JP6462119B2 - コンピューティングデバイス - Google Patents
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Description
図1は、説明された技術革新のうちのいくつかの技術革新を実施することができる適当なコンピューティングシステム(100)の一般化された実例を例示する。コンピューティングシステム(100)は、説明された技術革新が多種多様な汎用又は専用コンピューティングシステムで実施されることができるので、使用又は機能の範囲に関するあらゆる限定を示唆することを意図されていない。
図2a及び図2bは、映像エンコーダ(220)及び映像デコーダ(270)を含む例示的なネットワーク環境(201、202)を示す。エンコーダ(220)及びデコーダ(270)は、ネットワーク(250)を介して、適切な通信プロトコルを使用して接続されている。ネットワーク(250)は、インターネット又は別のコンピュータネットワークを含むことができる。
図3は、いくつかの説明された実施例を実施することができる例示的なエンコーダシステム(300)のブロック図である。エンコーダシステム(300)は、リアルタイム通信用の低待ち時間エンコーディングモード、トランスコーディングモード、ファイル若しくはストリームから再生用のメディアを生成するより高待ち時間のエンコーディングモードなどの複数のエンコーディングモードのうちの任意のエンコーディングモードで動作することができる汎用エンコーディングツールとすることができるか、又は、エンコーダシステム(300)は、1つのそのようなエンコーディングモードに対して適合された専用エンコーディングツールとすることができる。エンコーダシステム(300)を、特定のタイプの内容(例えば、スクリーンキャプチャ内容)をエンコーディングするように適合させることができる。エンコーダシステム(300)は、オペレーティングシステムモジュールとして、アプリケーションライブラリの一部分として、又は独立型アプリケーションとして実施されることができる。全体として、エンコーダシステム(300)は、ソース映像フレーム(311)のシーケンスを映像源(310)から受け取り、エンコードされたデータを、チャネル(390)への出力として生成する。チャネルに出力されるエンコードされたデータは、本明細書で説明されたエンコーダ側判断を使用してエンコードされた内容を含むことができる。
図4a及び図4bは、いくつかの説明された実施例を実施することができる一般化された映像エンコーダ(400)のブロック図である。エンコーダ(400)は、カレントピクチャを含む映像ピクチャのシーケンスを入力映像信号(405)として受け取り、符号化された映像ビットストリーム(495)の形のエンコードされたデータを出力として生成する。
ハッシュテーブルを作成し、MV精度を選択し、シーン変化を判定する本明細書で説明された手法は、任意のタイプの映像をエンコードするときに適用されることができる。しかしながら、これらの手法は特に、スクリーンキャプチャ内容などの人工的に作成されたある種の映像内容をエンコードするときの性能を向上させることができる。
本明細書で説明されるさまざまな技術革新では、映像エンコーダは、エンコーディング中にパラメータについての判断を下すときに、ハッシュベースブロックマッチングの結果を使用する。この項は、ハッシュベースブロックマッチングの例を説明する。
ハッシュベースブロックマッチングをエンコーダが使用するとき、エンコーダは、1つ又は複数の参照ピクチャの複数の候補ブロックのうちのそれぞれの候補ブロックについてハッシュ値を判定する。ハッシュテーブルは、それらの候補ブロックに関するハッシュ値を記憶する。エンコーダはさらに、同じハッシング手法によってカレントブロックに関するハッシュ値を判定し、次いで、一致するハッシュ値に関してハッシュテーブルを探索する。2つのブロックが全く同じである場合、それらの2つのブロックのハッシュ値は同じである。ハッシュ値を使用すると、エンコーダは、迅速且つ効率的に、カレントブロックと同じハッシュ値を有する候補ブロックを識別し、異なるハッシュ値を有する候補ブロックを除外することができる。ハッシュベースブロックマッチングの実施態様及び目標に応じて、エンコーダは次いで、カレントブロックと同じハッシュ値を有するそれらの候補ブロックをさらに評価することができる。(異なるブロックが同じハッシュ値を有することがあり得る。そのため、エンコーダは、同じハッシュ値を有する候補ブロックの中から、カレントブロックと一致する候補ブロックをさらに識別することができる。)
