JP6543548B2 - 動画像符号化装置、動画像符号化方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態に係る動画像符号化装置1は、予測誤差信号生成部101と、直交変換部102と、量子化部103と、エントロピー符号化部104と、を備える。また、動画像符号化装置1は、逆量子化部105と、逆直交変換部106と、復号画像生成部107と、フィルタ処理部108と、フレームメモリ109と、予測処理部110と、を備える。また、動画像符号化装置1は、統計情報算出部114と、テーブル保持部115と、を更に備える。また、動画像符号化装置1の予測処理部110は、インター予測部111と、イントラ予測部112と、予測画像生成部113と、を含む。
本実施形態の動画像符号化装置1は、上記のように、テーブル保持部115を備える。テーブル保持部115は、図2に示すように、第1の係数発生確率テーブル115Aと、第2の係数発生確率テーブル115Bと、を保持する。第1の係数発生確率テーブル115A及び第2の係数発生確率テーブル115Bは、各TUを量子化する際に係数最適化を行うか否かを判定するために量子化部103が参照する。
本実施形態の動画像符号化装置1は、動画像符号化の規格の1つであるH.265/HEVCに従って動画像データを符号化する。この動画像符号化装置1は、例えば、図3に示すように、1つのピクチャ(フレーム)2をn×m個のCTU(0,0)〜CTU(n−1,m−1)に分割し、CTU毎に予測処理、変換処理、量子化処理等を行う。
=1-{(1-0.15)×(1-0.01)×(1-0)×(1-0.03)×…×(1-0.1)×(1-0.1)}
=1-{0.85×0.99×1×0.97×…×0.9×9.9}
=0.38
=1-{(1-0.15)×(1-0.01)×(1-0)×(1-0.03)×…×(1-0.25)×(1-0.1)}
=1-{0.85×0.99×1×0.97×…×0.75×9.9}
=0.48
=1-{(1-0.15)×(1-0.01)×(1-0)×(1-0.1)×…×(1-0.25)×(1-0.1)}
=1-{0.85×0.99×1×0.9×…×0.75×9.9}
=0.52
例えば、PA=0.25である場合のRDコストの期待値は、図7に示した曲線EC(PA=0.25)で表される。そのため、閾値Nを0.25(N=0.25)に設定した場合、係数発生確率PAが0.25よりも大きくなると、RDコストが曲線EC(PA=0.25)で表される値よりも小さくなる。
第1の係数発生確率テーブル1152Aは、係数を最適化しない場合の係数発生確率と、量子化パラメータQPと、予測誤差とを関係付けたテーブルである。第2の係数発生確率テーブル1152Bは、係数を最適化する場合の係数発生確率と、量子化パラメータQPと、予測誤差とを関係付けたテーブルである。
(付記1)
動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて前記処理単位ブロック毎に予測画像を生成する予測処理部と、
前記処理単位ブロックを1個の変換ブロックとして、又は前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて生成される予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換する変換部と、
前記変換部で変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する量子化部と、
前記予測部における予測結果に基づいて統計情報を算出する統計情報算出部と、
前記統計情報と、量子化パラメータと、前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率とを関連付けた係数発生確率テーブルを保持するテーブル保持部と、
を備え、
前記量子化部は、量子化する前記処理単位ブロックが前記一画面における所定の位置である場合に、
当該処理単位ブロックについての前記係数発生確率が予め定めた閾値以上となるよう、前記統計情報、前記量子化パラメータ、及び前記係数発生確率テーブルに基づいて前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に、係数を最適化する量子化及び前記係数を最適化しない量子化のいずれを行うか設定し、
当該設定に従って前記変換ブロックに前記変換係数を量子化する、
ことを特徴とする動画像符号化装置。
(付記2)
前記テーブル保持部は、前記係数を最適化しない場合の第1の係数発生確率を含む第1の係数発生確率テーブルと、前記係数を最適化した場合の第2の係数発生確率を含む第2の係数発生確率テーブルとを保持し、
前記量子化部は、前記処理単位ブロックに含まれる全ての変換ブロックに対し前記係数を最適化する量子化を行うよう設定して算出した前記処理単位ブロックについての係数発生確率が前記閾値よりも低い場合に、前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率との差分値が大きい変換ブロックから順に前記係数を最適化しない量子化を行うよう設定を変更する、
ことを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記3)
前記テーブル保持部は、前記第1の係数発生確率テーブルと前記第2の係数発生確率テーブルとの組を複数組保持し、
前記量子化部は、量子化する前記処理単位ブロック毎に前記係数発生確率の算出に用いる前記係数発生確率テーブルの組を選択する、
