JP7195348B2 - ビデオコーディングにおけるフィルタリングのための装置および方法 - Google Patents
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Description
一例として、ゲイン係数は、対応するスペクトル成分とフィルタリングパラメータの関数である。フィルタリングパラメータは、コーデック量子化パラメータ(QP)から導出され得る。
別の例では、第1のスペクトル成分のゲイン係数G(i、σ)が1に等しい場合、第1のスペクトル成分はフィルタリングなしでバイパスされる。第1のスペクトル成分は、線形バッファ内のサンプルの合計または平均値に対応し、第1のスペクトル成分はDCに対応し得る。
他の例として、1つまたは複数のプロセッサが、LUTのテーブル値からN個のビットをドロップすることであって、Nは整数である、命令を実行する。Nは、QP値に依存してもよく、固定値であってもよい。
一例として、あらかじめ定義されたスキャンテンプレートは、再構築されたブロック内の現在のピクセルの位置を基準にした空間オフセットまたはラスタオフセットのセットとして定義される。隣接するピクセルを指すオフセットは、再構築されたブロック内にある。あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って、少なくとも1つのフィルタリングされたピクセルが元の位置に配置され得る。あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従ってすべてのフィルタリングされたピクセルが蓄積バッファに追加され、フィルタリングされたスペクトル成分を取得する前に、蓄積バッファをゼロによって初期化することができる。最終的にフィルタリングされたピクセルが、蓄積バッファ内の蓄積値をピクセル数で割った値として取得され、蓄積バッファの現在の位置に追加されると、1つまたは複数のプロセッサは、最終的にフィルタリングされたピクセルに基づいて、フィルタリングされた再構築されたブロックを生成するように構成される。
任意で、すべてのフィルタリングされたピクセルと対応するフィルタリングされていないピクセルの差が、あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って蓄積バッファに追加され、蓄積バッファは、フィルタリングされていないピクセルにブロックに追加されるべきピクセル値の最大数を乗算することによって初期化することができる。最終的にフィルタリングされたピクセルは、蓄積バッファ内の蓄積値を、ブロックに追加されるべきピクセル値の最大数で割ったものとして取得される。
一例として、ゲイン係数は、対応するスペクトル成分とフィルタリングパラメータの関数である。フィルタリングパラメータは、コーデック量子化パラメータ(QP)から導出され得る。
別の例では、第1のスペクトル成分のゲイン係数G(i、σ)が1に等しい場合、第1のスペクトル成分はフィルタリングなしでバイパスされる。第1のスペクトル成分はDC値に対応し得る。
他の例としては、ルックアップテーブル(LUT)に基づくスペクトル成分のフィルタリングがある。LUT生成は、少なくともいくつかの量子化パラメータ(QP)のための補助関数に基づくことができる。補助関数は、点(i、THR)と(a、0)を超える直線方程式であり得、a>0であり、aは、フィルタリングパラメータσまたはQP値に依存する。たとえば、QPのセットにおける最後のQPの場合、aは11に等しく、または、QPのセットにおける最後から2番目のQPの場合、aは9に等しい。
他の例として、本方法は、LUTのテーブル値からN個のビットをドロップするステップであって、Nは整数である、ステップをさらに含む。Nは、QP値に依存してもよく、固定値であってもよい。QPのセットからのより高いQPと比較して、より低いQPに対してNがより少なく選択される場合、たとえば、QPのセットにおける第1のQPの場合、Nは2に等しく、または、QPのセットからの残りのQPの場合、Nは3に等しい。あるいは、QPのQPのセットからのより低いQPと比較して、より高いQPに対してNがより高く選択される場合、たとえば、最後のQP、またはQPのセットにおける最後の2つのQPの場合、Nが4に等しく、または、QPのセットからの残りのQPの場合、Nは3に等しい。あるいは、QPのセットからの残りのQPと比較して、Nがより低いQPに対してより少なく、より高いQPに対してより高く選択される場合、たとえば、QPのセットにおける第1のQPの場合、Nは2に等しく、最後のQP、またはQPのセットにおける最後の2つのQPの場合、Nが4に等しく、または、QPのセットからの残りのQPの場合、Nは3に等しい。
一例として、あらかじめ定義されたスキャンテンプレートは、再構築されたブロック内の現在のピクセルの位置を基準にした空間オフセットまたはラスタオフセットのセットとして定義される。隣接するピクセルを指すオフセットは、再構築されたブロック内にある。あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って、少なくとも1つのフィルタリングされたピクセルが元の位置に配置され得る。あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従ってすべてのフィルタリングされたピクセルが蓄積バッファに追加され、フィルタリングされたスペクトル成分を取得する前に、蓄積バッファをゼロによって初期化することができる。最終的にフィルタリングされたピクセルが、蓄積バッファ内の蓄積値をピクセル数で割った値として取得され、蓄積バッファの現在の位置に追加されると、1つまたは複数のプロセッサは、最終的にフィルタリングされたピクセルに基づいて、フィルタリングされた再構築されたブロックを生成するように構成される。
