JPWO2005081540A1 - 画像符号化方法、その装置及びその制御プログラム - Google Patents
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Abstract
これにより、量子化特性付加情報を利用することなく、変換係数毎、複数の変換係数を構成要素とするブロックごとに自在な強度の量子化を可能とし、高画質な画像符号化技術を提供することができる。
Description
前記量子化マトリクスを用いることで、空間周波数ごとの量子化幅を可変とすることができる。前記量子化マトリクスを利用する場合をステップS101A、そうでない場合をステップS101Bとして各ステップを以下で説明する。尚、以下で共通して利用する量子化ステップサイズmb_q_stepは、mb_q_step=q_step_table[q]で設定される。前記量子化ステップサイズq_step_table[q]は、ベース符号化器で定義される量子化パラメータqに対応する量子化ステップサイズである(Q_MIN≦p≦Q_MAX、Q_MINおよびQ_MAXもベース符号化器依存)。
base_dz(i,j)=mb_q_step×WM(i,j) (1)
ステップS101Bでは、式(2)によって基準デッドゾーンbase_dz(i,j)を計算する。
base_dz(i,j)=mb_q_step (2)
ステップS102では、式(3)によって、基準デッドゾーンbase_dz(i,j)とデッドゾーンスケールdz_scale(b,i,j)からデッドゾーン幅dz(i,j)を計算する。
dz(b,i,j)=base_dz(i,j)×dz_scale(b,i,j) (3)
尚、ここで、デッドゾーンスケールdz_scale(b,i,j)の値によって任意にデッドゾーン幅dz(b,i,j)が設定できることを述べておく。
1 (C301A)ベース符号化器の量子化制御装置102が、発生符号量以外に入力画像信号を用いて量子化パラメータを決定する場合には、画像特徴量信号imf(b,i,j)に入力画像信号org(b,i,j)を接続する。
2 (C301B)ベース符号化器の量子化制御装置102が、発生符号量と入力画像信号以外に予測誤差信号pdを用いて量子化パラメータを決定する場合には、画像特徴量信号imf(b,i,j)に予測誤差信号pd(b,i,j)を接続する。
3 (C301C) C301A、C301B以外の場合には、画像特徴量信号imf(b,i,j)に入力画像信号org(b,i,j)を接続する。
bdz_scale(b)=clip(bdz_limit,(bcm(b)/min_bcm)) (7)
min_bcm=min(bcm(b)) (8)
ここで、bdz_limitはnよりも小さいパラメータ、clip(x,y)は入力x,yの値の小さい方の値を返す関数、min(bcm(b))はbcm(b)(1≦bcm(b)≦n)の最小値を返す関数である。bdz_limitを小さくすればブロックごとの量子化強度の変更を小さくでき、bdz_limitを大きくすればダイナミックにブロックごとの量子化強度を変更することができる。
bdz_scale(b)=clip(bdz_limit,(local_bcm(b)/min_local_bcm)) (7A)
min_local_bcm=min(local_bcm(b)) (8A)
ここでlocal_bcm(b)は対象ブロックbとその周辺ブロックの最小のbcm値を返す関数、min(local_bcm(b))はlocal_bcm(b)(1≦bcm(b)≦n)の最小値を返す関数である。
dz_scale(b,i,j)=bdz_scale(b)…(0≦i≦3,0≦j≦3) (9)
以上のブロックデッドゾーンスケール生成装置202の動作により、空間領域で視覚感度の高いブロックのデッドゾーンスケールdz_scaleは小さく、空間領域で視覚感度の低いブロックのデッドゾーンスケールdz_scaleは大きくなる。
フレーム内予測であればステップS41011を実行する。
Range=max_v(b,i,j)-min_v(b,i,j) (12)
ここでmax_v(b,i,j)は、ブロックbの最大の画素値org(b,i,j)(0≦i≦3、0≦j≦3)を返す関数、min_v(b,i,j)は、ブロックbの最小の画素値org(b,i,j)(0≦i≦3、0≦j≦3)を返す関数である。
一方、ブロックがエッジであれば高周波数にも主観的に重要な係数が発生するので、各周波数の変換係数を一様な強度で量子化するのがよい。
双方向予測モードであればブロックbの特性タイプtype(b)=1として終了する。そうでなければステップS4103を実行する。
mvs=abs(mv(b,0)-u_mv(b,0))+abs(mv(b,1)-u_mv(b,1))
+abs(mv(b,0)-1_mv(b,0))+abs(mv(b,1)-1_mv(b,1)) (13)
ここでabs(x)は入力xの絶対値を返す関数、u_mv(b,dir)はブロックbの上側に隣接するブロックのdir方向の動きベクトルmvを返す関数、l_mv(b,dir)はブロックbの左側に隣接するブロックのdir方向の動きベクトルmvを返す関数である。