例示的ないくつかの実施態様では、エンコーダは、候補ブロックのハッシュ値に従って候補ブロックを編成するデータ構造を使用する。このデータ構造は、ハッシュベースブロックマッチングを計算的により効率的にするのに役立ち得る。このデータ構造は例えば、本明細書で説明されたブロックハッシュ辞書又はハッシュテーブルを実施する。
エンコーダが、n個の可能なハッシュ値を有する単一のハッシュ関数を使用するとき、エンコーダは、カレントブロックのハッシュ値に基づいて候補ブロックのn−1個のリストを除外することができるが、一致するハッシュ値を有するリストに関して候補ブロックが残っている場合、エンコーダは、残っている候補ブロックに対して、サンプルによるブロックマッチング演算を実行する必要が依然としてあることがある。候補ブロックを編成するデータ構造を更新するときにも、エンコーダは、サンプルによるブロックマッチング演算を実行して、全く同じブロックを識別する必要があることがある。おしなべて、これらのサンプルによるブロックマッチング演算は計算集約的となり得る。
この項は、ハッシュベースブロックマッチングで使用されるハッシュテーブルのサイズを管理するさまざまな手法を提示する。いくつかの解決策では、サンプル値のあるパターンを有する候補ブロックを除外する(省く)ことによって(例えば、均質なブロックを除外することによって)、ハッシュテーブルのサイズを低減させる。特定の実施態様では、(例えば、参照ピクチャ内の)複数の候補ブロックのうちのそれぞれの候補ブロックについて、エンコーダは、候補ブロックが複雑度基準を満たしているかどうかを評価する。候補ブロックが複雑度基準を満たしている場合、エンコーダは、候補ブロックのブロックハッシュ値を判定し、ブロックハッシュ値をハッシュテーブルに追加する。ブロックハッシュ値は、元のサンプル値又は再構成されたサンプル値を使用して計算されることができる。候補ブロックが複雑度基準を満たしていない場合、エンコーダは、候補ブロックのブロックハッシュ値を判定しない。例えば、所与の候補ブロックについて、(a)所与の候補ブロックの少なくとも1つの行が一様でないサンプル値を有しており、且つ/又は(b)所与の候補ブロックの少なくとも1つの列が一様でないサンプル値を有している場合に、複雑度基準は満たされ得る。この基準を用いて、エンコーダは、一様なブロック(均質なブロック)、一様なサンプル値の行を有するブロック(水平方向に均質なブロック)、及び一様なサンプル値の列を有するブロック(垂直方向に均質なブロック)を除外することができる。より一般的には、所与の候補ブロックが複雑度基準を満たしているかどうかを評価するときに、エンコーダは、候補ブロックに関する複雑度指標を計算し、複雑度指標をしきい値と比較することができる。
x%M==0&&y%N==0
上式で、M及びNは、予め定義された数(例えば、同じ数又は異なる数)である。この選択基準を記述する別の方式は、
x&(M−1)==0&&Y&(N−1)==0
である。上式で、M及びNはともに2の累乗である。いくつかの実施態様では、M及びNはともに16である。例えば、均質なブロックの座標が32,32である場合、値M=16及びN=16値を使用したときに、そのブロックは選択され(0,0及び32,0及び64,0及び0,32及び0,64などにおけるブロックも同様である)、一方、座標が35,32である均質なブロックは選択されないであろう。いくつかの実施態様では、Mは、ブロックの幅(W)に設定され、Nは、ブロックの高さ(H)に設定される。
この項は、エンコーディング中に、動きベクトル(「MV」)分解能を、(例えば、ハッシュ値を照合する)ハッシュベースブロックマッチングの結果に応じて適応的に判定するさまざまな手法を提示する。エンコーディング中にMV分解能に対する適切なMV精度値を選択することによって、これらの手法は、エンコーディング及びデコーディング(decoding:復号)のレート歪み性能及び/又は計算効率に関して有効な圧縮を容易にすることができる。MV精度は、ピクチャ、ブロック、スライスなどに対して判定されることができる。
