TW202034699A - 圖像編碼裝置、圖像解碼裝置、圖像編碼方法、圖像解碼方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明對於在使用了編碼完成圖像的塊狀的預測像素群之預測方法方面的誤差亦進行使用了量化矩陣之量化，達成主觀畫質的提升。為此，本發明的圖像編碼裝置為將圖像分割為複數個區塊並以區塊單位進行編碼者，具有：預測部，其將作為編碼對象的著眼區塊的預測圖像，使用在該著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之塊狀的像素群而生成；變換部，其將著眼區塊的像素與預測圖像的誤差進行正交變換，生成變換係數；和量化部，其將以變換部生成的變換係數，使用量化參數與量化矩陣進行量化。

Description

圖像編碼裝置、圖像解碼裝置、圖像編碼方法、圖像解碼方法及程式
本發明涉及圖像編碼裝置、圖像解碼裝置、圖像編碼方法、圖像解碼方法、程式。
動態圖像的壓縮記錄的編碼方式方面，已知HEVC(High Efficiency Video Coding)編碼方式。在HEVC方面，為了編碼效率提升，採用比歷來的大區塊(16×16像素)大的尺寸的基本塊。此大的尺寸的基本塊稱為CTU (Coding Tree Unit)，其尺寸最大為64×64像素。CTU進一步被分割為子塊，該子塊為用於執行預測、變換的單元。
此外，於HEVC，對稱為量化矩陣的實施正交變換後的係數(以下，記為變換係數)，運用依頻率成分進行加權的處理。透過進一步削減人類的視覺上劣化不明顯的高頻成分的資料，從而可一面維持畫質一面提高壓縮效率。於專利文獻1，已揭露對如此的量化矩陣進行編碼的技術。
近年來，作為HEVC的後繼，已展開進行更高效率的編碼方式的國際標準化的活動。在ISO/IEC與ITU-T之間設立JVET(Joint Video Experts Team)，作為VVC (Versatile Video Coding)編碼方式而已展開標準化。在VCC編碼方式，為了編碼效率提升，除歷來的畫格內預測、畫格間預測以外，正在檢討使用了編碼對象圖像的塊狀的預測像素群之新的預測方法(以下，稱為當前圖像參照預測)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2013-38758號公報
[發明所欲解決之問題]
於VVC，亦如同HEVC般正在檢討量化矩陣的導入。然而，在HEVC方面的量化矩陣以歷來的畫格內預測、畫格間預測如此的預測方法為前提，無法應對為新的預測方法之當前圖像參照預測。為此，對當前圖像參照預測的誤差，無法進行因應於頻率成分之量化控制，無法提升主觀畫質的提升。
本發明是為了解決上述的課題而創作者，提供一種技術，可進行使用了應對於上述定義的當前圖像參照預測之量化矩陣的量化處理，從而提升主觀畫質。 [解決問題之技術手段]
為了解決此課題，本發明的圖像編碼裝置例如具備以下的構成。亦即，一種圖像編碼裝置，其為將圖像分割為複數個區塊並以區塊單位進行編碼者，具有： 預測手段，其將作為編碼對象的著眼區塊的預測圖像，使用在該著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之塊狀的像素群而生成； 變換手段，其將前述著眼區塊的像素與前述預測圖像的誤差進行正交變換，生成變換係數；和 量化手段，其將以前述變換手段生成的前述變換係數，使用量化參數與量化矩陣進行量化。 [對照先前技術之功效]
依本發明時，對於在使用了編碼完成圖像的塊狀的預測像素群之新的預測方法方面的誤差亦進行使用了量化矩陣之量化，可使主觀畫質提升。 本發明的其他特徵及優點將透過參照圖式下的以下的說明而明朗化。另外，圖式中，對相同或同樣的構成，標注相同的參考符號。
以下，參照圖式詳細說明實施方式。另外，以下的實施方式非限定申請專利範圍的發明者。於實施方式雖記載複數個特徵，惟不限於此等複數個特徵的全部為發明必須者，此外複數個特徵亦可任意進行組合。再者，圖式中，對相同或同樣的構成標注相同的參考符號，重複之說明省略。此外，基本塊、子塊、量化矩陣如此的稱呼為於各實施方式方便上使用的稱呼，在其意思不改變的範圍，亦可酌情使用其他稱呼。例如，基本塊、子塊可稱為基本單元、子單元，亦可僅稱為區塊、單元。
[第1實施方式] 圖1為就本實施方式適用的圖像編碼裝置進行繪示的方塊圖。另外，實施方式中的圖像編碼裝置當作被安裝於具有產生作為編碼對象的影像資料的攝像元件之數位攝影機者而進行說明。然而，此目的僅在於便於理解，作為編碼對象的圖像產生源不特別限定。
控制部150以CPU、記憶CPU執行的程式、各種參數的ROM、及用作為CPU的工作區的RAM構成，進行以下說明的各構成要素的控制從而掌管圖像編碼裝置的整體的控制。
區塊分割部102將在攝像部攝像的影像資料經由輸入端子101輸入。並且，區塊分割部102將該輸入圖像分割為複數個基本塊，將基本塊單位的圖像資料輸出至後段的預測部104。
量化矩陣保存部103生成及保存量化矩陣。量化矩陣的生成方法方面不特別限定，可為使用者輸入量化矩陣，亦可使用從輸入圖像的特性算出而作為初始值預先指定者。本實施方式的量化矩陣保存部103生成並保存示於圖8A～8C的3種類的與8×8像素的正交變換對應的二維的量化矩陣。於此，量化矩陣用於依頻率成分就對於變換係數之量化處理進行加權者。為了各變換係數的量化步驟是對成為基準的值乘上在量化矩陣的各要素的值從而進行加權。另外，成為量化步驟的基準的值被依量化參數而定義。
