに従って、符号化対象のCTUに適用するCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ及び符号化モードの組み合わせを決定する。 FIG. 5 is an operation flowchart of the encoding mode determination process. For each CTU, the encoding mode determination unit 12 determines a combination of a CU size, a PU size, a TU size, and an encoding mode to be applied to the encoding target CTU according to the following operation flowchart.
符号化モード決定部12は、イントラ予測符号化モードを着目する符号化モードに設定する(ステップS101)。そして符号化モード決定部12は、最大のTUサイズを着目するTUサイズに設定する(ステップS102)。 The encoding mode determination unit 12 sets the intra prediction encoding mode to the encoding mode in which attention is paid (step S101). Then, the encoding mode determination unit 12 sets the maximum TU size as a focused TU size (step S102).
符号化モード決定部12は、着目するTUサイズを持つTUのそれぞれと、そのTUを4分割したサブTUのそれぞれについて、符号化コストの最小値C0、C1[i]を算出する(ステップS103)。 The encoding mode determination unit 12 calculates the minimum values C0 and C1 [i] of the encoding cost for each TU having the TU size of interest and each of the sub TUs obtained by dividing the TU into four (step S103). .
符号化モード決定部12は、着目するTUサイズを持つTUのそれぞれについて、そのTUを4分割した各サブTUの複雑度及びサブTU間の類似度に基づいてoffsetを算出する(ステップS104)。 The encoding mode determination unit 12 calculates an offset for each TU having a target TU size based on the complexity of each sub-TU obtained by dividing the TU into four and the similarity between sub-TUs (step S104).
符号化モード決定部12は、着目するTUサイズを持つTUのそれぞれについて、そのTUの符号化コストC0が、各サブTUの符号化コストの和ΣC1[i]とoffsetの合計以下か否か判定する(ステップS105)。そして符号化モード決定部12は、符号化コストC0が各サブTUの符号化コストの和ΣC1[i]とoffsetの合計以下である場合(ステップS105−Yes)、着目するTUのサイズを選択する(ステップS106)。一方、符号化コストC0が各サブTUの符号化コストの和ΣC1[i]とoffsetの合計より大きい場合(ステップS105−No)、符号化モード決定部12は、サブTUのサイズを選択する(ステップS107)。 The encoding mode determination unit 12 determines, for each TU having a target TU size, whether the encoding cost C0 of the TU is less than or equal to the sum of the encoding costs ΣC1 [i] of each sub TU and offset (Step S105). Then, when the encoding cost C0 is equal to or less than the sum of the encoding costs ΣC1 [i] and offset of each sub TU (step S105—Yes), the encoding mode determination unit 12 selects the size of the TU of interest. (Step S106). On the other hand, when the encoding cost C0 is larger than the sum of the encoding costs ΣC1 [i] of each sub TU and offset (No in step S105), the encoding mode determination unit 12 selects the size of the sub TU ( Step S107).
符号化モード決定部12は、サブTUのサイズが選択されたTUが有るか否か判定する(ステップS108)。サブTUサイズが選択されたTUが一つ以上あれば(ステップS108−Yes)、符号化モード決定部12は、サブTUのサイズがTUの取り得る最小サイズか否か判定する(ステップS109)。なお、TUの取り得る最小サイズは、HEVCで規定される4x4画素であってもよく、あるいは、4x4画素以上で、予め設定されるサイズであってもよい。サブTUのサイズがTUの取り得る最小サイズでなければ(ステップS109−No)、符号化モード決定部12は、サブTUのサイズを着目するTUのサイズに設定する(ステップS110)。そして符号化モード決定部12は、サブTUのサイズが選択されたTUのそれぞれについて、サブTUとTUとして、ステップS103以降の処理を繰り返す。 The encoding mode determination unit 12 determines whether there is a TU for which the size of the sub TU is selected (step S108). If there is one or more TUs for which the sub TU size is selected (step S108—Yes), the encoding mode determination unit 12 determines whether the size of the sub TU is the minimum size that the TU can take (step S109). Note that the minimum size that can be taken by the TU may be 4 × 4 pixels defined by HEVC, or may be a size set in advance by 4 × 4 pixels or more. If the size of the sub TU is not the minimum size that can be taken by the TU (No in step S109), the encoding mode determination unit 12 sets the size of the sub TU to the size of the TU of interest (step S110). Then, the encoding mode determination unit 12 repeats the processing from step S103 onward as the sub TU and TU for each TU for which the size of the sub TU is selected.