ことを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記4)
前記予測処理部は、前記処理単位ブロックを含む画像データとは別の画像データを参照したインター予測を行うインター予測部と、前記処理単位ブロックを含む画像データを用いたイントラ予測を行うイントラ予測部と、前記インター予測部の予測結果及び前記イントラ予測部の予測結果に基づいて前記予測画像を生成する予測画像生成部と、を含み、
前記テーブル保持部は、前記インター予測の予測結果に基づいて予測画像を生成した前記処理単位ブロックに対する係数発生確率テーブルの組と、前記イントラ予測の予測結果に基づいて予測画像を生成した前記処理対象ブロックに対する係数発生確率テーブルの組と、を保持し、
前記量子化部は、前記処理単位ブロックについての予測画像が前記インター予測及び前記イントラ予測のいずれの予測結果により生成されたかを判定し、当該判定結果に基づいて前記係数発生確率テーブルの組を選択する、
ことを特徴とする付記3に記載の動画像符号化装置。
(付記5)
前記量子化部は、前記処理単位ブロックが前記一画面の左端に位置する場合に、当該処理単位ブロックについての前記係数発生確率が前記閾値以上となるよう、前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に前記係数を最適化する量子化及び前記係数を最適化しない量子化のいずれを行うか設定する、
ことを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記6)
前記量子化部は、前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に前記変換係数を量子化した後、当該処理単位ブロックに含まれる変換ブロックの前記係数が全て0になった場合に、係数を付加する処理を行う、
ことを特徴とする付記1に記載の動画像符号化装置。
(付記7)
コンピュータが、
動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて処理単位ブロック毎に予測画像を生成し、
前記処理単位ブロックを1個の変換ブロックとして、又は前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて予測誤差信号を生成し、
生成した前記予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換し、
前記予測画像を生成する際の予測結果に基づいて統計情報を算出し、
直交変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する、
処理を実行し、
前記量子化する処理では、前記コンピュータは、量子化する前記処理単位ブロックが前記一画面における所定の位置である場合に、
前記統計情報と量子化パラメータと前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率とを対応付けた係数発生確率テーブルを参照し、
前記処理単位ブロックについての係数発生確率が予め定めた閾値以上となるよう、前記統計情報と前記量子化パラメータと前記係数発生確率テーブルとに基づいて前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に、係数を最適化する量子化及び前記係数を最適化しない量子化のいずれを行うか設定し、
当該設定に従って前記変換ブロック毎に前記変換係数を量子化する、
ことを特徴とする動画像符号化方法。
(付記8)
前記一画面分の画像データに含まれる複数の処理単位ブロックに対する前記予測画像を生成する処理、前記予測誤差信号を直交変換する処理、及び前記変換係数を量子化する処理を含む符号化処理を前記コンピュータが並列に行う、
ことを特徴とする付記7に記載の動画像符号化方法。
(付記9)
前記係数を最適化しない場合の第1の係数発生確率を含む第1の係数発生確率テーブルと、前記係数を最適化した場合の第2の係数発生確率を含む第2の係数発生確率テーブルとを前記コンピュータに保持させておき、
前記一画面における所定の位置にある前記処理単位ブロックを量子化する処理では、前記処理単位ブロックに含まれる全ての変換ブロックに対し前記係数を最適化する量子化を行うよう設定して前記処理単位ブロックについての係数発生確率を算出し、
算出した前記前記処理単位ブロックについての係数発生確率が前記閾値よりも低い場合に、前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率との差分値が大きい変換ブロックから順に前記係数を最適化しない量子化を行うよう設定を変更する、
ことを特徴とする付記8に記載の動画像符号化方法。
(付記10)
動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて処理単位ブロック毎に予測画像を生成し、
前記処理単位ブロックを1個の変換ブロックとして、又は前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて予測誤差信号を生成し、
生成した前記予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換し、
前記予測画像を生成する際の予測結果に基づいて統計情報を算出し、
直交変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する、