預測部104對從區塊分割部102接收的基本塊單位的影像資料，決定子塊分割法，以子塊單位進行畫格內預測(intra prediction)、畫格間預測(inter prediction)等，生成預測圖像資料。再者，預測部104算出並輸出為子塊的影像資料與預測圖像資料的差分之預測誤差。此外，預測部104亦與預測誤差一併輸出預測所需的資訊如子塊分割法、預測模式、動態向量等的資訊。在以下將此預測所需的資訊稱為預測資訊。
變換兼量化部105將來自預測部104的子塊單位的預測誤差進行正交變換從而生成變換係數。再者，變換兼量化部105使用儲存於量化矩陣保存部103的量化矩陣和量化參數，進行生成的變換係數的量化從而獲得量化後的變換係數(以下，僅稱為量化係數)。另外，進行正交變換的功能和進行量化的功能可作成為分別的構成。
反量化兼逆變換部106就從變換兼量化部105輸出的量化係數，使用儲存於量化矩陣保存部103的量化矩陣和量化參數進行反量化從而再生成變換係數。再者，反量化兼逆變換部106對再生成的變換係數進行逆正交變換而再生成預測誤差。另外，進行反量化的功能和進行逆正交變換的功能可作成為分別的構成。
圖像再生部107根據從預測部104輸出的預測資訊，酌情參照圖框記憶體108，生成作為編碼對象的著眼區塊用的預測圖像資料。並且，圖像再生部107對此預測圖像資料加算從反量化兼逆變換部106輸入的預測誤差，從而生成再生圖像資料，儲存於圖框記憶體108。
迴圈式濾波器部109對儲存於圖框記憶體108的再生圖像，進行去區塊濾波器、取樣自適應偏移等的迴圈式濾波器處理，將濾波處理後的影像資料再次儲存於圖框記憶體108。
編碼部110將從變換兼量化部105輸出的量化係數及從預測部104輸出的預測資訊進行編碼，生成並輸出編碼資料。另外，圖像解碼裝置導出量化參數用的資訊亦被透過編碼部110編碼於位元流。
量化矩陣編碼部113將保存於量化矩陣保存部103的量化矩陣進行編碼，生成並輸出量化矩陣的編碼資料。
統合編碼部111使用為從量化矩陣編碼部113的輸出之量化矩陣的編碼資料而生成標頭資料。再者，統合編碼部111結合標頭資料和從編碼部110輸出的編碼資料而形成位元流，經由輸出端子112對外部輸出。輸出對象在實施方式的情況下雖為記憶卡等的記錄媒體，惟輸出對象亦可為網路等，其種類不特別限定。
實施方式中的圖像編碼裝置的構成與動作大致上如上述，以下更詳細進行說明。在本實施方式構成為，編碼對象為動態圖像，按畫格單位進行輸入。再者，在本實施方式為了使說明單純化，於區塊分割部102雖以分割為8×8像素的基本塊進行說明，惟應理解此僅是為了便於理解。例如，亦能以比基本塊大的區塊(例如，64×64像素的區塊、128×128像素的區塊)為基準，將其分割為各種的大小的基本塊。
在圖像的編碼之前，進行量化矩陣的生成及編碼。
在最初，控制部150控制量化矩陣保存部103，予以生成量化矩陣。量化矩陣保存部103依進行編碼的子塊的尺寸、預測方法的種類，生成量化矩陣。在本實施方式，對示於圖7A的8×8像素的基本塊，生成無分割的8×8像素的尺寸的子塊用的量化矩陣。其中，生成的量化矩陣不限定於此，可生成4×8、8×4、4×4等與子塊的形狀對應的量化矩陣。構成量化矩陣的各要素的決定方法不特別限定。例如，可使用既定的初始值，亦可個別設定。此外，亦可依圖像的特性而生成。
量化矩陣保存部103保存如此般而生成的量化矩陣。將量化矩陣保存部103生成的量化矩陣例示於圖8A～8C。圖8A為畫格內預測用、圖8B為對應於畫格間預測用、圖8C為對應於當前圖像參照預測用的量化矩陣的一例。粗框表示量化矩陣。為了使說明簡易化，分別採8×8的64像素份的構成，粗框內的各正方形表示構成量化矩陣的各要素值。在本實施方式，示於圖8A～8C的三種量化矩陣800～802雖被以二維的形狀保存，惟量化矩陣800～802內的各要素當然不限定於此。此外，亦可依子塊的尺寸或依編碼對象為亮度塊與色差塊，從而對於相同的預測方法保存複數個量化矩陣。一般而言，量化矩陣是為了實現因應於人類的視覺特性下的量化處理，如示於圖8A～8C般相當於量化矩陣800～802的左上部分的低頻部分的要素值小，相當於右下部分之高頻部分的要素值大。
量化矩陣編碼部113將以如示於圖8A～8C的二維形狀而儲存的量化矩陣800～802從量化矩陣保存部106依序讀出，掃描(scan)各要素而計算差分，配置為一維的矩陣。本實施方式的量化矩陣編碼部113就示於圖8A～8C的各量化矩陣800～802，使用示於圖9的掃描方法，按要素計算與在掃描順序下緊接著之前的要素的差分。例如在圖8C示出的8×8像素份的量化矩陣802透過在圖9示出的掃描方法進行掃描，位於左上角的最初的要素「8」的下個為位於其立即下方的要素「11」被掃描，計算出為差分的+3。此外，量化矩陣802的最初的要素(本實施方式中「8」)的編碼方面，雖採取計算與既定的初始值(例如「8」)的差分，惟當然不限定於此，亦可使用與任意的值的差分、最初的要素的值本身。
作成如此，圖8A～8C的量化矩陣800～802是使用圖9的掃描方法，生成示於圖10A～10C的差分矩陣1000～1002。量化矩陣編碼部113進一步將差分矩陣1000～1002編碼而生成量化矩陣的編碼資料。在本實施方式雖使用示於圖11A的編碼表進行編碼，惟編碼表不限定於此，亦可使用例如示於圖11B的編碼表。量化矩陣編碼部113將如此般生成的示於圖8A～8C的量化矩陣800～802的編碼資料輸出至後段的統合編碼部111。
返回圖1，統合編碼部111將影像資料的編碼所需的標頭資訊進行編碼，統合量化矩陣的編碼資料。