人工的に作成された映像内容をエンコードするとき、MV値は普通、整数サンプル空間変位(整数MV精度)を表し、非常に少数のMV値が、分数サンプル空間変位(分数MV精度)を表す。このことは、MV精度を効率的に判定して(例えば、ピクチャ全体に対して一度に判定するか、又はピクチャの一部分に対して判定して)全体的な性能を向上させる機会を提供する。
MV値は通常、整数値を使用して表現され、その整数値の意味はMV精度に依存する。例えば、整数サンプルMV精度では、整数値1が1サンプルの空間変位を示し、整数値2が2サンプルの空間変位を示し、これ以降も同様である。例えば1/4サンプルMV精度では、整数値1が0.25サンプルの空間変位を示す。整数値2、3、4、及び5はそれぞれ、0.5、0.75、1.0、及び1.25サンプルの空間変位を示す。MV精度に関わらず、整数値は、空間変位の大きさを示すことができ、別個のフラグ値が、変位が負であるのか又は正であるのかを示すことができる。所与のMV値の水平MV成分及び垂直MV成分は、2つの整数値を使用して表されることができる。したがって、MV値を表す2つの整数値の意味は、MV精度に依存する。例えば、2サンプルの水平変位を有し、垂直変位を持たないMV値については、MV精度が1/4サンプルMV精度である場合、MV値は(8,0)として表される。しかしながら、MV精度が整数サンプルMV精度である場合、MV値は(2,0)として表される。
前の2項を要約すると、整数サンプルMV精度を有するMV値の使用は、MV値のシグナリングに関連したビットレートを低減させ、(参照ピクチャ内の分数サンプル位置におけるサンプル値の補間を回避することによって)エンコーディング及びデコーディング(decoding:復号)の計算の複雑度を低減させる傾向を有するが、少なくともいくつかのタイプの映像内容については、動き補償された予測の質を低減させることがある。一方、分数サンプルMV精度を有するMV値の使用は、MV値のシグナリングに関連したビットレートを増大させ、(参照ピクチャ内の分数サンプル位置におけるサンプル値の補間を含むことによって)エンコーディング及びデコーディング(decoding:復号)の計算の複雑度を増大させる傾向を有するが、少なくともいくつかのタイプの映像内容については、動き補償された予測の質を向上させることがある。一般に、計算の複雑度、MV値をシグナリングするビットレート、及び動き補償された予測の質は、MV精度が(例えば、整数サンプルから1/2サンプルへ、又は1/2サンプルから1/4サンプルへ)増大するにつれて、収穫逓減点まで増大する。
映像エンコーディング中にMV分解能を適応させることができるとき、エンコーダは、映像の単位に対するMV精度(例えば、その単位に関するMV値の一方又は両方の成分に対するMV精度)を選択する。エンコーダは、使用するMV精度を、ブロックを複数のカテゴリに分類した結果に応じて選択することができ、この分類は、(例えば、ハッシュ値を照合する)ハッシュベースブロックマッチングを、分類演算のうちの1つ又は複数の分類演算内に含むことができる。MV精度の選択は、一様なブロック(例えば、水平方向及び/又は垂直方向に均質なブロック)としてのブロックの分類など、他の因子にも依存し得る。これらの手法は、適切なMV精度を選択する計算的に効率的な方式を提供することができる。
図13は、ブロック分類の結果に応じてMV精度を選択する一般化された技法(1300)を示す。技法(1300)は、図3若しくは図4a及び図4bを参照して説明したものなどのエンコーダによって、又は他のエンコーダによって実行されることができる。
CSM率=(C+S+M)/T
CSM率は、ピクチャ(又は映像の他の単位)内の「C」、「S」及び「M」ブロックの割合を示す。さらに、カレントピクチャに関するCSM率及び「Ncsm」個の以前の符号化されたピクチャのCSM率の平均値である平均CSM率が算出されることができる。さらに、M率が算出されることができ、M率=M/T(「M」ブロックの割合)である。平均M率は、カレントピクチャに関するM率及び「Nm」個の以前の符号化されたピクチャのM率の平均値である。
CSM率<0.8の場合には1/4ペル精度を使用する。
T==Cの場合には整数精度を使用する。
平均CSM率<0.95の場合には1/4ペル精度を使用する。
M>(T−C−S)/3の場合には整数精度を使用する。
CSM率>0.99&&M率>0.01の場合には整数精度を使用する。
平均CSM率+平均M率>1.01の場合には整数精度を使用する。
そうでない場合には1/4ペル精度を使用する。