一方、ステップS108において、サブTUのサイズが選択されたTUが無い場合(ステップS108−No)、符号化モード決定部12は、TUの分割を終了する。また、ステップS109においてサブTUのサイズがTUの取り得る最小サイズである場合(ステップS109−Yes)も、符号化モード決定部12は、TUの分割を終了する。その後、符号化モード決定部12は、着目する符号化モードがインター予測符号化モードか否か判定する(ステップS111)。着目する符号化モードがイントラ予測符号化モードであれば(ステップS111−No)、符号化モード決定部12は、インター予測符号化モードを着目する符号化モードに設定する(ステップS112)。そして符号化モード決定部12は、ステップS102以降の処理を繰り返す。 On the other hand, in step S108, when there is no TU for which the size of the sub TU is selected (step S108-No), the encoding mode determination unit 12 ends the division of the TU. Also, when the size of the sub TU is the minimum size that can be taken by the TU in step S109 (step S109—Yes), the encoding mode determination unit 12 ends the division of the TU. Thereafter, the coding mode determination unit 12 determines whether or not the coding mode of interest is the inter prediction coding mode (step S111). If the encoding mode of interest is the intra prediction encoding mode (step S111-No), the encoding mode determination unit 12 sets the inter prediction encoding mode to the encoding mode of interest (step S112). Then, the encoding mode determination unit 12 repeats the processing after step S102.
一方、着目する符号化モードがインター予測符号化モードであれば(ステップS111−Yes)、符号化モード決定部12は、CUごとに、上記のTU分割結果及び対応するPUと予測モードとに基づいて、インター予測符号化モードの符号化コストとイントラ予測符号化モードの符号化コストを算出する。そして符号化モード決定部12は、インター予測符号化モードとイントラ予測符号化モードのうち、符号化コストが小さい方をそのCUについて適用する符号化モードとする(ステップS113)。なお、符号化モード決定部12は、CUについても、取り得る最大サイズのCUから順に、CUの符号化コストと、そのCUを4分割した4個のサブCUのそれぞれの符号化コストの和とを比較して、符号化コストが小さい方を選択すればよい。ただし、TU及びPUは、複数のCUにわたって設定されることはないので、上記のTU分割の結果により、着目するCUが4個のサブCUに分割できない場合には、着目するCUは、それ以上分割されない。そして符号化モード決定部12は、符号化モード決定処理を終了する。 On the other hand, if the encoding mode of interest is the inter prediction encoding mode (step S111-Yes), the encoding mode determination unit 12 is based on the TU division result and the corresponding PU and prediction mode for each CU. Thus, the encoding cost of the inter prediction encoding mode and the encoding cost of the intra prediction encoding mode are calculated. Then, the coding mode determination unit 12 sets the coding mode to be applied to the CU of the inter prediction coding mode and the intra prediction coding mode with the smaller coding cost (step S113). Note that the coding mode determination unit 12 also has the CU coding cost and the sum of the coding costs of the four sub CUs obtained by dividing the CU into four CUs in order from the CU having the largest possible size. And the one with the lower coding cost may be selected. However, since the TU and PU are not set across multiple CUs, if the CU of interest cannot be divided into four sub CUs as a result of the above TU partitioning, the CU of interest is no more than that. Not divided. Then, the encoding mode determination unit 12 ends the encoding mode determination process.
なお、符号化対象ピクチャが、インター予測符号化モードの適用がない、Iピクチャである場合には、符号化モード決定部12は、ステップS110以降の処理を行わずに符号化モード決定処理を終了する。 In addition, when the encoding target picture is an I picture to which the inter prediction encoding mode is not applied, the encoding mode determination unit 12 ends the encoding mode determination process without performing the processes after step S110. To do.