接著，進行影像資料的編碼。從端子101輸入的1畫格份的影像資料被供應至區塊分割部102。區塊分割部102將輸入的畫格的影像資料分割為複數個基本塊，將基本塊單位的影像資料輸出至預測部104。在本實施方式的基本塊的尺寸為8×8像素。
預測部104對從區塊分割部102輸入的基本區塊的影像資料執行預測處理。具體而言，決定將基本塊進一步分割為細小的子塊的子塊分割法，進一步以子塊單位決定畫格內預測、畫格間預測、當前圖像參照預測等的預測模式。
於圖7A～7F示出子塊分割方法之例。表示粗框的參考符號700～705分別表示基本塊，為了使說明簡易化，作成8×8像素的構成，粗框內的各四角形表示子塊。圖7A示出基本塊700=子塊之例。圖7B示出歷來的正方形子塊分割的一例，8×8像素的基本塊701被分割為4個4×4像素的子塊。另一方面，圖7C～7F示出基本塊702至705被以2個或3個長方形子塊而構成。圖7C示出基本塊702往於垂直方向上長邊的兩個4×8像素的子塊分割。圖7D示出基本塊703往於水平方向上長邊的兩個8×4像素的子塊分割。此外，圖7E示出基本塊704為垂直方向上長邊且寬為1:2:1的比的3個長方形子塊分割。並且，圖7F示出基本塊705為水平方向上長邊且寬為1:2:1的比的3個長方形子塊分割。如此般不僅正方形，亦可使用長方形的子塊進行編碼處理。
在本實施方式，雖採僅使用不將8×8像素的基本塊分割的圖7A，惟子塊分割方法不限定於此。亦可使用如圖7B的四元樹分割、如圖7E、7F的三元樹分割或如圖7C、圖7D的二元樹分割。亦使用圖7A以外的子塊分割的情況下，在量化矩陣保存部103生成與被使用的子塊對應的量化矩陣。此外，生成的量化矩陣在量化矩陣編碼部113被編碼。
此外，就在本實施方式使用的預測方法，再進行說明。在本實施方式，使用畫格內預測、畫格間預測、當前圖像參照預測的3種類的預測方法。
畫格內預測是使用編碼對象區塊的空間上位於周邊的編碼完成像素而生成編碼對象區塊的預測像素。預測像素的像素值包含水平預測、垂直預測等的涉及33種類的方向的Angular預測、使鄰接區塊的解碼像素值的平均值為預測值的DC預測、從鄰接區塊的解碼像素透過平面近似而生成預測像素值的Planar預測等，亦生成顯示使用何者的資訊。
畫格間預測使用與編碼對象區塊時間上不同的畫格的編碼完成像素而生成編碼對象區塊的預測像素，亦生成示出參照的畫格、動態向量等的動態資訊。
並且，當前圖像參照預測是從編碼對象區塊所屬的畫格的編碼完成區域內，將類似的塊狀的像素群生成為編碼對象區塊的預測區塊。例如在從編碼對象區塊朝左方向分離x像素、朝上方向分離y像素的位置存在與編碼對象區塊類似的塊狀的像素群的情況下，生成此「向左x像素、向上y像素」作為位移資訊。如此在當前圖像參照預測，生成編碼對象區塊的預測區塊，亦生成使用於預測像素的生成的位移資訊。此當前圖像參照預測可謂適於尤其於相同的文字、紋理在編碼解碼對象的畫格內重複出現的如電腦的畫面的人工的圖像使編碼效率提升的技術。
預測部104從上述任一個預測模式之中決定誤差成為最小的預測模式。並且，預測部104從決定的預測模式及編碼完的像素生成預測影像資料，從進一步輸入的影像資料與預測影像資料生成預測誤差，將預測誤差對變換兼量化部105輸出。此外，預測部104使子塊分割、預測模式等的資訊為預測資訊，輸出至變換兼量化部105、編碼部110、影像再生部107、反量化兼逆變換部106。
變換兼量化部105對從預測部104輸入的預測誤差進行正交變換，獲得變換係數。並且，變換兼量化部105使用依照預測模式的量化矩陣和量化參數，對變換係數進行量化，生成量化係數。具體而言，變換兼量化部105實施與子塊的尺寸對應的正交變換處理而生成正交變換係數，接著就變換係數依預測模式使用儲存於量化矩陣保存部103的量化矩陣和量化參數進行量化，生成量化係數。本實施方式的變換兼量化部105對以畫格內預測進行預測的子塊的變換係數使用圖8A的量化矩陣800進行量化。此外，對進行畫格間預測的子塊的變換係數使用圖8B的量化矩陣801進行量化。並且，對進行當前圖像參照預測的子塊的變換係數使用圖8C的量化矩陣802進行量化。其中，使用的量化矩陣不限定於此。並且，變換兼量化部105將以量化處理獲得的量化係數輸出至編碼部110及反量化兼逆變換部106。
反量化兼逆變換部106就輸入的量化係數使用保存於量化矩陣保存部103的量化矩陣和量化參數進行反量化而再生成變換係數。如此，將使用量化矩陣與量化參數再生成(導出)變換係數的處理稱為反量化。再者，反量化兼逆變換部106將再生成的變換係數進行逆正交變換而再生成預測誤差。在透過反量化兼逆變換部106之反量化處理使用的量化矩陣是使用與變換兼量化部105對編碼對象區塊的變換係數使用的量化矩陣相同者。為此，反量化兼逆變換部106根據從預測部104的預測資訊，決定利用的量化矩陣。反量化兼逆變換部106將再生成的預測誤差對影像再生部107輸出。
圖像再生部107根據從預測部104輸入的預測資訊，酌情參照圖框記憶體108，再生成子塊的預測圖像。並且，根據再生成的預測圖像和從反量化兼逆變換部106輸入的子塊的預測誤差而再生成影像資料，儲存於圖框記憶體108。
迴圈式濾波器部109從圖框記憶體108讀出再生圖像，進行去區塊濾波器等的迴圈式濾波器處理。並且，迴圈式濾波器部109將濾波處理後的影像資料再儲存於圖框記憶體108。
編碼部110以區塊單位將在變換兼量化部105生成的量化係數、從預測部104輸入的預測資訊進行熵編碼，生成編碼資料。熵編碼的方法不特別指定，可使用哥倫布編碼、算術編碼、霍夫曼編碼等。生成的編碼資料被輸出至統合編碼部111。