エンコーダが、ピクチャが変わってもタイルの同じパターンを使用するとき、エンコーダは、ピクチャが変わっても、タイルごとのMV精度を繰り返すことができる。同一位置タイルは、ピクチャが変わっても同じMV精度を使用することができる。同様に、同一位置スライスも、ピクチャが変わっても同じMV精度を使用することができる。例えば、映像がコンピュータデスクトップを表しており、デスクトップの一部分が、自然映像内容を表示しているウィンドウを有しているとする。テキスト又は他のレンダリングされた内容を示している他のエリアが整数サンプルMV精度を使用してエンコードされるかどうかに関わらず、デスクトップのその領域内においては、ピクチャが変わっても、分数サンプルMV精度を使用することができる。
この項は、ハッシュマッチングに基づいてシーン変化を検出するさまざまな手法を提示する。シーン変化は、映像エンコーディング中に検出されることができる。例えば、シーン変化ピクチャとして識別されたピクチャを使用して、符号化効率を向上させることができる(例えば、所与のピクチャがシーン変化ピクチャであるかどうかに少なくとも部分的に基づいて参照ピクチャを判定することができる)。
シーン変化は、カレントピクチャのいくつのブロックがハッシュテーブル内にハッシュ一致を有するのかを示す情報(一般に「一致率(match rate)」、「一致比率」又は「R」と呼ばれる)を、以前のピクチャに関して少なくとも部分的に使用して検出される。いくつかの実施態様では、一致率がR=(C+S+M)/Tとして算出される。或いは、一致率は、R=(C+M)/T又はR=M/Tとして算出されることもできる。カレントピクチャの一致率は「Rcurr」と表示される。加えて、(カレントピクチャの前の)以前のピクチャから平均一致率が算出されることもできる。例えば、全ての以前の符号化されたピクチャの平均を維持することができるか、又は(例えば、スライディングウィンドウを使用して)いくつかの以前のピクチャの平均を維持することができる。平均一致率は「Ravg」と表示される。
映像符号化では、参照ピクチャからの動き補償を使用して時間的冗長性を除去する。したがって、参照ピクチャは、符号化効率にとって非常に重要となり得る。いくつかの実施態様では、短期参照ピクチャと長期参照ピクチャの両方が使用される。短期参照ピクチャは普通、カレント符号化ピクチャからあまり遠くに離れていないいくつかのピクチャである。長期参照ピクチャは、比較的長い時間にわたり、復号済みピクチャバッファ(「DPB」)に記憶されていることがある。長期参照ピクチャは、映像シーケンス中のより後の方で、複製されたシーンが生じることがあるか又は複製されたウィンドウが生じることがある、いくつかのスクリーン内容に対する符号化効率を向上させるのに役立つ。いくつかの実施態様では、シーン変化の前の(例えば、シーン変化の直前の)ピクチャが長期参照ピクチャとして保持され、シーン変化中のピクチャは保持されない。
f0(s0)、f1(s0)、f2(s0)、f3(s0)、f4(s0)、f5(s0)、f6(s0)、f7(s0−>1)、f8(s0−>1)、f9(s0−>1)、f10(s0−>1)、f11(s1)、f12(s1)
この例示的なシーケンスには、13個のピクチャ(「f0」から「f12」と表示される)及び2つのシーン(「s0」及び「s1」と表示される)がある。第1のシーンと第2のシーンとの間の遷移は「s0−>1」と表示される。例示的なシーケンスに示されているとおり、ピクチャf0からf6は第1のシーンs0に属し、ピクチャf7からf10は、第1のシーンs0から第2のシーンs1への遷移ピクチャであり、ピクチャf11及びf12は第2のシーンs1に属する。ピクチャの例示的なシーケンスがスクリーン内容を含む場合、f0、f1、f2、f3、f4、f5及びf6に関する一致率は比較的高いことが見込まれ、f7、f8、f9、f10及びf11に関する一致率は比較的低いことが見込まれ、f12に関する一致率は比較的高いことが見込まれる。
1.マッチング率Rn(カレントピクチャfnに対してはRcurr)がしきい値よりも低い(fnがシーン変化ピクチャとして検出されることを示す)。
2.直前のX個の全てのピクチャ(Rn−1、Rn−2、...Rn−X)のマッチング率がしきい値よりも高い(安定したシーンを示し、f7、f8、f9などのシーン変化中のピクチャを除外することができる)。