type0(フレーム内予測ブロックでかつ非エッジあるいは高速動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=B0(i,j) (14)
type1(双方向予測ブロック)
dz_scale(b,i,j)=B1 (15)
type2(非孤立動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=B2 (16)
type3(通常動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=B3(i,j) (17)
type4(フレーム内予測ブロックでかつエッジ)
dz_scale(b,i,j)=B4 (18)
ここでB0、B1, B2, B3、B4は、予め決められたパラメータである。B0(i,j)={{0, 1.1, 1.3, 1.6}, {1.1, 1.3, 1.6, 1.8}, {1.3, 1.6, 1.8, 2.0}, {1.6, 1.8, 2.0,2.8}}、B3(x)={{0, 1.1, 1.3, 1.4},{ 1.1, 1.3, 1.4, 1.6} ,{1.3, 1.4, 1.6, 1.8}, {1.4, 1.6, 1.8, 2.0}}であり、B4>B1>B2>1の関係がある。なおブロックの幅bwが本実施例の4以外の数値であれば、B0やB3の値は、式(19)によって算出できることを示しておく。
B(i,j)=K(i,j)×(i2+j2)0.25 (19)
ただし、K(i,j)は空間周波数(i,j)に依存した1よりも大きな値とする 尚、フレーム内予測モードでかつ予測方向pred_dirが予測判定110から供給可能であれば、前記予測方向pred_dirの向き(縦、横、斜め、その他)によってtype(0)の傾斜を変えるのがよい。例えば、予測の向きが横方向なのであれば、ブロック内部の絵柄は横方向には平坦であり、横方向iの周波数に対応する変換係数の量子化係数を縦方向jの周波数の変換係数よりも細かく量子化するデッドゾーンスケールdz_scaleを生成するのがよい。
type0(フレーム内予測ブロックでかつ非エッジあるいは高速動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=dz_scale1(b,i,j)×dz_scale2(b,i,j) (20)
type1(双方向予測ブロック)
dz_scale(b,i,j)=max(dz_scale1(b,i,j),dz_scale2(b,i,j)) (21)
type2(非孤立動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=max(dz_scale1(b,i,j),dz_scale2(b,i,j)) (21)
type3(通常動きブロック)
dz_scale(b,i,j)=dz_scale1(b,i,j)×dz_scale2(b,i,j) (20)
type4(フレーム内予測ブロックでかつエッジ)
dz_scale(b,i,j)=max(dz_scale1(b,i,j),dz_scale2(b,i,j)) (21)
以上で、混合器2041およびハイブリッドデッドゾーンスケール生成装置204の動作説明を終了する。
dz_scale(b,i,j)=qstep_gap (23)
以上で、ギャップ補正デッドゾーンスケール生成装置205の入出力と動作の説明を終了する。
説明する。
[0168] ステップS501では、式(22)を用いて実量子化パラメータmb_qと理想量子化パラメータideal_qのギャップ量子化幅qstep_gapを計算する。なお、以下で共通して利用する量子化ステップサイズmb_q_stepは、mb_q_step=q_step_table[q]で設定される。前記量子化ステップサイズq_step_table[q]は、ベース符号化器で定義される量子化パラメータqに対応する量子化ステップサイズである(Q_MIN≦p≦Q_MAX、Q_MINおよびQ_MAXもベース符号化器依存)。
[0169]【数5】
[0170] ステップS502では、式(23)を用いてギャップ量子化幅qstep_gapからデッドゾーンスケールdz_scale(b,i,j)を計算する。
dz_scale(b,i,j)=qstep_gap (23)
以上で、ギャップ補正デッドゾーンスケール生成装置205の入出力と動作の説明を終了する。
[0171] ギャップ補正デッドゾーンスケール生成装置205の効果により、ベース符号化器の以下の2つ問題が発生した場合に、理想MB量子化強度と実MB量子化強度のギャップを補正することができる。
[0172] 一つは、ベース符号化器の予測判定110が選択したMBの予測モードが現MBの量子化パラメータあるいは前MBの量子化パラメータとの差分が伝送不可能であり、かつベース符号化器の量子化制御装置103の理想MB量子化パラメータが実MB量子化パラメータよりも大きい場合である。