在統合編碼部111，將前述的標頭的編碼資料(包含量化矩陣的編碼資料)和從編碼部110輸入的編碼資料等多工化而形成位元流。並且，統合編碼部111將形成的位元流從端子112輸出至本裝置外(例如記錄媒體)。
圖6A為在第1實施方式輸出的位元流的一例。於序列標頭包含量化矩陣的代碼資料，被以各要素的編碼結果而構成。其中，編碼的位置不限定於此，當然亦可採取編碼於圖像標頭部、其他標頭部的構成。此外，在1個序列之中進行量化矩陣的變更的情況下，亦可將量化矩陣重新編碼從而更新。此情況下，可改寫全部的量化矩陣，亦可指定與改寫的量化矩陣對應的量化矩陣的預測模式從而變更其一部分。
圖3為就在第1實施方式的圖像編碼裝置之控制部150的控制下的1畫格份的編碼處理進行繪示的流程圖。
首先，在圖像的編碼之前，在S301，量化矩陣保存部103生成並保存二維的量化矩陣。本實施方式的量化矩陣保存部103生成並保存示於圖8A～8C的與8×8像素的子塊對應的畫格內預測用、畫格間預測用及當前圖像參照預測用的量化矩陣800～802。
在S302，量化矩陣編碼部113就在S301生成並保存的量化矩陣800～802進行掃描而算出各要素的差分，生成差分矩陣1000～1002。亦即，在本實施方式，從示於圖8A～8C的量化矩陣800～802，以圖9的掃描方法進行掃描，生成示於圖10A～10C的差分矩陣1000～1002。量化矩陣編碼部113將如此般生成的差分矩陣1000～1002進行編碼，生成量化矩陣的編碼資料。
在S303，統合編碼部111將包含生成的量化矩陣的編碼資料的圖像資料的編碼所需的標頭資訊進行編碼並輸出。
在S304，區塊分割部102將畫格單位的輸入影像分割為基本塊單位。
在S305，預測部104對在S304生成的基本塊單位的影像資料執行預測處理，生成子塊分割資訊、預測模式等的預測資訊及預測圖像資料。本實施方式的預測部104嘗試畫格內預測、畫格間預測及當前圖像參照預測的3種類的預測方法，決定預測誤差成為最小的一個預測方法。其中，預測方法的決定方法不限定於此，亦可構成為，從預測誤差的大小與產生代碼量算出編碼成本，決定編碼成本為最小的預測方法。並且，預測部104從輸入的影像資料與預測圖像資料算出預測誤差，與預測資訊一起輸出。
在S306，變換兼量化部105將在S305算出的預測誤差進行正交變換而生成變換係數。再者，變換兼量化部105根據預測資訊，使用保存於量化矩陣保存部103的該當的量化矩陣800～802中的任一者和量化參數，進行生成的變換係數的量化，生成量化係數。在本實施方式，對使用畫格內預測的子塊使用圖8A的量化矩陣800，對使用畫格間預測的子塊使用圖8B的量化矩陣801，對使用當前圖像參照預測的子塊使用圖8C的量化矩陣802。
在S307，反量化兼逆變換部106就在S306生成的量化係數使用保存於量化矩陣保存部103的該當的量化矩陣而進行反量化，再生成變換係數。再者，反量化兼逆變換部106對再生成的變換係數進行逆正交變換，再生成預測誤差。於本步驟，在反量化使用的量化矩陣與在S306使用的量化矩陣相同。
在S308，圖像再生部107根據在S305生成的預測資訊再生成預測圖像。再者，圖像再生部107根據再生成的預測圖像與在S307生成的預測誤差再生成影像資料。
在S309，編碼部110將在S305生成的預測資訊及在S306生成的量化係數進行編碼，生成對於影像資料之編碼資料。此外，編碼部110是亦包含其他編碼資料而生成位元流。
在S310，控制部150進行畫格內的全部的基本塊的編碼是否結束的判定，判定為結束的情況下使處理進至S311，判定為殘留未編碼的基本塊的情況下使處理返回S304。
在S311，迴圈式濾波器部109對在S308再生成的影像資料，進行迴圈式濾波器處理，生成被濾波處理的圖像資料，使處理結束。
透過以上的構成與動作，尤其於S306，對使用當前圖像參照預測的子塊進行使用量化矩陣的量化處理，使得可按頻率成分控制量化而使主觀畫質提升。
另外，在本實施方式，雖構成為對畫格內預測、畫格間預測及當前圖像參照預測的3種類的預測方法個別定義量化矩陣，將3種類的量化矩陣全部進行編碼，惟將其中幾個共通化亦無妨。
例如，亦可對使用了當前圖像預測的子塊，亦使用畫格內預測影像用的量化矩陣800(圖8A)進行量化，省略圖8C的量化矩陣802的編碼。藉此，一面削減圖8C的量化矩陣802部分的代碼量，一面可使從區塊變形等的使用了相同畫格內的像素之預測所致的誤差而產生的畫質劣化減輕。
同樣，亦可對使用了當前圖像參照預測的子塊，亦使用畫格間預測影像用的量化矩陣801(圖8B)進行量化，省略圖8C的量化矩陣802的編碼。藉此，亦可一面削減圖8C的量化矩陣802部分的代碼量，一面使從不順暢的動作等的使用了塊狀的像素群之預測所致的誤差而產生的畫質劣化減低。
此外，圖像編碼裝置亦可作成為，可依來自未圖示的操作部的使用者所為的指示，選擇使在當前圖像參照預測的子塊使用的量化矩陣為何者。此情況下，將顯示選擇何者的資訊儲存於串流的標頭作為量化矩陣設定資訊。
將此情況下的串流構成之例示於圖6B。量化矩陣設定資訊為「0」的情況下，當作對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣為畫格內預測用的量化矩陣800(圖8A)。此外，量化矩陣設定資訊為「1」的情況下，當作對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣為畫格間預測用的量化矩陣801(圖8B)。並且，量化矩陣設定資訊為「2」的情況下，當作對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣是為了當前圖像參照預測專用的量化矩陣802(圖8C)。藉此，可選擇性實現量化矩陣代碼量削減與對於使用了當前圖像參照預測之子塊的獨自的量化控制。