任意で、すべてのフィルタリングされたピクセルと対応するフィルタリングされていないピクセルの差が、あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って蓄積バッファに追加され、蓄積バッファは、フィルタリングされていないピクセルにブロックに追加されるべきピクセル値の最大数を乗算することによって初期化することができる。最終的にフィルタリングされたピクセルは、蓄積バッファ内の蓄積値を、ブロックに追加されるべきピクセル値の最大数で割ったものとして取得される。
R=1D_Transform(r)
F(i)=R(i)*G(i、σ) (1)
σ=k*2(n*(QP-s))
上式で、k、n、およびsは、例として、k=2.64、n=0.1296、s=11の値を有する定数である。異なるスペクトル成分は、同じフィルタリングパラメータを有してもよく、異なるフィルタリングパラメータを有してもよい。
σ=k*Quantization_step_size(QP-s)
f=1D_Inverse_Transform(F)
//再構築/予測されたピクセルスキャン
const int x0=pIn[p0];
const int x1=pIn[p1];
const int x2=pIn[p2];
const int x3=pIn[p3]; // p0-p3はスキャンパターンを定義する
//1Dフォワードアダマール変換
const int y0=x0+x2;
const int y1=x1+x3;
const int y2=x0-x2;
const int y3=x1-x3;
const int t0=y0+y1;
const int t1=y0-y1;
const int t2=y2+y3;
const int t3=y2-y3;
//周波数ドメインフィルタリング
const int z0=pTbl[t0];
const int z1=pTbl[t1];
const int z2=pTbl[t2];
const int z3=pTbl[t3];
//逆方向アダマール変換
const int iy0=z0 + z2;
const int iy1=z1 + z3;
const int iy2=z0 - z2;
const int iy3=z1 - z3;
//出力されたフィルタリングされたピクセル
pOut[p0_out]=iy0+iy1;
//再構築/予測されたピクセルスキャン
const int x0=pIn[p0];
const int x1=pIn[p1];
const int x2=pIn[p2];
const int x3=pIn[p3]; // p0-p3はスキャンパターンを定義する
//1Dフォワードアダマール変換
const int y0=x0+x2;
const int y1=x1+x3;
const int y2=x0-x2;
const int y3=x1-x3;
const int t0=y0+y1;
const int t1=y0-y1;
const int t2=y2+y3;
const int t3=y2-y3;
//周波数ドメインフィルタリング
const int z0=pTbl[t0];
const int z1=pTbl[t1];
const int z2=pTbl[t2];
const int z3=pTbl[t3];
//逆方向アダマール変換
const int iy0=z0+z2;
const int iy1=z1+z3;
const int iy2=z0-z2;
const int iy3=z1-z3;
//フィルタリングされたピクセルの蓄積
pOut[p0]+=iy0+iy1 // p0-p3はスキャンパターンを定義する
pOut[p1]+=iy0-iy1
pOut[p2]+=iy2+iy3
pOut[p3]+=iy2-iy3
蓄積バッファに配置する前に蓄積されたピクセル値のビット深度を減らすために、逆方向変換の結果が変換のサイズ(m)で正規化され得る。
pOut[p0]+=((iy0+iy1)>>HTDF_BIT_RND4);
pOut[p1]+=((iy0-iy1)>>HTDF_BIT_RND4);
pOut[p2]+=((iy2+iy3)>>HTDF_BIT_RND4);
pOut[p3]+=((iy2-iy3)>>HTDF_BIT_RND4);
上式で、HTDF_BIT_RND4は、変換サイズが4の場合、2に等しくなる。
//正規化
pFiltered[p0]=CLIP3(0,(1<<BIT_DEPTH)-1,(pOut[p0]+HTDF_CNT_SCALE_RND)>>HTDF_CNT_SCALE);
上式で、HTDF_CNT_SCALEは、蓄積バッファに配置されたピクセル量のLog2であり、たとえば4の量の場合、HTDF_CNT_SCALEは2に等しく、HTDF_CNT_SCALE_RNDは(1<<(HTDF_CNT_SCALE-1))に等しくなる。CLIP3は、フィルタリングされたサンプルが最小サンプル値と最大サンプル値の間の許容範囲内にあることを保証するクリッピング機能である。