符号化モード決定部12は、符号化対象のCTUに適用するCUサイズ、PUサイズ、TUサイズ及び符号化モードの組み合わせを決定すると、その組み合わせを符号化部13に出力する。なお、インター予測符号化されるCUについては、符号化モード決定部12は、そのCUに含まれるPUについて算出された動きベクトルも符号化部13へ出力する。
When the encoding mode determination unit 12 determines a combination of the CU size, the PU size, the TU size, and the encoding mode to be applied to the encoding target CTU, the encoding mode determination unit 12 outputs the combination to the
符号化部13は、符号化モード決定部12により決定されたCUサイズ、PUサイズ及びTUサイズに従って、符号化対象のCTUを分割する。そして符号化部13は、符号化モード決定部12により決定されたCUごとの符号化モードに従って、そのCUに含まれる各TUの予測ブロックを作成する。そして符号化部13は、符号化対象のCTUに含まれる各TUと対応する予測ブロック間の予測誤差信号を、TUごとに直交変換して得られる直交変換係数を量子化及び可変長符号化することで、符号化対象のCTUを符号化する。
再度図4を参照すると、符号化部13は、予測ブロック生成部21と、予測誤差信号算出部22と、直交変換部23と、量子化部24と、復号部25と、可変長符号化部26とを有する。
The
Referring to FIG. 4 again, the
予測ブロック生成部21は、予測ブロックを生成する。予測ブロック生成部21は、符号化対象のCTUに含まれる着目するCUがインター予測符号化される場合、そのCUに含まれる各PUについて、そのPUに設定される動きベクトルを用いて参照ピクチャを動き補償することで予測ブロックを生成する。また、予測ブロック生成部21は、着目するCUがイントラ予測符号化される場合、そのCUに含まれる各PUについて、そのPUに適用される予測モードに従って、そのPUの周囲の符号化済みのブロックに含まれる画素から予測ブロックを生成する。
The prediction
予測ブロック生成部21は、予測ブロックを予測誤差信号算出部22へ出力する。
The prediction
予測誤差信号算出部22は、符号化対象のCTU内の各画素について、予測ブロックの対応する画素との差分演算を実行する。そして予測誤差信号算出部22は、その差分演算により得られた各画素に対応する差分値を、予測誤差信号とする。予測誤差信号算出部22は、予測誤差信号を直交変換部23へ出力する。
The prediction error
直交変換部23は、符号化対象のCTU内のTUごとに、予測誤差信号を直交変換することにより、直交変換係数の組を求める。例えば、直交変換部23は、直交変換処理として、離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform、DCT)を用いることで、直交変換係数として、TUごとのDCT係数の組を得る。あるいは、直交変換部23は、直交変換処理として、アダマール変換を利用してもよい。
直交変換部23は、TUごとの直交変換係数の組を量子化部24へ出力する。
The
The
量子化部24は、TUごとに、直交変換係数を量子化することにより、その直交変換係数の量子化係数を算出する。この量子化処理は、一定区間に含まれる信号値を一つの信号値で表す処理である。そしてその一定区間は、量子化幅と呼ばれる。例えば、量子化部24は、直交変換係数から、量子化幅に相当する所定数の下位ビットを切り捨てることにより、その直交変換係数を量子化する。量子化幅は、量子化パラメータによって決定される。例えば、量子化部24は、量子化パラメータの値に対する量子化幅の値を表す関数にしたがって、使用される量子化幅を決定する。またその関数は、量子化パラメータの値に対する単調増加関数とすることができ、予め設定される。
For each TU, the
また量子化部24は、HEVCなどの動画像符号化規格に対応した様々な量子化パラメータ決定方法の何れかに従って量子化パラメータを決定すればよい。量子化部24は、例えば、MPEG-2の標準テストモデル5に関する量子化パラメータの算出方法を用いることができる。なお、MPEG-2の標準テストモデル5に関する量子化パラメータの算出方法に関しては、例えば、http://www.mpeg.org/MPEG/MSSG/tm5/Ch10/Ch10.htmlで特定されるURLを参照されたい。
量子化部24は、量子化処理を実行することにより、直交変換係数を表すために使用されるビットの数を削減できるので、符号量を低減できる。量子化部24は、量子化係数を復号部25及び可変長符号化部26へ出力する。
Further, the
Since the