[第2實施方式] 本第2實施方式就圖像解碼裝置進行說明。將涉及本第2實施方式的圖像解碼裝置的構成示於圖2。此圖像解碼裝置是當作將第1實施方式的圖像編碼裝置生成的編碼位元流進行解碼者而進行說明。
控制部250以CPU、記憶CPU執行的程式、各種參數的ROM、及用作為CPU的工作區的RAM構成，進行在以下說明的各構成要素的控制從而掌管圖像解碼裝置的整體的控制。
分離解碼部202由從輸入端子201輸入的編碼位元流分離為涉及解碼處理的資訊、涉及係數的編碼資料，此外將存在於編碼位元流的標頭部的編碼資料進行解碼。具體而言，分離解碼部202從編碼位元流將量化矩陣的編碼資料分離，將分離的量化矩陣的編碼資料輸出至量化矩陣解碼部209。此外，分離解碼部202從編碼位元流將圖像的編碼資料分離，將該分離的圖像的編碼資料輸出至解碼部203。亦即，分離解碼部202進行與圖1的統合編碼部111相反的處理。
量化矩陣解碼部209將從分離解碼部202輸入的量化矩陣的編碼資料進行解碼，保存量化矩陣800～802。
解碼部203將從分離解碼部202輸入的圖像的編碼資料進行解碼，再生成量化係數及預測資訊。並且，解碼部203將量化係數供應至反量化兼逆變換部204，同時將預測資訊對反量化兼逆變換部204及影像再生部205輸出。另外，為了導出量化參數用的資訊亦被透過解碼部203從位元流解碼。
反量化兼逆變換部204從解碼部203輸入量化係數。並且，反量化兼逆變換部204如同圖1的反量化兼逆變換部106，使用與在預測資訊顯示的預測模式對應的量化矩陣和量化參數，進行量化係數的反量化處理而獲得變換係數。再者，反量化兼逆變換部204對獲得的變換係數進行逆正交變換，再生成預測誤差，對影像再生部205輸出。
圖像再生部205根據從預測部203輸入的預測資訊，酌情參照圖框記憶體206(儲存有解碼結束的影像資料)而生成預測圖像資料。並且，圖像再生部205從此預測圖像資料和在反量化兼逆變換部204再生成的預測誤差生成再生圖像資料。並且，圖像再生部205將生成的再生圖像儲存於圖框記憶體206。
迴圈式濾波器部207如同圖1的迴圈式濾波器部109，對儲存於圖框記憶體206的再生圖像，進行去區塊濾波器等的迴圈式濾波器處理，將被濾波處理的圖像再儲存於圖框記憶體206。此結果，於圖框記憶體儲存濾波處理後的可顯示的影像資料，故經由輸出端子208輸出至外部裝置(顯示裝置為其代表例)。
在以下就在本第2實施方式的圖像解碼裝置之圖像的解碼動作更詳細進行說明。在本第2實施方式，構成為以畫格單位輸入在先前說明的第1實施方式的圖像編碼裝置生成的位元流。
分離解碼部202被經由輸入端子201輸入位元流，分離為與解碼處理相關的資訊、與係數相關的編碼資料，將存在於位元流的標頭部的編碼資料進行解碼。更具體而言，分離解碼部202將儲存於位元流的標頭部的量化矩陣的編碼資料分離，對量化矩陣解碼部209輸出。本實施方式的分離解碼部202從示於圖6A的位元流的序列標頭將量化矩陣的編碼資料抽出，對量化矩陣解碼部209輸出。此結果，在本實施方式，示於圖8A～8C的量化矩陣801～802的編碼資料被輸出至量化矩陣解碼部209。此外，分離解碼部202將接續於標頭部的圖像的編碼資料從位元流分離，對解碼部203輸出。
量化矩陣解碼部209將從分離解碼部202輸入的量化矩陣的編碼資料進行解碼，再生成示於圖10A～10C的一維的差分矩陣1000～1002。在本實施方式，如同第1實施方式，雖採利用示於圖11A的編碼表進行解碼，惟編碼表不限定於此，只要使用與編碼裝置相同者則亦可使用其他編碼表。再者，量化矩陣解碼部209將再生成的一維的差分矩陣進行掃描，再生成二維的量化矩陣。此處進行與第1實施方式的量化矩陣編碼部113的動作相反的動作。亦即，量化矩陣解碼部209從示於圖10A～10C的差分矩陣1000～1002，使用示於圖9的掃描方法，分別再生成並保存示於圖8A～8C的三種的量化矩陣800～802。
解碼部203將從分離解碼部202輸入的編碼資料進行解碼，再生成量化係數及預測資訊。解碼部203將再生成的量化係數供應至反量化兼逆變換部204，將再生成的預測資訊輸出至反量化兼逆變換部204及圖像再生部205。
反量化兼逆變換部204對輸入的量化係數，使用量化矩陣和量化參數進行反量化，從而生成變換係數。反量化兼逆變換部204就獲得的變換係數進行逆正交變換，再生成預測誤差。並且，反量化兼逆變換部204將再生成的預測誤差對影像再生部205輸出。本實施方式的反量化兼逆變換部204依遵照在解碼部203再生成的預測資訊而定的解碼對象區塊的預測模式，決定在反量化處理使用的量化矩陣。亦即，對使用畫格內預測的子塊選擇圖8A的量化矩陣800，對使用畫格間預測的子塊選擇圖8B的量化矩陣801，對使用當前圖像參照預測的子塊使用圖8C的量化矩陣802。其中，使用的量化矩陣不限定於此，為與在第1實施方式的變換兼量化部105及反量化兼逆變換部106使用的量化矩陣相同者即可。