[0173] また、もう一つは、ベース符号化器に、MB毎に伝送可能な前MBの量子化パラメータとの差分delta_mb_Qに制限があり(例えば−2≦delta_mb_Q≦2)、かつベース符号化器の量子化制御装置103の理想MB量子化パラメータが実MB量子化パラメータよりも大きい場合である。
[0174]上記量子化強度のギャップの補正によって、視覚感度の低いMBで無駄に消費されていた符号量を削減することが可能となる。前記符号量の削減により、画像フレーム全
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Claims (33)
- 画像を空間領域から周波数領域に変換することにより変換係数を生成するステップと、
復号時と同じ量子化幅を用い、復号時の量子化特性と異なる量子化特性で、前記変換係数を量子化するステップと
を備えることを特徴とする画像符号化方法。 - 前記量子化するステップは、デッドゾーンを用いて量子化するステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化方法。
- デッドゾーン幅を設定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、前記変換係数ごとに前記デッドゾーン幅を設定するステップを備えることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、複数の変換係数を構成要素とするブロックの集合に同じ量子化幅で量子化を行う場合に、前記ブロックごとに前記デッドゾーン幅を設定するステップを備えることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、前記デッドゾーン幅を適応的に変化させるステップを備えることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、周波数領域で視覚感度の高い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を狭く、周波数領域で視覚感度の低い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を広く設定するステップを備えることを特徴とする請求項4に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、空間領域で視覚感度の高いブロックほど前記デッドゾーン幅を狭く、空間領域で視覚感度の低いブロックほど前記デッドゾーン幅を広く設定するステップを備えることを特徴とする請求項5に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を変化させるステップは、前記画像の平坦度によって前記デッドゾーン幅を適応的に変化させるステップを備えることを特徴とする請求項6に記載の画像符号化方法。
- 前記画像の平坦度を、画像の予測モード、画像のフレーム内予測の方向、画像の動き、画像のフレーム間予測の方向、画像の平均絶対値誤差、画像の分散、画像の最大値と最小値の差分、画像の予測誤差信号の平均絶対値誤差、および、画像の予測誤差信号の分散の少なくとも1つから計算するステップをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の画像符号化方法。
- 前記デッドゾーン幅を設定するステップは、前記デッドゾーン幅を理想の量子化幅と実際の量子化幅との関係から求めるステップを備えることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化方法。
- 画像を空間領域から周波数領域に変換することにより変換係数を生成する変換手段と、
復号時と同じ量子化幅を用い、復号時の量子化特性と異なる量子化特性で、前記変換係数を量子化する量子化手段と
を備えることを特徴とする画像符号化装置。 - 前記量子化手段は、デッドゾーンを用いて量子化する手段を備えることを特徴とする請求項12に記載の画像符号化装置。
- 前記量子化手段にデッドゾーン幅を設定するデッドゾーン生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記変換係数ごとに前記デッドゾーン幅を設定するデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記量子化手段が複数の変換係数を構成要素とするブロックの集合に同じ量子化幅で量子化を行う場合に、前記ブロックごとに前記デッドゾーン幅を設定するデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記デッドゾーン幅を適応的に変化させるデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、周波数領域で視覚感度の高い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