復号部25は、符号化対象のCTUの量子化係数から、そのCTUよりも後のCTU及び符号化対象のCTUを含むピクチャよりも符号化順で後のピクチャを符号化するために参照される参照ピクチャを生成する。そのために、復号部25は、量子化係数に、量子化パラメータにより決定された量子化幅に相当する所定数を乗算することにより、量子化係数を逆量子化する。この逆量子化により、各TUの直交変換係数の組、例えば、DCT係数の組が復元される。その後、復号部25は、TUごとに、直交変換係数の組を逆直交変換処理する。例えば、直交変換部23がDCTを用いている場合、復号部25は、各TUに対して逆DCT処理を実行する。逆量子化処理及び逆直交変換処理を量子化信号に対して実行することにより、符号化前の予測誤差信号と同程度の情報を有する予測誤差信号が再生される。
The
復号部25は、予測ブロックの各画素値に、その画素に対応する再生された予測誤差信号を加算する。これらの処理を各予測ブロックについて実行することにより、復号部25は、その後に符号化されるPUに対する予測ブロックを生成するために参照されるブロックを復元する。さらに、復号部25は、復元したブロックに対してデブロッキングフィルタ処理を実行してもよい。
復号部25は、ブロックを復元する度に、その復元されたブロックを、記憶部14に記憶する。
The
Each time the
記憶部14は、復元されたブロックを一時的に記憶する。各ブロックの符号化順序にしたがって、1枚のピクチャ分の復元されたブロックを結合することで、後続するピクチャの符号化の際に参照されるピクチャが得られる。記憶部14は、符号化対象ピクチャが参照する可能性がある、予め定められた所定枚数分のピクチャを記憶し、記憶しているピクチャの枚数がその所定枚数を超えると、符号化順序が古いピクチャから順に破棄する。 The storage unit 14 temporarily stores the restored block. By combining the restored blocks for one picture according to the coding order of each block, a picture to be referred to when coding the subsequent picture is obtained. The storage unit 14 stores a predetermined number of pictures that may be referred to by the encoding target picture. When the number of stored pictures exceeds the predetermined number, the encoding order is old. Discard in order from the picture.
さらに、記憶部14は、インター予測符号化されたPUのそれぞれについての動きベクトルを記憶する。 Furthermore, the storage unit 14 stores a motion vector for each of the PUs subjected to inter prediction encoding.
可変長符号化部26は、符号化対象のCTUに含まれる量子化係数を可変長符号化する。さらに、可変長符号化部26は、予測ブロックの作成に利用された動きベクトルなども可変長符号化する。そして可変長符号化部26は、その可変長符号化によって得られた符号化ビットを、HEVCなどに従って所定の順序に並べたビットストリームを出力する。なお、可変長符号化部26は、可変長符号化方式として、Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding(CABAC)といった算術符号化処理を用いることができる。あるいは、可変長符号化部26は、可変長符号化方式として、Context-based Adaptive Variable Length Coding (CAVLC)といったハフマン符号化処理を用いてもよい。
The variable
制御部(図示せず)は、出力されたビットストリームを所定の順序で結合し、HEVCなどに従ったヘッダ情報などを付加することで、符号化された動画像データを含むビットストリームを得る。 A control unit (not shown) combines the output bit streams in a predetermined order and adds header information according to HEVC or the like to obtain a bit stream including encoded moving image data.
図6は、動画像符号化装置1による動画像符号化処理の動作フローチャートである。動画像符号化装置1はCTUごとに、下記の動作フローチャートに従って符号化する。 FIG. 6 is an operation flowchart of the moving image encoding process performed by the moving image encoding device 1. The moving image encoding apparatus 1 performs encoding for each CTU according to the following operation flowchart.