処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記量子化する処理では、前記コンピュータに、量子化する前記処理単位ブロックが前記一画面における所定の位置である場合に、
前記統計情報と量子化パラメータと前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率とを対応付けた係数発生確率テーブルを参照させ、
前記処理単位ブロックについての係数発生確率が予め定めた閾値以上となるよう、前記統計情報と前記係数発生確率テーブルとに基づいて前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に、係数を最適化する量子化及び前記係数を最適化しない量子化のいずれを行うか設定させる、
ことを特徴とするプログラム。
(付記11)
前記一画面分の画像データに含まれる複数の処理単位ブロックに対する前記予測画像を生成する処理、前記予測誤差信号を生成する処理、前記予測誤差信号を直交変換する処理、及び前記変換係数を量子化する処理を含む符号化処理を前記コンピュータに並列に行わせる、
ことを特徴とする付記10に記載のプログラム。
(付記12)
前記コンピュータに、前記係数を最適化しない場合の第1の係数発生確率を含む第1の係数発生確率テーブルと、前記係数を最適化した場合の第2の係数発生確率を含む第2の係数発生確率テーブルとを保持させ、
前記一画面における所定の位置にある前記処理単位ブロックを量子化する処理では、前記コンピュータに、前記処理単位ブロックに含まれる全ての変換ブロックに対して前記係数を最適化する量子化を行うよう設定して前記処理単位ブロックについての係数発生確率を算出させ、
算出した前記処理単位ブロックについての係数発生確率が前記閾値よりも低い場合に、前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率との差分値が大きい変換ブロックから順に前記係数を最適化しない量子化を行うよう設定を変更させる、
ことを特徴とする付記10に記載のプログラム。
101 予測誤差信号生成部
102 直交変換部
103 量子化部
104 エントロピー符号化部
105 逆量子化部
106 逆直交変換部
107 復号画像生成部
108 フィルタ処理部
109 フレームメモリ
110 予測処理部
111 インター予測部
112 イントラ予測部
113 予測画像生成部
114 統計情報算出部
115 テーブル保持部
115A,1151A,1152A 第1の係数発生確率テーブル
115B,1151B,1152B 第2の係数発生確率テーブル
2 ピクチャ
5 コンピュータ
501 CPU
502 主記憶装置
503 補助記憶装置
504 入力装置
505 表示装置
506 DSP
507 インタフェース装置
508 通信装置
509 記憶媒体駆動装置
Claims (6)
- 動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理ブロックに分割し、前記複数の処理ブロックの各々を複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて前記処理単位ブロック毎に予測画像を生成する予測処理部と、
前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて生成される予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換する変換部と、
前記変換部で変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する量子化部と、
前記予測処理部における予測結果に基づいて予測誤差を算出する統計情報算出部と、
前記予測誤差と、前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率であって係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の係数発生確率とを関連付けた第1の係数発生確率テーブル、及び、前記予測誤差と、前記量子化パラメータと、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の係数発生確率とを関連付けた第2の係数発生確率テーブルを保持するテーブル保持部と、
を備え、
前記量子化部は、前記量子化の対象とする前記変換ブロックを含む前記処理単位ブロックが前記一画面における左端に位置する前記処理ブロック内の最左上の位置である特定処理単位ブロックである場合には、
前記特定処理単位ブロックに含まれる前記変換ブロックである特定変換ブロックの各々についての前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記特定変換ブロックの各々についての前記予測誤差とを取得し、
前記第1の係数発生確率テーブルと前記第2の係数発生確率テーブルとにおいて、前記特定変換ブロックの各々について取得した前記量子化パラメータ及び前記予測誤差にそれぞれ関連付けられている第1の係数発生確率と第2の係数発生確率とを取得し、
前記特定変換ブロックの各々について、係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の確率と、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の確率とを、取得した前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率とをそれぞれ用いて算出し、
