JP6476900B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
先ず、理解を容易にするために、RDOQを適用した2pass処理によってブロック内の各量子化係数を最適化する手順について説明する。
(1)各量子化係数の最適化
(2)量子化係数グループの最適化
(3)最終係数位置の決定
この処理は、ブロック内の低周波数側から順に、直交変換係数ごとに行われる。動画像符号化装置は、着目する直交変換係数について、例えば、3通りの量子化係数の候補を設定し、その候補のそれぞれごとに、次式に従って、符号化誤差、すなわち歪みと符号量、すなわちレートの両方を考慮した符号化コストを算出する。なお、歪みとレートの両方を考慮した符号化コストを、以下では、便宜上、RDコストと呼ぶ。そして動画像符号化装置は、RDコストが最小となる候補を、着目する直交変換係数についての量子化係数とする。
この処理は、4×4個の量子化係数を含む係数グループごとに行われる。そして動画像符号化装置は、着目する係数グループに含まれる全ての量子化係数を0としたときのRDコストが、元の量子化係数を用いたときのRDコストよりも小さくなる場合、着目する係数グループに含まれる全ての量子化係数を0とする。
この処理は、ブロック内の高周波数側から順に、量子化係数ごとに行われる。この処理では、動画像符号化装置は、高周波数側から順に、絶対値が1であり、かつ、符号量CBitsが一定値以下となる量子化係数を、順次0に置換したときのRDコストを算出する。なお、高周波数側から順に走査して、絶対値が2以上となる量子化係数のうちの最初に登場する量子化係数以降については、動画像符号化装置は、量子化係数を0に置換したRDコストを算出しない。そして動画像符号化装置は、RDコストが最小となるときの最も高周波数側で非0の量子化係数を最終係数とし、最終係数よりも高周波数側の全ての量子化係数を0とする。
可変長符号化部14は、得られたビットストリームを出力する。
そのために、復号部15の逆量子化部16は、各TUの量子化係数を逆量子化する。そして逆量子化部16は、各TUの復元された直交変換係数を復号部15の逆直交変換部17へ出力する。
逆直交変換部17は、TUごとの復元された予測誤差信号を復号部15の加算部18へ出力する。
加算部18は、参照ブロックを生成する度に、その参照ブロックを記憶部19に記憶させる。
動きベクトル計算部20は、求めた動きベクトルと、参照ピクチャの識別情報を、符号化モード判定部21及び予測ブロック生成部22へ渡す。
SAD=Σ|OrgPixel-PredPixel|
ここで、OrgPixelは符号化対象ピクチャの着目するブロック、例えば、TUに含まれる画素の値であり、PredPixelは、着目するブロックに対応する予測ブロックに含まれる画素の値である。予測ブロックは、着目する組み合わせに含まれる予測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。
Cost = ΣSAD+λR
ここで、ΣSADは、符号化対象のCTUに含まれる各TUについて算出されたSADの総和である。またRは、動きベクトル、予測モードを表すフラグなど、直交変換係数以外の項目についての符号量の推定値である。そしてλはラグランジュの未定乗数である。
予測ブロック生成部22は、生成された予測ブロックを予測誤差算出部11へ渡す。
図4は、量子化部13の概略構成図である。量子化部13は、制御部30と、スケーリング部31と、係数最適化部32と、係数グループ最適化部33と、補正値算出部34と、最終係数位置判定部35と、判定部36と、記憶部37とを有する。
また、補正値算出部34は、TU全体としての最終係数の候補が着目する係数グループについての最終係数の候補で更新される場合、補正値ΣCGDist0(t)を0にリセットする。
図6は、着目する係数グループ内での最終係数位置の走査順序と、最終係数の候補の一例を示す図である。図6において、着目する係数グループ600に含まれる量子化係数のうち、量子化係数601〜604の絶対値が1であり、量子化係数605の絶対値が2以上であるとする。そしてその他の量子化係数は0であるとする。最終係数位置の走査は、矢印610で示されるように、高周波数側から順に実行されるので、量子化係数601〜604のうち、量子化係数605よりも高周波数側に位置する量子化係数602〜604が、最終係数の候補となる。
さらに、図7〜図11において、グレーで示される係数グループについては、係数グループ最適化処理及び最終係数位置の判定処理の対象となっていないことを表す。
ステップS109の後、制御部30は、未着目の係数グループが有るか否か判定する(ステップS110)。また、ステップS108にて、現時点における、TU全体での最終係数の候補についてのRDコストの方が、着目する係数グループ内の最終係数の候補についてのRDコスト以下である場合(ステップS108−No)も、制御部30は、ステップS110の処理を行う。