動きベクトル算出部11は、符号化対象ピクチャが、PピクチャまたはBピクチャといった、インター予測符号化モードが適用可能なピクチャである場合、符号化対象のCTUについて適用可能なPUのそれぞれについて、動きベクトルを算出する(ステップS201)。
When the encoding target picture is a picture to which the inter-prediction encoding mode is applicable, such as a P picture or a B picture, the motion
符号化モード決定部12は、符号化対象のCTUに適用される、CUサイズ、PUサイズ、TUサイズ、及び符号化モードの組み合わせを決定する(ステップS202)。 The encoding mode determination unit 12 determines a combination of a CU size, a PU size, a TU size, and an encoding mode to be applied to the encoding target CTU (step S202).
符号化部13の予測ブロック生成部21は、決定した組み合わせに含まれる符号化モードに従って、PUごとに予測ブロックを算出する(ステップS203)。そして符号化部13の予測誤差信号算出部22は、TUごとに、TUとそのTUに対応する予測ブロック間で画素ごとに差分演算することで、予測誤差信号を算出する(ステップS204)。
The prediction
その後、符号化部13の直交変換部23は、予測誤差信号をTUごとに直交変換して直交変換係数の組を算出する(ステップS205)。そして符号化部13の量子化部24は、各直交変換係数を量子化する(ステップS206)。
Thereafter, the
符号化部13の復号部25は、量子化係数を逆量子化及び逆直交変換して再生した予測誤差信号と予測ブロックを加算して参照ブロックを生成する(ステップS207)。そして復号部25は、その参照ブロックを記憶部14に記憶する。一方、符号化部13の可変長符号化部26は、各量子化係数を可変長符号化する(ステップS208)。そして動画像符号化装置1は、動画像符号化処理を終了する。
The
以上に説明してきたように、この動画像符号化装置は、符号化対象のブロックについて、そのブロックを分割した複数のサブブロックのそれぞれの複雑度が所定以上で、各サブブロック間の類似度が高いほど、そのブロックを分割され難くする。これにより、この動画像符号化装置は、符号化単位のサイズ、例えば、直交変換の単位のサイズを適切に決定できる。 As described above, in this moving image encoding apparatus, for a block to be encoded, the complexity of each of a plurality of sub-blocks obtained by dividing the block is greater than or equal to a predetermined level, and the similarity between each sub-block is high. The higher the value, the harder the block is divided. Thereby, this moving image encoding apparatus can appropriately determine the size of the encoding unit, for example, the size of the unit of orthogonal transform.
なお、インター予測符号化モードが適用されるピクチャについては、着目するTUを分割した各サブTUの複雑度が高く、かつ、各サブTU間の類似度が高い場合でも、参照ピクチャ上に各サブTUと良好に一致する領域が存在することがある。このような場合には、着目するTUがサブTUに分割されたとしても、各サブTUについての予測誤差が非常に少なく、RD特性が比較的良好となることがある。そこで、符号化モード決定部12は、符号化モードとしてインター予測符号化モードが適用される場合には、offsetを常に0として、TUサイズを決定してもよい。 For pictures to which the inter prediction coding mode is applied, even if the complexity of each sub-TU obtained by dividing the TU of interest is high and the similarity between the sub-TUs is high, each sub-TU is displayed on the reference picture. There may be regions that match well with the TU. In such a case, even if the target TU is divided into sub-TUs, the prediction error for each sub-TU is very small, and the RD characteristics may be relatively good. Therefore, the encoding mode determination unit 12 may determine the TU size with offset always set to 0 when the inter prediction encoding mode is applied as the encoding mode.
また、他の変形例によれば、動画像符号化装置は、直交変換の単位だけでなく、符号化モードを選択する単位を決定する際にも、上記の処理を適用してもよい。例えば、動画像符号化装置は、着目するCUとそのCUを4分割したサブCU間で符号化コストを比較する際に、各サブCUの複雑度と各サブCU間の類似度に応じて決定されるオフセットを、各サブCUの符号化コストの和に加えてもよい。 According to another modification, the moving image encoding apparatus may apply the above process not only when determining the unit for selecting the encoding mode but also for the unit of orthogonal transform. For example, when comparing the coding cost between a focused CU and a sub-CU obtained by dividing the CU into four, the moving image coding apparatus determines according to the complexity of each sub-CU and the similarity between the sub-CUs. The offset to be added may be added to the sum of the coding costs of each sub CU.