前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行う場合の前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第3の確率であって、前記第2の確率を用いて算出される前記第3の確率が予め定めた閾値以上である場合には、前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行った上で前記量子化を行い、
前記第3の確率が前記閾値よりも小さい場合には、前記特定処理単位ブロックに含まれる前記特定変換ブロックのうち、前記第1の確率と前記第2の確率との差が大きい特定変換ブロックを、前記差が大きい順に、係数の最適化を行わない変換ブロックに設定していくと共に、残余の特定変換ブロックを係数の最適化を行う変換ブロックに設定していくことによって、前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第4の確率であって、前記第1の確率と前記第2の確率とを用いて算出される前記第4の確率が前記閾値以上になるように前記特定変換ブロックの各々を設定し、当該設定に従って係数の最適化を行った上で前記量子化を行う、
ことを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記テーブル保持部は、前記第1の係数発生確率テーブルと前記第2の係数発生確率テーブルとの組を複数組保持し、
前記量子化部は、量子化する前記処理単位ブロック毎に前記係数発生確率の算出に用いる前記係数発生確率テーブルの組を選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - 前記予測処理部は、前記処理単位ブロックを含む画像データとは別の画像データを参照したインター予測を行うインター予測部と、前記処理単位ブロックを含む画像データを用いたイントラ予測を行うイントラ予測部と、前記インター予測部の予測結果及び前記イントラ予測部の予測結果に基づいて前記予測画像を生成する予測画像生成部と、を含み、
前記テーブル保持部は、前記インター予測の予測結果に基づいて予測画像を生成した前記処理単位ブロックに対する係数発生確率テーブルの組と、前記イントラ予測の予測結果に基づいて予測画像を生成した前記処理単位ブロックに対する係数発生確率テーブルの組と、を保持し、
前記量子化部は、前記処理単位ブロックについての予測画像が前記インター予測及び前記イントラ予測のいずれの予測結果により生成されたかを判定し、当該判定結果に基づいて前記係数発生確率テーブルの組を選択する、
ことを特徴とする請求項2に記載の動画像符号化装置。 - 前記量子化部は、前記処理単位ブロックに含まれる変換ブロック毎に前記変換係数を量子化した後、当該処理単位ブロックに含まれる変換ブロックの前記係数が全て0になった場合に、係数を付加する処理を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。 - コンピュータが、
動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理ブロックに分割し、前記複数の処理ブロックの各々を複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて処理単位ブロック毎に予測画像を生成し、
前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて予測誤差信号を生成し、
生成した前記予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換し、
前記予測画像を生成する際の予測結果に基づいて予測誤差を算出し、
直交変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する、
処理を実行し、
前記量子化する処理では、前記量子化の対象とする前記変換ブロックを含む前記処理単位ブロックが前記一画面における左端に位置する前記処理ブロック内の最左上の位置である特定処理単位ブロックである場合には、前記コンピュータが、
前記特定処理単位ブロックに含まれる前記変換ブロックである特定変換ブロックの各々についての前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記特定変換ブロックの各々についての前記予測誤差とを取得し、
前記予測誤差と、前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率であって係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の係数発生確率とを対応付けた第1の係数発生確率テーブル、及び、前記予測誤差と、前記量子化パラメータと、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の係数発生確率とを関連付けた第2の係数発生確率テーブルを参照し、
前記第1の係数発生確率テーブルと前記第2の係数発生確率テーブルとにおいて、前記特定変換ブロックの各々について取得した前記量子化パラメータ及び前記予測誤差にそれぞれ関連付けられている第1の係数発生確率と第2の係数発生確率とを取得し、