在影像再生部205，根據從解碼部203輸入的預測資訊，酌情參照圖框記憶體206，再生成預測圖像。本第2實施方式的圖像再生部205如同在第1實施方式的預測部104，使用畫格內預測、畫格間預測及當前圖像參照預測的3種類的預測方法。具體的預測的處理方面，如同第1實施方式的預測部104，故省略說明。圖像再生部205將此預測圖像與從反量化兼逆變換部204輸入的預測誤差加總而再生成影像資料，儲存於圖框記憶體206。儲存的影像資料用於預測之際的參照。
迴圈式濾波器部207如同圖1的迴圈式濾波器部109，從圖框記憶體206讀出再生圖像，進行去區塊濾波器等的迴圈式濾波器處理。並且，迴圈式濾波器部207將濾波處理後的影像再次儲存於圖框記憶體206。
並且，儲存於此圖框記憶體206的再生圖像最後被從輸出端子208輸出至外部。
圖4為就在第2實施方式的圖像解碼裝置之控制部250的控制下的1畫格份的編碼處理進行繪示的流程圖。
首先，在S401，分離解碼部202從位元流分離為與解碼處理相關的資訊、與係數相關的編碼資料，將標頭部分的編碼資料進行解碼。此結果，獲得量化矩陣的編碼資料。分離解碼部202將獲得的量化矩陣的編碼資料對量化矩陣解碼部209、將接續的影像資料的編碼資料對解碼部203輸出。
在S402，量化矩陣解碼部209將從分離解碼部202輸入的量化矩陣的編碼資料進行解碼，再生成在圖10A～10C示出的一維的差分矩陣1000～1002。再者，量化矩陣解碼部209就再生成的一維的差分矩陣1000～1002分別進行掃描，再生成二維的量化矩陣800～802。亦即，在本實施方式，量化矩陣解碼部209將示於圖10A～10C的差分矩陣1000～1002使用示於圖9的掃描方法進行掃描，從而再生成並保存示於圖8A～8C的3種的量化矩陣800～802。
在S403，解碼部203將從分離解碼部202輸入的編碼資料進行解碼，再生成量化係數及預測資訊。
在S404，反量化兼逆變換部204對從解碼部203輸入的量化係數，使用量化矩陣解碼部209保存的量化矩陣800～802中的任一者和量化參數進行反量化而獲得變換係數。具體而言，反量化兼逆變換部204就獲得的變換係數進行逆正交變換，再生成預測誤差。本實施方式的反量化兼逆變換部204依透過在S403再生成的預測資訊而定的預測模式，選擇在反量化處理使用的量化矩陣。亦即，反量化兼逆變換部204對使用畫格內預測的子塊選擇圖8A的量化矩陣800，對使用畫格間預測的子塊選擇圖8B的量化矩陣801，對使用當前圖像參照預測的子塊選擇圖8C的量化矩陣802，從量化矩陣解碼部209取得選擇的量化矩陣。其中，使用的量化矩陣不限定於此，只要為與在第1實施方式的S306及S307使用的量化矩陣相同者即可。
在S405，圖像再生部205使用從解碼部203輸入的預測資訊，參照圖框記憶體207而再生成預測圖像。在本實施方式，如同第1實施方式的S305，使用畫格內預測、畫格間預測及當前圖像參照預測的3種類的預測方法。圖像再生部205進一步將再生成的預測圖像和在反量化兼逆變換部204生成的預測誤差加總合，從而再生成圖像資料。圖像再生部205將再生成的圖像資料儲存於圖框記憶體207。
在S406，控制部250進行著眼畫格內的全部的基本區塊的解碼是否結束的判定，結束時使處理進至S407，若非如此則為了將下個基本塊進行解碼，使處理返回S403。
在S407，迴圈式濾波器部207對儲存於圖框記憶體207的影像資料，進行迴圈式濾波器處理，生成被濾波處理的圖像，再儲存於圖框記憶體207，結束本處理。
透過以上的構成與動作，對在第1實施方式生成的使用了當前圖像參照預測的子塊，亦可按頻率成分控制量化，將提升主觀畫質的位元流進行解碼。
另外，在本第2實施方式，雖構成為，對畫格內預測、畫格間預測及當前圖像參照預測的3種類的預測方法個別定義量化矩陣，將3種類的量化矩陣全部進行解碼，惟將其中幾個共通化亦無妨。例如，對使用了當前圖像參照預測的子塊，亦如同使用畫格內預測之子塊分割般使用圖8A的量化矩陣800進行反量化，可省略圖8C的量化矩陣802的解碼。藉此，可一面削減圖8C的量化矩陣802部分的代碼量，一面將使從區塊變形等使用了相同畫格內的像素之預測所致的誤差產生的畫質劣化減輕的位元流進行解碼。
同樣，對使用了當前圖像參照預測的子塊，亦如同使用畫格間預測之子塊分割般使用圖8B的量化矩陣801進行反量化，可省略圖8C的量化矩陣802的解碼。藉此，可一面削減圖8C的量化矩陣802部分的代碼量，一面將使從不順暢的動作等的使用了塊狀的像素群之預測所致的誤差而產生的畫質劣化減低的位元流進行解碼。
再者，在本實施方式，雖構成為唯一地決定對於使用了當前圖像參照預測的子塊之量化矩陣，惟亦可構成為導入識別符從而可進行選擇。
解碼對象的位元流方面，如示於圖6B般在標頭部設置量化矩陣設定資訊。量化矩陣設定資訊為「0」的情況下，對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣是當作畫格內預測用的量化矩陣800(圖8A)。此外，量化矩陣設定資訊為「1」的情況下，對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣是當作畫格間預測用的量化矩陣801(圖8B)。並且，量化矩陣設定資訊為「2」的情況下，對使用了當前圖像參照預測之子塊使用的量化矩陣是當作為了當前圖像參照預測專用的量化矩陣802(圖8C)。藉此，可將選擇性實現量化矩陣代碼量削減與對於使用了當前圖像參照預測的子塊之獨自的量化控制的位元流進行解碼。
[第3實施方式] 在上述第1、第2實施方式，示於圖1、圖2的各處理部當作以硬體而構成者進行說明。然而，亦能以電腦程式構成在示於此等圖的各處理部進行的處理。