図7は、上記の実施形態またはその変形例による動画像符号化装置の各部の機能を実現するコンピュータプログラムが動作することにより、動画像符号化装置として動作するコンピュータの構成図である。 FIG. 7 is a configuration diagram of a computer that operates as a moving image encoding apparatus when a computer program that realizes the functions of the respective units of the moving image encoding apparatus according to the above-described embodiment or its modification is operated.
コンピュータ100は、ユーザインターフェース部101と、通信インターフェース部102と、記憶部103と、記憶媒体アクセス装置104と、プロセッサ105とを有する。プロセッサ105は、ユーザインターフェース部101、通信インターフェース部102、記憶部103及び記憶媒体アクセス装置104と、例えば、バスを介して接続される。
The
ユーザインターフェース部101は、例えば、キーボードとマウスなどの入力装置と、液晶ディスプレイといった表示装置とを有する。または、ユーザインターフェース部101は、タッチパネルディスプレイといった、入力装置と表示装置とが一体化された装置を有してもよい。そしてユーザインターフェース部101は、例えば、ユーザの操作に応じて、符号化する動画像データを選択する操作信号をプロセッサ105へ出力する。
The
通信インターフェース部102は、コンピュータ100を、動画像データを生成する装置、例えば、ビデオカメラと接続するための通信インターフェース及びその制御回路を有してもよい。そのような通信インターフェースは、例えば、High-Definition Multimedia Interface(HDMI)(登録商標)、またはUniversal Serial Bus(ユニバーサル・シリアル・バス、USB)とすることができる。
The
さらに、通信インターフェース部102は、イーサネット(登録商標)などの通信規格に従った通信ネットワークに接続するための通信インターフェース及びその制御回路を有してもよい。
Furthermore, the
この場合には、通信インターフェース部102は、通信ネットワークに接続された他の機器から、符号化する動画像データを取得し、そのデータをプロセッサ105へ渡す。また通信インターフェース部102は、プロセッサ105から受け取った、符号化済みの動画像データを通信ネットワークを介して他の機器へ出力してもよい。
In this case, the
記憶部103は、例えば、読み書き可能な半導体メモリと読み出し専用の半導体メモリとを有する。そして記憶部103は、プロセッサ105上で実行される、動画像符号化処理を実行するためのコンピュータプログラム、及びこれらの処理の途中または結果として生成されるデータを記憶する。
The
記憶媒体アクセス装置104は、例えば、磁気ディスク、半導体メモリカード及び光記憶媒体といった記憶媒体106にアクセスする装置である。記憶媒体アクセス装置104は、例えば、記憶媒体106に記憶されたプロセッサ105上で実行される、動画像符号化処理用のコンピュータプログラムを読み込み、プロセッサ105に渡す。
The storage
プロセッサ105は、上記の実施形態または変形例による動画像符号化処理用コンピュータプログラムを実行することにより、符号化動画像データを生成する。そしてプロセッサ105は、生成された符号化動画像データを記憶部103に保存し、または通信インターフェース部102を介して他の機器へ出力する。
The
なお、動画像符号化装置1の各部の機能をプロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記録された形で提供されてもよい。ただし、そのような記録媒体には、搬送波は含まれない。 Note that the computer program capable of executing the functions of the respective units of the moving image encoding device 1 on the processor may be provided in a form recorded on a computer-readable medium. However, such a recording medium does not include a carrier wave.
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。 All examples and specific terms listed herein are intended for instructional purposes to help the reader understand the concepts contributed by the inventor to the present invention and the promotion of the technology. It should be construed that it is not limited to the construction of any example herein, such specific examples and conditions, with respect to showing the superiority and inferiority of the present invention. Although embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention.