上記の2つの条件を使用して、X個のピクチャからなる安定したシーンの直後に起こるシーン変化の始まりを検出することができる。上記の例示的なシーケンスを使用すると、カレントピクチャf7をエンコードするときに2つの条件が適用された場合に、f7の一致率がしきい値よりも低いことが分かる場合があり(f7がシーン変化ピクチャであることを示す)、一方、直前のX個のピクチャ(例えば、f6、f5、f4など)がしきい値よりも高いことが分かる場合がある。その結果、2つの条件が満たされている場合、f6が、長期参照ピクチャとして保持されることができる。
上記の例示的なシーケンスにおいて、第2のシーンs1内に(ピクチャ間の変化が極めて小さい)多くのピクチャがある場合、s1内の最初の少数のピクチャをより良好な品質でエンコードすることが符号化効率を向上させるのに役立つことがある。いくつかの実施態様では、QPI及びラムダIを使用して、イントラピクチャをエンコードし、別のQP値及びラムダ値(例えば、普通はQPI及びラムダIよりも大きく、異なるPピクチャ及びBピクチャに対して異なっていてもよい)を使用して、Pピクチャ及びBピクチャをエンコードする。
1.マッチング率Rnがしきい値よりも低い(fnが新たなシーンの開始として検出されることを示す)。
2.全ての将来のX個のピクチャのマッチング率(Rn+1、Rn+2、...Rn+X)がしきい値よりも高い(安定したシーンを示す)。
1.カレントピクチャ及び以前のX個のピクチャのマッチング率(Rn、Rn−1、Rn−2、...Rn−X)がしきい値よりも高い。
2.ピクチャn−X−1のマッチング率(Rn−X−1)がしきい値よりも低い。
ハッシュベースブロックマッチングを使用してシーン変化を検出するさまざまな方法を提供することができる。加えて、シーン変化情報の結果を、エンコーディング中に、長期参照ピクチャ選択及びピクチャ品質設定などの他の目的に使用することもできる。
Claims (7)
- 処理ユニットとメモリとを含むコンピューティングデバイスであって、
複数の候補ブロックのうちのそれぞれの候補ブロックについて、前記候補ブロックが複雑度基準を満たしているかどうかを評価するステップと、
前記候補ブロックが前記複雑度基準を満たしていない場合に、前記候補ブロックが均質選択基準を満たしているかどうかを評価するステップと、
前記候補ブロックが前記均質選択基準を満たしている場合に、前記候補ブロックのブロックハッシュ値を判定し、前記ブロックハッシュ値をハッシュテーブルに追加するステップと、
前記候補ブロックが前記均質選択基準を満たしていない場合に、前記候補ブロックを前記ハッシュテーブルから省くステップと
を含む動作を実行するように構成され、前記候補ブロックのサンプル値が水平方向又は垂直方向に均質でない場合に、前記複雑度基準は満たされていると判断され、
前記候補ブロックの位置がグリッドに整列している場合に、前記均質選択基準は満たされていると判断される、コンピューティングデバイス。 - 前記動作が、
前記候補ブロックが前記複雑度基準を満たしている場合に、
前記候補ブロックのブロックハッシュ値を判定するステップと、
前記ブロックハッシュ値を前記ハッシュテーブルに追加するステップと
をさらに含む、請求項1に記載のコンピューティングデバイス。 - 前記均質選択基準が、前記候補ブロックの開始座標に基づく、請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記候補ブロックのx開始座標とy開始座標のうちの少なくとも一方が所定の値で均等に割り切れるとき、前記候補ブロックは前記均質選択基準を満たしている、請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記候補ブロックのx開始座標が第1の所定の値で均等に割り切れるとともに、前記候補ブロックのy開始座標が第2の所定の値で均等に割り切れるとき、前記候補ブロックは前記均質選択基準を満たしている、請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記第1の所定の値が前記候補ブロックの幅であり、前記第2の所定の値が前記候補ブロックの高さである、請求項5に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記第1の所定の値が16であり、前記第2の所定の値が16である、請求項5に記載のコンピューティングデバイス。
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