//周波数ドメインフィルタリング
const int z0=t0;
const int z1=pTbl[t1];
const int z2=pTbl[t2];
const int z3=pTbl[t3];
(0、0)、(0、1)、(1、0)、(1、1)
(0、-3)、(0、-2)、(0、-1)、(0、0)、(0、1)、(0、2)、(0、3)、(0、4)、
を使用することができ、各ペア(y、x)において、フィルタリング再構築されたブロックまたは予測されたブロック内のフィルタリングピクセルの位置に対して、xは水平オフセットであり、yは垂直オフセットである。
・残余信号が非ゼロの再構築されたブロックまたは予測されたブロックの場合、
・ブロックサイズに依存し、たとえば、小さい再構築されたブロックまたは予測されたブロックの場合(最小サイズがしきい値未満)、
・再構築されたブロックまたは予測されたブロックのアスペクト比に依存する、
・たとえば、インター予測されたブロックのみにフィルタを適用することによって、再構築されたブロックまたは予測されたブロックの予測モード(イントラまたはインター)に依存する、または
・上記の条件の任意の組合せ。
たとえば、小さいブロックの処理を回避するために、ブロックサイズが4×4ピクセル以下の場合、フィルタをバイパスする(適用しない)ことができる。これにより、通常は最小のブロック処理に対応する最悪の場合の複雑さが軽減される。
別の例として、フィルタは非ゼロの残余信号を有するブロックにのみ適用される。フィルタは量子化エラーを改善することを目的としているため、量子化または残余が使用された場合、これは有益である。ブロックに残余がない場合は、予測が適切であり、それ以上のフィルタリングは必要ないことを示している可能性がある。
別の例として、イントラ予測は通常インター予測よりも悪いため、フィルタは非ゼロの残余の存在とは無関係にイントラ予測されたブロックに適用することができ、ブロックに非ゼロの残余信号がある場合にのみインター予測されたブロックに適用することができる。
以下は、ルックアップテーブル(LUT)を生成するために選択されたQPを反映する疑似コード2である。
int idx=((qp-HTDF_MIN_QP)+(HTDF_QP_ROUND>>1))/HTDF_QP_ROUND
または、代替で、精度がより低くなる。
int idx=(qp-HTDF_MIN_QP)/HTDF_QP_ROUND;
一定の間隔が2の累乗である場合、たとえば、LUTのインデックスは、除算の代わりにシフト演算を使用して有利に計算することができる。
int idx=(qp-HTDF_MIN_QP)>>HTDF_QP_ROUND_LOG2=(qp-HTDF_MIN_QP)>>3;
以下は、フィルタリング中のスパースLUTへのアクセスを示す疑似コードである。
tbl[(z+HTDF_TBL_RND)>>HTDF_TBL_SH]
テーブル0={0、2、10、19、28、36、45、53、61、70、78、86、94、102、110、118、}、
テーブル1={0、0、5、12、20、29、38、47、56、65、73、82、90、98、107、115、}、
テーブル2={0、0、1、4、9、16、24、32、41、50、59、68、77、86、94、103、}、
テーブル3={0、0、0、1、3、5、9、14、19、25、32、40、55、73、91、110、}、
テーブル4={0、0、0、0、0、1、2、4、6、8、11、14、26、51、77、102、}、
テーブル0={0、0、2、6、10、14、19、23、28、32、36、41、45、49、53、57、}、
テーブル1={0、0、5、12、20、29、38、47、56、65、73、82、90、98、107、115、}、
テーブル2={0、0、1、4、9、16、24、32、41、50、59、68、77、86、94、103、}、
テーブル3={0、0、0、1、3、5、9、14、19、25、32、40、55、73、91、110、}、
テーブル4={0、0、0、0、0、1、2、4、6、8、11、14、26、51、77、102、}、
テーブル0={0、0、2、6、10、14、19、23、28、32、36、41、45、49、53、57、}、
テーブル1={0、0、5、12、20、29、38、47、56、65、73、82、90、98、107、115、}、
テーブル2={0、0、1、4、9、16、24、32、41、50、59、68、77、86、94、103、}、
テーブル3={0、0、3、9、19、32、47、64、81、99、117、135、154、179、205、230、}、
テーブル4={0、0、0、2、6、11、18、27、38、51、64、96、128、160、192、224、}、
・提案された周波数ドメインフィルタは、デコーダ側の再構築されたフレームまたは予測されたブロックからフィルタリングパラメータ(周波数ドメインゲイン係数)を導出するため、エンコーダ側からデコーダ側にフィルタリングパラメータが転送される必要はない。
・ALFは、送信用の重み係数の数を減らすために、エンコーダ側において複雑なレート歪み最適化(RDO)が必要になる。提案された方法は、エンコーダ側において複雑なRDOを必要とせず(パラメータの転送なし)、あらかじめ定義された条件を満たすすべてのブロックに適用される。