前記特定変換ブロックの各々について、係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の確率と、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の確率とを、取得した前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率とをそれぞれ用いて算出し、
前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行う場合の前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第3の確率であって、前記第2の確率を用いて算出される前記第3の確率が予め定めた閾値以上である場合には、前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行った上で前記量子化を行い、
前記第3の確率が前記閾値よりも小さい場合には、前記特定処理単位ブロックに含まれる前記特定変換ブロックのうち、前記第1の確率と前記第2の確率との差が大きい特定変換ブロックを、前記差が大きい順に、係数の最適化を行わない変換ブロックに設定していくと共に、残余の特定変換ブロックを係数の最適化を行う変換ブロックに設定していくことによって、前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第4の確率であって、前記第1の確率と前記第2の確率とを用いて算出される前記第4の確率が前記閾値以上になるように前記特定変換ブロックの各々を設定し、当該設定に従って係数の最適化を行った上で前記量子化を行う、
処理を実行する、
ことを特徴とする動画像符号化方法。 - 動画像データにおける一画面分の画像データを複数の処理ブロックに分割し、前記複数の処理ブロックの各々を複数の処理単位ブロックに分割し、入力画像データと符号化済みの画像データとに基づいて処理単位ブロック毎に予測画像を生成し、
前記処理単位ブロックを複数の変換ブロックに分割して、前記処理単位ブロックについての前記入力画像データと前記予測画像とを用いて予測誤差信号を生成し、
生成した前記予測誤差信号を前記変換ブロック毎に直交変換し、
前記予測画像を生成する際の予測結果に基づいて予測誤差を算出し、
直交変換された前記予測誤差信号の変換係数を前記変換ブロック毎に量子化する、
処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記量子化する処理では、前記量子化の対象とする前記変換ブロックを含む前記処理単位ブロックが前記一画面における左端に位置する前記処理ブロック内の最左上の位置である特定処理単位ブロックである場合には、前記コンピュータに、
前記特定処理単位ブロックに含まれる前記変換ブロックである特定変換ブロックの各々についての前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記特定変換ブロックの各々についての前記予測誤差とを取得し、
前記予測誤差と、前記量子化に用いる量子化パラメータと、前記変換係数を量子化した際に0以外の係数が発生する係数発生確率であって係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の係数発生確率とを対応付けた第1の係数発生確率テーブル、及び、前記予測誤差と、前記量子化パラメータと、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の係数発生確率とを関連付けた第2の係数発生確率テーブルを参照し、
前記第1の係数発生確率テーブルと前記第2の係数発生確率テーブルとにおいて、前記特定変換ブロックの各々について取得した前記量子化パラメータ及び前記予測誤差にそれぞれ関連付けられている第1の係数発生確率と第2の係数発生確率とを取得し、
前記特定変換ブロックの各々について、係数の最適化を行わない場合の前記係数発生確率である第1の確率と、係数の最適化を行う場合の前記係数発生確率である第2の確率とを、取得した前記第1の係数発生確率と前記第2の係数発生確率とをそれぞれ用いて算出し、
前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行う場合の前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第3の確率であって、前記第2の確率を用いて算出される前記第3の確率が予め定めた閾値以上である場合には、前記特定変換ブロックの全てについて係数の最適化を行った上で前記量子化を行い、
前記第3の確率が前記閾値よりも小さい場合には、前記特定処理単位ブロックに含まれる前記特定変換ブロックのうち、前記第1の確率と前記第2の確率との差が大きい特定変換ブロックを、前記差が大きい順に、係数の最適化を行わない変換ブロックに設定していくと共に、残余の特定変換ブロックを係数の最適化を行う変換ブロックに設定していくことによって、前記特定処理単位ブロック全体についての前記係数発生確率である第4の確率であって、前記第1の確率と前記第2の確率とを用いて算出される前記第4の確率が前記閾値以上になるように前記特定変換ブロックの各々を設定し、当該設定に従って係数の最適化を行った上で前記量子化を行う、
処理を実行させる、
ことを特徴とするプログラム。
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