以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
動画像データに含まれるピクチャ上のブロックを分割した、複数のサブブロックのそれぞれの複雑度及び各サブブロック間の類似度に応じたオフセット値を算出し、前記ブロックを符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、前記サブブロックを前記符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の前記複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和と前記オフセット値の合計以下である場合、前記符号化単位として前記ブロックを選択し、一方、前記第1の符号化コストが前記合計よりも大きい場合、前記符号化単位として前記サブブロックを選択する符号化モード決定部と、
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する符号化部と、
を有する動画像符号化装置。
(付記2)
前記符号化モード決定部は、前記複数のサブブロックのそれぞれについて、当該サブブロックの前記第2の符号化コストを当該サブブロックの前記複雑度とする、付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記3)
前記符号化モード決定部は、前記複数のサブブロックのそれぞれについて、当該サブブロックと当該サブブロックについての予測ブロックとの対応画素間の差分絶対値和を当該サブブロックの前記複雑度とする、付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記4)
前記符号化モード決定部は、前記複数のサブブロックのそれぞれの前記複雑度の分散を前記類似度として算出する、付記2または3に記載の動画像符号化装置。
(付記5)
前記符号化モード決定部は、前記複数のサブブロックのそれぞれの前記複雑度のうちの最大値と最小値の差を前記類似度として算出する、付記2または3に記載の動画像符号化装置。
(付記6)
前記符号化モード決定部は、前記ブロックを符号化済みの他のピクチャを参照して符号化するインター予測符号化モードに基づいて符号化する場合、前記オフセットを0とし、一方、前記ブロックを前記ピクチャの符号化済みの領域を参照して符号化するイントラ予測符号化モードに基づいて符号化する場合、前記複数のサブブロックのそれぞれの前記複雑度及び各サブブロック間の前記類似度に応じて前記オフセット値を算出する、付記1〜5の何れかに記載の動画像符号化装置。
(付記7)
前記符号化部は、前記ブロックと、前記ブロックについての予測ブロック間の予測誤差を前記選択した符号化単位ごとに直交変換して前記符号化単位ごとに直交変換係数を算出し、前記符号化単位ごとの前記直交変換係数を符号化する、付記1〜6の何れかに記載の動画像符号化装置。
(付記8)
動画像データに含まれるピクチャ上のブロックを分割した、複数のサブブロックのそれぞれの複雑度及び各サブブロック間の類似度に応じたオフセット値を算出し、
前記ブロックを符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、前記サブブロックを前記符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の前記複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和と前記オフセット値の合計以下である場合、前記符号化単位として前記ブロックを選択し、一方、前記第1の符号化コストが前記合計よりも大きい場合、前記符号化単位として前記サブブロックを選択し、
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する、
ことを含む動画像符号化方法。
(付記9)
動画像データに含まれるピクチャ上のブロックを分割した、複数のサブブロックのそれぞれの複雑度及び各サブブロック間の類似度に応じたオフセット値を算出し、
前記ブロックを符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、前記サブブロックを前記符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の前記複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和と前記オフセット値の合計以下である場合、前記符号化単位として前記ブロックを選択し、一方、前記第1の符号化コストが前記合計よりも大きい場合、前記符号化単位として前記サブブロックを選択し、
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する、
ことをコンピュータに実行させるための動画像符号化用コンピュータプログラム。
The following supplementary notes are further disclosed regarding the embodiment described above and its modifications.
(Appendix 1)
The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks. The first encoding cost when encoding is the sum of the second encoding cost of each of the plurality of sub-blocks and the offset value when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. Encoding mode selection for selecting the block as the encoding unit, and for selecting the sub-block as the encoding unit when the first encoding cost is greater than the total. And
An encoding unit that encodes the block for each of the selected encoding units;
A moving picture encoding apparatus having:
(Appendix 2)
The moving picture encoding apparatus according to appendix 1, wherein the encoding mode determination unit sets, for each of the plurality of sub-blocks, the second encoding cost of the sub-block as the complexity of the sub-block.
(Appendix 3)
The encoding mode determination unit, for each of the plurality of sub-blocks, the difference absolute value sum between corresponding pixels of the sub-block and the prediction block for the sub-block as the complexity of the sub-block The moving image encoding apparatus according to 1.
(Appendix 4)
The moving picture coding apparatus according to
(Appendix 5)
The moving picture coding apparatus according to
(Appendix 6)
The encoding mode determination unit sets the offset to 0 when encoding the block based on an inter prediction encoding mode in which the block is encoded with reference to another encoded picture. When encoding based on an intra prediction encoding mode in which encoding is performed with reference to an encoded region of a picture, according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks The moving image encoding apparatus according to any one of appendices 1 to 5, which calculates the offset value.