を狭く、周波数領域で視覚感度の低い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を広く設定する手段を備えることを特徴とする請求項15に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、空間領域で視覚感度の高いブロックほど前記デッドゾーン幅を狭く、空間領域で視覚感度の低いブロックほど前記デッドゾーン幅を広く設定する手段を備えることを特徴とする請求項16に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、前記画像の平坦度によって前記デッドゾーン幅を適応的に変化させる手段を備えることを特徴とする請求項17に記載の画像符号化装置。
- 前記画像の平坦度を、画像の予測モード、画像のフレーム内予測の方向、画像の動き、画像のフレーム間予測の方向、画像の平均絶対値誤差、画像の分散、画像の最大値と最小値の差分、画像の予測誤差信号の平均絶対値誤差、および、画像の予測誤差信号の分散の少なくとも1つから計算する手段をさらに備えることを特徴とする請求項20に記載の画像符号化装置。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記デッドゾーン幅を理想の量子化幅と実際の量子化幅との関係から求めるデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の画像符号化装置。
- コンピュータを、
画像を空間領域から周波数領域に変換することにより変換係数を生成する変換手段、
復号時と同じ量子化幅を用い、復号時の量子化特性と異なる量子化特性で、前記変換係数を量子化する量子化手段
として機能させることを特徴とする画像符号化の制御プログラム。 - 前記量子化手段は、デッドゾーンを用いて量子化する手段を備えることを特徴とする請求項23に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記コンピュータを、
前記量子化手段にデッドゾーン幅を設定するデッドゾーン生成手段として機能させることを特徴とする請求項24に記載の画像符号化の制御プログラム。 - 前記デッドゾーン生成手段は、前記変換係数ごとに前記デッドゾーン幅を設定するデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項25に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記量子化手段が複数の変換係数を構成要素とするブロックの集合に同じ量子化幅で量子化を行う場合に、前記ブロックごとに前記デッドゾーン幅を設定するデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項25に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記デッドゾーン生成手段は、前記デッドゾーン幅を適応的に変化させるデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項25に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、周波数領域で視覚感度の高い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を狭く、周波数領域で視覚感度の低い変換係数ほど前記デッドゾーン幅を広く設定する手段を備えることを特徴とする請求項26に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、空間領域で視覚感度の高いブロックほど前記デッドゾーン幅を狭く、空間領域で視覚感度の低いブロックほど前記デッドゾーン幅を広く設定する手段を備えることを特徴とする請求項27に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記デッドゾーンスケール生成手段は、前記画像の平坦度によって前記デッドゾーン幅を適応的に変化させる手段を備えることを特徴とする請求項28に記載の画像符号化の制御プログラム。
- 前記コンピュータを、
前記画像の平坦度を、画像の予測モード、画像のフレーム内予測の方向、画像の動き、画像のフレーム間予測の方向、画像の平均絶対値誤差、画像の分散、画像の最大値と最小値の差分、画像の予測誤差信号の平均絶対値誤差、および、画像の予測誤差信号の分散の少なくとも1つから計算する手段として機能させることを特徴とする請求項31に記載の画像符号化の制御プログラム。 - 前記デッドゾーン生成手段は、前記デッドゾーン幅を理想の量子化幅と実際の量子化幅との関係から求めるデッドゾーンスケール生成手段を備えることを特徴とする請求項25に記載の画像符号化の制御プログラム。
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