・ALFはピクセルドメインにおける線形フィルタである。1Dスペクトル成分ごとのゲイン係数はこのスペクトル成分値に依存するため、提案されたフィルタは非線形である。これにより、非線形処理から追加のコーディングゲインを実現することができる。
・ALFはデコーダ側においてユニバーサルマルチプライヤが必要である。提案された方法では、スペクトル係数ごとのゲインが1未満であるため、フィルタリングをルックアップテーブルとして実装することができる。したがって、提案された方法は、乗算なしで実装することができる。
104 残余計算ユニット
106 変換ユニット
108 量子化ユニット
110 逆量子化ユニット
114 再構築ユニット
116 線形バッファ
120 フィルタ
130 復号化された画像バッファ
142 インター推定ユニット
144 インター予測ユニット
145 フィルタ
152 イントラ推定ユニット
154 イントラ予測ユニット
160 モード選択ユニット
170 エントロピ符号化ユニット
200 復号化装置
204 エントロピ復号化ユニット
210 逆量子化ユニット
212 逆変換ユニット
214 再構築ユニット
216 線形バッファ
220 フィルタ
230 画像バッファ
244 インター予測ユニット
254 イントラ予測ユニット
260 モード選択ユニット
264 フィルタ
300 概略図
300' 概略図
300 方法
300' 方法
300 情報
300' 情報
500 方法
500' インループフィルタリング方法
600 装置
610 中央処理装置(CPU)
620 メモリ
630 大容量ストレージ
640 ビデオアダプタ
650 ネットワークインターフェース
660 I/Oインターフェース
670 マウス/キーボード/プリンタ
680 ネットワーク
690 ディスプレイ
Claims (30)
- ブロックを処理するための方法であって、前記ブロックが複数のピクセルを備え、
あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って、前記ブロックの現在のピクセル、および前記現在のピクセルのその隣接ピクセルをスキャンするステップであって、前記ブロックは再構築されたブロックまたは予測されたブロックである、ステップと、
前記現在のピクセルとその隣接ピクセルに対して変換を実行することによってスペクトル成分を取得するステップと、
条件に基づいて、フィルタが前記スペクトル成分に適用されるかどうかを決定するステップと、
前記フィルタがスペクトル成分に適用される場合、フィルタリングパラメータと前記スペクトル成分に基づいてフィルタリングされたスペクトル成分を取得するステップと、
前記フィルタがスペクトル成分に適用されない場合、スペクトル成分を変更せずに保存するステップと、
前記フィルタリングされたスペクトル成分に対して逆変換を実行することによってフィルタリングされたピクセルを取得するステップと、
前記フィルタリングされたピクセルに基づいて、フィルタリングされたブロックを生成するステップと、
を備える、方法。 - 前記条件が、
前記ブロックが非ゼロの残余信号を有すること、
前記ブロックのサイズ、
前記ブロックのアスペクト比、
前記ブロックの予測モード、
前記ブロックのイントラの予測モード、または
前記ブロックのインターの予測モード
のうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記フィルタのパラメータおよび/または前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートが前記条件に依存する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記フィルタが、ブロック幅にブロック高さを掛けたものとして取得される前記ブロックのサイズが4×4より大きい場合に適用される、請求項2に記載の方法。
- 前記ブロックの前記予測モードがインターであり、前記ブロックが非ゼロの残余信号を有する場合に前記フィルタが適用される、請求項2に記載の方法。
- 前記ブロックの前記予測モードがイントラの場合に前記フィルタが適用される、請求項2に記載の方法。
- 前記フィルタリングされたスペクトル成分を取得する前記ステップが、ルックアップテーブル(LUT)に基づいて推定される、請求項1に記載の方法。
- 前記フィルタリングパラメータが、コーデック量子化パラメータ(QP)に基づいて導出される、請求項7から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィルタリングパラメータσが、
σ=k*2(n*(QP-s))
によって導出され、QPが前記コーデック量子化パラメータであり、k、n、およびsが定数である、請求項10に記載の方法。 - kが、ピクセルのビット深度kmod=k*(1<<(bit_depth-8))に基づいて修正される、請求項11に記載の方法。
- THRがQP値に依存する、請求項8に記載の方法。