圖5為就可適用於涉及上述各實施方式的圖像編碼裝置、解碼裝置的電腦的硬體的構成例進行繪示的方塊圖。
CPU501利用儲存於RAM502、ROM503的電腦程式、資料進行電腦整體的控制，同時作為上述各實施方式中的圖像處理裝置所進行者而執行上述的各處理。亦即，CPU501作用為示於圖1、圖2的各處理部。
RAM502具有為了將從外部記憶裝置506加載的電腦程式、資料、經由I/F(介面)507從外部取得的資料等暫時記憶用的區域。再者，RAM502具有CPU501在執行各種的處理之際使用的工作區。亦即，RAM502例如可分配為圖框記憶體，酌情提供其他各種的區域。
於ROM503儲存主電腦的設定資料、啟動程序等。操作部504由鍵盤、滑鼠等構成，主電腦的使用者進行操作，從而可對CPU501輸入各種的指示。輸出部505輸出透過CPU501之處理結果。此外，輸出部505以例如液晶顯示器而構成。
外部記憶裝置506是硬碟裝置為代表的大容量資訊記憶裝置。於外部記憶裝置506，保存OS(作業系統)、為了使CPU501實現示於圖1、圖2的各部分的功能用的電腦程式。再者，亦可於外部記憶裝置506保存作為處理對象的各圖像資料。
保存於外部記憶裝置506的電腦程式、資料依透過CPU501之控制酌情加載於RAM502，成為CPU501的處理對象。於I/F507，可連接LAN、網際網路等的網路、投影裝置、顯示裝置等的其他機器，主電腦可經由此I/F507取得、送出各種的資訊。參考符號508為連接上述的各部分的匯流排。
於上述構成，本裝置的電源成為ON時，CPU501執行ROM503的啟動程序，將儲存於外部記憶裝置506的OS加載於RAM502，啟動OS。此結果，本裝置可進行經由介面507之通訊，作用為資訊處理裝置。並且，在OS的控制下，CPU501將圖像編碼相關的應用程式(相當於圖3)從外部記憶裝置506加載於RAM502而執行，使得CPU501作用為示於圖1的各種處理部，本裝置作用為圖像編碼裝置。另一方面，CPU501將圖像解碼相關的應用程式(相當於圖4)從外部記憶裝置506加載於RAM502而執行的情況下，CPU501作用為示於圖2的各種處理部，本裝置作用為圖像解碼裝置。
(其他實施例) 本發明亦可將實現上述的實施方式的1個以上的功能的程式，透過網路或記憶媒體而提供至系統或裝置，以該系統或裝置的電腦中的1個以上的處理器將程式讀出並執行的處理從而實現。此外，亦可透過實現1個以上的功能的電路(例如，ASIC)而實現。
本發明不限制於上述實施方式，在不從本發明的精神及範圍脫離之下，可進行各種的變更及變形。因此，提供申請專利範圍以公開本發明的範圍。 [產業利用性]
本發明用於進行靜態影像兼動畫的編碼兼解碼的編碼裝置兼解碼裝置。尤其，可適用於使用量化矩陣的編碼方式及解碼方式。
101:輸入端子 102:區塊分割部 103:量化矩陣保存部 104:預測部 105:變換兼量化部 106:反量化兼逆變換部 107:圖像再生部 108:圖框記憶體 109:迴圈式濾波器部 110:編碼部 111:統合編碼部 112:輸出端子 113:量化矩陣編碼部 150:控制部 201:輸入端子 202:分離解碼部 203:解碼部 204:反量化兼逆變換部 205:圖像再生部 206:圖框記憶體 207:迴圈式濾波器部 208:輸出端子 209:量化矩陣解碼部 250:控制部 501:CPU 502:RAM 503:ROM 504:操作部 505:輸出部 506:外部記憶裝置 507:I/F 508:匯流排 700:基本塊 701:基本塊 702:基本塊 703:基本塊 704:基本塊 705:基本塊 800:量化矩陣 801:量化矩陣 802:量化矩陣 1000:差分矩陣 1001:差分矩陣 1002:差分矩陣
圖式含於說明書中，構成其一部分，示出本發明的實施方式，與其記述一起用於說明本發明的原理。 [圖1] 第1實施方式中的圖像編碼裝置的方塊構成圖。 [圖2] 第2實施方式中的圖像解碼裝置的方塊構成圖。 [圖3] 就第1實施方式的圖像編碼裝置的編碼處理進行繪示的流程圖。 [圖4] 就第2實施方式的圖像解碼裝置的解碼處理進行繪示的流程圖。 [圖5] 就可適用於圖像編碼裝置、解碼裝置的電腦的硬體構成例進行繪示的圖。 [圖6A] 就實施方式中的位元流的構造例進行繪示的圖。 [圖6B] 就實施方式中的位元流的構造例進行繪示的圖。 [圖7A] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖7B] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖7C] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖7D] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖7E] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖7F] 就在實施方式使用的子塊分割之例進行繪示的圖。 [圖8A] 就在實施方式使用的量化矩陣之例進行繪示的圖。 [圖8B] 就在實施方式使用的量化矩陣之例進行繪示的圖。 [圖8C] 就在實施方式使用的量化矩陣之例進行繪示的圖。 [圖9] 就在實施方式使用的量化矩陣的要素的掃描方法進行繪示的圖。 [圖10A] 就在實施方式生成的量化矩陣的差分值矩陣進行繪示的圖。 [圖10B] 就在實施方式生成的量化矩陣的差分值矩陣進行繪示的圖。 [圖10C] 就在實施方式生成的量化矩陣的差分值矩陣進行繪示的圖。 [圖11A] 就在實施方式的編碼處理使用的編碼表之例進行繪示的圖。 [圖11B] 就在實施方式的編碼處理使用的編碼表之例進行繪示的圖。