ステップS113またはS114の後、量子化部13は、レート歪み最適量子化処理を終了する。
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。
11 予測誤差算出部
12 直交変換部
13 量子化部
14 可変長符号化部
15 復号部
16 逆量子化部
17 逆直交変換部
18 加算部
19 記憶部
20 動きベクトル計算部
21 符号化モード判定部
22 予測ブロック生成部
23 ループフィルタ部
30 制御部
31 スケーリング部
32 係数最適化部
33 係数グループ最適化部
34 補正値算出部
35 最終係数位置判定部
36 判定部
37 記憶部
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
106 記憶媒体
Claims (5)
- 動画像に含まれるピクチャの各画素について、当該画素の値と当該画素の予測信号間の差分により得られる予測誤差信号を、前記ピクチャを分割した複数のブロックごとに直交変換することで得られる、前記ブロックに含まれる複数の直交変換係数を、所定数の前記直交変換係数を含む複数の係数グループに分割する分割部と、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第1の係数グループについて、当該第1の係数グループに含まれる前記所定数の直交変換係数のそれぞれについて、当該直交変換係数を量子化する際の複数の量子化係数の候補の中から、符号化誤差と符号量とから求められるコストが最小となる候補を当該直交変換係数の量子化係数とする係数最適化部と、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第2の係数グループについて、当該第2の係数グループよりも高周波数の係数グループにゼロでない量子化係数が含まれると仮定して、当該第2の係数グループに含まれる前記所定数の前記量子化係数を全てゼロにするか否かを判定する係数グループ最適化部と、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第3の係数グループについて、当該第3の係数グループよりも高周波数の係数グループに含まれる前記量子化係数が全てゼロであると仮定して、当該第3の係数グループに含まれるゼロでない前記量子化係数のうちから最も高周波数のゼロでない前記量子化係数の第1の候補を求め、当該第1の候補について、前記コストから当該第3の係数グループよりも高周波数の係数グループについての符号化誤差を除いた比較用コストが、当該第3の係数グループよりも低周波数の係数グループについて求められた最も高周波数のゼロでない量子化係数の第2の候補について算出された前記比較用コストに前記第2の候補を含む係数グループよりも一つ高周波数の前記係数グループから当該第3の係数グループまでの符号化誤差を加算した値よりも低い場合に、前記第2の候補を前記第1の候補に更新し、前記複数の係数グループのうちの最も高周波数の係数グループについての前記第2の候補の更新が終了したときの前記第2の候補を、最も高周波数のゼロでない量子化係数とする最終係数位置判定部と、
前記第2の候補を含む前記係数グループよりも一つ高周波数側の前記係数グループから前記第1の候補を含む前記係数グループまでの前記符号化誤差を算出する補正値算出部と、
を有する動画像符号化装置。 - 前記補正値算出部は、前記第2の候補を含む前記係数グループよりも一つ高周波数側の前記係数グループから前記第1の候補を含む前記係数グループまでに含まれる全ての前記量子化係数をゼロとして前記符号化誤差を算出する、請求項1に記載の動画像符号化装置。
- 前記最終係数位置判定部は、前記第2の候補として、前記第1の候補を含む前記係数グループに含まれる前記所定数の前記量子化係数が全てゼロに置換された場合も前記第1の候補で更新される第3の候補と、前記第1の候補を含む前記係数グループに含まれる前記所定数の前記量子化係数が全てゼロに置換された場合には前記第1の候補で更新されない第4の候補とを含み、前記第3の候補が含まれる前記係数グループよりも高周波数側の前記係数グループに含まれる全ての前記量子化係数がゼロである場合、前記第3の候補を、最も高周波数のゼロでない量子化係数とし、一方、前記第3の候補が含まれる前記係数グループよりも高周波数側の前記係数グループの何れかにゼロでない前記量子化係数が含まれる場合、前記第4の候補を、最も高周波数のゼロでない量子化係数とする、請求項1または2に記載の動画像符号化装置。