- 前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートが、scanTmpl[4](y、x)={(0、0)、(0、1)、(1、0)、(1、1)}、のように定義される、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って、少なくとも1つのフィルタリングされたピクセルが元の位置に配置される、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- すべてのフィルタリングされたピクセルが、前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って蓄積バッファに追加され、フィルタリングされたスペクトル成分を取得する前記ステップの前に、前記蓄積バッファがゼロで初期化される、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 最終的にフィルタリングされたピクセル値が、前記蓄積バッファ内の蓄積値を、前記蓄積バッファの現在の位置に加算されたピクセル値の数で割った値として取得され、
前記最終的にフィルタリングされたピクセルに基づいて、前記フィルタリングされたブロックを生成する、請求項17に記載の方法。 - すべてのフィルタリングされたピクセル値と対応するフィルタリングされていないピクセル値の差が、前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って蓄積バッファに加算され、
前記蓄積バッファは、フィルタリングされていないピクセル値に、加算されるピクセル値の前記ブロック内での最大個数を乗算することによって初期化される、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。 - 最終的にフィルタリングされたピクセル値が、前記蓄積バッファ内の蓄積値を、加算されるピクセル値の前記ブロック内での最大個数で割ったものとして取得される、請求項19に記載の方法。
- 前記あらかじめ定義されたスキャンテンプレートに従って、前記ブロックの前記現在のピクセルと前記現在のピクセルのその隣接ピクセルを蓄積バッファにスキャンするステップと、
前記蓄積バッファ内のピクセルの変換を実行することによってスペクトル成分を取得するステップと、を備える、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。 - 前記変換が1D変換である、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換がアダマール変換である、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実施するための処理回路を備える、デコーダ。
- 請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実施するための処理回路を備える、エンコーダ。
- 請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実行する、デコーダ。
- 請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実行する、エンコーダ。
- 命令を備えるメモリストレージと、
前記メモリと通信している1つまたは複数のプロセッサと
を備え、前記1つまたは複数のプロセッサが、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実行するための前記命令を実行する、デコーダ。 - 命令を備えるメモリストレージと、
前記メモリと通信している1つまたは複数のプロセッサと
を備え、前記1つまたは複数のプロセッサが、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実行するための前記命令を実行する、エンコーダ。 - コンピュータまたはプロセッサ上で実行されたときに請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを備える、コンピュータプログラム製品。
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Huanbang Chen, et al.,"Description of SDR, HDR and 360° video coding technology proposal by Huawei, GoPro, HiSilicon, and Samsung",JVET-J0025,version 4,Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11,2018年04月14日,Pages 1-3, 33-35 and 77-78,[online], [令和4年4月18日検索], インターネット, <URL: http://phenix.it-sudparis.eu/jvet/doc_end_user/current_document.php?id=3426> and <URL: http://phenix.it-sudparis.eu/jvet/doc_end_user/documents/10_San%20Diego/wg11/JVET-J0025-v4.zip>.,(Particularly, Sections 2.1.9.3 and 3.1.6.2; Figures 1-1 and 1-2.) |
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