101:輸入端子
102:區塊分割部
103:量化矩陣保存部
104:預測部
105:變換兼量化部
106:反量化兼逆變換部
107:圖像再生部
108:圖框記憶體
109:迴圈式濾波器部
110:編碼部
111:統合編碼部
112:輸出端子
113:量化矩陣編碼部
150:控制部

Claims (11)

  1. 一種圖像編碼裝置，其為將圖像分割為複數個區塊並以區塊單位進行編碼者，具有： 預測手段，其將作為編碼對象的著眼區塊的預測圖像，使用在該著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之塊狀的像素群而生成； 變換手段，其將前述著眼區塊的像素與前述預測圖像的誤差進行正交變換，生成變換係數；和 量化手段，其將以前述變換手段生成的前述變換係數，使用量化參數與量化矩陣進行量化。
  2. 如請求項1的圖像編碼裝置，其中，在採用使用在前述著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之前述區塊狀的像素群而生成的預測圖像的情況下的量化矩陣，與使用前述著眼區塊的預測圖像僅由空間上鄰接於該著眼區塊的編碼完成的像素群生成的預測圖像的情況下的量化矩陣相同。
  3. 如請求項1的圖像編碼裝置，其中，在採用使用在前述著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之前述區塊狀的像素群而生成的預測圖像的情況下的量化矩陣，與使用前述著眼區塊的預測圖像由與該著眼區塊所屬的畫格不同的畫格的像素群生成的預測圖像的情況下的量化矩陣相同。
  4. 一種圖像編碼方法，其為將圖像分割為複數個區塊並以區塊單位進行編碼者，具有： 預測程序，其為將作為編碼對象的著眼區塊的預測圖像，使用在該著眼區塊所屬的畫格的編碼完成的區域之塊狀的像素群而生成者； 變換程序，其為將前述著眼區塊的像素與前述預測圖像的誤差進行正交變換，生成變換係數者；和 量化程序，其為將在前述變換程序生成的前述變換係數，使用量化參數與量化矩陣進行量化者。
  5. 一種圖像解碼裝置，其為從位元流按區塊單位將圖像進行解碼者，具有： 第1解碼手段，其從前述位元串流，將量化矩陣的編碼資料進行解碼； 第2解碼手段，其從前述位元串流，將區塊單位的量化係數的編碼資料與預測資訊進行解碼； 反量化手段，其使用根據前述預測資訊而特定的量化矩陣和量化參數，進行從基於前述量化係數的編碼資料的著眼區塊的量化係數將該著眼區塊的變換係數導出的反量化； 逆正交變換手段，其對以前述反量化手段導出的前述變換係數進行逆正交變換，導出前述著眼區塊的預測誤差；和 再生手段，其依前述預測資訊生成前述著眼區塊的預測圖像，從該預測圖像和以前述逆正交變換手段導出的前述預測誤差再生成前述著眼區塊的圖像； 透過前述再生手段之生成前述預測圖像的方法包含使用在前述著眼區塊所屬的畫格的解碼結束的區域之塊狀的像素群的方法。
  6. 如請求項5的圖像解碼裝置，其中，前述再生手段依前述預測資訊，使用包含使用與前述著眼區塊所屬的畫格不同的畫格的像素群的方法、僅使用空間上鄰接於在前述著眼區塊所屬的畫格之該著眼區塊的解碼結束的像素群的方法、使用在前述著眼區塊所屬的畫格的解碼結束的區域之前述區塊狀的像素群的方法中的任一者而生成前述預測圖像。
  7. 如請求項5的圖像解碼裝置，其中，前述反量化手段在使用在前述著眼區塊所屬的畫格的解碼結束的區域之前述區塊狀的像素群而生成前述著眼區塊的預測圖像的情況下，對前述著眼區塊，使用與在使用僅從空間上鄰接於該著眼區塊的解碼結束的像素群生成的預測圖像的情況下的量化矩陣相同的量化矩陣而進行反量化。
  8. 如請求項5的圖像解碼裝置，其中，前述反量化手段在使用在前述著眼區塊所屬的畫格的解碼結束的區域之前述區塊狀的像素群而生成前述著眼區塊的預測圖像的情況下，對前述著眼區塊，使用與在使用從與該著眼區塊所屬的畫格不同的畫格的像素群生成的預測圖像的情況下的量化矩陣相同的量化矩陣而進行反量化。
  9. 一種圖像解碼方法，其為從位元流按區塊單位將圖像進行解碼者，具有： 第1解碼程序，其為從前述位元串流，將量化矩陣的編碼資料進行解碼者； 第2解碼程序，其為從前述位元串流，將區塊單位的量化係數的編碼資料與預測資訊進行解碼者； 反量化程序，其為使用根據前述預測資訊而特定的量化矩陣和量化參數，進行從基於前述量化係數的編碼資料的著眼區塊的量化係數將該著眼區塊的變換係數導出的反量化者； 逆正交變換程序，其為對在前述反量化程序導出的前述變換係數進行逆正交變換，導出前述著眼區塊的預測誤差者；和 再生程序，其為依前述預測資訊生成前述著眼區塊的預測圖像，從該預測圖像和在前述逆正交變換程序導出的前述預測誤差再生成前述著眼區塊的圖像； 透過前述再生程序之生成前述預測圖像的方法包含使用在前述著眼區塊所屬的畫格的解碼結束的區域之塊狀的像素群的方法。
  10. 一種程式，透過電腦進行讀取執行，從而使前述電腦作用為如請求項1至3中任一項的圖像編碼裝置的各手段。
  11. 一種程式，透過電腦進行讀取執行，從而使前述電腦作用為如請求項5至8中任一項的圖像解碼裝置的各手段。
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