(Appendix 7)
The encoding unit orthogonally transforms a prediction error between the block and a prediction block for the block for each of the selected coding units to calculate an orthogonal transform coefficient for each of the coding units, and the coding unit The moving image encoding device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the orthogonal transform coefficient is encoded for each.
(Appendix 8)
The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks,
The first encoding cost when the block is encoded using the block as an encoding unit is the second encoding cost of the plurality of sub-blocks when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. If the block is equal to or less than the sum of the encoding costs and the offset value, the block is selected as the encoding unit. On the other hand, if the first encoding cost is greater than the total, the encoding unit is Select the sub-block,
Encoding the block for each of the selected encoding units;
A moving picture encoding method including the above.
(Appendix 9)
The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks,
The first encoding cost when the block is encoded using the block as an encoding unit is the second encoding cost of the plurality of sub-blocks when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. If the block is equal to or less than the sum of the encoding costs and the offset value, the block is selected as the encoding unit. On the other hand, if the first encoding cost is greater than the total, the encoding unit is Select the sub-block,
Encoding the block for each of the selected encoding units;
A computer program for encoding a moving image for causing a computer to execute the above.
1 動画像符号化装置
11 動きベクトル算出部
12 符号化モード決定部
13 符号化部
14 記憶部
21 予測ブロック生成部
22 予測誤差信号算出部
23 直交変換部
24 量子化部
25 復号部
26 可変長符号化部
100 コンピュータ
101 ユーザインターフェース部
102 通信インターフェース部
103 記憶部
104 記憶媒体アクセス装置
105 プロセッサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する符号化部と、
を有する動画像符号化装置。 The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks. The first encoding cost when encoding is the sum of the second encoding cost of each of the plurality of sub-blocks and the offset value when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. Encoding mode selection for selecting the block as the encoding unit, and for selecting the sub-block as the encoding unit when the first encoding cost is greater than the total. And
An encoding unit that encodes the block for each of the selected encoding units;
A moving picture encoding apparatus having:
前記ブロックを符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、前記サブブロックを前記符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の前記複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和と前記オフセット値の合計以下である場合、前記符号化単位として前記ブロックを選択し、一方、前記第1の符号化コストが前記合計よりも大きい場合、前記符号化単位として前記サブブロックを選択し、
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する、
ことを含む動画像符号化方法。 The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks,
The first encoding cost when the block is encoded using the block as an encoding unit is the second encoding cost of the plurality of sub-blocks when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. If the block is equal to or less than the sum of the encoding costs and the offset value, the block is selected as the encoding unit. On the other hand, if the first encoding cost is greater than the total, the encoding unit is Select the sub-block,
Encoding the block for each of the selected encoding units;
A moving picture encoding method including the above.
前記ブロックを符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の第1の符号化コストが、前記サブブロックを前記符号化単位として前記ブロックを符号化する場合の前記複数のサブブロックのそれぞれの第2の符号化コストの和と前記オフセット値の合計以下である場合、前記符号化単位として前記ブロックを選択し、一方、前記第1の符号化コストが前記合計よりも大きい場合、前記符号化単位として前記サブブロックを選択し、
前記ブロックを前記選択した符号化単位ごとに符号化する、
ことをコンピュータに実行させるための動画像符号化用コンピュータプログラム。 The block on the picture included in the moving image data is divided, and an offset value is calculated according to the complexity of each of the plurality of sub-blocks and the similarity between the sub-blocks,
The first encoding cost when the block is encoded using the block as an encoding unit is the second encoding cost of the plurality of sub-blocks when the block is encoded using the sub-block as the encoding unit. If the block is equal to or less than the sum of the encoding costs and the offset value, the block is selected as the encoding unit. On the other hand, if the first encoding cost is greater than the total, the encoding unit is Select the sub-block,
Encoding the block for each of the selected encoding units;
A computer program for encoding a moving image for causing a computer to execute the above.
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