- 動画像に含まれるピクチャの各画素について、当該画素の値と当該画素の予測信号間の差分により得られる予測誤差信号を、前記ピクチャを分割した複数のブロックごとに直交変換することで得られる、前記ブロックに含まれる複数の直交変換係数を、所定数の前記直交変換係数を含む複数の係数グループに分割し、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第1の係数グループについて、当該第1の係数グループに含まれる前記所定数の直交変換係数のそれぞれについて、当該直交変換係数を量子化する際の複数の量子化係数の候補の中から、符号化誤差と符号量とから求められるコストが最小となる候補を当該直交変換係数の量子化係数とし、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第2の係数グループについて、当該第2の係数グループよりも高周波数の係数グループにゼロでない量子化係数が含まれると仮定して、当該第2の係数グループに含まれる前記所定数の前記量子化係数を全てゼロにするか否かを判定し、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第3の係数グループについて、当該第3の係数グループよりも高周波数の係数グループに含まれる前記量子化係数が全てゼロであると仮定して、当該第3の係数グループに含まれるゼロでない前記量子化係数のうちから最も高周波数のゼロでない前記量子化係数の第1の候補を求め、
前記第1の候補を含む前記第3の係数グループよりも低周波数の係数グループについて求められた最も高周波数のゼロでない量子化係数の第2の候補を含む前記係数グループよりも一つ高周波数側の前記係数グループから前記第1の候補を含む前記第3の係数グループまでの前記符号化誤差を算出し、
前記第1の候補についての前記コストから前記第1の候補を含む前記第3の係数グループよりも高周波数の係数グループについての符号化誤差を除いた比較用コストが、前記第2の候補について算出された前記比較用コストに前記符号化誤差を加算した値よりも低い場合に、前記第2の候補を前記第1の候補に更新し、前記複数の係数グループのうちの最も高周波数の係数グループについての前記第2の候補の更新が終了したときの前記第2の候補を、最も高周波数のゼロでない量子化係数とする、
ことを含む動画像符号化方法。 - 動画像に含まれるピクチャの各画素について、当該画素の値と当該画素の予測信号間の差分により得られる予測誤差信号を、前記ピクチャを分割した複数のブロックごとに直交変換することで得られる、前記ブロックに含まれる複数の直交変換係数を、所定数の前記直交変換係数を含む複数の係数グループに分割し、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第1の係数グループについて、当該第1の係数グループに含まれる前記所定数の直交変換係数のそれぞれについて、当該直交変換係数を量子化する際の複数の量子化係数の候補の中から、符号化誤差と符号量とから求められるコストが最小となる候補を当該直交変換係数の量子化係数とし、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第2の係数グループについて、当該第2の係数グループよりも高周波数の係数グループにゼロでない量子化係数が含まれると仮定して、当該第2の係数グループに含まれる前記所定数の前記量子化係数を全てゼロにするか否かを判定し、
前記複数の係数グループのうち、低周波数の前記直交変換係数を含む係数グループから順に設定される第3の係数グループについて、当該第3の係数グループよりも高周波数の係数グループに含まれる前記量子化係数が全てゼロであると仮定して、当該第3の係数グループに含まれるゼロでない前記量子化係数のうちから最も高周波数のゼロでない前記量子化係数の第1の候補を求め、
前記第1の候補を含む前記第3の係数グループよりも低周波数の係数グループについて求められた最も高周波数のゼロでない量子化係数の第2の候補を含む前記係数グループよりも一つ高周波数側の前記係数グループから前記第1の候補を含む前記第3の係数グループまでの前記符号化誤差を算出し、
前記第1の候補についての前記コストから前記第1の候補を含む前記第3の係数グループよりも高周波数の係数グループについての符号化誤差を除いた比較用コストが、前記第2の候補について算出された前記比較用コストに前記符号化誤差を加算した値よりも低い場合に、前記第2の候補を前記第1の候補に更新し、前記複数の係数グループのうちの最も高周波数の係数グループについての前記第2の候補の更新が終了したときの前記第2の候補を、最も高周波数のゼロでない量子化係数とする、
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。
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